ارزیابی سیاست‌های کاهش مصرف آب و افزایش بهره‌وری آب کشاورزی در چارچوبی همبسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه مهندسی منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

کمبود آب به عنوان یک تهدید جدی در حفظ امنیت غذایی کشور مطرح می باشد. از این رو، راهبردهای مختلفی برای صرفه جویی آب و افزایش بهره وری در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، برخی از اقداماتی که در برنامه های بالادستی کشور مطرح شده، براساس مفهوم «صرفه جویی واقعی آب» و تفکیک برداشت و مصرف (بهره وری آب و بهره وری فیزیکی آب) مورد ارزیابی قرار می گیرد. در این خصوص ابتدا مدل SWAT برای شبیه سازی های موردنیاز به کار گرفته شده است. اما از منظری SWAT، ضعف هایی را برای سناریوی مقیاس مزرعه دارد که از این بابت مدل AquaCrop نیز مورد استفاده قرار گرفته است. اقدامات مختلفی که ارزیابی می شود شامل؛ کم آبیاری (سناریو 20، 40 و 50 درصد)، آبیاری قطره ای و مدیریت کشت گلخانه ای می باشد. برای پیاده سازی چارچوب این تحقیق، زیرحوضه مرودشت-خرامه از زیرحوضه های طشک-بختگان در استان فارس انتخاب شده است. نتایج مدل سازی نشان داد راهکار کم‌آبیاری در بالاترین شدت (سناریو 50 درصد کم آبیاری) منجر به 12 درصد صرفه جویی آب شده درحالیکه راهکار افزایش راندمان 8/3 درصد افزایش مصرف داشته و به طور مشابه مدیریت کشت گلخانه با 24 درصد کاهش در تبخیر-تعرق بالاترین ظرفیت در کاهش مصرف آب را دارد. نقش اقدامات کم آبیاری و افزایش راندمان در تغییر میزان بهره وری قابل ملاحظه نبوده اما بهره وری فیزیکی آب افزایش یافته است که به دلیل کاهش در مصرف آب نمی باشد. نتایج نشان می دهد چارچوب مدل سازی این تحقیق، چارچوب مناسبی برای ارزیابی های مقیاس مزرعه و حوضه می باشد که ابعاد مختلف مولفه های بیلان و بهره وری آب را درنظر می گیرد. بنابراین، توصیه می-شود که برای انجام تحقیقات مشابه در زمینه سیاست های صرفه جویی آب و بهره وری آب مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of Water Saving and Increasing Agriculture Water Productivity Policies in an Integrated Framework

نویسندگان [English]

  • leila Goli Raeisi 1
  • Saeid Morid 2
  • Majid Delavar 2
1 Tarbiat Modares University
2 Water resource engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Water scarcity is a serious threat for the food security of Iran. Hence, different strategies are considered to save more water and increase water productivity. In this research work, some of the measures that are more pointed out in the country’s high level plans are evaluated based on the concept of "real water savings" and water productivity as well as physical water productivity. The criteria that emphasize on actual evapotranspiration and distinction of water depletion from withdrawal. With this aim, the SWAT model was first applied for the required simulations. However, it was found some deficits in its field scale modeling. So, for some the management scenarios AquaCrop model was also used. The evaluated measures include: deficit irrigation (scenario 20, 40 and 50 percent), substitution of drip irrigation with surface irrigations and greenhouse cultivation. To show the methodology, the Marvdasht and Kharame subbasins- located in Fars province, are selected. The results showed that the deficit irrigation at its highest rate (i.e. 50%) saves water up to 12%. While, implementing drip irrigation led to increase 8.3% in water consumption. Similarly, greenhouse can result up to 24% reduction in evapotranspiration, which has the highest capacity for real water saving. Notably, the water productivity does not change significantly, while applying deficit irrigation and increasing irrigation efficiency. But, it is physical water productivity that increases that cannot be due decrease in water depletion. The modeling framework of this research was found suitable for the field and basin scales assessments. It considers various aspects of water balance and water productivity components. So, it is recommended to be considered for similar research works regarding water saving and water productivity policies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water productivity
  • Real Water Saving
  • SWAT
  • AquaCrop
  • Fars province
دلاور، م.، مرید، ر.، محمودی، ی.، مهرآذر، آ.، (1395)، گزارش شبیه‏سازی سیستم­های منابع آب و کشاورزی حوضه طشک بختگان، گزارش مطالعات بخش ششم.

احمدزاده، ح.، (1391)، ارزیابی بهره­وری آب کشاورزی با استفاده از مدل SWAT در حوضه آبریز زرینه­رود. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب. دانشکده کشاورزی. دانشگاه تربیت مدرس.

شعبانی، م.ح.، هنر، ت. و سپاسخواه، ع.ر.، (1387). بهینه­سازی مصرف آب و الگوی کشت با استفاده از تکنیک کم­آبیاری در سطح مزرعه؛ مطالعه موردی شبکه آبیاری درودزن فارس. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. جلد نهم. شماره سوم.

طلوعی، ظ.، (1392)، ارزیابی توسعه سیستم­های آبیاری تحت فشار بر افزایش ورودی رودخانه زرینه­رود به دریاچه ارومیه. پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب. دانشکده کشاورزی. دانشگاه تربیت مدرس.

وزارت نیرو (الف)، معاونت امور آب و آبفا، دفتر برنامه­ریزی کلان آب و آبفا، مطالعات بهنگام­سازی طرح جامع آب، (1394)، گزارش تلفیق مطالعات و تهیه و تنظیم برنامه‌های حوضه آبریز مهارلو طشک– بختگان، بسته شماره 6.

علیزاده ح.ع.، نظری ب.، پارسی­نژاد م.، رمضانی اعتدالی ه. و جانباز ح.ر.، (1389)، ارزیابی مـدل AquaCrop  در مـدیریت کـم‏آبیـاری گنـدم در منطقه کرج. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 2)4 :(273-283

سالمی، ح.، افیونی، د.، (1383)، اثر تیمارهای کم­آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه ارقام جدید گندم. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. سال دوازدهم. شماره سوم.

انتصاری، م.ر.، حیدری، ن.، خیرابی، ج.، علایی، م.، فرشی، ع.ا. و وزیری، ژ.، (1386)، گزارش کارایی مصرف آب در کشت گلخانه‏ای. کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.

کوپایی، ج.، اسلامیان، س.، زارعیان، م.، (1390)، اندازه­گیری و مدل‏سازی نیاز آبی و ضریب گیاهی خیار، گوجه فرنگی و فلفل با استفاده از میکرولایسیمتر در گلخانه. علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای.سال دوم. شماره هفتم.

Arnold, J. G., Srinivasan, R., Muttiah, R. S., & Williams, J. R. (1998). Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 34(1), 73-89.

Arnold, J. G., Kiniry, J. R., Srinivasan, R., Williams, J. R., Haney, E. B., and Neitsch, S.L. (2012). Input/Output Documentation Version 2012, Soil and Water Assessment Tool.

Chukalla, A. D., Krol, M. S., & Hoekstra, A. Y. (2015). Green and blue water footprint reduction in irrigated agriculture: effect of irrigation techniques, irrigation strategies and mulching. Hydrology and earth system sciences, 19(12), 4877.

Fazlil-Ilahil, W. F. (2009). Evapotranspiration models in greenhouse (Doctoral dissertation, M. Sc. Thesis. Wageningen Agricultural University, The Netherlands).

Fernandes, C., Corá, J. E., & Araújo, J. A. C. D. (2003). Reference evapotranspiration estimation inside greenhouses. Scientia Agricola, 60(3), 591-594.

Hsiao, T. C., Heng, L., Steduto, P., Rojas-Lara, B., Raes, D., & Fereres, E. (2009). AquaCrop—the FAO crop model to simulate yield response to water: III. Parameterization and testing for maize. Agronomy Journal, 101(3), 448-459.

Kiziloglu, F. M., Sahin, U., Tune, T., & Diler, S. (2006). The Effect of Deficit Irrigation on Potato Evapotranspiration and Tuber Yield under Cool Season and Semiarid Climatic Conditions. Journal of Agronomy, 5(2), 284-288.

Kulkarni, S. (2011). Innovative technologies for water saving in irrigated agriculture. International journal of water resources and arid environments, 1(3), 226-231.

Lei, Y., Zhonggen, W., & Shengjun, C. (2015). Study on Real Water-Saving in Agricultural Region Based on Improved SWAT Model. Physical and Numerical Simulation of Geotechnical Engineering, (20), 59.

Li, J., Cui, J., Chen, R., Yang, P., Wu, Y. H., Chai, S. X., & Wangsomboondee, T. (2016). Evapotranspiration and crop coefficient of drip-irrigated winter wheat in China’s Xinjiang Province. SCIENCEASIA, 42(5), 303-314.

Molden, D., Sakthivadivel, R., & Habib, Z. (2001). Basin-level use and productivity of water: Examples from South Asia (Vol. 49). IWMI.

Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., and Williams, J. R. (2011). Soil and Water assessment Tool Theoretical Documentation Version 2009.

O’Connor, N., & Mehta, K. (2016). Modes of greenhouse water savings. Procedia engineering, 159, 259-266.

Pareek, N., Roy, S., Saha, S., and Nain, A. (2017). Calibration & validation of Aquacrop model for wheat crop in Tarai region of Uttarakhand. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry; 6(5): 1442-1445

Perry, C., Steduto, P., & Karajeh, F. (2017). Does improved irrigation technology save water. FAO: Cairo, Egypt, 36-39.

Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., & Fereres, E. (2012). Reference Manual AquaCrop (Version 4.0). AquaCrop Website http://www. fao. org/nr/water/aquacrop. html.

Salokhe, Harmanto V. M., M. S. Babel, & H. J. (2005). Tantau Water Requirement of Drip Irrigated Tomatoes Grown in Greenhouse in Tropical Environment. Agricultural Water Management 71, 225 – 242.

Scott, C. A., Vicuña, S., Blanco-Gutiérrez, I., Meza, F., & Varela-Ortega, C. (2014). Irrigation efficiency and water-policy implications for river basin resilience. Hydrology and Earth System Sciences, 18(4), 1339.

Seckler, D. (1999). Revisiting theIWMI paradigm:Increasing the efficiency and productivity of water use (No. H024042). International Water Management Institute.

Stanghellini, C. (1987). Transpiration of greenhouse crops. An aid to climate management (Doctoral dissertation, IMAG).

Steduto, P., Hsiao, T. C., Raes, D., & Fereres, E. (2009). AquaCrop—The FAO crop model to simulate yield response to water: I. Concepts and underlying principles. Agronomy Journal, 101(3), 426-437.

Ward, F. A., & Pulido-Velazquez, M. (2008). Water conservation in irrigation can increase water use. Proceedings of the National Academy of Sciences, pnas-0805554105.