تحلیل مکانی شاخص بهره‌وری آب در قطب‌های تولید گندم کشور

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه.

2 دانشیار گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه.

3 استاد گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه.

4 استاد پژوهش، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

5 استادیار پژوهش، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

چکیده

 
محدودیت منابع آب از یک سو و لزوم حفظ تولید در اراضی فاریاب از سوی دیگر، امروزه باعث جذب نگرش به بهره­وری آب شده است. در این راستا، تحلیل، برآورد و تهیه نقشه بهره­وری آب به عنوان یکی از عوامل مؤثر در شناسایی پتانسیل زراعی اراضی کشاورزی، ضروری است. هدف از انجام این پژوهش، انتخاب روش مناسب­ میانیابی برای برآورد بهره­وری آب و بررسی تغییرات مکانی آن در قطب­های تولید گندم است. در این پژوهش، از داده­های میدانی 241 مزرعه در قطب­های تولید گندم ایران در سال زراعی 96-1395 استفاده شد که دامنه داده­های بهره­وری آب (آب آبیاری+ بارش مؤثر) بین 30/0 تا 58/2 کیلوگرم بر مترمکعب با میانگین 79/0 کیلوگرم بر مترمکعب برآورد شد. روش­های میانیابی استفاده‌ شده شامل کریجینگ معمولی ، درون­یابی عکس فاصله وزن­دار (IDW) و تابع پایه شعاعی (RBF) بود. برای ارزیابی روش­ها، از فن ارزیابی متقاطع با معیارهای آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین انحراف خطا (MBE) و خطای نسبی (MARE)، استفاده شد. بررسی روش­های درون­یابی نشان داد که در بین روش­های بکار گرفته شده، روش کریجینگ معمولی با مدل نیم­تغییرنمای نمایی، شرایطمناسبی را برای تهیه نقشه پهنه­بندی بهره­وری آب گندم داشت. برآیند ارزیابی تحلیل مکانی شاخص بهره­وری آب گندم مؤید این مطلب بود که زمین­آمار توانسته بود با دقت قابل قبولی (005/0 = MBE) در تهیه نقشه پهنه­بندی شاخص بهره­وری آب گندم مورد استفاده قرار گیرد. بر پایه نتایج تجزیه خوشه ای (کلاستر) عوامل تأثیرگذار (شوری آب آبیاری، شوری خاک و نوع رقم) در شاخص بهره­وری آب گندم، مناطق مستعد کشت گندم به 13 گروه مستقل در سطح پنج درصد در محدوده مطالعاتی تفکیک شد به نحوی که بیشترین و کمترین میانگین بهره­وری آب گندم به ترتیب در گروه 5 (کیلوگرم بر مترمکعب 84/0 = میانگین) و گروه 10 (کیلوگرم بر مترمکعب 41/0 = میانگین) مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Spatial Analysis of Water Productivity Index at Major Wheat Production Centers of IRAN

نویسندگان [English]

  • Mina Taheri 1
  • Vahid Rezaverdinejad 2
  • Javad Behmanesh 3
  • Fariborz Abbasi 4
  • Javad Baghani 5
2 Water Eng. Dept., Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
3 Urmia University
5 Head of Irrigation and Drainage Engineering Research Division. Agricultural Engineering Research Institute. karaj. Iran
چکیده [English]

Water resource deficiency and the necessity of sustainable production in irrigated lands have attracted much attention to water productivity issues. In this regard, analysis, estimation, and preparation of water productivity map are necessary as an influential factor to recognize cultivation potential in irrigated lands. The aim of this study was to select a proper interpolation method for water productivity and investigate spatial changes in water productivity in Iranian wheat production centers. In this research, 241 field data were used, of which range of water productivity (irrigation water + effective precipitation) was estimated between 0.3 to 2.58 kg.m-3 with the average of 0.79 kg m-3, in 2016-2017 season. Interpolation methods used included Ordinary Kriging, Inverse Distance Method (IDW), and Radial Basis Function (RBF). Cross Validation technic was applied to evaluate methods by statistical measures such as Root Mean Square Error (RMSE), Mean Bias Error (MBE), and Mean Absolute Relative Error (MARE). Interpolation methods evaluation showed that between available procedures, typical Kriging method with exponential semi-variogram model had the most proper condition to prepare wheat water productivity zoning map. The results of the spatial analysis of water productivity confirmed that geostatistics could be used with acceptable accuracy (MBE=0.005) to provide water productivity mapping. Results of Cluster analysis of the effective factors (salinity of irrigation water, soil salinity, and crop cultivar) on wheat water productivity index showed that the areas suitable for wheat cultivation were separated into 13 independent groups (at the 5 percent level), such that the highest and lowest mean water productivity of wheat were observed in group 5 (Mean = 0.84 kg.m-3) and group 10 (Mean = 0.41 kg.m-3), respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kriging
  • Interpolation methods
  • Water productivity zoning

مراجع

  1. باغانی، ج.، م. معیری، پ. ورجاوند، ن. سلامتی، ا. اسلامی، م.ع. شاهرخ‌نیا، ع.ر. کیانی، ع. قدمی فیروزآبادی، ا. حقایقی­مقدم، ح. خسروی،  ک. اخوان، ر. بهراملو، ا. ناصری ، ف. عباسی، م. اکبری، ن. عباسی، س.ح. موسوی‌فضل، ح. طایفه‌رضایی، ص. حسین‌زاده اجیرلو، ز. غفاری، م.ج. آقایی، س.ا. دهقانیان، ا. یوسف­گمرکچی، ا. مقبلی­دامنه، ع.ر. اسلامی، م.م. نخجوانی­مقدم و ش. نعمتی ، 1397. تعیین آب مصرفی گندم در کشور. گزارش پژوهشی نهایی شماره 53636، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، کرج.
  2. بهرامی م.، خلیلیان ص.، مرتضوی س. ا. و اسعدی م. ع. 1397. بررسی بهره­وری فیزیکی مصرف آب کشاورزی در استان­های منتخب ایران مطالعه موردی: محصول گندم. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، جلد 12، شماره 6، صفحه­های 1511 تا 1518.
  3. جناب م. و نظری ب. 1397. مطالعه شکاف عملکرد و شکاف بهره­وری آب گندم، جو و ذرت در استان قزوین. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، شماره 6، صفحه­های 1405 تا 1417.
  4. خلیلی ع. 1383. تدوین یک سامانه جدید پهنه­بندی اقلیمی از دیدگاه نیازهای گرمایش و سرمایش محیط و اعمال آن بر گستره ایران. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 75، صفحه­های 5 تا 14.
  5. سلامتی ن.، باغانی ج. و عباسی ف. 1397. تعیین بهره‌وری مصرف آب در سامانه‌های آبیاری سطحی و بارانی گندم (مطالعه موردی بهبهان). تحقیقات آب و خاک ایران، شماره 4، صفحه­های 821 تا 830.
  6. عباسی ف.، عباسی ن. و توکلی ع. 1396. بهره­وری آب در بخش کشاورزی. نشریه آب و توسعه پایدار، شماره 1، صفحه­های 141 تا 144.
  7. کریمی م. و جلینی م. 1396. بررسی شاخص­های بهره­وری آب کشاورزی در محصولات مهم زراعی، مطالعه موردی: دشت مشهد (یادداشت فنی). نشریه آب و توسعه پایدار، شماره1، صفحه­های 133 تا 138.
  8. مؤمنی ر.، بهبهانی س. م.، نظری­فر م. ه. و آزادگان ب. 1387. پهنه­بندی بهره­وری مصرف آب گندم با استفاده از مدل رشد CropSyst در دوره­های آبی متفاوت (مطالعه موردی: حوضه کرخه). مجله آبیاری و زهکشی ایران، شماره 1، صفحه­های 63 تا 76.
  9. مهتدی م، الباجی م و برومندنسب س، 1395. بررسی بهره­وری آب آبیاری برای محصول گندم در برخی شبکه­های آبیاری و زهکشی استان خوزستان. علوم و مهندسی آبیاری (مجله علمی- پژوهشی)، جلد 40، شماره 1/1، صفحه های 239 تا 148.
  10. نادریان­فر م.، قهرمان ب.، انصاری ح. و سالاری م. 1390. کاربرد روش­های مختلف زمین آمار به منظور میان­یابی مقادیر EC و SAR در آب­های زیرزمینی با تأکید بر تغییرات نفوذپذیری حوضه. علوم و مهندسی آبیاری (مجله علمی کشاورزی)، جلد 35، شماره 1، صفحه­های 21 تا 33.
  11. نخجوانی مقدم م. م.، قهرمان، ب. و زارعی ق. 1396. تحلیل بهره­وری آب گندم در مدیریت­های آبیاری در برخی مناطق ایران. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد 31، شماره 1، صفحه­های 43 تا 57.
  12. نوروزی اقدم ا.، بابازاده ح. و وظیفه­دوست م. 1396. تخمین بهره­وری آب محصول گندم در شبکه آبیاری و زهکشی درودزن استان فارس. فصلنامه بوم­شناسی گیاهان زراعی، شماره 3، صفحه­های 1 تا 13.
    1. Abolpour, B. 2018. Realistic evaluation of crop water productivity for sustainable farming of wheat in Kamin Region, Fars Province, Iran. Agricultural Water Management, 195:94-103.
    2. Cambardella, C.A., Moorman T.B., Novak J.M., Parkin T.B., Karlen D.L., Turco R.F. and Konopka A.E., 1994. Field-scale variability of soil properties in Central Iowa soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 58: 1501-1 511.
    3. Li X., Tong L., Niu J., Kang S., Du T., Li S. and Ding R., 2017. Spatio-temporal distribution of irrigation water productivity and its driving factors for cereal crops in Hexi Corridor, Northwest China. Agricultural Water Management, 179:55-63.
    4. SCS, 1972. U.S. Soil Conservation Service, National Engineering Handbook, Hydrology Section 4.
    5. Sun, S., Zhang C., Li X., Zhou T., Wang Y., Wu P. and Cai H., 2017. Sensitivity of crop water productivity to the variation of agricultural and climatic factors: A study of Hetao irrigation district, China. Journal of Cleaner Production, 142: 2562-2569
    6. Yan, N. and Wu B., 2014. Integrated spatial–temporal analysis of crop water productivity of winter wheat in Hai Basin. Agricultural Water Management, 133: 24-33.
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 34، شماره 2
جلد 34 شماره 2 سال 1399
تیر 1399
صفحه 217-227

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار