برآورد نیاز آبی محصول سیب زمینی در اقلیم تربت حیدریه و تخمین تبخیر و تعرق واقعی براساس تبخیر و تعرق مرجع

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران.

2 دانشجوی دکتری اقلیم شناسی کشاورزی، دانشگاه حکیم سبزواری سبزوار، ایران*(مسؤول مکاتبات).

چکیده

سیب‏زمینی از محصولات غده‏ای است که نقش مهمی در تغذیه مردم جهان دارد و به دلیل عملکرد بسیار بالا در واحد سطح انرژی و مقدار پروتئین تولیدی در واحد سطح سیب زمینی بیش از گندم و برنج می باشد. برای افزایش مساحت مزارع زیرکشت، کاهش تلفات آب لازم می‏باشد. یکی از راه‏های کاهش تلفات آب در مزارع، برنامه‏ریزی صحیح آبیاری می باشد که اساس آن را برآورد دقیق نیاز آبی گیاهان تشکیل می‏دهد .معادلاتی که برای محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل استفاده می شوند، پارامترهای اقلیمی یکسانی را به کار نمی‏گیرند و به دلیل ماهیت تجربی آن‏ها برای تمام شر ایط اقلیمی مناسب نیستند .به همین دلیل لازم است که معادله مناسب هر منطقه مشخص شود. بدین منظور در این تحقیق با استفاده از داده‏های ایستگاه هواشناسی تربت حیدریه، مقدار تبخیر و تعرق گیاه واقعی با اعمال ضریب اصلاحی (بایگی) محاسبه شده و با روش فائو پنمن – مانتیث (تبخیر و تعرق مرجع) مورد مقایسه قرارگرفتند. نتایج نشان داد میزان تبخیر و تعرق 63/2 برابر میانگین بارندگی   در فصل رویش است. مفهوم این است که گیاه از رطوبت ذخیره شده برای تبخیر و تعرق استفاده نموده است. بدین ترتیب برای جبران      تخلیه رطوبتی باید گیاه آبیاری گردد. نیاز آبیاری گیاه سیب‏زمینی با مدل کراپ وات از اول کاشت تا برداشت محصول 1/803 میلی‏‎متر و میزان آبیاری که این کاهش رطوبت را جبران کند، 9/741 میلی متر به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 37، تابستان 95

 

برآوردنیازآبیمحصولسیب زمینیدراقلیمتربت حیدریه و تخمین تبخیر و تعرق واقعی          براساس تبخیر و تعرق مرجع

 

غلامعباس فلاح قالهری[1]

محمد باعقیده[2]

حسن رضایی[3] *

Rezaei_hasan63@yahoo.com

 

چکیده

سیب‏زمینی از محصولات غده‏ای است که نقش مهمی در تغذیه مردم جهان دارد و به دلیل عملکرد بسیار بالا در واحد سطح انرژی و مقدار پروتئین تولیدی در واحد سطح سیب زمینی بیش از گندم و برنج می باشد. برای افزایش مساحت مزارع زیرکشت، کاهش تلفات آب لازم می‏باشد. یکی از راه‏های کاهش تلفات آب در مزارع، برنامه‏ریزی صحیح آبیاری می باشد که اساس آن را برآورد دقیق نیاز آبی گیاهان تشکیل می‏دهد .معادلاتی که برای محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل استفاده می شوند، پارامترهای اقلیمی یکسانی را به کار نمی‏گیرند و به دلیل ماهیت تجربی آن‏ها برای تمام شر ایط اقلیمی مناسب نیستند .به همین دلیل لازم است که معادله مناسب هر منطقه مشخص شود. بدین منظور در این تحقیق با استفاده از داده‏های ایستگاه هواشناسی تربت حیدریه، مقدار تبخیر و تعرق گیاه واقعی با اعمال ضریب اصلاحی (بایگی) محاسبه شده و با روش فائو پنمن – مانتیث (تبخیر و تعرق مرجع) مورد مقایسه قرارگرفتند. نتایج نشان داد میزان تبخیر و تعرق 63/2 برابر میانگین بارندگی   در فصل رویش است. مفهوم این است که گیاه از رطوبت ذخیره شده برای تبخیر و تعرق استفاده نموده است. بدین ترتیب برای جبران      تخلیه رطوبتی باید گیاه آبیاری گردد. نیاز آبیاری گیاه سیب‏زمینی با مدل کراپ وات از اول کاشت تا برداشت محصول 1/803 میلی‏‎متر و میزان آبیاری که این کاهش رطوبت را جبران کند، 9/741 میلی متر به دست آمده است.

 

کلمات کلیدی: تبخیر و تعرق، نیازآبی، سیب زمینی، تربت حیدریه.

 

 

 

 

 


 

 


مقدمه

 

بخش کشاورزی از دیدگاه ویژگی‏های ساختاری و نقش برجسته‏ای که در فرایند توسعه کشور بازی می‏کند، از اهمیت بسیار برخوردار است. این در حالی است که فعالیت در بخش کشاورزی، یکی از پرمخاطره‏ترین فعالیت‏های اقتصادی است.

تولید و سود بخشی کشاورزی وابستگی بالایی به الگوهای هوایی و شرایط اقلیمی دارا می‏باشد در 50 سال اخیر دانشمندان و متخصصان جهان روش‏های کم و بیش تجربی بسیاری برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از متغیرهای اقلیمی مختلف معرفی کرده‏اند. این روش‏ها اغلب، به واسنجی‏های محلی بسیار دقیق نیازمند هستند و در شرایط مختلف اعتبار محدودی دارند. ارزیابی دقت روش‏های تحت شرایط جدید مستلزم صرف وقت و هزینه بسیار است (1). گیاهان در طی فرآیند تعرق، آب را مصرف می‏کنند، همچنین مصرف آب به صورت تبخیر از سطح خاک نیز صورت می‏گیرد.

ترکیب دو  فرآیند مجزا، تبخیر آب از سطح خاک و تعرق از گیاه را تبخیر و تعرق می‏نامند .برای برآورد فرآیند تبخیر، عامل‏های اقلیمی نظیر تشعشع خورشیدی، دمای هوا (حداکثر و حداقل)، درصدرطوبت هوا (حداکثر و حداقل) یا درجه نقطه شبنم و سرعت باد در نظر گرفته می‏شوند. در این فرآیند میزان سایه اندازی تاج پوشش گیاهی و مقدار آب موجود در سطح تبخیر، از عوامل مؤثر بر فرآیند تبخیر محسوب می شوند (2و3). فرآیند تعرق، مانند تبخیر به طور مستقیم به عواملی مانند ذخیره انرژی، شیب فشار بخار و باد بستگی دارد. در  ابتدای رشد گیاه آب را عمدتاً از طریق تبخیر از سطح خاک از دست می دهد. به عبارتی در مرحله اول رویش، تقریباً %100 تبخیر و تعرق به صورت تبخیر صورت می‏گیرد. در مرحله رشد و توسعه گیاه و کامل شدن تاج پوشش گیاهی که گیاه تمامی سطح خاک را می پوشاند، بیش از  %90 آن به صورت تعرق می باشد (4). پس تبخیر و تعرق یکی از مهم‏‎ترین پارامترهایی است که دانستن آن جهت برآورد آب مصرفی گیاه و طراحی سیستم های آبیاری ضروری است. تعیین دقیق مقدار آبی که برای تبخیر و تعرق مصرف می شود، از عوامل اساسی در برنامه‏ریزی برای رسیدن به محصول بیش‎تر است. همچنین در طراحی و تعیین ظرفیت شبکه‏های آبیاری و زه‏کشی، برآورد تبخیر و تعرق نقش مهمی دارد در اغلب روش هایی که برای تعیین میزان تبخیر و تعرق ارایه شده‏اند، ابتدا مقدار تبخیر و تخمین زده می شود و سپس از روی تبخیر و تعرق گیاه مرجع، تبخیر و تعرق گیاه مورد نظر محاسبه می‏شود (5). بر اساس استاندارد فائو، تبخیر و تعرق گیاه  مرجع عبارت است از میزان آبی که یک مزرعه پوشیده از گیاه مرجع (نظیر چمن) در یک دوره زمانی مشخص مصرف نماید به طوری که گیاهان این مزرعه در طول دوره رشد با کمبود آب مواجه نشوند (6). روش‏های متعددی برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع وجود دارد که هر کدام با توجه به فرضیات و داده‏های مختلف هواشناسی مورد استفاده در آنها، اغلب نتایج متفاوتی به دست می‏دهند. اغلب این روش‏ها تحت واسنجی های محلی به دست آمده‏اند و معلوم شده است که اعتبار جهانی محدود دارند (5). از بین روش های تجربی متعدد ارایه شده برای محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع، در سال 1990 ازسوی کمیسیون بین المللی آبیاری و زه‏کشی (ICID) و سازمان خوار و بار جهانی روش فائو پنمن - مانتیث به عنوان تنها روش (FAO) استاندارد برای محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع از روی داده های اقلیمی و هم چنین برای ارزیابی سایر روش ها پیشنهاد شده است (7). این روش نیازمند داده های تابش، دما، رطوبت و سرعت باد بوده و با درجه اعتماد بالایی در دامنه وسیعی از مناطق و اقلیم ها برآورد صحیحی از تبخیر و تعرق گیاه مرجع ارایه می کند (2). در تحقیق صالح و همکاران (8) در عربستان مشخص شده است که در مناطق خشک و نیمه خشک،   دو پارامتر دما و تشعشع خورشیدی نقش اساسی را بر تبخیر و تعرق ایفا می‏کنند و سایر عوامل در درجه دوم اهمیت قرار دارند. همچنین شیه (9) نتیجه گرفته است که در تخمین روزانه و ماهانه تبخیر و تعرق، دو پارامتر مذکور به تنهایی تقریباً همان عددی را نتیجه می‏دهند که استفاده از سایر پارامترهای دیگر می‏دهد. این روش در ایران نیز توسط محققانی مانند یاراحمدی (10) در رساله دکتری خود به ادغام تصاویر ماهوارهای، GIS و مدل کراپ وات برای تخمین تعادل آب در نواحی تحت آبیاری سلماس و تسوج در شمال دریاچه ارومیه پرداخت. وی در این پژوهش از مدل کراپ وات برای محاسبه تبخیر- تعرق واقعی و نیاز خالص آبیاری بر اساس داده‏های اقلیم محلی و استخراج دادهای محصول از پردازش تصاویر ماهواره‏ای استفاده کرد. نیشابوری و همکاران (11) به منظور ارزیابی روش‏های پیشنهادی فائو برای برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع در منطقه کرکج تبریز مقادیر تبخیر و تعرق به دست آمده از تشت تبخیر را با مقادیر تبخیر و تعرق به دست آمده به وسیله روش های پنمن، بلینی- کریدل اصلاح شده، تابش و پنمن- مانتیث مقایسه کردند. با توجه به مشکلات نصب و ابقای تشت تبخیر در مرحله اول روش پنمن مانتیث و سپس روش بلینی-کریدل اصلاح شده از دقت مناسبی برای برآورد تبخیر- تعرق در منطقه مطالعه شده برخوردارند. مهاجرانی و همکاران (12) در مقاله‏ای به برآورد نیاز آبی گندم توسط مدل کراپ وات در شهرستان کردکوی، استان گلستان پرداختند، آنان بدین منظور از فرمول پنمن- مونتیث فائو برای محاسبه تبخیر -تعرق گیاه گندم استفاده کردند. با توجه به نتایج به دست آمده از مدل کراپ وات نیاز آبی گندم دیم در ایستگاه گرگان (شهرستان کردکوی) برابر 69/341 به دست آمده و همچنین تبخیر- تعرق گیاه گندم در ایستگاه گرگان 17/486 میلی‏متر در طول دوره مورد نظر به دست آمده است. ضیاء تباراحمدی (13) برای ترسیم خطوط هم تبخیر - تعرق پتانسیل ماهانه و سالانه در مازندران، نیکبخت و همکاران (14) برای مقایسه آن با چند روش دیگر برآوردET0  در ایستگاه سینوپتیک مهرآباد تهران و بایگی و همکاران (15) برای ایستگاه‏های استان خراسان رضوی مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به تأثیر عوامل مختلف در تعیین تبخیر و تعرق گیاه مرجع، برآورد دقیق این پارامتر اگر غیر ممکن نباشد کار بسیار مشکلی است. روش‏های اندازه گیری تبخیر و تعرق گیاه مرجع به دو گروه (مستقیم و غیر مستقیم) محاسباتی تقسیم می شوند. در روش مستقیم در واقع بخش کوچک و کنترل شده ای از مزرعه مجزا شده و میزان تبخیر و تعرق در یک دوره زمانی مستقیماً اندازه‏گیری می‏شود. به این بخش کوچک که ارتباط رطوبتی با خاک اطراف ندارد لایسیمتر گویند. در روش های غیرمستقیم از عوامل مختلف اقلیمی و گیاهی استفاده شده و از طریق ارتباط آن‏ها با تبخیر و تعرق و معادلاتی که قبلاً با روش‏های مستقیم واسنجی شده‏اند، میزان تبخیر و تعرق گیاه مرجع تخمین زده می‏شود. از نظر علمی روشی مطلوب‏تر است که اولاً آسان بوده و ثانیاً نتایج حاصله از آن واقعی‏تر باشند. در این تحیق به بررسی نیازآبی سیب‏زمینی و محاسبه تبخیر و تعرق واقعی از تبخیر و تعرق پتانسیل در یک دوره 20ساله در ایستگاه سینوپتیک تربت حیدریه  پرداخته شده است.

 مواد و روش ها

موقعیت منطقه مورد مطالعه:

شهر موقعیت تربت حیدریه از نظر موقعیت جغرافیایی35 درجه و 16 دقیقه عرض شمالی و 59 درجه و 13 دقیقه طول شرقی واقع شده‏است و ارتفاع آن از سطح دریا 8/1450 متر می‏باشد (شکل 1). موقعیت تربت حیدریه در استان خراسان رضوی را نشان می‏دهد. در طی یک دوره آماری (1992- 2012) حاصل از ایستگاه هوا‏شناسی سینوپتیک موقعیت تربت حیدریه متوسط بارش منطقه  7/267میلی‏متر است که حداقل آن در مرداد ماه با 4/0 میلی‏متر و حداکثر آن در ماه اسفند با 4/54 میلی‏متر است. طبق گزارش ایستگاه هواشناسی سینوپتیک، متوسط سالانه درجه حرارت 3/14سانتی‏گراد و حداقل دما در دی ماه برابر با 5/4- و حداکثر آن 5/33 درجه سانتی‏گراد در تیر ماه مشخص شده است. متوسط رطوبت نسبی 45 درصد حداقل و حداکثر رطوبت ثبت شده به ترتیب برابر با 20 و 86 درصد می باشد (16). بر اساس روش طبقه بندی اقلیمی دومارتن این شهر دارای اقلیمی از نوع خشک می‏باشد.

 

 

شکل 1- موقعیت استان خراسان رضوی در کشور ایران


 

 


معادلهفائو- پنمن-مانتیث

در سال 1948، پنمن رابطه موازنه انرژی را با روش انتقال جرم ترکیب و معادله‏ای برای محاسبه تبخیر از سطح آب آزاد با استفاده از داده‏های استاندارد هواشناسی شامل ساعات آفتابی، دمای هوا، رطوبت هوا و سرعت باد را ارایه کرد. این روش که به نام روش ترکیبی معروف است، توسط محققان بسیاری توسعه داده شد و با معرفی ضرایب مقاومت به سطح کشت گیاهان تعمیم یافت (1). در این روش گیاه مرجع یک پوشش چمن فرضی  است که ارتفاع آن 12 سانتی‏متر و ضریب بازتابش در آن 23 درصد می‏باشد. همچنین مقاومت گیاهی ثابت و برابر 70 ثانیه بر متر است (17).

 

(1)                                                                                               

ETO: تبخیر- تعرق گیاه مرجع (mm/day

Rn: تابش خالص در سطح پوشش گیاهی (MJm-2d-1)

U2: سرعت باد در ارتفاع 2 متری از سطح زمین (ms-1)

ea-ed: کمبود فشار بخار اشباع (KPa )

Γ: ثابت سایکرومتری (KPa°C -1)

Δ: شیب منحنی فشار بخار ( KPa°C -1 )

G: شارگرما به داخل خاک (MJm-2d-1)

T: متوسط دمای هوا (°C)

در شکل (2) به طور کامل ورودی و خروجی مدل CROP WAT 8.0 تشریح شده است.

 

 

 

 

شکل2- اجزای ورودی و خروجی مدل کراپ وات

 

 

 

این معادله، از داده‏های هواشناسی استاندارد شامل تابش خورشیدی (ساعات آفتابی(، دمای هوا، رطوبت هوا و سرعت باد استفاده می‏کند. معادله پنمن- مونتیث فائو یک نمایش دقیق ساده از عوامل فیزیکی و فیزیولوژیکی مؤثر بر تبخیر و تعرق می‏باشد. معادله پنمن- مونتیث فائو برای محاسبه روزانه، هفتگی یا ماهانه تبخیر و تعرق علاوه بر مختصات محل بررسی به داده‏هایی نظیر دمای هوا، رطوبت، تابش و سرعت باد نیازمند است. مشخص شدن واحدهای اندازه‏گیری دادهای هواشناسی، مهم می‎باشد.

 مختصات محل: ارتفاع از سطح دریا )برحسب متر( و عرض جغرافیایی )درجه شمالی یا جنوبی) محل مورد نظر باید مشخص باشد.‏ این داده ها برای اصلاح برخی پارامترهای هواشناسی مورد استفاده در تعیین میانگین فشار اتمسفر واقعی )که تابع میانگین ارتفاع محل از سطح دریا است( و محاسبه تابش فرازمینی و در برخی موارد، ساعات آفتابی موردنیاز می باشد.

 دما :میانگین حداکثر و حداقل و دمای روزانه هوا برحسب               درجه سلسیوس (0C) موردنیاز است.

(2)                            

میانگین فشار بخار اشباع: از آنجا که، فشار بخار اشباع به دمای هوا بستگی دارد، می‏توان آن را با استفاده از داده های دمای هوا محاسبه نمود (18و19).

 (3)                          

 (4)     

رطوبت هوا: میانگین نسبی روزانه رطوبت هوا بر حسب درصد

 (5)                                                                              

: میانگین رطوبت هواRH

فشار بخار واقعی (کیلو پاسکال) :ea

: میانگین فشار بخار اشباع (کیلو پاسکال)

 سرعت باد: از آن‏جایی که در ایستگاه‏های هواشناسی سرعت باد برحسب نات و در ارتفاع 10 متری ثبت می‏شود، ولی در مدل کراپ وات، باد بر حسب کیلومتر در روز و در ارتفاع2 متری مورد نظر است، ابتدا واحد داده‏های باد از نات به متر بر ثانیه تبدیل شد. سپس با استفاده از رابطه زیر     سرعت باد در ارتفاع دو متری محاسبه و پس از آن به صورت کیلومتر در روز  وارد مدل گردید(20و21).

                                                                                                                            (6)                                    

U2 : سرعت باد در ارتفاع 2 متری بر حسب متر بر ثانیه.

Uz: سرعت باد در ارتفاع z از زمین بر حسب متر بر ثانیه.

Z: ارتفاع مورد نظر بر حسب متر.

 

 


جدول1- تبدیل میانگین سرعت باد ارتفاع 10 متری به  ارتفاع 2 متری


 

jan

feb

mar

apr

may

jun

jul

aug

sep

oct

nov

dec

UZ(M/S)

1

4/1

95/1

2/2

52/2

98/2

65/3

1/3

2

52/1

2/1

97/0

U2(M/S)

75/0

05/1

46/1

65/1

89/1

23/2

7/2

32/2

5/1

15/1

9/0

72/0

U2(KM/DD)

8/64

7/90

1/126

5/142

3/163

7/192

3/233

5/200

6/129

4/99

8/77

2/62

 

 

 

 تشعشع: تشعشع خالص، ساعت آفتابی روزانه(Rn) به صورت روزانه به 1-d 2-MJm محاسبه شد.

10-9(0/9n/N+0/1)(0/34-0/14)(Tkx4+Tkn4)(7)              

(8)                                               
   (9)                       

(10)                              

 (11)                  

 10-3)T                            (12)

 (13)            

 (14)                     

 (15)                          شیب منحنی فشار بخار(KPa0C-1)

: λ گرمای نهان تبخیر  (MJKg-1)    

 : تابش خالص، n: تعداد ساعات واقعی آفتاب، = تابش     برون زمینی(MJm-2d-1D: شماره روز از ماه، =زاویه ساعتی غروب خورشید(رادیان)، M: شماره ماه میلادی سال،  حداکثر ساعات روشنایی در روز J ازسال،  :عرض جغرافیایی (رادیان)،: زاویه میل خورشیدی(رادیان)، Tkx: حداکثر دمای روزانه(کلوین)، J: شماره روز ژولیوسی، Tkn: حداکثر دمای روزانه(کلوین)، : فاصله نسبی زمین از خورشید می باشد.

بارندگی روزانه: بارندگی روزانه در طول فصل رویش به میلی‏متر مورد استفاده قرار گرفت.

 بارش موثر: بارش مؤثر به آن قسمتی از بارندگی گفته می‏شود که به داخل خاک (عمق 10-12 سانتی متری) نفوذ می نماید و مورد استفاده گیاه قرار می‏گیرد. در این مطالعه، برای محاسبه باران مؤثر در فصل رویش از برنامه کراپ وات  استفاده شد.

ب - خصوصیات خاک : خاک های سبک تا متوسط ظرفیت آبگیری کمی دارند، اما بهتر گرم می‏شوند و برداشت محصول در آن‏ها آسان‏تر است. بافت‏های شن لومی و لوم شنی با ماده آلی 2 تا 5 درصد برای سیب زمینی ایده آل محسوب می‏شوند، زیرا این خاک‏ها فاقد مشکلات آب ایستادگی بوده و توسعه بیماری‏ها در این گونه خاک‏ها کم‏تر است. در شرایط ایران که ماده آلی خاک‏ها غالبا کم‏تر از 1 درصد است، بافت‏های متوسط مانند لومی، لوم سیلتی و لوم رسی شنی مناسب بنظر می‏رسند. خاک‏های نیمه سنگین و سنگین ظرفیت آبگیری بیش‏تری دارند، اما کارکردن در آن‏ها مشکل‏تر بوده، به سهولت کلوخه ای می‏شوند، به غدد می چسبند و مشکلات برداشت و تمیزکردن غدد از خاک در آن‏ها بیش‏تر است، بطور کلی با ریزترشدن بافت خاک، ممکن است به پشته‏های قطورتری برای کاشت نیاز باشد. خاک‏های سنگین مانند رس شنی، رس سیلتی و رس به دلیل فراوانی رس، تشکیل سله، چسبندگی و کلوخه ای شدن مطلوب نیستند .خاک باید عمیق و تا عمق حداقل 90 سانتی‏متری فاقد لایه غیر قابل نفوذ بوده و تا عمق 35 سانتی‎متری بخوبی نفوذ پذیر باشد. نیاز سیب زمینی به نیتروژن زیاد است، اما فراوانی نیتروژن خاک موجب تحریک رشد هوایی، تأخیر در رسیدگی و کاهش شاخص برداشت می‏شود. دراین نرم افزار با توجه به شرایط محل از خاک بافت متوسط استفاده شده است.

ج- خصوصیات گیاه: شرایط فیزیکی گیاه سیب‏زمینی از مرحله کاشت تا برداشت به شرح زیر می باشد.

 

 


جدول2- مراحل فنولوژی سیب زمینی و ضرایب گیاهی

 

تاریخ کاشت:20/2

 

 

 

 

تاریخ برداشت:1/6

مراحل رشد

ابتدایی

توسعه

میانی

پایانی

کل

تعداد روز رشد

25

30

45

30

130

ضریب گیاهی

5/0

به تدریج افزایش

15/1

75/0

 

عمق ریشه دوانی(متر)

3/0

به تدریج افزایش

 

6/0

 

ضریب کاهش بحرانی گیاه

25/0

8/0

0.3

5/0

 

ضریب واکنش محصول

45/0

8/0

0.8

3/0

1/0

 

 

 

مدل اصلاحی: در هر محل  برای بدست آوردن تبخیر و تعرق واقعی از مرجع باید  در مدل تبخیر و تعرق مرجع اصلاح شود که توسط بایگی (15) برای استان خراسان رضوی محاسبه شده است.

ET0F.P.M (16)                                       

تبخیر و تعرق محاسبه شده به روش فائو پنمن- مانتیث :ET0F.P.M

: تبخیر و تعرق اصلاح شده (واقعی)

ET0F.P.M (17)                         

 

جدول3-تبدیل تبخیر و تعرق مرجع به بخیر و تعرق واقعی

 

Dec

Nov

Oct

Sep

Aug

Jul

Jun

May

Apr

Mar

Feb

Jan

 

13/1

57/1

3

83/4

7

94/7

04/7

61/5

9/3

42/2

30/1

94/0

ET0F.P.M

3/2

5/2

2/3

99/3

99/4

42/5

5

35/4

56/3

88/2

37/2

2/2

ETL

 

 

نتایجوبحث

 

تبخیر و تعرق واقعی گیاه  نیز به عواملی کمیت ضریب گیاهی(Kc)  ارتباط دارد. عواملی که در ضریب گیاهی تأثیر داشته اند عبارتند از: صفات مشخصه گیاه، تاریخ شروع رویش، میزان رشد، طول        دوره رویش و شرایط اقلیمی که در این میان تواتر بارندگی بخصوص در مرحله اول رشد از اهمیت بیش‏تری برخوردار است. میزان ضریب Kc زمانی که محدودیت آب وجود دارد کم‏تر از یک می‏باشد.

 

 

 

شکل2-مقایسهتبخیروتعرقپتانسیلبانیازآبی

 

 

 

با توجه به شکل2 و جدول 3  مشاهده می‏شود، بیش‏ترین نیاز آبی گیاه سیب زمینی در ماه ژولای می‏باشد که در این ماه بیش‏ترین تبخیر و تعرق، ساعات آفتابی، میزان تشعشع، میانگین حداکثر و حداقل دما اتفاق افتاده است. گیاهان آب مورد نیاز خود را از طریق ریشه‏ها از خاک) رطوبت ذخیره شده (جذب می‏نمایند. بسیاری از خصوصیات خاک مانند پایداری، خمیری، مقاومت، قابلیت فشرده شدن، نفوذپذیری و قابلیت نقل و انتقال مواد غذایی از خاک به گیاه به مقدار آب یا رطوبت خاک که متأثر از خصوصیات فیزیکی خاک می باشد، بستگی دارد. خاک بر مقدار هوای موجود در خاک و تبادل گازها در آن نیز مؤثر است. فعالیت موجودات ریز خاک و کنش‏های شیمیایی خاک نیز تابعی از رطوبت خاک است. در شکل 3 وضعیت ظرفیت زراعی و آب قابل دسترس و آب تخلیه شده رسم شده است. این نمودار بیان‏گر است که با توجه به ظرفیت، جذب و نگهداری رطوبت ناشی از بارندگی در ایستگاه مورد مطالعه تفاوت میزان تبخیر واقعی با بارندگی فصل رویش، حکایت از استفاده گیاه از رطوبت ذخیره شده ناشی از بارندگی پیشین که در روزهای فصل رویش بوده است، دارد. درنتیجه مناطق خشک و نیمه خشکی مانند تربت حیدریه بارندگی به تنهایی عامل تعیین کننده تولید سیب‏زمینی نیست، بلکه بارندگی به‏علاوه رطوبت ذخیره شده ناشی از بارندگی‏های پیشین برابر نتایج تحقیق به صورت مشترک در فرایند تبخیر و تعرق تأثیر می‏گذارد.

 

 

 

 

شکل3-تغییراترطوبتیخاک

 

 

با توجه به شکل 3 مشاهده می‎شود گیاه سیب زمینی از کاشت تا برداشت 15 دوره آبیاری می‏شود که تخلیه رطوبت خاک به تدریج افزایش و در انتهای دوره چهاردهم بیش‏ترین حد می‏رسدکه دلیل آن افزایش تبخیر و تعرق می‏باشد.

بارندگی مؤثر: بارندگی مؤثر  بخشی از کل یک بارش می باشد که بر تولید محصول مناسب هست. در این پژوهش با استفاده از مؤلفه‏های مدل کراپ وات مقدار براندگی مؤثر را بر اساس روش (FAO) حساب شده است. فرمولی که مدل برای محاسبه بارندگی مؤثر با استفاده روش مذکور به دست می آورد به قرار رابطه زیر می باشد.

 برای داده های ماهیانه:

       

 


 

 

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Sep

کل

م بارندگی

1/42

43

3/62

6/36

9/19

4/5

3/1

8/0

7/1

2/6

4/14

9/31

6/265

بارندگی موثر

3/39

40

1/56

5/34

3/19

4/5

3/1

8/0

7/1

1/6

1/14

3/30

7/248


جدول 4- بارندگی موثر ایستگاه تربت حیدری

 

 

 

 

 

 


شکل4-مقایسه تبخیر و تعرق و بارندگی


نیاز آبی

مراحل فنولوژی گیاه سیب‏زمینی با طی 130 روز به پایان می‏رسد. نیاز آبیاری گیاه سیب‏زمینی  با مدل کراپ وات از اول کاشت تا برداشت محصول 1/803 میلی‏متر و میزان آبیاری برای جبران این کاهش رطوبت9/741 میلی‏متر به‏دست آمده‏است (جدول 5). بارش موثر که در طول فصل رویش 8/32 میلی‏متر می‏باشد (جدول4). شرایط تبخیر و تعرق دوره کشت 37/86 می‏باشد و میزان تبخیر و تعرق 63/2 برابرمیانگین بارندگی       در فصل رویش است. مفهوم این است که گیاه از رطوبت      ذخیره شده برای تبخیر و تعرق استفاده نموده است (جدول 6). برای جبران تخلیه رطوبت خاک باید زمین زیر کشت سیب‏زمینی 15 بار آبیاری گردد (شکل4، جدول 5 ).


 

جدول5- نیازآبی در طول دوره کشت

 

تاریخ

روز آبیاری

مرحله

باران

(میلی متر)

نفوذ

عمقی

%

آبیاری خالص

mm

کمبود آبیاری mm

تلفات آبیاری  mm

آبیاری ناخالص

mm

هیدرو مدول

11May

17

ابتدایی

0

25

5/28

0

0

7/40

28/0

25May

31

توسعه

0

27

7/36

0

0

4/52

43/0

4Jun

41

توسعه

0

28

3/43

0

0

8/61

72/0

12Jun

49

توسعه

0

30

1/49

0

0

1/70

01/1

19Jun

56

میانی

0

31

9/53

0

0

77

27/1

26Jun

63

میانی

0

34

8/58

0

0

9/83

39/1

2 Jul

69

میانی

0

30

5/52

0

0

75

45/1

8 Jul

75

میانی

0

31

1/54

0

0

3/77

49/1

14 Jul

81

میانی

0

32

1/56

0

0

1/80

55/1

20 Jul

87

میانی

0

33

9/56

0

0

3/81

57/1

26 Jul

93

میانی

0

31

3/54

0

0

5/77

5/1

1Aug

99

میانی

0

31

6/53

0

0

6/76

48/1

9 Aug

107

پایانی

0

38

9/65

0

0

1/94

36/1

20Aug

118

پایانی

0

45

2/78

0

0

8/11

18/1

1Sep

پایانی

پایانی

0

34

 

 

 

 

 

 

 


جدول6- مقدار ضریب گیاهی و تبخیر و تعرق در طی کشت سیب زمینی


 

 

ماه

دهه

مرحله

ضریب گیاهی

تبخیر و تعرق

در هر دوره

تبخیر و تعرق

در هر روز

بارش موثر

نیاز آبی

Apr

3

ابتدایی

5/0

33/2

4/13

8/5

6/8

May

1

ابتدایی

5/0

52/2

2/25

1/8

1/17

May

2

توسعه

5/0

82/2

2/28

4/6

7/21

May

3

توسعه

66/0

99/3

9/43

9/4

39

Jun

1

توسعه

89/0

84/5

4/58

3

4/55

Jun

2

میانی

11/1

79/7

9/77

3/1

6/76

Jun

3

میانی

17/1

58/8

8/85

1

4/84

Jul

1

میانی

17/1

09/9

9/90

8/0

1/90

Jul

2

میانی

17/1

51/9

1/95

3/0

8/94

Jul

1

میانی

17/1

07/9

7/97

3/0

5/99

Aug

1

پایانی

12/1

27/8

7/82

3/0

4/82

Aug

2

پایانی

99/0

02/7

2/70

2/0

70

Aug

3

پایانی

85/0

38/5

2/59

3/0

9/58

Sep

1

پایانی

75/0

26/4

3/4

0

3/4

 

 

 

 

 

9/834

8/32

1/803

 

 

 

منابع


  1. وزیری ژ، انتصاری، م و حیدری، ن، تبخیر- تعرق گیاهان (دستورالعمل محاسبه آب موردنیاز گیاهان) «، ناشر کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، 1387، تهران.
  2. .Allen R،G, Pereira L.S, Rae's D and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper, No. 56, Rome, Italy, pp 300.
  3. سپاسخواه ع. و محمدی م، ا، تعیین تبخیر – تعرق یونجه و کنجد به روش پنمن – مونتیث در منطقه باجگاه«، ششمین سمینار آبیاری و کاهش تبخیر، 1375، 10-11 شهریور 75، دانشگاه کرمان.
  4. ­ احسانی ع، ارزانی ح، فرح پور م، احمدی ح، جعفری م و اکبرزاده م، برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از اطلاعات آب و هوایی، خصوصیات گیاه (مرتع) و خاک به کمک برنامه نرم افزار cropwatt8،0 (مطالعه موردی: منطقه استیپی استان مرکزی ایران، ایستگاه رودشور) «، فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 1391، 19(1): 16-1.
  5. علیزاده،ا، کمالی،غ ،ع، خانجانی، م ،ج  و رهنورد، م، ر، ارزیابی روشهای برآورد تبخیر – تعرق در مناطق خشک ایران« ،فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 1383، 19 (2(پیاپی 73))،97-105.
  6. شریفان ح ، قهرمان ب، علیزاده ا و میرلطیفی، م، ارزیابی روش های مختلف تشعشعی و رطوبتی جهت برآورد تبخیر - تعرق مرجع و اثرات خشکی هوا بر آن در استان گلستان«، مجله علوم خاک و آب،1384، 19،  (2):280-290
  7. Hargreaves, G.H. 1994. Defining and using reference evapotranspiration. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 120(6):1132-39.
  8. Salih A.M. and Sendil. U .1984. Evapotranspiration under extremely arid climates. J. Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 110(3): 289-303.
  9. ­Shih S.F. 1984. Data requirement for evapotranspiration estimation. J. Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 110(3): 263-274.
  10. ­Yarahmadi J. (2003) the integration of satellite images, GIS and CROPWAT model to investigation of water balance in irrigated area; A Case Study of Salmas and Tassooj Plain, Iran.
  11. نیشابوری، م،،مرادی دالینی، ا، جعفر زاده، ع و صادقی، س، ارزیابی روشهای پیشنهادیFAO  برای برآورد تبخیر-تعرق گیاه مرجع در منطقه کرکج تبریز«، دانش کشاورزی،1384، ش 4.
  12. مهاجرانی، ح، مساعدی، ا،خلقی، م، مفتاح تلقی، م و سعدالدین، ا، برآورد نیاز آبی گیاه گندم توسط مدل CROPWAT در شهرستان کردکوی-استان گلستان«، همایش ملی مدیریت کمبود آب و تنش خشکی در زراعت دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارسنجان،1389، چهارم و پنجم اسفندماه1389.
  13. ضیاءتبار احمدی م ،خ، بررسی و مقایسه روشهای محاسبه بررسی و مقایسه روشهای محاسبه «،1374، صفحات 51-70 .
  14. نیکبخت، ج، میرلطیفی، س ،م و کمالی، غ، مقایسه تبخیر- تعرق محاسبه شده با روش های فائو- پنمن - مانتیث، پنمن- رایت و هارگریوز - سامانی در منطقه تهران« ، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،1380،  سال هشتم، شماره چهارم ،3-13.
  15. موسوی بایگی م، عرفانیان م و سرمد، م، استفاده از حداقل داده های هواشناسی برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع و ارائه ضرایب اصلاحی ( مطالعه موردی: استان خراسان رضوی) «، مجله آب وخاک ،1388، 23(1)99-91،
  16. سازمان هوا شناسی مشهد، شناسنامه آماری ایستگاه سینوپتیک هواشناسی شهرستان تربت حیدریه«،1391.
  17. طهماسب پور ب، و محمدیان ر، تاثیر تراکم و تاریخ کاشت های مختلف برروی گیاهان دارویی همیشه بهار و نعناع­فلفلی«، اولین همایش تخصصی توسعه کشاورزی استانهای شمالغرب کشور،1390.
  18. Kimball, J. S., Running, S. W., and Nemani, R. .1997. An improved method for estimating surface humidity from daily minimum temperature. Agric. Forest Meteorol., 85(1–2), 87–98.
  19. Jensen, D. T., Hargreaves, G. H., Temesgen, B., and Allen, R. G. (1997). Computation of ETo under nonideal conditions. J. Irrig. Drain.Eng., 123(5), 394–400.
  20. خسروشاهی م ،برآورد نیاز آبی گونه تاغ در ناحیه رویشی صحارا- سندی ایران (مطالعه موردی: مناطق اهواز- بندرعباس و چابهار) «، فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران،1392، 20(3):569-559.
  21. علیزاده ا، رابطه آب و خاک و گیاه«، انتشارات دانشگاه امام رضا(ع)، 1384.


1- استادیار گروه جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، مشهد، ایران.

2- استادیار گروه جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، مشهد، ایران.

[3]- دانشجوی دکتری اقلیم کشاورزی ، دانشگاه حکیم سبزواری مشهد، ایران*(مسؤول مکاتبات).

 

 

 

 

 


 

 

 

  1. وزیری ژ، انتصاری، م و حیدری، ن، تبخیر- تعرق گیاهان (دستورالعمل محاسبه آب موردنیاز گیاهان) «، ناشر کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، 1387، تهران.
  2. .Allen R،G, Pereira L.S, Rae's D and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper, No. 56, Rome, Italy, pp 300.
  3. سپاسخواه ع. و محمدی م، ا، تعیین تبخیر – تعرق یونجه و کنجد به روش پنمن – مونتیث در منطقه باجگاه«، ششمین سمینار آبیاری و کاهش تبخیر، 1375، 10-11 شهریور 75، دانشگاه کرمان.
  4. ­ احسانی ع، ارزانی ح، فرح پور م، احمدی ح، جعفری م و اکبرزاده م، برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از اطلاعات آب و هوایی، خصوصیات گیاه (مرتع) و خاک به کمک برنامه نرم افزار cropwatt8،0 (مطالعه موردی: منطقه استیپی استان مرکزی ایران، ایستگاه رودشور) «، فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 1391، 19(1): 16-1.
  5. علیزاده،ا، کمالی،غ ،ع، خانجانی، م ،ج  و رهنورد، م، ر، ارزیابی روشهای برآورد تبخیر – تعرق در مناطق خشک ایران« ،فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 1383، 19 (2(پیاپی 73))،97-105.
  6. شریفان ح ، قهرمان ب، علیزاده ا و میرلطیفی، م، ارزیابی روش های مختلف تشعشعی و رطوبتی جهت برآورد تبخیر - تعرق مرجع و اثرات خشکی هوا بر آن در استان گلستان«، مجله علوم خاک و آب،1384، 19،  (2):280-290
  7. Hargreaves, G.H. 1994. Defining and using reference evapotranspiration. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 120(6):1132-39.
  8. Salih A.M. and Sendil. U .1984. Evapotranspiration under extremely arid climates. J. Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 110(3): 289-303.
  9. ­Shih S.F. 1984. Data requirement for evapotranspiration estimation. J. Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 110(3): 263-274.
  10. ­Yarahmadi J. (2003) the integration of satellite images, GIS and CROPWAT model to investigation of water balance in irrigated area; A Case Study of Salmas and Tassooj Plain, Iran.
  11. نیشابوری، م،،مرادی دالینی، ا، جعفر زاده، ع و صادقی، س، ارزیابی روشهای پیشنهادیFAO  برای برآورد تبخیر-تعرق گیاه مرجع در منطقه کرکج تبریز«، دانش کشاورزی،1384، ش 4.
  12. مهاجرانی، ح، مساعدی، ا،خلقی، م، مفتاح تلقی، م و سعدالدین، ا، برآورد نیاز آبی گیاه گندم توسط مدل CROPWAT در شهرستان کردکوی-استان گلستان«، همایش ملی مدیریت کمبود آب و تنش خشکی در زراعت دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارسنجان،1389، چهارم و پنجم اسفندماه1389.
  13. ضیاءتبار احمدی م ،خ، بررسی و مقایسه روشهای محاسبه بررسی و مقایسه روشهای محاسبه «،1374، صفحات 51-70 .
  14. نیکبخت، ج، میرلطیفی، س ،م و کمالی، غ، مقایسه تبخیر- تعرق محاسبه شده با روش های فائو- پنمن - مانتیث، پنمن- رایت و هارگریوز - سامانی در منطقه تهران« ، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،1380،  سال هشتم، شماره چهارم ،3-13.
  15. موسوی بایگی م، عرفانیان م و سرمد، م، استفاده از حداقل داده های هواشناسی برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع و ارائه ضرایب اصلاحی ( مطالعه موردی: استان خراسان رضوی) «، مجله آب وخاک ،1388، 23(1)99-91،
  16. سازمان هوا شناسی مشهد، شناسنامه آماری ایستگاه سینوپتیک هواشناسی شهرستان تربت حیدریه«،1391.
  17. طهماسب پور ب، و محمدیان ر، تاثیر تراکم و تاریخ کاشت های مختلف برروی گیاهان دارویی همیشه بهار و نعناع­فلفلی«، اولین همایش تخصصی توسعه کشاورزی استانهای شمالغرب کشور،1390.
  18. Kimball, J. S., Running, S. W., and Nemani, R. .1997. An improved method for estimating surface humidity from daily minimum temperature. Agric. Forest Meteorol., 85(1–2), 87–98.
  19. Jensen, D. T., Hargreaves, G. H., Temesgen, B., and Allen, R. G. (1997). Computation of ETo under nonideal conditions. J. Irrig. Drain.Eng., 123(5), 394–400.
  20. خسروشاهی م ،برآورد نیاز آبی گونه تاغ در ناحیه رویشی صحارا- سندی ایران (مطالعه موردی: مناطق اهواز- بندرعباس و چابهار) «، فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران،1392، 20(3):569-559.
  21. علیزاده ا، رابطه آب و خاک و گیاه«، انتشارات دانشگاه امام رضا(ع)، 1384.