کم‌آبی برای استانی مانند مازندران که کشاورزی یکی از مولفه‌های اساسی برای رسیدن به توسعه پایدار آن محسوب می‌شود، بسیار ناخوشایند است و با توجه به اینکه بسیاری از محصولات کشاورزی تولید شده در این استان، موجب افزایش امنیت غذایی در کشور شده است بررسی راه‌های مختلف سازگاری با شرایط خشکی می‌تواند در ارائه راهکار به منظور مقابله با این پدیده موثر باشد.
بر این اساس، گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، رساله‌ای برای بررسی و ارائه راهکار این مشکل برای سازگاری با شرایط نامساعد خشکی روزافزون در کشور، با عنوان «آفتابگردان و راهکار کم‌آبیاری بخشی ریشه برای سازگاری بهتر با شرایط نامساعد خشکی روزافزون در کشور» طراحی و اجرا کردند.
این رساله به راهنمایی دکتر علی شاه‌نظری دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری و از سوی مجتبی چراغی‌زاده، دانشجوی دکترای این دانشگاه اجرا و دفاع شد.
میانگین بارش دنیا ۴.۳ برابر ایران
علی شاه‌نظری، دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در گفت‌وگو با ایسنا، با اشاره به اینکه بر اساس گزارش مرکز آمار ایران، جمعیت کشور بین سال‌های ۱۳۳۵ تا ۱۳۹۵ از حدود ۱۹ به حدود ۸۰ میلیون نفر افزایش یافته است، اظهار کرد: با افزایش جمعیت نیاز به استفاده از آب بیشتر شده و منابع آب به طور فزاینده‌ای مورد تهدید قرار می‌گیرد.
وی با بیان اینکه این در حالی است که کشور ایران در مناطق خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد، تصریح کرد: بر اساس آمار ارائه شده توسط بانک جهانی، متوسط بارش بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۵ برای ایران ۲۲۸ میلیمتر اعلام شده است؛ در حالیکه همین آمار در سطح جهان برای بازه زمانی اشاره شده مقدار ۹۹۰ میلیمتر بود.
دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری افزود: در کشور ایران با دارا بودن اقلیم خشک و نیمه خشک، کمبود نزولات آسمانی و توزیع نامناسب آن، تامین آب مورد نیاز گیاهان زراعی از طریق آبیاری را ضروری می‌کند.
شاه‌نظری با اشاره به اینکه بخش کشاورزی با مصرف بیش از ۹۰ درصد از منابع آب، عمده‌ترین مصرف کننده این ماده حیاتی به شمار می‌آید، گفت: هرگونه صرفه‌جویی در این بخش کمک موثری به صرفه جویی در منابع آب تلقی می‌شود.
این استاد دانشگاه با بیان اینکه مصرف آب بیشتر در سایر بخش‌ها مانند صنعت و شهر به واسطه افزایش جمعیت، ضرورت ارتقای بهره‌وری در بخش کشاورزی را آشکار می‌کند، تصریح کرد: بهره وری آب به معنی عملکرد محصول به ازای هر متر مکعب مصرف آب که شامل آب سبز برای مناطق دیم (بارش مؤثر) و آب آبی (آب بهره‌برداری شده از منابع آب) برای مناطق فاریاب است.
راهکار کم آبیاری بخشی ریشه برای سازگاری با شرایط خشکی
دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری با اشاره به اینکه بهبود کارایی مصرف آب با اعمال مدیریت‌های آگاه و به کارگیری فناوری‌های نوین مهندسی آبیاری محقق می‌شود، گفت: طی دو دهه گذشته روش‌های صرفه جویی در آب آبیاری مانند کم آبیاری و آبیاری بخشی ریشه توسعه پیدا کرده و برای گیاهان و درختان میوه مورد امتحان واقع شده‌اند.
وی افزود: کم آبیاری یکی از راهکارهای بهینه سازی مصرف آب و مقابله با تنش خشکی در اراضی فاریاب است به طوریکه تجربیات مربوط به کم آبیاری در نقاط مختلف دنیا، کارآمدی این شیوه در استفاده بهینه از هر واحد آب مصرفی و افزایش سود خالص را نشان می‌دهد.
عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری خاطرنشان کرد: هدف اساسی کم آبیاری، افزایش راندمان مصرف آب به وسیله افزایش کفایت آبیاری است، کم آبیاری یک راهکار بهینه برای به عمل آوردن محصولات تحت شرایط کمبود آب محسوب می‌شود که به طور معمول همراه با کاهش محصول در واحد سطح است.
اثبات استفاده از روش کم آبیاری برای ذرت و چغندر قند
شاه‌نظری اظهار کرد: تحقیقات نشان داده است که در دوره‌های غیر حساس به خشکی، کم آبیاری با مصرف تنها ۷۰ تا ۹۰ درصد نیاز آبی می‌تواند باعث کاهش معنی‌دار محصول نشود، مفید واقع شدن کم آبیاری در شماری از محصولات چون ذرت، چغندر قند و گندم نیز به اثبات رسیده است.
وی با اشاره به اینکه روش آبیاری بخشی ریشه برای نخستین بار در کشور استرالیا مطرح شد و هدف اصلی آن در آغاز کار، کنترل رشد اضافی ساقه درخت انگور بوده است، تصریح کرد: مبنای این روش، آبیاری متناوب نیمی از ریشه و خشک نگه داشتن نیمه دیگر است که در محصولات ردیفی چون ذرت، انگور، درختان میوه، فلفل، گوجه‌فرنگی و سیب‌زمینی مورد استفاده واقع شده است.
عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، افزود: در آبیاری بخشی ریشه، در قسمتی از ریشه که آبیاری به صورت کامل صورت گرفته است، گیاه آب کافی را جذب می‌کند و به رشد و نمو خود ادامه داده و تغییری در میزان فتوسنتز رخ نمی‌دهد.
شاه‌نظری با اشاره به اینکه بخش دیگر از ریشه که در خاک خشک قرار گرفته، با عکس‌العمل نسبت به خشکی و فرستادن علایمی از ریشه به روزنه‌ها، میزان بازشدگی آنها را تحت تاثیر قرار داده و باعث کاهش میزان تلفات آب می‌شود، تصریح کرد: بسیاری از محققان علت واکنش گیاه به خشکی را ترشح آبسسیک اسید در ریشه گزارش کرده اند.
وی افزود: وقتی گیاه در برابر خشکی قرار می‌گیرد، این هورمون در ریشه گیاه ترشح شده و طی فرایند تعرق، با صعود در میان شیره گیاهی به اندام‌های فتوسنتز کننده رسیده و با کاهش در مقدار عوامل موثر در فتوسنتز که عمده‌ترین آنها کاهش سرعت رشد برگ و کاهش بازشدگی روزنه‌ها است، مقدار تلفات آب را به حداقل می‌رساند.
بررسی اثر کم آبیاری بخشی ریشه بر گیاه روغنی آفتابگردان
دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری اظهار کرد: با توجه به اهمیت دانه‌های روغنی و واردات بیش از ۹۰ درصدی روغن مورد نیاز کشور، افزایش سطح زیر کشت و عملکرد دانه در واحد سطح این دسته از گیاهان در کشور مهم تلقی می شود.
شاه‌نظری با اشاره به اینکه آفتابگردان یکی از چهار گیاه عمده تولید روغن در جهان است، تصریح کرد: به دلیل نیازهای متوسط زراعی و بالا بودن کیفیت روغن، مساحت اراضی تحت پوشش آن، هم در کشورهای توسعه یافته و هم در کشورهای در حال توسعه افزایش داشته است.
وی با بیان اینکه حدود ۸.۲ درصد از مجموع تولید دانه‌های روغنی در جهان (حدود ۱۰۷ میلیون تن) مربوط به این گیاه است، افزود: بر اساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد ( FAO ) برای فصل زراعی ۲۰۱۳-۲۰۱۲ آفتابگردان با سهم هشت درصدی در تولید روغن‌های گیاهی، پس از سویا، کلزا، پنبه دانه و بادام زمینی، رتبه پنجم بین گیاهان روغنی را داشته است.
دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری گفت: بر اساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، متوسط واردات گیاهان روغنی بین فصل‌های زراعی ۲۰۱۱-۲۰۱۰ و ۲۰۱۳-۲۰۱۲، مقدار ۴۲ درصد اعلام شده است.
رابطه معنادار واردات و وابستگی کشور به روغن
شاه‌نظری با اشاره به اینکه حجم بالای واردات این محصول موجب وابستگی شدید کشور به واردات روغن و خروج ارز از کشور می‌شود، گفت: اگرچه تمام تنش‌های زنده و غیر زنده از عوامل مهم کاهش تولید محسوب می‌شوند، اما تنش کمبود آب از عوامل اصلی محدودکننده تولید آفتابگردان در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می‌آید.
وی با بیان اینکه از پیامدهای کمبود آب، خشکی در گیاه است، افزود: از دیدگاه یک فیزیولوژیست گیاهی، خشکی از منظر پاسخ گیاه به تنش در نظر گرفته می‌شود، یعنی زمانی خشکی ظهور کرده که اندام های مختلف گیاه تحت تأثیر آن قرار گرفته باشد.
آفتابگردان؛ گیاهی مقاوم به کم‌آبی و آبدوست
این استاد دانشگاه با اشاره به اینکه تنش خشکی بر فرآیندهای حیاتی گیاهان مانند فتوسنتز تاثیر می‌گذارد، سرعت فتوسنتز و فعالیت‌های متابولیکی گیاه با گذر زمان رو به کاهش می رود، اظهار کرد: در گیاه آفتابگردان با وقوع تنش کم آبی در طول پرشدن دانه، میزان فتوسنتز خالص کاهش یافته و پیری برگ‌ها تسریع می‌شود.
وی با بیان اینکه آفتابگردان گیاهی متحمل به کمبود آب و در عین حال، دارای نیاز آبی بالایی است، خاطرنشان کرد: توانایی آفتابگردان در تحمل دوره‌های کوتاه تنش کمبود آب، با کاهش عملکرد در حد قابل قبول، یک خصوصیت ارزشمند برای این گیاه محسوب می‌شود.
شاه‌نظری افزود:دوره های طولانی مدت کمبود شدید آب خاک، به ویژه در مراحل حساس رشد موجب کاهش معنی دار تولید دانه می‌شود، این کاهش تولید با محدود کردن تبخیر تعرق از طریق بستن روزنه‌ها، کاهش جذب کربن و کاهش تولید زیست‌توده همراه است.
وی خاطرنشان کرد: در برخی موارد ملاحظه شده است که دوره‌های کاهش رشد ممکن است با ایجاد فرایندهایی فیزیولوژیک، موجب افزایش محصول شود، به حداقل رساندن هدر رفت آب در واکنش به کمبود آب از جنبه‌های مهم مقاومت به خشکی بوده و هم با کم کردن نرخ توسعه سطح برگ و هم با کاهش تعرق در واحد سطح برگ (هدایت روزنه ای) قابل کسب است.
عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری گفت: با توجه به محدودیت‌های موجود در منابع آبی و تنش خشکی وارده بر گیاهان در کشور در نتیجه عدم تامین رطوبت مورد نیاز در خاک به واسطه بارندگی در زمان مناسب، بهبود کارایی مصرف آب در گیاهان امری اجتناب ناپذیر است.
وی در پایان خاطرنشان کرد: این لازمه در مورد گیاهان روغنی و به ویژه آفتابگردان به عنوان یکی از پنج گیاه عمده در تولید روغن، با توجه به مصرف بالا و نیز حجم فراوان واردات آنها به کشور محسوس است.
بررسی شیوه‌های مختلف آبیاری و اثرات آنها
مجتبی چراغی‌زاده، دانشجوی دکترای دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری نیز با اشاره به مطالعه انجام شده در این دانشگاه در ارتباط با تاثیر کم آبیاری بخشی ریشه بر آفتابگردان، اظهار کرد: با توجه به مطالب یاد شده درباره شرایط آب و هوایی کشور و متعاقباً تنش‌های خشکی محیطی، راهکار کم آبیاری و کم آبیاری بخشی ریشه و اثرات مثبت آن روی گیاهان مختلف و نهایتا اهمیت آفتابگردان در تأمین نیاز روغن مصرفی، طی پژوهش انجام شده در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری روش‌های نوین آبیاری مانند کم آبیاری بخشی ریشه تحت سیستم آبیاری قطره‌ای نواری با هدف امکان رسیدن به نتایج مطلوب‌تر در کسب محصول آفتابگردان در شرایط آب و هوایی حاضر، مورد بررسی قرار گرفت.
وی تصریح کرد: برای دستیابی به این هدف کم آبیاری بخشی ریشه در سطوح مختلف و در دورهای متفاوت بر روی گیاه اعمال شد، تصمیم گیری در ارتباط با دور آبیاری مناسب بر مبنای مشخصه های مختلفی انجام می‌شود که از جمله این مشخصه‌ها میتوان به انتخاب دور آبیاری بر مبنای تعداد روز مورد نیاز برای رسیدن مقدار تبخیر تجمعی از تشت تبخیر کلاس A به یک مقدار مشخص اشاره کرد.
دانشجوی دکترای دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری با اشاره به اینکه روش‌های دیگری نیز در ارتباط با انتخاب دور آبیاری وجود دارد، خاطرنشان کرد: به عنوان مثال انجام آبیاری بر مبنای مقدار تخلیه رطوبتی خاک است، در روش های یاد شده انتخاب دور آبیاری بر مبنای شرایط آب و هوایی و محیطی است.
وی با بیان اینکه سهولت در قابلیت اجرایی استفاده از تشت تبخیر این امکان را در اختیار کاربران مختلف (هم مجموعه‌های کشاورزی بزرگ و هم کشاورزان معمولی) قرار می‌دهد که بتوانند دور آبیاری را بر مبنای آن انتخاب کنند، اظهار کرد: با توجه به متفاوت بودن حساسیت گیاهان مختلف در برابر تنش کم آبی، تعیین مقدار تبخیر تجمعی برای انتخاب دور برای گیاهان مختلف متفاوت خواهد بود بنابراین در پژوهش یاد شده، مقادیر مختلف تبخیر برای دور آبیاری برای گیاه آفتابگردان مورد بررسی قرار گرفت.
چراغی‌زاده با اشاره به اینکه در این پژوهش مشخصه‌های کمی و کیفی گیاه آفتابگردان تحت تأثیر ۹ حالت مختلف دور آبیاری و مقدار آب آبیاری مورد بررسی قرار گرفت، یادآور شد: غیر از مشخصه کارایی مصرف آب در آبیاری بخشی ریشه سایر مشخصه‌های کمی و کیفی تحت تأثیر عوامل یاد شده دارای اختلاف معنی‌دار بودند.
نتایج پژوهش
وی افزود: بررسی عامل مقدار آب آبیاری برای مشخصه عملکرد دانه نشان داد بهترین نتایج مربوط به آبیاری کامل و بعد از آن کم‌آبیاری بخشی ریشه در سطح ۷۵ درصد بوده است، با توجه به عدم وجود اختلاف معنی دار برای مشخصه عملکرد دانه بین آبیاری کامل و کم‌آبیاری بخشی ریشه در این سطح، با بهره‌گیری از آبیاری بخشی ریشه در سطح ۷۵ درصد میتوان ضمن حفظ محصول بدون کاهش معنی‌دار در مقایسه با آبیاری کامل، به مقدار حدود ۱۳ درصد در مصرف آب صرفه‌جویی به عمل آورد.
این دانشجو با اشاره به اینکه در بررسی‌های به عمل آمده در این پژوهش عملکرد روغن بین آبیاری کامل و کم آبیاری بخشی ریشه در سطح ۷۵ درصد معنی‌دار نبوده، تصریح کرد: از آنجایی که در کشت دانه‌های روغنی به مانند آفتابگردان استحصال روغن از اهداف اصلی است، بنابراین به مانند مشخصه عملکرد دانه، در مورد این مشخصه نیز میتوان از کم آبیاری بخشی ریشه در سطح ۷۵ درصد سود برد.
چراغی‌زاده گفت: در مورد مشخصه عملکرد روغن، بهترین نتایج مربوط به کم آبیاری بخشی در سطح ۷۵ درصد و دور آبیاری بعد از ۲۰ میلیمتر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A بود، در نتیجه در صورتی که صرفه جویی در مصرف آب مدنظر باشد، با بهره گیری از آبیاری بخشی ریشه در سطح ۷۵ درصد و آبیاری بعد از ۲۰ میلیمتر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A میتوان به نتایج مناسب کمی و کیفی عملکرد دانه و عملکرد روغن دست یافت.
وی در پایان تصریح کرد: همچنین بهترین نتایج برای پارامترهای رشد گیاه آفتابگردان در آبیاری کامل به دست آمد.
