آشنایی با مفاهیم تابع تولید و کارایی مصرف آب در بخش کشاورزی
مدیریت مصرف آب:
عدم بارندگي كافي و توزيع غیریکنواخت و مدیریت مصرف آب آن در طول فصل رشد در مناطق خشك و نیمه‌خشک مثل كشور ما باعث شده كه نياز آبي گياهان زراعي و باغي به‌قدر كافي تأمين نگردد. بنابراين قرار گرفتن گياهان در معرض تنش خشكي به‌خصوص در برخي از مواقع سال امري اجتناب‌ناپذير است و براي توليد عملكرد رضایت‌بخش بايد كمبود آب از طريق آبياري جبران شود.
با توجه به اهميت مدیریت مصرف آب در افزایش عملکرد محصولات و اين واقعيت که بخش کشاورزي حدود 93.5 درصد کل آب استحصال‌شده را مصرف می‌کند، می‌توان گفت که هرگونه تلاش براي بهينه‌سازي مدیریت مصرف آب در کشور، بدون توجه شايان به اين بخش نمي‌تواند قرين موفقيت باشد. از طرف ديگر با توجه به اینکه بخش کشاورزي با اين واقعيت روبرو است که در آينده بايستي ضمن مصرف آب کمتر، توليد بيشتري را عرضه نمايد، بنابراين پیدا کردن راهكارهاي بهينه‌سازي کار آیی مدیریت مصرف آب نقش حياتي در افزایش عملکرد در واحد سطح و همچنين افزایش سطح اراضي فارياب به عهده خواهد داشت.
مسئله صرفه‌جويي و مدیریت مصرف آب و استفاده بهينه و اقتصادي از آب به‌خصوص در مناطق خشک و نیمه‌خشک از اهميت خاصي برخوردار است. نياز روزافزون جوامع بشري به توليدات کشاورزي و محدود بودن آب در اغلب کشورها، مسئله‌اي است که کارشناسان و دانش‌پژوهان اين رشته از علوم را براي استفاده هر چه‌بهتر از منابع مذکور به سعي و تلاش بی‌وقفه واداشته است. يکي از نکات مهمي که در اين مقوله، صاحب‌نظران بر آن تأکیددارند، اين است که تاکنون تلاش‌ها براي افزایش عملکرد در واحد سطح متمرکز بوده و ارزيابي و افزایش توليد به ازای واحد آب مصرفي به‌عنوان يک سياست راهبردي، به‌ويژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک ناديده گرفته‌شده است.
در اين مناطق، عامل محدودکننده آب است و زمين محدوديت زيادي ندارد. به‌عبارت‌دیگر، در اين شرايط بايستي اهداف راهبردي، بر بالا بردن توليد به ازای يک واحد آب مصرفي متمرکز گردد. در اين راستا ارائه روابطِ رياضي مناسب و پويا بين پارامترهاي عملكرد، تبخير و تعرق و مدیریت مصرف آب می‌تواند اولين و مهم‌ترین قدم در مديريت بهينه آب در مزرعه باشد.
در کشور ايران علاوه بر كمبود نسبي آب و عدم كاربرد صحيح آن، كيفيت نامناسب خاك‌هاي برخي مناطق، امكان گسترش سطح زیر کشت اراضي مستعد را نيز عملاً مشكل و يا غيرممكن ساخته است. يكي از راه های صرفه‌جويي در مصرف آب و مدیریت مصرف آب ، افزایش راندمان آبياري در مزرعه هست. با اعمال مدیریت مصرف آب بهینه در مزرعه و به‌کارگیری فن‌آوري‌هاي نوين در جهت :
1- حفظ و افزایش ذخيره رطوبتي و جلوگيري از تلفات نفوذ عمقي در خاك سبك
2- بهبود خصوصيات فيزيكي و جلوگيري از اتلاف آب به‌صورت رواناب سطحي در خاك‌هاي سنگين
مي‌توان گام‌هاي مؤثري در جهت مدیریت مصرف آب بهینه در مزرعه و افزایش راندمان آبياري برداشت.
روش‌هاي مختلفي براي بهبود خصوصيات فيزيكي خاك و افزایش ظرفيت نگهداري آب در خاك وجود دارد. از آن جمله استفاده از مواد اصلاحي نظير پرلت، زئوليت و سوپرجاذبه‌هاي پليمري می‌باشدکه به کمک اين مواد مي‌توان ميزان نگهداري رطوبت در خاک‌هاي سبک را افزایش داد و همچنين مشکل نفوذ‌پذيري خاک‌هاي سنگين را مرتفع نمود و به‌طور کلي با بهبود شرايط فيزيکي خاک مانع از تنش‌هاي رطوبتي و نهايتاً باعث موفقيت برنامه‌هاي آبياري در مناطق خشک و نیمه‌خشک گرديد.
تابع توليد
براي تحليل منافع حاصل از آبياري در زراعت، ابتدا بايد افزایش محصول که براثر آبياري به دست می‌آید، به‌صورت کمي ارزيابي شود. به‌عبارت‌دیگر رابطه بين مقدار آبي که به زراعت داده می‌شود و مقدار محصول توليدي موردبررسی قرار گيرد. چنين رابطه‌هایی که معمولاً با فرموله‌ای رياضي يا منحني توصيف می‌شوند توابع توليد نسبت به آب ناميده می‌شوند.
تابع توليد نسبت به آب درواقع رابطه مابین عملکرد محصول و سطوح مختلف آب مصرفي را نشان مي‌دهد که براي اعمال مديريت‌هاي مختلف آبي مفيد هست. استخراج تابع توليد محصولات مختلف بر مبناي مقدار آب مصرفي يکي از مباحث پايه‌اي در علوم مختلف کشاورزي به شمار مي‌آيد.
يکي از انواع تابع توليد با استفاده از رابطه عملکرد و تبخير و تعرق تجمعي فصل رشد به دست می‌آید.
موضوعي که غال با مهندسان طراح و يا متصدیان طرح‌های آبياري با آن مواجه هستند اين است که براي اختصاص آب به زراعت‌های مختلف چه نوع توابعي توليد را به کار برند. به‌خصوص آنکه عوامل مؤثر بر توابع توليد نسبت به آب بسيار زياد است و اگر بخواهند آن‌ها را برشمارند حداقل 12 عامل زير نقش دارند که عبارت‌اند از :
- مقدار و دور آبياري،
- زمان آبياري مرحله رشد گياه،
- بافت خاک،
- حاصلخيزي خاک،
- کيفيت آب،
- روش آبياري،
- يکنواختي توزيع آب،
- تراکم بوته‌های گياه،
- آب‌وهوا،
- حفاظت گياه،
- زمان کشت
- زمان برداشت.
حتي اگر فرض شود که غیرازاین 12 عامل، پارامتر ديگري در توليد دخالت نداشته باشد، براي هر گياه 212 تا 4096 نوع معادله تابع توليد وجود خواهد داشت که حل هم‌زمان اين معادلات بسيار مشکل بوده و اين خود باعث پيچيدگي بيشتر موضوع می‌شود. به‌منظور ساده‌سازی محاسبات پارامترهايي که دخالت آن‌ها کمتر است، حذف مي‌گردد. بنابراين تحت شرايطي که بقيه پارامترها ثابت و فقط تغييرات در مقدار آب مصرفي گياه مدنظر باشد، تابع توليد به‌صورت معادله زیر خواهد بود.
Y=F(ET)
كه در آن Y عملکرد محصول، ET تبخير و تعرق تجمعي فصل رشد هست.
کار آیی مصرف آب (Water Use Efficiency)
کار آیی مصرف آب، ميزان عملکرد محصول به ازاي مصرف واحد آب را شرح می‌دهد، که شامل مفهوم جامعي در خصوص کار آیی همه‌جانبه آب مصرفي هست. از اين پارامتر براي مدیریت مصرف آب و نظارت بر مصرف بهينه آب آبياري استفاده مي‌گردد. براي به دست آوردن اين پارامتر از معادله زیر استفاده مي‌گردد.
WUE=Y/EY
که در آن Y عملکرد محصول، ET تبخير و تعرق تجمعي فصل رشد هست.
در مناطق داراي کمبود نسبي آب و يا اراضي كشاورزي وسيع، الوات مديريت مزرعه بر مبناي صرفه‌جويي در ميزان آب مصرفي هست و هدف، به دست آوردن عملکرد بيشتر به ازاي واحد آب مصرفي و افزایش کار آیی مصرف آب هست.
برای افزایش کارایی مصرف آب، کم آبیاری (Deficit Irrigation) می‌تواند به‌عنوان یک راهکار سودمند در وضعیت محدودیت آب و هدف حداکثر استفاده از واحد حجم آب مصرفی مطرح باشد.
شکل 1 : تغییرات کارایی مصرف آب بین سال‌های 2015 تا 2018
شکل 2: بخش‌های غالب برای برداشت آب شیرین در جهان برای سال 2018
