چکیده
محدودیت شدید منابع آب در ایران باعث گردیده تا بخش کشاورزی به عنوان مصرف کننده اصلی منابع آب در استان با کمبود آب برای تولید مواد غذایی روبرو .باشد مهمترین چالش بخش کشاورزی در شرایط کنونی افزایش بهره وری آب از طریق محاسبه دقیق نیاز آبی محصولات بخش کشاورزی با استفاده از تکنولوژی روز است. آگاهی از میزان حجم آب مورد نیاز برای آبیاری محصولات زراعی و باغی از نیازهای اساسی هر پروژه آبیاری است. در این راستا پروژه ای به سفارش سازمان جهاد کشاورزی استان اصفهان با هدف بررسی و تعیین نیـاز خالص آبــی بخش کشاورزی مربوط به گیاهان موجود در الگوی کشت استان محصولات باغی و زراعی – بهاره و پاییزه در سطح ۲۴ شهرستان و ۵ اقلیم تعریف گردیده است ابتدا تبخیر تعرق گیاه مرجع با استفاده پارامترهای دخیل در معادله پنمن- مونتیت سازمان فائو از طریق کدنویسی در محیط Visual basic محاسبه و سپس پهنه بندی در محیط Arc GIS انجام شد در این راستا با ایجاد رابطه بین وضعیت فیزیوگرافی پهنههای مختلف موجود در محدوده مورد مطالعه با پارامترهای اقلیمی مربوط به هر ایستگاه هواشناسی تبخیر تعرق مرجع در واحدهای
نقشه A
Keb C پهنه بندی شد. لازم بذکر است که نقشههای خوشه ای دادههای هواشناسی استفاده شده در محاسبات به عنوان نقشه های رستری و شکلهای گرافیکی ارائه شده است پیکسلهای رستر شده در نقشه های مذکور برای نمایش پارامترهای مختصات جهانی کلاس قابلیت خاک بافت خاک شوری خاک تبخیر و تعرق مرجع و نیاز آبی خالص آبیاری در هر نقطه تهیه شده است بمنظور مدیریت تقاضای آب در بخش کشاورزی در شرایط کنونی پارامتر تبخیر و تعرق محصول (ETC با توجه به خصوصیات فیزیولوژیکی شامل عمق ریشه پوشش تاج پوشش، روش کاشت تاریخ ،کاشت رقم ارتفاع گیاه و ضرایب گیاهی دو جزیی Ke محاسبه شد. همچنین پارامترهای خاک با ارائه نقشههای مکانی رستری شامل شوری – بافت – رطوبت خاک و کاربری اراضی در پروژه لحاظ شد. در پایان نیاز خالص آبی محصولات مورد نظر بهمراه نقشه نیاز آبی هر محصول برای استفاده مدیران سیاست گذاران و کارشناسان بخش کشاورزی تهیه گردید. الگوریتمهای محاسبات هوشمند و ایجاد بانک داده مناسب برای تاسیس یک بانک اطلاعاتی در این مطالعه آماده شده اند به عنوان مثال در دو مزرعه الگویی برای محصولات گندم و پسته براساس خروجی نمودار مقادیر ETO تبخیر و تعرق مرجع سالانه بین ۱۲۱۹ میلی متر در قسمت غربی تا بیش از ۲۰۲۷ میلی متر در قسمت شرقی استان اصفهان متغیر بود. حداقل و حداکثر میزان تبخیر تعرق برای محصول گندم ۳۴۲ و ۵۵۲ میلی متر و برای پسته به ترتیب ۶۶۵ و ۷۷۰ میلی متر برآورد گردید.
واژه های کلیدی
اصفهان پنمن – مونتیث قانو پهنه بندی اقلیمی ضریب گیاهی دو جزیی نیاز آبی خالص
مقدمه
از آنجائیکه بیشتر نقاط استان اصفهان در مناطق خشک و نیمه خشک قرار گرفته است، آب مهمترین عامل محدودیت در امر افزایش تولیدات کشاورزی میباشد از اینرو اطلاع از حجم آب مصرفی و به تبع آن نیاز آبیاری گیاهان زراعی و باغی از ملزومات هر پروژه آبیاری است. مهندسان مشاور طرح های آبیاری و متخصصان زراعت و باغبانی در سازمانهای جهاد کشاورزی استانها و همچنین کشاورزان و باغداران برای بدست آوردن این اطلاعات به روشهای گوناگون متوسل می.شوند. عدم دسترسی به داده های اقلیمی ،کافی اطلاعات مربوط به فنولوژی گیاهان زراعی در مناطق مختلف آب و هوایی ایران و تفاوت در انتخاب روشهای محاسبه نیاز آبی موجب میگردد که نتایج حاصله از محاسبات با یکدیگر مغایرت داشته باشند. همانگونه که تهیه کنندگان کتب برآورد آب مورد نیاز گیاهان عمده زراعی و باغی کشور اذعان داشته اند، ارقام این مرجع را باید بعنوان ،تقریب تخمین و برآورد کلی پذیرفت فرشی و همکاران (۱۳۷۶ لذا با توجه به وقوع بحران آب در دهه گذشته ضرورت بروزرسانی دادههای هواشناسی و به تبع آن مقادیر تبخیر تعرق واقعی گیاه با بکارگیری دادههای میدانی و اندازه گیری شده اجتناب ناپذیر بنظر میرسید. همچنین از یک سو وقوع بحران آب در دو دهه گذشته و از سوی دیگر افزایش قابل توجه در تعداد ایستگاه های هواشناسی استان و ورود تکنولوژیهای نوین امکان محاسبات پیچیده و تلفیق اطلاعات خام اقلیمی را با استفاده از نرم افزارهای آماری و نیز سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) مقدور نمود بطوریکه در این طرح اطلاعات حجیم اقلیم – خاک – گیاه و آب مربوط به نیاز آبی خالص گیاه برای اقلیم های گوناگون در سطح استان پردازش شده است هیچیک از مطالعات قبلی از چنین پشتوانه ای برخوردار نیستند. نیاز خالص آبیاری از یک طرف به مقدار تبخیر و تعرق گیاه و از طرف دیگر به باران مؤثر بستگی دارد. تغییر در تبخیر و تعرق نه تنها به مقدار رطوبت موجود در سطح زمین بلکه به مقدار انرژی و سرعت باد نیز بستگی دارد. تغییر در مقدار الگو و توزیع مکانی و زمانی بارشها و دیگر پارامترهای اقلیمی نیز میتواند بر مقدار نیاز خالص آبیاری تأثیر بسزائی داشته باشد اقلیم یک منطقه معمولاً جریانات کلی اتمسفر و موقعیت های جوی آن منطقه را در بر دارد. توده های هوا جبهه‌ها طوفانها و بیشتر پدیدههای جوی در اثر تغییرات دما و رطوبت هوا شکل می‌گیرند. عامل اقلیمی خود بی تأثیر از عوامل جغرافیایی نیست. عوامل منطقه ای شامل جریانات هوا و حرکت‌در بر دارد. توده های ،هوا جبهه،ها طوفانها و بیشتر پدیدههای جوی در اثر تغییرات دما و رطوبت هوا شکل می گیرند. عامل اقلیمی خود بی تأثیر از عوامل جغرافیایی نیست عوامل منطقه ای شامل جریانات هوا و حرکت سیستمهای کم فشار و پرفشار جو میباشد. به بیان کلیتر اساس گردشهای ،جوی اختلاف درجه حرارت بین قطبین و استوا است. محرکهای اصلی جریانهای هوا در ایران مراکز کم فشار و پرفشاری هستند که در نیمکره شمالی و بر روی فلات ایران تشکیل میشوند پاول (۱۳۸۱ تحقیقات دانشمندان نشان داده است که اقلیم کره زمین ثابت نبوده، لكن علت این تغییرات در گذشته و حال با یکدیگر متفاوت است. تغییر پذیری در اقلیم هم در نتیجه تغییر پذیری سیستمهای اقلیمی و هم به علت عوامل خارجی اتفاق میافتد چونگ و یون ۲۰۰۰ و هرت و رات ناپاک ۲۰۰۴ و یو و همکاران (۲۰۰۶ گرچه تمامی علل تغییر یا عدم تغییر آب و هوای دنیا کاملاً شناخته نشده اند اما بحث درباره تغییر آب و هوا مطمئناً مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده و خواهد بود این تغییرات میتواند بر سیل، خشکسالی اکوسیستم های طبیعی جامعه و اقتصاد نیز مؤثر هستند خشکسالی یکی از مزمنترین و از لحاظ اقتصادی زیانبارترین بلایای طبیعی است این پدیده طبیعی و در عین حال آرام و مرموز میباشد و به اعتقاد بسیاری دارای مکانیزم پیچیده ای بوده و ماهیت آن نسبت به تمامی حوادث طبیعی کمتر شناخته شده است. خشکسالی همواره باعث بسیاری از تحولات اقتصادی ،جنگها قحطی و مهاجرتها گردیده و به نظر میرسد در دهه های اخیر فراوانی این پدیده از نظر شدت ،مدت فضای تحت پوشش تلفات جانی خسارات اقتصادی و اثرات اجتماعی دراز مدت بیشتر از سایر بلایای طبیعی بوده .است اگرچه خسارات ناشی از وقوع خشکسالی به همه بخشهای کشاورزی و صنعت کشیده میشود اما مهمترین اثر مستقیم خشکسالی بر منابع طبیعی هر منطقه وارد میگردد با کاهش مقدار بارندگی یا فقدان آن برای یک مدت طولانی در سال خشکسالی، مراتع جنگلها و عرصه هایی که منابع آبی آنها ریزشهای جوی است به طور مستقیم زیان میبینند. کشاورزی و تولید محصولات زراعی یکی از عوامل بسیار وابسته به شرایط آب و هوایی است که احتیاجات انسان را از جهات مختلف تامین مینماید اقلیم پدیده ای ناپایدار بوده و این بی ثباتی عملکرد گیاهان زراعی و سازگاری آنها را تحت تاثیر قرار میدهد حال اگر روند این تغییرات سریع باشد از آنجا که گیاهان نسبت به سایر موجودات زنده امکان فرار از شرایط نامساعد را ندارند زیان بیشتری را متحمل خواهند شد. عواملی همچون بارندگیهای شدید ریزشهای سنگین تگرگ سرمازدگی و یخبندان محصولات کشاورزی آفات و بیماریهای مختلف کشاورزی و دام سیلابهای مخرب خشکسالیها و غیره همه ساله قلمرو تولیدات کشاورزی را به ویژه در گسترههای جغرافیایی کشورهای در حال توسعه مورد تهاجم و تهدید قرار میدهند و بر حسب این ضرورت است که مطالعه و بررسی تاثیرات عناصر و عوامل جوی و اقلیمی در زمینه فعالیتهای کشاورزی و سنجش چگونگی اثرات این پدیدهها بر روند رشد و رویش گیاه اهمیت خود را باز مییابد. بنابراین مطالعات آب و هواشناسی به منظور ارائه وضعیت اقلیمی منطقه و چگونگی رخدادهای اقلیمی میتواند نقش مهمی در مدیریت اکوسیستمهای طبیعی حوضه های آبخیز منابع آب و هیدرولوژی حوضه و نیز در بخش پتانسیل های تولید گیاهان و حفظ ساختار طبیعی منطقه داشته باشد بررسی میزان و توزیع بارش اثرات باد بر روی دما و رطوبت هوا و تبخیر در پروژه های مرتبط با منابع طبیعی لازم و ضروری است. به همین منظور نتایج مطالعات آب و هواشناسی در ارائه طرحهای مربوط به توسعه پایدار شهری و روستایی و طرحهای کشاورزی و منابع طبیعی مؤثر میباشند .بینام (۱۳۸۹) اقلیم یک منطقه معمولاً جریانات کلی اتمسفر و موقعیتهای جوی آن منطقه را در بر دارد توده های هوا جبهه،ها طوفانها و بیشتر پدیدههای جوی در اثر تغییرات دما و رطوبت هوا شکل می گیرند. عامل اقلیمی خود بی تأثیر از عوامل جغرافیایی نیست عوامل منطقه ای شامل جریانات هوا و حرکت سیستمهای کم فشار و پرفشار جو میباشد به بیان کلیتر اساس گردشهای جوی اختلاف درجه حرارت بين قطبين و استوا .است محرکهای اصلی جریانهای هوا در ایران مراکز کم فشار و پرفشاری هستند که در نیمکره شمالی و بر روی فلات ایران تشکیل میشوند پاول (۱۳۸۱) تحقیقات دانشمندان نشان داده است که اقلیم کره زمین ثابت ،نبوده لكن علت این تغییرات در گذشته و حال با یکدیگر متفاوت است. تغییر پذیری در اقلیم هم در نتیجه تغییر پذیری سیستمهای اقلیمی و هم به علت عوامل خارجی اتفاق میافتد(چونگ و یون ۲۰۰۰ و هرت و رات ناپاک ۲۰۰۴ و یو و همکاران، ۲۰۰۶)
گرچه تمامی علل تغییر یا عدم تغییر آب و هوای دنیا کاملاً شناخته نشده اند اما بحث درباره تغییر آب و هوا مطمئناً مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده و خواهد بود این تغییرات میتواند بر سیل خشکسالی اکوسیستم های طبیعی جامعه و اقتصاد نیز مؤثر باشد خشکسالی یکی از مزمنترین و از لحاظ اقتصادی زیانبارترین بلایای طبیعی است این ،پدیده طبیعی و در عین حال آرام و مرموز میباشد و به اعتقاد بسیاری دارای مکانیزم پیچیده ای بوده و ماهیت آن نسبت به تمامی حوادث طبیعی کمتر شناخته شده است. خشکسالی همواره باعث بسیاری از تحولات اقتصادی جنگها قحطی و مهاجرتها گردیده و به نظر میرسد در دهه های اخیر فراوانی این پدیده از نظر شدت ،مدت فضای تحت پوشش تلفات جانی خسارات اقتصادی و اثرات اجتماعی دراز مدت بیشتر از سایر بلایای طبیعی بوده است. اگرچه خسارات ناشی از وقوع خشکسالی به همه بخشهای کشاورزی و صنعت کشیده میشود اما مهمترین اثر مستقیم خشکسالی بر منابع طبیعی هر منطقه وارد میگردد با کاهش مقدار بارندگی یا فقدان آن برای یک مدت طولانی در سال خشکسالی)، مراتع جنگلها و عرصه هایی که منابع آبی آنها ریزشهای جوی است به طور مستقیم زبان میبینند. کشاورزی و تولید محصولات زراعی یکی از عوامل بسیار وابسته به شرایط آب و هوایی است که احتیاجات انسان را از جهات مختلف تامین مینماید اقلیم پدیده ای ناپایدار بوده و این بی ثباتی عملکرد گیاهان زراعی و سازگاری آنها را تحت تاثیر قرار میدهد. حال اگر روند این تغییرات سریع باشد از آنجا که گیاهان نسبت به سایر موجودات زنده امکان فرار از شرایط نامساعد را ندارند زیان بیشتری را متحمل خواهند شد. عواملی همچون بارندگیهای شدید ریزشهای سنگین تگرگ سرمازدگی و یخبندان محصولات کشاورزی آفات و بیماریهای مختلف کشاورزی و دام سیلابهای مخرب خشکسالیها و غیره همه ساله قلمرو تولیدات کشاورزی را به ویژه در گسترههای جغرافیایی کشورهای در حال توسعه مورد تهاجم و تهدید قرار میدهند و بر حسب این ضرورت است که مطالعه و بررسی تاثیرات عناصر و عوامل جوی و اقلیمی در زمینه فعالیتهای کشاورزی و سنجش چگونگی اثرات این پدیده ها بر روند رشد و رویش گیاه اهمیت خود را باز مییابد. بنابراین مطالعات آب و هواشناسی به منظور ارائه وضعیت اقلیمی منطقه و چگونگی رخدادهای اقلیمی میتواند نقش مهمی در مدیریت اکوسیستمهای طبیعی حوضه های آبخیز منابع آب و هیدرولوژی حوضه و نیز در بخش پتانسیل های تولید گیاهان و حفظ ساختار طبیعی منطقه داشته باشد. بررسی میزان و توزیع بارش، اثرات باد بر روی دما و رطوبت هوا و تبخیر در پروژههای مرتبط با منابع طبیعی لازم و ضروری است. به همین منظور نتایج مطالعات هواشناسی در تصمیم گیریهای مربوط به طرح های آبی در بخش کشاورزی و منابع طبیعی مؤثر می باشند .بینام (۱۳۸۹) برآورد نیاز خالص آبیاری (Ir) محصولات مورد نظر بهمراه تهیه و ارائه نقشه های شوری بافت و طبقه بندی قابلیت اراضی برای استفاده مدیران و کارشناسان بخش کشاورزی بمنظور مدیریت بهینه تقاضای آب در بخش کشاورزی در سطح استان از اهداف این مطالعه میباشد.