کشاورزی وزراعت در ایران بدون توجه به تأمین آب مورد نیازگیاهان میسرنیست. بنابراین بایستی برنامه ریزی صحیح برای آن بخصوص درشرایط خشکسالی صورت گیرد. برنامه ریزی صحیح مستلزم محاسبه دقیق نیاز آبی گیاهان میباشد. براساس روشهای موجود مبنای محاسبات نیاز آبی گیاهان ، تبخیرـ تعرق مرجع و ضرائب گیاهی است. تبخیر ـ تعرق مرجع توسط لایسیمتر اندازه گیری میشود و برای سادگی کار می‌توان آنرا با توجه به نوع منطقه از روشهای تجربی نیز تخمین زد. ضرائب گیاهی نیز از مطا لعات لایسیمتر قابل محاسبه است. این ضرائب تابعی از عوامل مختلفی از جمله اقلیم میباشد. بنابراین بایستی درهر منطقه ای با دقت برای هرمحصولی محاسبه شود. (19) برای محاسبه و برآورد مقدارتبخیر ـ تعرق سازمان خوار باروکشاورزی ملل و متحد«FAO » تقسیم بندی زیر را منظور نموده است:
اندازه گیری مستقیم تبخیر ـ تعرق به وسیله لایسیمتر
اندازه گیری مستقیم تبخیر بوسیله تشتک یا تبخیر سنج
فرمول‌های تجربی
روشهای آئرودینامیک
روش تراز انرژی(5)
بعضی از روشها فقط جنبه تحقیقاتی داشته تا بتوانند فرایند‌های انتقالی بخار آب را بهتر و عمیق تر بررسی نمایند.برخی دیگر به جهت نیاز در برنامه‌های روزانه کشاورزی بکار می‌روند. ولی دقت و اصالت روشهای تحقیقاتی را ندارد. به هر حال برای عملیات روزانه درمزارع می‌توان از روشهایی که نتیجه آنها بیش از ده درصد با مقدار واقعی تبخیر ـ تعرق متفاوت نباشد استفاده نمود.
هدف از انجام این طرح بدست آوردن ضرایب گیاهی و تعیین نیاز آبی سیب زمینی دراستانهای خراسان و سمنان میباشد که بوسیله لایسیمتر زهکش دار در دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شده است. در مورد لایسیمتر و نحوه عملکرد آن و روابط تجربی بکار رفته دراین طرح درفصل بعدی توضیح داده میشود.
1-2اهمیت کشت سیب زمینی
سیب زمینی یکی از مهمترین منابع در تغذیه انسان است. این محصول در جهان از نظر اهمیت غذائی مقام پنجم بعداز گندم، برنج، ذرت و جو دارد.(11) بانگاهی به سی سال آینده، سازمان خوار بار کشاورزی (FAO) بر آورد کرده که برای تغذیه جمعیت جهان به 60 در صد غذای بیشتری نیاز است(12) و از آنجا که سیب زمینی از نظر ارزش غذائی با تولید متوسط 2/2 تن یکی از اقلام محصولات غذایی مهم میباشد بنابراین باید با برنامه ریزی صحیح کشاورزی ، که یکی از را هکار‌های آن بدست آوردن دقیق نیاز آبی این محصول است، باعث افزایش تولید آن در سطح جهان گردید. امید است این تحقیق راه گشایی برای آیندگان درمسائل مدیریت آبیاری باشد. بیشترین سطح زیر کشت این محصول مربوط به اروپائیان است که عملکردی بالغ بر 16 تن درهکتار را دارا می‌باشند.(جدول 1-1) بطوریکه در این جدول مشاهده میشود حدود 43 درصد کل سیب‌زمینی جهان در اروپا تولید میشود.
-3 اهمیت سیب زمینی در ایران
محصول سیب زمینی یکی از ارقام اصلی است که در راستای امنیت غذایی آینده کشور میتواند نقش عمده ای را ایفاد نماید سیب‌زمینی تنها محصولی است که بعد از گندم ، برنج و ذرت میتواند بخشی از مواد نشاسته ای و پروتئینی مورد نیاز جامعه را تأمین کرده و امکان جایگزینی آن با محصولات ذکر شده وجود داشته و در کاهش واردات محصولات غذائی فوق مؤثر میباشد.(29) سطح زیر کشت محصول سیب زمینی کشور در سال 1382 برابر 175 هزار هکتار بر آورد شده است و میزان تولید آن 5/3میلیون تن برآورد شده است که این مقدار12/1 در صد کل سیب زمینی تولید شده در جهان میباشد(1). برای افزایش این مقدار باید راهکارهای بسیار بنیادی در نظر گرفت. یکی از راهکارهای افزایش این محصول بالا بردن میزان کارائی مصرف آب میباشد که بدون برنامه ریزی صحیح آبیاری مقدور نمی‌باشد. لذا برنامه ریزی صحیح آبیاری مستلزم دانستن دقیق نیاز آبی می‌باشدکه امید است این تحقیق بتواند در جهت افزایش عملکرد سیب زمینی در سطح کشور مؤثر باشد.
1-4 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه استانهای خراسان و سمنان میباشد. انتخاب این مناطق به آن دلیل بوده است که با وجود اهمیت کشت سیب‌زمینی اطلاعات مورد نیاز در زمینه آبیاری برای این گیاه بسیار اندک است.
1-4-1 استان خراسان
مساحت استان خراسان 313335 کیلومتر مربع میباشد که معادل یک پنجم مساحت کل کشور میباشد. این منطقه در شمال و شمال شرق ایران بین مدارات 30 درجه و 21 دقیقه و 17 دقیقه عرض شمالی و 5 در جه و 20 دقیقه طول شرق از نصف النهار گرینویچ واقع شده است. تنوع آب و هوایی در این منطقه شرایط تولید 47 نوع محصول زراعی را فراهم نموده است. که در جدول شماره2 بعضی از محصولات مهم استان و میزان تولید آن را ارائه شده است
بطوریکه مشاهده میشود استان خراسان در مورد تولید 4 محصول مقاوم اول کشور و گوجه‌فرنگی مقاوم دوم را دارا میباشد. از نظر تولید سیب‌زمینی محل کشت و میزان سطح زیر کشت در دشت‌های کشاورزی این استان، خراسان طبق جدول 1ـ3 میباشد.
بطوریکه در جدول مذکور مشاهده میشود سیب‌زمینی در استان خراسان تقریباً در 60 دشت مهم این استان به صورت کم و بیش کشت میشود.
1-4-2 استان سمنان
استان سمنان95815 کیلومترمربع بوده که حدود 56 درصد از مساحت کل کشور را به خود اختصاص داده است و از این حیث ششمین استان کشور بوده و بین 34 د رجه و 40 دقیقه تا 37 درجه و 10 دقیقه عرض شمالی و 57 در جه و 4دقیقه تا 57 درجه و 59 دقیقه طول شرقی از نصف النهار گرینویج قرار گرفته است. در حال حاضر حدود 2 در صد کل مساحت استان زیر کشت محصولات مختلف کشاورزی بوده که حدود 33961 هکتار سطح زیر کشت باغات(محصولات دائمی) و 160000 هکتار سطح زیر کشت محصولات زراعی میباشد.(2) وضعیت تولید بعضی از محصولات شاخص زراعی و باغی استان نسبت به کل کشور طبق جدول 1ـ4 میباشد.
بطوریکه ملاحظه میشود حدود 3 درصد از کل سیب‌زمینی کشور در استان سمنان تولید میشود که اگرچه درصد زیادی نمی‌باشد اما به لحاظ اقتصادی حائز اهمیت است. محل کشت و میزان زیر کشت محصول سیب زمینی در دشت‌های کشاورزی استان سمنان طبق جدول 1ـ5 میباشد.
دشت‌های بسطام با 7500 هکتار و دامغان با 163 هکتار کشت سیب‌زمینی بالاترین مقدار سطح زیرکشت را به خود اختصاص می‌دهند.
با این اوصاف که محصول سیب زمینی از محصولات استراتژیک استانهای خراسان و سمنان میباشد و هشت درصد از کل تولید محصول کشور در این دو استان میباشد (شکل‌های 1ـ1 و 1ـ2) لذا بجا خواهد بود که در مورد نیاز آبی این گیاه و روابط آن با خصوصیات رشد آن بیشتر تحقیق شود. این مطالعه تبخیر ـ تعرق پتانسیل سیب زمینی با استفاده از دستگاههای لایسیمتر و نیز ارتباط عناصر هوا شناسی با این نیاز‌ها به منظور دستیابی به ساده ترین ، عملی ترین و دقیق ترین روش تخمین نیاز سیب زمینی مورد بررسی قرار گرفته است.
-1 سابقه تحقیقات در زمینه تبخیر -تعرق
شاید بتوان گفت مهمترین کوششی که تا کنون در زمینه تبخیر ـ تعرق صورت گرفته است مربوط به سازمان خواربار جهانی FAO است که نتایج آن تحت عنوان نیاز آبی گیاهان انتشار یافته است ( (FAO,24. نشریه مذکور موجب نگاشته شدن صدها مقاله بوده و شاید تمام مقالاتی که در زمینه تبخیر ـ تعرق تاکنون نوشته شده است ماخذ فوق را به عنوان یکی از مراجع اصلی معرفی نموده اند. دورنبوس و پروت در این نشریه روشهای تبخیر و تعرق را مطرح و برای برخی اصلاحات لازم را انجام داده و مورد تجزیه و تحلیل قرار داده‌اند. در سال 1992 تجدید نظرهای لازم برای نشریه فوق در شماره 56 نشریه FAO بخش آبیاری و زهکشی به چاپ رسیده است. همچنین در فصل هشتم شماره 64 نشریه FAO.، به معادله پنمن_ مانتیس اصلاح شده در نشریه 56 اشاره شده است. بروت سارت (1982) مولف کتابی تحت عنوان تبخیر آب که در سال 1982 منتشر شده و از کتب مهم در تشریح این فرایند به شمار می‌آید. این کتاب به همراه کتاب دیگری که توسط استانهیل (1984) تهیه‌گردیده است. یکی از بهترین مراجعی هستند که به بررسی تبخیر و گردش انرژی درکشاورزی پرداخته‌اند و از ترازنامه انرژی در جهت تخمین تبخیر و تعرق نیاز آبی گیاهان استفاده کرده‌اند. بروت سارت در این کتاب کلیه معادلات تبخیر را جمع بندی و مورد تجزیه و تحلیل قرار داده است. (3 ) ورما و رزنبرگ بعد از مقایسه روشهای بیلان انرژی و آئرو دینامیک با نتایج لایسیمتر نتیجه گرفتند که روشهای آئرو دینامیک نتایج بهتری می‌دهندو شکل کاملتر آنها معادلات ترکیبی هستند(51). شیه تاثیر متغییر‌های مختلف آب و هوایی را بر روی تبخیر ـ تعرق بررسی نموده و نتیجه گرفتند مدلهایی که بر اساس دمای هوا و تشعشع عمل می‌کنند نتایج بهتری به دست می‌دهند(87)صالح و سندیل 23 روش محاسبه تبخیرـ تعرق مرجع را در قسمتهای مرکزی عربستان مورد ارزیابی قرار دادند. آنها روشها را در پنج گروه: روشهای دمایی، رطوبت نسبی ، تابشی ، ترکیبی و روشهای تشتک تقسیم بندی نمودند. روشهای جنسن هیز از گروه روشهای تابشی در اولویت اول و روش تشک کلاس A در مکان دوم قرار می‌گیرند. ودر مجموع روشهای ترکیبی در حد متوسط و روشهای دمایی در پائین ترین مکان قرار گرفتند (75)ویراسینگ و کاتولاندا در سال 1998 نیاز تبخیر ـ تعرق برنج(رقم BG379 )را در ماپالانا واقع درمنطقه مرطوب شمال شرقی سریلانکا در سه سطح غرقاب و در لایسیمتر اندازه گیری و نتیجه گرفتند که تبخیر ـ تعرق با رطوبت نسبی،سرعت باد، درجه حرارت هوا و نقطه شبنم همبستگی دارد. این دو محققETOرا 2 تا 15میلیمتر در روز و کل ETO را بین 515 تا549 میلی متر در دوره رشد بدست آوردند (دوره بین دو هفته بعد از خزانه تا دو هفته قبل از برداشت)نسبت تبخیر-تعرق به تبخیر در40-50 روز بعد از نشا’ در حدود1 و در موقع رشد در حدود 9/1 تا 39/1 بوده است. آنها از جمله فاکتورهای موثر بر ET وE را عامل باد ذکر کرده‌اند. (76)کمیته فنی نیاز‌های آبی بخش آبیاری و زهکشی انجمن مهندسان راه و ساختمان آمریکا ASCE در نشریه‌ای تحت عنوان آب مصرفی گیاهان و آب مورد نیاز آبیاری 20 روش محاسبه EToرا بطور ماهانه در مناطق خشک و مناطق مرطوب بر اساس نتایج لایسیمتر مورد مقایسه و بررسی قرار داد که در هر دو منطقه روش پنمن ـ مانتیس در اولویت قرار گرفت (83). دورنبوس و پروت در نشریه FAO24 بر اساس یک جمع بندی از کلیه تحقیقات و تجربیات در مقیاس جهانی از میان 30 روش متداول جهانی برآورد تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع پنج روش از کاربردی ترین روشها را ارائه نمودند. این روشها عبارتند ازپنمن،پنمن اصلاح شده ، بلانی کریدل اصلاح شده،طشتک تبخیر و روش تابشی که بصورت کاربردی با مثالهای عملی و ارائه جداول، راه‌حلهای کاربردی در رابطه با رسم منحنی‌های ضریب گیاهی مطرح شده است (61). در سال 1993 یونجه بعنوان گیاه مرجع با روشهای پنمن(1948)،فائو-پنمن،تشعشع ،تبخیر از تشتک A فائو مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد که روش تشتک کلاسA و پنمن1948 نسبت به سایر روشها در مقایسه با لایسیمتر دقیقتر و با افزایش دور ماههای اندازه گیری دقت نتایج بیشتر شد(55). اما این روشها نتوانست در بین محققان زیاد مورد قبول داشته شود. در سال 1993 ابوقبار و همکارانش گزارش دادند که یونجه در سه لایسیمتر زهکش داربعنوان گیاه مبنا کشت و میزان تبخیر ـ تعرق اندازه گیری شده با نتایج محاسبات سه روش پنمن،جنسن هیزو تشتک کلاسA ارزیابی گردید. که در نتیجه میان تبخیر ـ تعرق یونجه از طریق لایسیمتر و روش تبخیر تشتک کلاسA بالاترین میزان همبستگی دیده شد(36). در سال 1994در دانشگاه ملبورن استرالیا با مطالعه ای در محل یک محدوده، جهت تخمین تبخیر ـ تعرق مرجع با روشهای فائو24،پنمن مانتیس و تشتک تبخیر کلاس A به عمل آمد و چنین نتیجه گیری شد که نتایج حاصله از روش پنمن فائو24 حدود،20تا24 درصد بیش از روش پنمن مانتیس بوده و روش تشعشع و پنمن
فهرست مطالب:
فصل اول
1-1مقدمه...................................................................................................................................... 2
1-2اهمیت کشت سیب زمینی............................................................................................................. 3
1-3 اهمیت سیب زمینی در ایران......................................................................................................... 4
1-4 منطقه مورد مطالعه..................................................................................................................... 5
1-4-1 استان خراسان................................................................................................................... 5
1-4-2 استان سمنان..................................................................................................................... 7
فصل دوم
2-1 سابقه تحقیقات در زمینه تبخیر -تعرق.......................................................................................... 10
2-2 عوامل موثر بر تبخیر و تعرق........................................................................................................ 18
2-2-1 عوامل هواشناسی............................................................................................................ 18
2-2-2 فاکتورهای گیاهی............................................................................................................ 18
2-2-3 شرایط محیطی و مدیریتی................................................................................................. 19
2-3 روش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد ( FAO ).....................................................................
2-4 روش فائو – پنمن- مانتیس....................................................................................................... 20
2-4-1 تعیین گرمای نهان تبخیر ( l )........................................................................................
2 -4-2 تعیین شیب منحنی فشار بخار (D)......................................................................................
2-4-3 تعیین ضریب رطوبتی (g ).................................................................................................
2-4-4 تعیین فشار بخار اشباع (ea )..............................................................................................
2-4-5 تعیین فشار واقعی بخار (ed ).............................................................................................
2-4-6 تعیین مقدار تابش برون زمینی(Ra )....................................................................................
2-4-7 تعداد ساعات رو شنایی(N)...............................................................................................
2-4-8 تابش خالص(Rn )............................................................................................................
2-4-9 شار گرما به داخل خاک(G)...............................................................................................
2-4-10 سرعت باد در ارتفاع 2 متری............................................................................................. 25
2-5 لایسیمتر................................................................................................................................ 25
2-6 تارخچه ساخت لایسیمتر............................................................................................................ 26
2-7 انواع لایسیمتر:........................................................................................................................ 28
2-7-1 لایسیمتر زهکشدار............................................................................................................ 28
2-7-2 لایسیمتر وزنی................................................................................................................ 29
2-7-2-1 لایسیمترهای وزنی هیدرولیک........................................................................................ 30
2-11-2-2 میکرو لایسیمترهای وزنی ............................................................................................ 32
2-8 طبقه بندی لایسیمترها از نظر ساختمانی....................................................................................... 35
2-8-1 لایسیمترهای با خاک دست نخورده...................................................................................... 35
2-8-2 لایسیمترهای با خاک دست خورده....................................................................................... 36
2-8-3 لایسیمترهای قیفی ابر مایر ................................................................................................ 36
فصل سوم
3-1 محل انجام طرح....................................................................................................................... 38
3-2 معرفی طرح و نحوه ساخت لایسیمتر............................................................................................. 38
3-3 تهیه بستر و نحوه کشت............................................................................................................. 39
3-4 محاسبهَ ضریب گیاهی............................................................................................................... 40
3-5 انتخاب روش مناسب برآورد تبخیر-تعرق........................................................................................ 42
3-6 پهنه بندی نیاز آبی سیب زمینی.................................................................................................. 43
فصل چهارم
4-1 بافت خاک.............................................................................................................................. 45
4-2 اندازه گیری پتانسیل آب در گیاه.................................................................................................. 45
4-3 محاسبه ضریب گیاهی (kc) سیب زمینی...................................................................................... 45
4-4 محاسبه تبخیر ـ تعرق و تحلیلهای آماری....................................................................................... 46
4-5 پهنه بندی نیازآبی گیاه سیب زمینی............................................................................................. 46
4-6 بحث در مورد نتایج................................................................................................................... 47
4-7 نتیجه گیری............................................................................................................................ 48
4-8 پیشنهادات............................................................................................................................. 48
منابع و ماخذ................................................................................................................................. 84
شامل 102 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق تعیین ضریب گیاهی و پهنه بندی نیاز آبی سیب زمینی در استانهای خراسان و سمنان
