بررسي ردپاي آب و بهره‌وري مصرف آب محصولات سيب‌زميني، چغندرقند، گوجه‌فرنگي و ذرت علوفه‌اي در اقليم‌هاي مختلف ايران

Investigating water footprints and water consumption efficiency of crops of potatoes, sugar beets, tomatoes and forage corn in different climates of Iran

سابقه و هدف: يكي از راهكارهاي عملي مديريت منابع آب، برآورد نياز آبي گياه و تعيين مقدار حجم آب مصرفي در مراحل مختلف توليد محصول است. به‌منظور محاسبه ميزان حجم آب مصرف شده توسط محصولات كشاورزي در مراحل رشد، از شاخص آب مجازي و ردپاي آب استفاده مي‌شود. ردپاي آب در يك محصول به‌صورت حجمي از آب شيرين كه در توليد آن محصول مصرف شده است، تعريف مي‌شود. ردپاي آب به‌عنوان شاخصي براي براي تخصيص منابع آب شيرين تعريف شده است كه بينش ارزشمندي درباره آثار محيط زيستي توليد يك محصول ارائه مي‌كند. ردّپاي آب نشان‌دهنده آب مصرفي واقعي محصولات در سه جزء آبي، سبز و خاكستري است، كه امروزه در راستاي مديريت نوين منابع آب با رويكرد يكپارچه مورد توجه قرار گرفته است. به منظور ارزيابي مناسب آب مصرفي در بخش كشاورزي، لازم است كه شاخص ردّپاي آب در اقليم‌هاي مختلف مورد بررسي قرارگيرد. مواد و روش‌ها: براي انجام تحقيق ابتدا داده‌هاي هواشناسي از سازمان هواشناسي كشور اخذ گرديد. سپس نياز آبي گياهان چغندرقند، سيب‌زميني، ذرت علوفه‌اي و گوجه‌فرنگي در اقليم‌هاي همدان، اهواز، شهركرد، مشهد و اصفهان با استفاده از نرم‌افزار CropWat محاسبه شد. مقدار عملكرد محصول و مقدار كود ازته مصرفي ازجهاد كشاورزي هر استان اخذ شد. سپس ميانگين حجم آب مصرفي، آب مجازي، ردپاي آب و بهره‌وري مصرف آب اين محصولات براي دوره آماري 1396-1390 محاسبه شد. براي محاسبه ردپاي آب از روش چاپاگين و همكاران (2006) استفاده شد. يافته‌ها: نتايج تحقيق نشان داد در بين محصولات مورد مطالعه گياه سيب‌زميني با 2945/4 مترمكعب بر تن در شهر اهواز با اقليم گرم و مرطوب بالاترين ردپاي آب و چغندرقند با 906/1 مترمكعب بر تن در اقليم سرد و خشك مشهد كمترين ردپاي آب را دارا بود. بيشترين مقدار آب مجازي مصرف ‌شده براي گياهان مورد مطالعه سيب‌زميني (0/84 مترمكعب بركيلوگرم)، گوجه‌فرنگي (0/51 مترمكعب بركيلوگرم)، چغندرقند (0/46 مترمكعب بركيلوگرم) و ذرت علوفه‌اي (0/39 مترمكعب بركيلوگرم) به‌ترتيب مربوط به اقليم اهواز، شهركرد، اهواز و اصفهان بود. كمترين مقدار بهره‌وري مصرف آب (1/2 كيلوگرم بر مترمكعب در هكتار) نيز متعلق به سيب زميني در اقليم اهواز بود. كمترين آب مجازي و بيشترين بهره‌وري مصرف آب براي گياهان مورد مطالعه در اقليم همدان به‌دست آمد. نتيجه‌گيري: در پژوهش حاضر مصرف آب براي محصولات كشاورزي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد حجم آب مصرفي در محصولات مورد مطالعه در اقليم‌هاي مختلف متفاوت است. با توجه نتايج به‌دست آمده مي‌توان گفت اقليم همدان با توجه به پايين بودن مقادير آب مجازي (0/29، 0/3، 0/19 و 0/14 مترمكعب بر كيلوگرم) و بالا بودن بهره‌وري مصرف آب (3/43، 3/3، 5/19 و 7/46 كيلوگرم بر مترمكعب) به‌ترتيب براي سيب‌زميني، گوجه‌فرنگي، چغندرقند و ذرت علوفه‌اي، نسبت به ساير اقليم‌هاي مورد مطالعه براي كشت هر چهار محصول مناسب‌تر مي‌باشد. همچنين با توجه به خشكسالي‌هاي اخير و كمبود آب بايد از منابع آب موجود به بهترين نحو استفاده نمود و كشت محصولات با نياز آبي كمتر و عملكرد بالاتر مورد برنامه‌ريزي قرار گيرد.

Background and Objectives: One of the practical strategies for managing water resources is to estimate the plant's water needs and determine the amount of water used in the various stages of crop production. In order to calculate the amount of water consumed by agricultural products in the growth stages, the virtual water index and water footprint are used. Water footprint in a product is defined as the volume of fresh water used in it's production. Water footprint is defined as an indicator for the allocation of fresh water resources that provides valuable insights into the environmental impact of producing a product. Water footprint index shows actual consumption of water in three components: blue, green and gray, which is now considered in the direction of modern management of water resources with an integrated approach. In order to properly assess water consumption in the agricultural sector, it is necessary to study the water footprint index in different climates. Materials and Methods: To conduct the research, meteorological data were first obtained from the Meteorological Organization.Then the water needs of sugar beet, potato, forage corn and tomato plants in Hamedan, Ahvaz, Shahrekord, Mashhad and Isfahan climates were calculated from the CropWat software. The yield of the crop and the amount of nitrogen fertilizer used were obtained from the agricultural jihad of each province. crop yield and the parameters required in the calculations were calculated and aggregated through agricultural statistics Then, the average volume of water consumption, virtual water, water footprint and water use efficiency of these products were calculated for the statistical period of 2011-2017. Chapagin et al. (2006) Method was used to calculate water footprint. Results: In the present study, water consumption for agricultural products was investigated. The results showed that among the studied products, the potato plant with 2945.4 m3/ton in Ahvaz city with hot and humid climate has the highest water footprint and sugar beet with 906.1 m3/ton in climate cold and dry of Mashhad has the least water footprint. The highest amount of virtual water used for the studied plants is potato (0.84 m3/kg), tomato (0.51 m3/kg), sugar beet (0.46 m3/kg) and forage corn (0.39 m3/kg) was respectively to the climate of Ahwaz, Shahrekord, Ahwaz and Isfahan. The lowest amount of water consumption efficiency (1.2 kg/m3) also belonged to the potato in Ahvaz climate. The lowest virtual water and the highest water consumption efficiency for the studied plants were obtained in Hamedan climate. Conclusion: In the present study, water consumption for agricultural products was investigated. The results showed that the volume of water consumed in the studied products varies in different climates. According to the obtained results, it can be said that the climate of Hamedan due to the low amount of virtual water (0.29, 0.3, 0.19 and 0.14 m3/ kg) and high water consumption efficiency ( 3.43, 3.3, 5.19 and 7.46 kg/m3) for potatoes, tomatoes, sugar beets and fodder corn, respectively, compared to other climates studied for cultivation of all four the product is more suitable. Hence, according to recent droughs and water shortage, available water resources should be used accurately and decision must be made for cultivating the products with less water requirement and better performance.