بررسی ردپای آب و بهره‌وری مصرف آب محصولات سیب‌زمینی، چغندرقند، گوجه‌فرنگی و ذرت علوفه‌ای در اقلیم‌های مختلف ایران

سابقه و هدف: یکی از راهکارهای عملی مدیریت منابع آب، برآورد نیاز آبی گیاه و تعیین مقدار حجم آب مصرفی در مراحل مختلف تولید محصول است. به‌منظور محاسبه میزان حجم آب مصرف شده توسط محصولات کشاورزی در مراحل رشد، از شاخص آب مجازی و ردپای آب استفاده می‌شود. ردپای آب در یک محصول به‌صورت حجمی از آب شیرین که در تولید آن محصول مصرف شده است، تعریف می‌شود. ردپای آب به‌عنوان شاخصی برای برای تخصیص منابع آب شیرین تعریف شده است که بینش ارزشمندی درباره آثار محیط زیستی تولید یک محصول ارائه می‌کند. ردّپای آب نشان‌دهنده آب مصرفی واقعی محصولات در سه جزء آبی، سبز و خاکستری است، که امروزه در راستای مدیریت نوین منابع آب با رویکرد یکپارچه مورد توجه قرار گرفته است. بهمنظور ارزیابی مناسب آب مصرفی در بخش کشاورزی، لازم است که شاخص ردّپای آب در اقلیم‌های مختلف مورد بررسی قرارگیرد.مواد و روش‌ها: برای انجام تحقیق ابتدا داده‌های هواشناسی از سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. سپس نیاز آبی گیاهان چغندرقند، سیب‌زمینی، ذرت علوفه‌ای و گوجه‌فرنگی در اقلیم‌های همدان، اهواز، شهرکرد، مشهد و اصفهان با استفاده از نرم‌افزار cropwat محاسبه شد. مقدار عملکرد محصول و مقدار کود ازته مصرفی ازجهاد کشاورزی هر استان اخذ شد. سپس میانگین حجم آب مصرفی، آب مجازی، ردپای آب و بهره‌وری مصرف آب این محصولات برای دوره آماری 1396-1390 محاسبه شد. برای محاسبه ردپای آب از روش چاپاگین و همکاران (2006) استفاده شد.یافته‌ها: نتایج تحقیق نشان داد در بین محصولات مورد مطالعه گیاه سیب‌زمینی با 2945.4 مترمکعب بر تن در شهر اهواز با اقلیم گرم و مرطوب بالاترین ردپای آب و چغندرقند با 906.1 مترمکعب بر تن در اقلیم سرد و خشک مشهد کمترین ردپای آب را دارا بود. بیشترین مقدار آب مجازی مصرف ‌شده برای گیاهان مورد مطالعه سیب‌زمینی (0.84 مترمکعب برکیلوگرم)، گوجه‌فرنگی (0.51 مترمکعب برکیلوگرم)، چغندرقند (0.46 مترمکعب برکیلوگرم) و ذرت علوفه‌ای (0.39 مترمکعب برکیلوگرم) به‌ترتیب مربوط به اقلیم اهواز، شهرکرد، اهواز و اصفهان بود. کمترین مقدار بهره‌وری مصرف آب (1.2 کیلوگرم بر مترمکعب در هکتار) نیز متعلق به سیبزمینی در اقلیم اهواز بود. کمترین آب مجازی و بیشترین بهره‌وری مصرف آب برای گیاهان مورد مطالعه در اقلیم همدان به‌دست آمد.نتیجه‌گیری: در پژوهش حاضر مصرف آب برای محصولات کشاورزی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد حجم آب مصرفی در محصولات مورد مطالعه در اقلیم‌های مختلف متفاوت است. با توجه نتایج به‌دست آمده می‌توان گفت اقلیم همدان با توجه به پایین بودن مقادیر آب مجازی (0.29، 0.3، 0.19 و 0.14 مترمکعب بر کیلوگرم) و بالا بودن بهره‌وری مصرف آب (3.43، 3.3، 5.19 و 7.46 کیلوگرم بر مترمکعب) به‌ترتیب برای سیب‌زمینی، گوجه‌فرنگی، چغندرقند و ذرت علوفه‌ای، نسبت به سایر اقلیم‌های مورد مطالعه برای کشت هر چهار محصول مناسب‌تر می‌باشد. همچنین با توجه به خشکسالی‌های اخیر و کمبود آب باید از منابع آب موجود به بهترین نحو استفاده نمود و کشت محصولات با نیاز آبی کمتر و عملکرد بالاتر مورد برنامه‌ریزی قرار گیرد.

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

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 20112017. 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.