تهیه نقشه‌های بهره‌وری آب مصرفی برنج با روش‌های سنجش از دور در حوضه‌های آبریز خوزستان

کشت گسترده برنج در استان خوزستان تاثیر بسیاری بر ایجاد تنش آبی در زیرحوضه‌های آبریز استان دارد. برای برنامه‌ریزی دقیق مدیریت آب در سطح کلان برای ایجاد فرصت‌های صرفه‌جویی واقعی آب، این پژوهش با هدف تعیین نقشه پراکنش کشت برنج (rcm) برای روش‌های مختلف مدیریتی کاشت و آبیاری (کشت سنتی با غرقاب دائم و خشکه‌کاری با تناوب آبیاری) از خرداد تا آبان ماه 1402 با استفاده از شاخص‌های گیاهی، دما، خاک و داده‌های سنجش از دور در خوزستان انجام شد. در این پژوهش، تغییرات زمانی-مکانی مصارف آب برنج براساس میزان آب مصرفی واقعی (eta) و بهره‌وری واقعی آب (wpet) ارزیابی و تحلیل شد. به منظور اجرای طبقه‌بندی برای تهیۀ نقشه پراکنش کشت برنج و دستیابی به سطح زیرکشت محصول، از الگوریتم جنگل تصادفی با تکنیک یادگیری ماشین استفاده شد. در محاسبۀ شاخص‌ها از باندهای ماهواره سنتینل2، لندست9 و پروداکت wapor بهره‌برداری گردید و برای تعیین eta وwpet  از پایگاه داده‌ای wapor در محیط gee استفاده گردید. بر پایه نتایج، سطح زیرکشت برنج برای سامانۀ سنتی در کل استان، 136770 هکتار و برای روش خشکه‌کاری،43172 هکتار بود. در این شرایط، دقت کلی تفکیک مزارع برنج برحسب نوع کشت 99/65% و ضریب کاپای0/87 بود. در سال زراعی 1402، مجموع eta برنج برای استان خوزستان بالغ بر 1/62 میلیاردمترمکعب برآورد شد، به‌طوری که میزان  etaکل برای کشت سنتی 1/27 میلیاردمترمکعب و در خشکه‌کاری حدود 354 میلیون مترمکعب بدست آمد. نتایج نشان داد که با این‌که کشاورزان با مدیریت آبیاری روزانه در روش خشکه‌کاری تلاش کردند که عملکرد کاهش نیابد، با این‌حال میزان میانگین وزنی کاهش eta و ارتقا wpet در این فناوری نسبت به روش سنتی به‌ترتیب، 13% و 8% برآورد شد. این در حالی است که تا زمانی‌که تناوب آبیاری (دور آبیاری دو  تا چهار روزه) در روش خشکه‌کاری رعایت می‌شد، میزان کاهش eta و ارتقا wpet در این فناوری به‌ترتیب 24% و 16% بود. نتایج حاصل از این پژوهش در مقایسه با داده‌های صحرایی منتج از کارهای تحقیقات کاربردی استان، راندمان کاربرد آب در مزارع برنج با کشت سنتی را 27% و برای روش خشکه‌کاری 34% برآورد کرد. بنابراین، در صورت ضرورت، کشت برنج باید به روش خشکه‌کاری با مدیریت متناوب آبیاری و در مناطقی که از نظر خاک، آب، سطح آب زیر‌زمینی و مهندسی زهکشی در وضعیت مناسبی باشند، انجام گردد.

preparation of rice water productivity maps using remote sensing methods in khuzestan watersheds

this research aimed to determine rice cultivation map (rcm) for different managements of planting and irrigation (traditional cultivation with permanent flooding and khoshkeh-kari with intermittent irrigation) from june to november 2023 in khuzestan, using vegetation-, temperature- and soil-indicators and remote sensing data. in this research, the temporal-spatial variations of rice water consumption were evaluated and analyzed based on the value of actual water consumption (eta) and water productivity (wpet). the random forest algorithm with machine learning technique was used to classify and achieve the rice cultivated area in the province. sentinel 2, landsat 9 and wapor product bands were used to calculate the indices and wapor database was used in the gee platform environment to determine eta and wpet. the results showed that the area under rice cultivation for the traditional system in the entire province is 136,770 ha and 43,172 ha for khoshkeh-kari method. in these conditions, the overall accuracy of rice field separation according to the type of cultivation was around 99.65% and the kappa coefficient was 0.87. the total eta of rice in 2023 for khuzestan province was 1.62 bcm, with 1.27 bcm for the total eta of the traditional cultivation and 354 mcm in khoshkeh-kari. the results showed that, although the farmers tried to avoid crop yield reduction by daily irrigation in the last 45 days of the growth period, the weighted average of eta reduction and wpet improvement in this technology compared to the traditional method was, respectively, 13% and 8%. meanwhile, as long as the periodicity of irrigation (irrigation interval of 2 to 4 days) was observed in the khoshkeh-kari, the rate of eta reduction and wpet improvement in this technology was 24% and 16%, respectively. the results of this research, compared to the field data resulting from the applied research works in the province, estimated the efficiency of water use in rice fields with traditional cultivation at 27% and for khoshkeh-kari at 34%. this shows that if necessary, rice cultivation should be done by khoshkeh-kari with intermittent irrigation management and in areas that are in good condition in terms of soil, water, underground water level and drainage engineering.