شماره مدرك
19186
شماره راهنما
2159 دكتري
پديد آورنده
اميرحاجلو، سجاد
عنوان
برنامه جامع مديريت آب و نيتروژن براي محصولات گندم و جو باهدف افزايش بهرهوري آب و كود دراستان اصفهان
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
آبياري و زهكشي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1402
صفحه شمار
پانزده،137ص. :مصور، جدول، نمودار.
توصيفگر ها
بهرهوري آب , پتانسيل عملكرد , تاريخ كاشت , شاخص خشكسالي , CERES-Barley , CERES-Wheat
تاريخ ورود اطلاعات
1402/11/08
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي آب
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1402/11/08
كد ايرانداك
23007849
چكيده فارسي
شرايط اقليمي استان اصفهان، كيفيت آب، بافت و مواد آلي خاك، انرژي خورشيدي، توپوگرافي، ارتفاع از سطح دريا و غيره از غرب تا شرق بسيار متفاوت است. كه سبب مي¬شود در مناطق مختلف استان عملكرد گندم و جو پاييزه يكسان نباشد؛ بنابراين ضرورت دارد، از زمان كشت و نوع مديريت آب و كود نيتروژن براي افزايش توليد و كاهش آب مصرفي اطلاع داشت. در مناطق غرب و شمال غرب استان به دليل استفاده بيرويه از كودهاي نيتروژن و عدم تطبيق كود مصرفي با نياز گياه در طي دوره رشد، آبياري نامناسب و عدم توجه به تأثير الگوهاي بارش بر تلفات كود نيتروژن، منابع آبي آلوده شدهاند. تمركز اصلي اين پژوهش بر روي مديريت جامع آب و كود در مناطق بالادست حوضه زايندهرود است. بااينحال براي جامعتر و كاربرديتر شدن پژوهش به بررسي پتانسيل توليد گندم و جو در سطح حوضه زايندهرود نيز پرداخته شد. تيمارهاي آزمايشي گندم رقم پيشگام و جو رقم نصرت شامل سه سطح نيتروژن: kg ha-150 (N1)، kg ha-1100 (N2) و kg ha-1200 (N3) و همچنين دو سطح آبياري، كم آبياري (I1) و آبياري كامل در سايت آزمايشي در قالب طرح كاملاً تصادفي پيادهسازي شد. بهوسيله دادههاي سايت آزمايشي به همراه اطلاعات برداشت شده از پنج مزرعه نمونه گندم و سه مزرعه نمونه جو طي سه فصل زراعي 96-95، 97-96 و 98-97 مدلهاي CERES-Wheat و CERES-Barley واسنجي و ارزيابي شدند. براي بررسي تأثير الگوهاي بارش بر مديريت كود نيتروژن در بالادست مدلهاي واسنجي شده براي 25 سناريوي مختلف كود شامل پنج سطح مختلف نيتروژن (50-250 كيلوگرم در هكتار) و پنج الگوي تقسيط نيتروژن و دادههاي هواشناسي سالهاي 1992 تا 2020 اجرا شد. نتايج مدل، شامل: عملكرد (Y)، بهرهوري آب (WP)، بهرهوري آب آبياري (IWP)، باقيمانده نيتروژن در خاك (NR)، آبشويي نيتروژن (NL)، راندمان استفاده از نيتروژن در دسترس (ANUE)، راندمان جذب نيتروژن (NAE) و راندمان استفاده از نيتروژن (NUE)، بر اساس شاخص شدت خشكسالي پالمر (PDSI) به چهار گروه مجزا طبقهبندي شدند. PDSI: A در تمام فصل زراعي مثبت، :B PDSI در تمام فصل منفي، گروه C: شش ماه اول مثبت و شش ماه دوم منفي و گروه D: شش ماه اول منفي و شش ماه دوم مثبت. شاخصها به روش تجزيهوتحليل مؤلفه اصلي (PCA) مورد بررسي قرار گرفتند و بر اساس آن سناريو بهينه انتخاب شد. همچنين براي تعيين بهترين تاريخ كاشت و پتانسيل عملكرد در بالادست حوضه زايندهرود از ضرايب واسنجي شده و در سطح حوضه از ضرايب ژنتيكي تحقيقات گذشته و با استفاده از دادههاي روزانه هواشناسي بلندمدت 10 ايستگاه سينوپتيك و 63 پروفيل خاك در سطح حوضه استفاده شد. كم آبياري در نواحي بالادست حوضه زايندهرود بهرهوري آب آبياري براي گندم و جو را به ترتيب 55 و 83 درصد افزايش داد. استفاده از 100 كيلوگرم كود نيتروژن در هكتار بهجاي 200 كيلوگرم بر هكتار رايج در اين مناطق عملكرد گندم و جو را به ترتيب 11/7 و 14/5 درصد كاهش داد. در مقابل، تلفات نيتروژن به ترتيب به ميزان 56/6 و 66/1 درصد كاهش يافت. بهطوركلي مصرف كود نيتروژن به ميزان 150 كيلوگرم در هكتار در بالادست حوضه رودخانه زايندهرود هم از نظر افزايش عملكرد و هم حفظ محيطزيست بهعنوان يك مقدار بهينه توصيه ميشود. بااينحال، مناسبترين الگوي تقسيط نيتروژن به PDSI هر فصل زراعي و ظرفيت نگهداشت آب در خاك (AWC) بستگي دارد. بر اساس نتايج، تاريخ كاشت مناسب براي كشت گندم و جو در مناطق فريدن، فريدونشهر و چادگان 26 شهريور تا 15 مهر، خوانسار و تيران 26 شهريور تا 25 مهر، گلپايگان پنجم مهرماه تا پنجم آبان، لنجانات، نجفآباد، كبوتر آباد و ورزنه 15 مهر تا 25 آبانماه ميباشد. در شرايط بدون محدوديت، متوسط پتانسيل توليد گندم و جو در سطح حوضه به ترتيب 443±11914 و 510±7834 كيلوگرم بر هكتار و پتانسيل WP به ترتيب 0/11±1/73و 0/1±1/51 كيلوگرم بر متر مكعب به دست آمد. IWP گندم و جو به ترتيب براي مناطق غرب (چادگان، فريدن و فريدونشهر) 16/3 و 13/3 درصد بيشتر از مناطق شرق (ورزنه، كبوتر آباد و لنجانات) بود. در صورت درنظرگرفتن محدوديت شوري منابع آب شاخصهاي عملكرد و بهرهوري براي مناطق غرب و مياني حوضه به دليل كيفيت مناسب آبوخاك تغيير نميكند. بااينحال به طور متوسط در مناطق شرق حوضه 27/49 و 13/45 درصد كاهش عملكرد به ترتيب در گندم و جو رخ خواهد داد. همچنين كاهش IWP براي گندم و جو به ترتيب به ميزان 74/34 و 66/20 درصد ميتواند رخ دهد. سهم آب سبز در توليد دو محصول گندم و جو براي شمال غرب استان، غرب، ميانه و شرق حوضه زايندهرود به ترتيب 41/29، 42/06، 26/21 و 15/03 درصد خواهد بود.
چكيده انگليسي
The climate in Isfahan province varies greatly from west to east. Different regions have unique characteristics such as water quality, soil texture, organic matter, topography, and elevation above sea level. The combination of these factors causes the yield of winter wheat and barley to be different in each region of the province. Therefore, it is necessary to consider what areas, at what time and under what management of water and nitrogen fertilizer should we cultivate each of these products in order to achieve the maximum yield as well as reducing water consumption and preserve the environment. In the upstream areas of the Zayandeh Rood basin (UZRB), due to the excessive use of nitrogen fertilizers and the failure to match the fertilizer consumption with the plant's needs, improper irrigation and lack of attention to the impact of rainfall patterns, the water resources are polluted. The main focus of this research is on the comprehensive management of water and especially fertilizer in UZRB, however, in order to make the research more comprehensive and practical, the potential of wheat and barley production in the ZRB was also investigated. The experimental treatments of wheat and barley including three levels of nitrogen: 50 kg N ha-1 (N1), 100 kg N ha-1(N2) and 200 kg N ha-1 (N3), as well as two levels of irrigation, defficit irrigation (I1) and full irrigation (I2) were implemented in the experimental site in a completely randomized design. The CERES-Wheat model and CERES-Barley models were meticulously calibrated and evaluated over three years, involving an experimental field and farmer fields. The calibrated model simulated 25 N fertilizer scenarios, spanning various N levels (50-250 kg ha-1) and split patterns. This considered soil textures and meteorological data.The model's outcomes, yield (Y), water productivity (WP), irrigation water productivity (IWP), N residual in soil (NR), N leaching (NL), available N use efficiency (ANUE), N absorption efficiency (NAE), and N utilization efficiency (NUE), were categorized into four distinct groups based on the Palmer's Drought Severity Index (PDSI). Indices underwent thorough Principal Component Analysis (PCA) to identify the optimal scenario. Also, in order to determine the best planting date and yield potential in UZBR, calibrated coefficients were used. And at the basin level, the genetic coefficients of previous researches were used. The deficit irrigation in UZBR increased the IWP for wheat and barley by 55% and 83%, respectively. The usage of 100 kg N ha-1 instead of the current 200 kg N ha-1 reduced wheat and barley yields by 11.7 and 14.5%, respectively. On the other hand, nitrogen losses are reduced by 56.6 and 66.1%, respectively. In general, the usage of nitrogen fertilizer at the rate of 150 kg ha-1 in the UZRB is recommended as an optimal amount both in terms of increasing yield and preserving the environment. According to the results, suitable planting date was obtained as following: for Fereydan, Fereydunshahr and Chadegan regions 26 September to 15 October, Khansar and Tiran 26 September to 25 October, Golpayegan 5 October to 5 November, Lenjanat, Najafabad, Kabutarabad and Varzaneh 15 October to 25 November. In unrestricted condition, the average production potential of wheat and barley at the basin level was 11914±443 and 7833.50±509.85 kg ha-1, respectively, and WP potential was 1.73±0.11 and 1.51±0.1, respectively. The IWP of wheat and barley was 16.3% and 13.3% higher for the western than the eastern regions, respectively. If we consider the limitation of salinity of water sources, on average, in the eastern areas of the basin, we observed 27.49 and 13.45 percent yield reduction in wheat and barley, respectively. The portion of green water in the production of wheat and barley for the northwest, the west, middle and the east of ZRB were 41.29, 42.06, 26.21 and 15.03 percent, respectively
استاد راهنما
مهدي قيصري
استاد مشاور
محمد شايان نژاد , مهران شيرواني جوزداني
استاد داور
حامد ابراهيميان , مرتضي زاهدي , سعيد اسلاميان