پهنه بندی آگرواکولوژیک با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، داده های سنجش از دور و مدل wofost درحوضه آبخیز بروجن

قسمت اول: این پژوهش به منظور تفکیک نواحی کشاورزی، تعیین پتانسیل ها و محدودیت های منابع اراضی در حوضه آبخیز بروجن انجام گردید. بدین منظور ابتدا داده های اقلیمی حاصل از 16 ایستگاه هواشناسی موجود در منطقه مورد مطالعه جمع آوری و روابط متغیرهای اقلیم و توپوگرافی در یک مدل اقلیم - مکان بررسی شد. به منظور پهنه بندی پارامترهای اقلیمی همبستگی بین متغیرهای اقلیمی و ارتفاع با استفاده از نرم افزار sas تعیین و لایه های اقلیمی با استفاده از مدل رقومی ارتفاع در محیطarcgis ایجاد شدند. شاخص های اقلیمی کشاورزی شامل درجه روز رشد، ضریب خشکی، تبخیر و تعریق پتانسیل، طول دوره رشد، طول دوره یخبندان، آغاز و پایان دوره یخبندان محاسبه و پهنه بندی اقلیمی کشاورزی بر اساس روش یونسکو انجام شد. واحدهای مربوط به شکل اراضی بر اساس لایه های ارتفاع، شیب، جهت شیب و تراکم عوارض و با استفاده از مدل رقومی ارتفاع(srtm dem) تفکیک گردید. برای ایجاد پایگاه اطلاعات مربوط به خاک نیز از مطالعات نیمه تفضیلی دشت های استان چهار محال و بختیاری استفاده شد. در نهایت به منظور تعیین واحدهای آگرواکولوژیک لایه های اطلاعاتی حاصل در چارچوب روش فائو تلفیق گردیدند. نتایج پهنه بندی اقلیم کشاورزی نشان داد 64 درصد از منطقه دارای اقلیم نیمه خشک با زمستان خنک و تابستان بسیار گرم، 3/12 درصد دارای اقلیم نیمه خشک با زمستان خنک و تابستان گرم، 2/19 درصد دارای اقلیم نیمه خشک، زمستان سرد و تابستان گرم و 5/4 درصد دارای اقلیم نیمه مرطوب با زمستان بسیار سرد و تابستان معتدل می باشد. بر اساس نتایج حاصل از ارزیابی شاخص های آگرواکولوژیک، حوضه مطالعاتی به 28 واحد تفکیک گردید که در سه ناحیه کشاورزی متمایز قرار می گیرند. این نواحی عبارتند از: 1- ناحیه غربی، که در حدود 5/484 کیلومتر مربع از حوضه مطالعاتی را در برگرفته دارای اقلیم نیمه خشک با زمستان بسیار سرد و تابستان ملایم، درجه روز رشد کمتر از 2700 درجه-روز، تراکم عوارض زیاد و مناطقی تپه ای و ناهموار با ارتفاعی بین 3800- 2800 متر از سطح دریا می باشد. طول دوره رشد بر اساس محدودیت رطوبت و حرارت به ترتیب 182 و 148 روز و طول دوره اشتراک آنها در حدود 20 روز است. 2- ناحیه کشاورزی میانی که در حدود 3/911 کیلومتر مربع از منطقه را پوشش داده و دارای اقلیمی نیمه خشک با زمستان سرد و تابستان گرم است. متوسط ارتفاع آن 2400 - 2000 متر از سطح دریا و دارای مناطق تپه ای و شیب غالب بیشتر از 5 درصد می باشد. 3- ناحیه کشاورزی مرکزی، که دارای زمستان خنک و تابستان بسیار گرم بوده و در حدود 3/713 کیلومتر مربع از حوضه مورد مطالعه را پوشش داده است. این ناحیه از نظر اقلیم کشاورزی دارای بیش از 3900 درجه–روز در سال، طول دوره یخبندان کمتر از 90 روز و طول دوره رشد بر اساس محدودیت رطوبت و حرارت به ترتیب 140ر و 255 روز می باشد. از دیدگاه استعداد توسعه کشاورزی، ناحیه غربی با وسعت 15/23 درصد منطقه، دارای محدودیت های شدید توپوگرافی، اقلیمی و خاک، ناحیه میانی با وسعت 1/43 درصد منطقه، دارای محدودیت های توپوگرافی و خاک و ناحیه مرکزی با وسعت 74/33 درصد منطقه، فقط دارای برخی محدودیت های نسبی ناشی از خاک می باشد. روش مورد استفاده در این پژوهش پیچیدگی های موجود در اکوسیستم های زراعی را بصورتی ساده و مفید در قالب یک پایگاه اطلاعات مکانی نشان داده و قابلیت توسعه نواحی مختلف را از نظر کشاورزی تعیین می کند. قسمت دوم: ارزیابی کیفی تناسب اراضی، برآورد کارآیی اراضی برای استفاده های خاص، بدون در نظر گرفتن مقادیر عملکرد و فاکتورهای اجتماعی و اقتصادی است که نتایج این نوع ارزیابی بصورت کلاس های اراضی مشخص می شود. هدف از این پژوهش، ارزیابی تناسب کیفی واحد های اراضی دشت های بروجن، فرادنبه، گندمان و بلداجی واقع در شهرستان بروجن(استان چهارمحال و بختیاری) برای کشت آبی گندم، جو، سیب زمینی و یونجه است. بدین منظور از مطالعات نیمه تفصیلی خاک در منطقه مورد مطالعه انجام گرفت. مبنای ارزیابی اراضی بر اساس چارچوب فائو و روش پیشنهادی سایز بود. احتیاجات هر یک از انواع بهره وری مورد نظر از جدول ارایه شده توسط گیوی و مطالعات انجام شده در منطقه استخراج گردید. در نهایت ارزیابی کیفی تناسب اراضی با استفاده از روش پارامتریک در مقیاس 50000/1 از طریق تطابق ویژگی های اقلیم، خاک و توپوگرافی با احتیاجات رویشی محصولات مورد نظر انجام گرفت. نتایج نشان داد که ویژگی های اقلیمی در رشد و تولید محصولات مورد نظر در منطقه مورد مطالعه محدودیتی ایجاد نمی کند ولی برخی ویژگی های خاک و توپوگرافی عامل محدود کننده تولید محصولات مورد مطالعه هستند. به طور کلی نتایج نشان می دهد 7/61درصد از مساحت دشت های مورد مطالعه برای کشت آبی گندم در کلاس s3 و 26، 8 و 3/4 درصد به ترتیب در کلاس های n2، n1 و s2 قرار می گیرند.برای کشت آبی جو نیز نتایج ارزیابی تناسب اراضی نشان می دهد 7/43 درصد از اراضی مورد مطالعه در کلاس s3، و 26، 24 و 3/6درصد از اراضی مورد مطالعه به ترتیب در کلاس های n2، n1 و s2 قرار می گیرند. طبق نتایج حاصل از ارزیابی تناسب اراضی برای سیب زمینی، 17/58 درصد از اراضی مورد مطالعه در کلاس s3، و 26، 3/10 و 6درصد از اراضی مورد مطالعه به ترتیب در کلاس های n2، n1 و s2 قرار می گیرند.ارزیابی تناسب اراضی برای کشت یونجه در دشت های مورد مطالعه نشان می دهد 8/63 درصد از اراضی مورد مطالعه در کلاس n1، و 26 و 2/10 درصد از اراضی مورد مطالعه به ترتیب در کلاس های s3 و n2 قرار می گیرند. همچنین پس از اعمال درصد رطوبت در عملکرد محصول، میزان متوسط پتانسیل عملکرد در سطح منطقه مورد مطالعه برای گیاهان گندم، جو، سیب زمینی و یونجه به ترتیب: 6/11، 56/9، 66 و 66/27 تن در هکتار برآورد گردید. پس از اعمال شاخص خاک متوسط تولید پیش بینی شده گندم، جو، سیب زمینی و یونجه در منطقه مورد مطالعه به ترتیب 9/3، 1/4 ، 1/23 و 1/6 تن در هکتار برآورد گردید. بر اساس نتایج حاصل از این آزمایش، می توان از روش فائو برای ارزیابی کیفی محصولات گندم، جو و سیب زمینی در منطقه استفاده کرد. قسمت سوم: پتانسیل تبخیر و تعرق نیز بر اساس روش پنمن –مونتیث و با استفاده از نرم افزار et.calculator محاسبه گردید. برای شبیه سازی عملکرد گندم در شرایط بهینه تولید و شرایط محدودیت آب از مدل wofost که قبلا واسنجی شده بود، مورد استفاده قرار گرفت. میزان عملکرد گندم برای همه ایستگاه ها شبیه سازی شده و اطلاعات حاصل بصورت داده های مکان دار به محیط نرم افزار arcgis وارد گردید و برای تخمین عملکرد در سطح منطقه از تابع spline برای درونیابی بین داده های خروجی حاصل از مدل استفاده شد. نتایج نشان داد عملکرد پتانسیل از 2/2 تا4/6 تن در هکتار در منطقه مورد مطالعه متغیر می باشد به طوریکه دشت های مرکزی و شمال شرقی حوضه در مقایسه با نواحی جنوبی و غربی پتانسیل عملکرد بالاتری برای تولید گندم دارند. همچنین عملکرد در شرایط محدودیت آب از4/2 تا 7/3 تن در هکتار متغیر می باشد، به طوریکه دشت های جنوب شرقی در مقایسه با نواحی جنوبی و غربی استعداد بیشتری برای تولید گندم در شرایط محدودیت آب یا دیم دارند. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل شکاف عملکرد، منطقه مورد مطالعه به 4 پهنه آگرواکولوژیک تفکیک می گردد:1- ناحیه متناسب برای زراعت آبی تولید گندم با شکاف عملکرد 2/4 تا 2/6 تن در هکتار2-ناحیه متناسب برای زراعت دیم با شکاف عملکرد 3تا 6/3 تن در هکتار 3- ناحیه متناسب برای هر دو سیستم زراعی دیم و آبی با شکاف عملکرد کمتر از 4/2 تن در هکتار و 4- ناحیه نامناسب برای تولید گندم. تحلیل الگوی بیلان آبی در منطقه مورد مطالعه نشان داد، مهمترین عامل ایجاد شکاف عملکرد در حالت پتانسیل نسبت به محدودیت آب در منطقه مورد مطالعه، الگوی توزیع بارش و دمای پایین در طول دوره رشد مرطوب است. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که مدل wofost توانایی خوبی برای شبیه سازی عملکرد گندم در شرایط پتانسیل و محدودیت آب دارد و می توان از آن به عنوان ابزاری مناسب جهت تحلیل سیستم های زراعی در مقیاس های منطقه ای استفاده کرد.