بررسی اثرات کنترل سطح ایستابی بر روی میزان جریان، نیتروژن و فسفر خروجی از زهکش های زیرزمینی در نواحی خشک (مطالعه موردی: شعیبیه خوزستان)

زهکشی کنترل شده می تواند گام منطقی بعدی جهت بهبود مدیریت آب در اراضی کشاورزی فاریاب و کاهش اثرات منفی زیست محیطی ایجاد شده با جریان زهکشی زیرزمینی باشد. در این پژوهش دو سیستم زهکشی آزاد و کنترل شده در سه مزرعه انتخابی واقع در کشت و صنعت نیشکر امام خمینی (ره) به کار برده شدند. سه تیمار مورد آزمایش شامل یک تیمار زهکشی آزاد (fd)، و دو تیمار زهکشی کنترل شده با کنترل سطح ایستابی در عمق 90 سانتی متری (cd90) و در عمق 70 سانتی متری از سطح خاک (cd70) بود. داده های اندازه گیری شده شامل میزان آب کاربردی، عمق سطح ایستابی، حجم زه آب، غلظت نیتروژن نیتراتی و آمونیاکی، فسفر ارتوفسفاتی، میزان اسیدیته، غلظت کاتیون های کلسیم، منیزیم و سدیم در جریان خروجی زهکشی و آب زیرزمینی و اجزاء کمی و کیفی عملکرد نیشکر در سال زراعی 1389-1390 بودند. جمع آوری داده ها از تاریخ 25 فروردین 1390 شروع و تا 18 آبان 1390 به طول انجامید. مقادیر آب آبیاری به کاربرده شده در هر تیمار طی هر آبیاری با استفاده از یک سطل مدرج و زمان سنج به وسیله دریچه های هیدروفلوم هر فارو در طول مزرعه اندازه گیری گردید. عمق سطح ایستابی روزانه از سطح خاک در سه گروه از چاهک های مشاهده ای برای هر تیمار قرائت می گردید. میزان جریان خروجی زهکشی روزانه زهکش های مزارع با استفاده از یک سطل مدرج و زمان سنج اندازه گیری می شد. نمونه گیری از زه آب خروجی از زهکش ها در طول رخداد های جریان هر 5 تا 6 روز یکبار در طول مدت تحقیق جمع آوری و جهت تجزیه و تحلیل کیفی به آزمایشگاه کیفیت آب انتقال داده می شدند. آزمون آماری student’s t-test برای تعیین تفاوت معنی داری بین میانگین متغیر های اندازه گیری شده از هر تیمار به کار برده شد و تیمار ها به صورت دو به دو با یکدیگر مقایسه شدند. خلاصه نتایج پژوهش حاضر به شرح زیر است - با اجرای تمهیدات ساده جهت کنترل زهکشی می توان علاوه بر نگهداشتن آب اضافی در خاک جهت استفاده موثرتر گیاه و کاهش چشمگیر در تخلیه آب از خاک، میزان کل آب مصرفی را در مزارع مجهز به سیستم زهکشی کنترل شده، حداقل به میزان 20 درصد، نسبت به مزارع با زهکشی مرسوم کاهش داد. 2- میانگین عمق سطح ایستابی در تیمار های کنترل شده به طور قابل ملاحظه ای نسبت به تیمار زهکشی آزاد در طی دوره تحقیق کاهش یافت. همچنین تیمار های زهکشی کنترل شده سهم بیشتری از زمان با عمق سطح ایستابی بالای 5/1 متر را در بر داشتند، که این واقعه منجر به استفاده بهینه از آب زیرزمینی توسط گیاه نیشکر گردید. 3- تیمار زهکشی آزاد بیشترین میزان تخلیه آب خاک و نیز تلفات نیتروژن نیتراتی و آمونیاکی را در کل دوره پایش ایجاد نمود. تیمار های زهکشی کنترل شده کل جریان خروجی زهکشی را به طور معنی داری به میزان 45 تا 65 درصد و کل تلفات نیتروژن نیتراتی و آمونیاکی را به ترتیب به میزان قابل ملاحظه 45 تا 60 و 50 تا 65 درصد نسبت به زهکشی مرسوم کاهش داد. این موضوع به ناکارآمدی سیستم های زهکشی آزاد مرسوم اشاره می نماید. 4- به عنوان مثال در استان خوزستان 7 واحد 12000 هکتاری (84000 هکتار) زیر کشت گیاه نیشکر می باشد، که با احتساب 2000 هکتار آیش با زیر کشت غلات در هر واحد، هر ساله حدود 70000 هکتار آن زیر کشت گیاه نیشکر قرار می گیرد. در صورت اجرای سیستم زهکشی کنترل شده می توان تلفات نیتروژن در زه آب خروجی از زهکش های زیرزمینی را با کنترل سطح ایستابی در عمق 70 یا 90 سانتی متر زیر سطح خاک به ترتیب به میزان 79/104 یا 75/84 کیلوگرم بر هکتار نسبت به مزارع با زهکشی آزاد و به مقدار300/7335 و500/5932 تن از کل مزارع نیشکر، کاهش خواهد داد. 5- خوشبختانه به دلیل حضور آهک زیاد در خاک های کشت و صنعت امام خمینی (ره) و همچنین مواد آلی نسبتاً مناسب در آن، هیچ گونه فسفری چه در جریان خروجی زهکش ها و چه در آب زیرزمینی مشاهده نگردید. 6- میانگین ماهانه غلظت سدیم و مجموع غلظت کلسیم و منیزیم زه آب خروجی در تیمار های زهکشی کنترل شده در تمامی ماه های مورد مطالعه نسبت به تیمار زهکشی آزاد به طور معنی داری پایین تر بود، اما بین میانگین نسبت جذبی سدیم تفاوت معنی داری در تیمار های مختلف یافت نگردید. 7- زهکشی کنترل شده نه تنها تاثیر منفی بر عملکرد گیاه نیشکر نداشت، بلکه باعث افزایش آن نیز گردید. میانگین عملکرد نی (وزن ساقه) در تیمار های cd90 و cd70 به ترتیب به میزان 48/9 و 01/2 درصد نسبت به تیمار زهکشی آزاد افزایش یافت. افزایش عملکرد در تیمار های کنترل شده به کاهش قابل ملاحظه ی میزان تلفات نیتروژن از زهکش های زیرزمینی تیمار های کنترل شده نسبت داده شد، که منجر به حفظ بیشتر نیتروژن در خاک جهت استفاده موثر تر گیاه نیشکر گردید، ضمن اینکه کاهش عمق سطح ایستابی، استفاده بهینه از آب زیرزمینی توسط گیاه نیشکر را نیز امکان پذیر ساخت. همچنین زهکشی کنترل شده بر اجزاء دیگر کمی عملکرد نظیر ارتفاع نی، طول و قطر میانگره تأثیر مثبتی نشان داد. 8- درصد ساکاروز در تیمار های کنترل شده در مقایسه با تیمار زهکشی آزاد افزایش نشان داد و به تبع آن میزان شکر قابل استحصال نیز در تیمار های کنترل شده بیشتر از تیمار زهکشی آزاد گردید. کنترل سطح ایستابی موجب گردید، میزان شکر قابل استحصال در تیمار های cd90 و تیمار cd70 به ترتیب به میزان 06/11 و 00/3 درصد نسبت به تیمار fd افزایش یابد. 9- به طور کلی کاربرد سیستم های زهکشی کنترل شده در مقیاس بزرگ می تواند منجر به کسب فوائد ذیل گردد: ? کاهش میزان مصرف آب آبیاری و به تبع آن افزایش راندمان آبیاری، کاهش هزینه پمپاژ و انتقال آب آبیاری، هزینه بهره برداری و نگهداری کانال های آبرسانی و در نهایت کاهش هزینه آبیاری مزارع ? کاهش حجم زه آب در جمع کننده ه روباز اصلی و در پی آن کاهش هزینه کل پمپاژ یا انتقال آن به رودخانه -ها، دریا ها و تالاب ها ? کاهش کاربرد کود های نیتروژنه به دلیل آبشویی کمتر و به تبع آن کاهش هزینه تأمین کود ? کاهش چشمگیر اثرات منفی زیست محیطی در اراضی پایین دست و منابع آب های سطحی و زیرزمینی ? ارتقاء کیفیت زه آب خروجی از زهکش ها و سهولت استفاده مجدد از آن ها ? با افزایش عملکرد محصول ناشی از اجرای سیستم زهکشی کنترل شده می توان انتظار داشت طی 3 تا 4 سال پس از اجرای این سیستم، کلیه هزینه های اولیه که صرف احداث و راه اندازی سیستم شده، جبران گردد.