تلفیق اطلاعات خواص هیدرولیکی خاک، هندسه ترک ها و چگونگی پاسخ گیاه برنج به تنش خشکی در مقیاس مزرعه با مدل های شبیه سازی فرآیندهای فیزیکی خاک و گیاه، زمین آمار و سیستم اطلاعات جغرافیایی (gis) ابزاری امیدبخش برای مدیریت بهینه آب در شرایط محدودیت کمی و کیفی آب در مقیاس ناحیه ای است. این پژوهش با هدف: 1- تعیین مناسب ترین مدل سری زمانی به منظور پیش بینی دبی سالانه رودخانه های قزل اوزن و شاهرود در حوضه آبریز سپیدرود بر پایه آماره های نیکویی برازش، 2- بررسی نحوه ترک برداری، خصوصیات هندسی و چگونگی توسعه ترک ها در خاک های سطحی شالیزاری در شرایط مختلف شوری، 3- تعیین بهترین مدل کاهش جذب آب برای گیاه برنج (رقم هاشمی) جهت پیش بینی عملکرد در شرایط محدودیت هم زمان خشکی و شوری و 4- شناسایی محدوده های بحرانی ناشی از تنش خشکی و شوری احتمالی در مقیاس ناحیه ای انجام شد. با توجه به اهمیت فراوان آورد رودخانه های قزل اوزن و شاهرود در حوضه آبریز سپیدرود برای تامین آب مورد نیاز استان گیلان، بر مبنای آمار ثبت شده 43 ساله، روند تغییرات، تداوم و پیش بینی دبی جریان با استفاده از آزمون ناپارامتری من کندال، احتمال ویبل و مدل arma مشخص گردید. نتایج نشان داد از سال 1375 تا کنون کاهش میانگین دبی و تداوم کمبود جریان در رودخانه سپیدرود پدیده غالب بوده و از سوی دیگر شوری آب این رودخانه نیز از 81/1 به 66/2 دسی زیمنس بر متر افزایش یافته است. در سال های آتی با افزایش فاصله آبیاری در هر تناوب بروز ترک به علت غالب بودن کانی انبساط پذیر اسمکتیت و محتوای بالای رس (با میانگین 30 درصد)خاک های شالیزاری استان گیلان اجتناب ناپذیر و هدر رفت آب در خاک های ترک دار از مهم ترین مشکلات مطرح می باشد. بررسی خصوصیات هندسی و چگونگی توسعه ترک ها در خاک های سطحی شالیزاری با شوری های آب آبیاری برابر با 2، 3، 4 و 5 دسی زیمنس بر متر در هر دو مقیاس آزمایشگاه و مزرعه نشان داد که تغییر حجم خاک با انقباض عمودی آغاز شده و بروز ترک در همه تیمارها در رطوبت نزدیک به اشباع رخ می¬دهد. هر چند افزایش شوری خاک توسعه ترک را با تاخیر مواجه ساخت اما متوسط پهنا و عمق ترک ها را افزایش داد. بررسی اثر هم زمان تنش های شوری و خشکی بر گیاه برنج (رقم هاشمی به عنوان رقم غالب استان گیلان) نشان داد بهترین مدل در پیش بینی اندازه کاهش جذب آب در شرایط تنش های هم زمان شوری و کم آبیاری، مدل همایی و فدس (1999) است. حد آستانه کاهش عملکرد در اثر تنش خشکی برابر با 80 درصد رطوبت اشباع خاک و حد آستانه تنش شوری برابر با 83/2 دسی زیمنس بر متر می باشد. اثر تنش های شوری و خشکی بر جریان افقی و عمودی آب در خاک های ترک دار شالیزاری در حضور گیاه برنج رقم هاشمی در شرایط مزرعه ای نشان داد چنانچه ترک هایی با اندازه متوسط در سطح مزرعه تشکیل گردد آبیاری مداوم گیاهان حتی با آبی با کیفیت پایین منجر به عملکرد بالاتری نسبت به استفاده از دور آبیاری شش روز خواهد شد. علی رغم مصرف کم تر آب در تیمارهای آبیاری متناوب، بیش ترین بهره وری آب مربوط به تیمارهای آبیاری غرقاب در شرایط ترک مویین بود. هم چنین ترک های متوسط ایجاد شده در سطح شالیزار به طور قابل توجهی نشت جانبی را افزایش دادند. اثر شوری آب آبیاری بر شدت نشت جانبی معنی دار نبوده و ترک ها بعد از مرطوب کردن خاک بسته نشدند. اثر مدیریت کمی و کیفی آب از پایان مرحله پنجه زنی بر گیاه برنج در مقیاس ناحیه ای نشان داد در بیش تر شالیزارهای واقع در جنوب غربی و غرب ناحیه مطالعه شده احتمال بروز و توسعه ترک از نظر زمانی سریع تر از دیگر نقاط بوده و در نتیجه تلفات آب بیش تر و خطر (ریسک) تنش خشکی بالاتر است و شوری خاک در پایان فصل کشت نیز در این ناحیه ها بیش تر است. در این زمین ها مقدار رس بیش تر و مقدار کربن آلی و ضخامت خاک سطحی کم تر بود.