افزایش کارایی مصرف آب پنبه با استفاده از فاضلاب تصفیه شده شهری تحت شرایط اعمال سطوح مختلف آبیاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی و دانشگاه آزاد واحد کرمان، کرمان، ایران. * (مسوول مکاتبات)

2 کارشناس ارشد گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه آزاد واحد کرمان، کرمان، ایران.

10.30495/jest.2023.73132.5853

چکیده

زمینه و هدف: کمبود بیش از پیش منابع آبی در سالهای اخیر ضرورت استفاده از منابع آبی نامتعارف را آشکار ساخته است. پساب فاضلاب، یکی از این منابع آبی است که در نقاط مختلف جهان به صورت اقتصادی و موثر از آن برای مقاصد کشاورزی استفاده شده است. در این مطالعه استفاده از پساب فاضلاب تحت اعمال درصدهای مختلف کم آبیاری با تمرکز بر معیار های حداقل سازی مصرف آب از یک طرف و تحصیل عملکرد قابل قبول محصول پنبه از طرف دیگر مورد مطالعه قرار گرفته است.
روش بررسی: در این راستا آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی شهرستان کرمان در سال زراعی 1392پیاده گردید. تیمارهای آزمایش به صورت سه درصد نیاز آبی (100=1I، 85=2I و 70=3I) به عنوان عامل اصلی و دو کیفیت آب (آب چاه=1Q و فاضلاب تصفیه شده شهری =2Q) به عنوان عامل فرعی لحاظ شدند.
یافته ها: بر اساس نتایج حاصله اعمال 15 در صدی کم آبیاری با استفاده از فاضلاب تصفیه شده منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در اجزای عملکرد پنبه نگردید در حالی که افزایش 8/14 درصدی کارایی مصرف آب (2405 متر مکعب آب در هکتار) را در پی داشت. از آن جا که سطوح دیگر کم آبیاری منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در اجزای عملکرد محصول شدند، علیرغم افزایش بالای درصد راندمان آبیاری، توصیه به اعمال آنها نمی شود.
بحث و نتیجه گیری: لذا با توجه به نتایج بدست آمده جهت مقابله با بحران کمبود آب در کشور و افزایش راندمان آبیاری استفاده از فاضلاب تصفیه شده و جهت صرفه­جویی در مصرف آب، اعمال 15 درصد کم آبیاری نسبت به تأمین نیاز کامل آبی گیاه در کشت پنبه در استان کرمان توصیه می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

مقاله پژوهشی

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره بیست و پنجم، شماره پنج، مردادماه 1401 (1-12)

                                                                

 

افزایش کارایی مصرف آب پنبه با استفاده از فاضلاب تصفیه شده شهری تحت شرایط اعمال سطوح مختلف آبیاری

 

علی نشاط[1] *

a.neshat897@gmail.com

فرزین فروزش [2]

 

تاریخ دریافت: 19/2/1402

تاریخ پذیرش: 30/3/1402

 

چکیده

زمینه و هدف: کمبود بیش از پیش منابع آبی در سالهای اخیر ضرورت استفاده از منابع آبی نامتعارف را آشکار ساخته است. پساب فاضلاب، یکی از این منابع آبی است که در نقاط مختلف جهان به صورت اقتصادی و موثر از آن برای مقاصد کشاورزی استفاده شده است. در این مطالعه استفاده از پساب فاضلاب تحت اعمال درصدهای مختلف کم آبیاری با تمرکز بر معیار های حداقل سازی مصرف آب از یک طرف و تحصیل عملکرد قابل قبول محصول پنبه از طرف دیگر مورد مطالعه قرار گرفته است.

روش بررسی: در این راستا آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی شهرستان کرمان در سال زراعی 1392پیاده گردید. تیمارهای آزمایش به صورت سه درصد نیاز آبی (100=1I، 85=2I و 70=3I) به عنوان عامل اصلی و دو کیفیت آب (آب چاه=1Q و فاضلاب تصفیه شده شهری =2Q) به عنوان عامل فرعی لحاظ شدند.

یافته ها: بر اساس نتایج حاصله اعمال 15 در صدی کم آبیاری با استفاده از فاضلاب تصفیه شده منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در اجزای عملکرد پنبه نگردید در حالی که افزایش 8/14 درصدی کارایی مصرف آب (2405 متر مکعب آب در هکتار) را در پی داشت. از آن جا که سطوح دیگر کم آبیاری منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در اجزای عملکرد محصول شدند، علیرغم افزایش بالای درصد راندمان آبیاری، توصیه به اعمال آنها نمی شود.

بحث و نتیجه گیری: لذا با توجه به نتایج بدست آمده جهت مقابله با بحران کمبود آب در کشور و افزایش راندمان آبیاری استفاده از فاضلاب تصفیه شده و جهت صرفه­جویی در مصرف آب، اعمال 15 درصد کم آبیاری نسبت به تأمین نیاز کامل آبی گیاه در کشت پنبه در استان کرمان توصیه می­شود.

 

واژه های کلیدی: فاضلاب تصفیه شده، عملکرد، کارایی مصرف آب، پنبه، کم­آبیاری.

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 24, No. 5, August, 2023

 

 

 

 

 

 

 

Increasing the efficiency of consuming cotton water using refined domestic sewage water under the conditions of applying different irrigation levels

 

Ali Neshat [3] *

a.neshat897@gmail.com

Farzin Forouzesh [4]

 

Admission Date: June 20, 2023

 

Date Received: May 9, 2023

 

Abstract

Background and Objective: The water resources restriction introduces the water use efficiency in the agricultural section. In this study, an experiment based on the randomized complete block design with three replications was conducted in order to evaluate the effect of refined sewage on the performance and performance elements of cotton in the city of Kerman.  

Material and Methodology: The experiment treatments were considered as three percent water requirement of plant as main factors: I1 =100, I2=85, and I3 =70 and two water quality as secondary factors: Q1 = well water and Q2 = domestic refined sewage.  

Findings: The results showed that the 15 percent deficit-irrigation in comparison with the full water requirement when the domestic refined sewage is used in providing the full water requirement of the plant caused 14.8 percent increase in the water use efficiency and economizing 2405m3 water in conditions and the crop performance and morphologic characteristics remain constant relatively.

Discussion and Conclusion: Accordingly, the refined sewage can face the water deficit problem of the country and increase the efficiency of irrigation. Also, the 15 percent deficit irrigation in comparison with the full providing of water requirement is recommended in the cotton planting in the Kerman province in order to economize the water use.

  

Keywords: Deficit Irrigation, the Refined Sewage, Performance, Water Use Efficiency, Cotton.

 

مقدمه

 

با توجه به پراکنش نامتعادل منابع آب، میزان تقاضای آب در مناطقی که بیش از چهل درصد جمعیت زمین را دارا می­باشند، از میزان منابع آب موجود پیشی گرفته است. همچنین داده‌ها و اطلاعات گزارش شده در سال‌های اخیر، از شرایط بحران آب در بسیاری از کشورهای این مناطق حکایت می­کند (1). بنابراین، بایستی سیاست­ها و راه­کارهای استفاده کارا از منابع آب، همراه با پیش­بینی فناوری­های مورد نیاز، برای مقابله با این عامل مهم و محدود کننده، مدنظر قرار گیرد. این عوامل موجب گردیده­اند که برنامه­ریزان در اندیشه فراهم آوردن منابع جدید آب باشند، منابعی که هم اقتصادی باشند و هم در توسعه کشاورزی و تأمین مواد غذایی موثر واقع گردند. در این میان پساب حاصل از تصفیه فاضلاب، بخش قابل توجهی از این منابع را شامل می­شود، چرا که رشد جمعیت شهری از یک سو و بالا رفتن سطح بهداشت شهری از سوی دیگر، میزان مصرف آب را افزایش داده و مصرف زیاد آب، صعود میزان فاضلاب را به­همراه داشته است (2).

در ایران نیز توسعه شهر‌ها و افزایش مصرف آب، باعث تولید روزافزون فاضلاب گردیده است. افزایش فاضلاب موجب بروز اشکالات و نارسایی‌هایی در جوامع شهری و حتی روستایی کشور شده که این نارسایی­ها عموماً در برگیرنده مسائل بهداشتی و آلودگی محیط، به هم خوردن رابطه‌ طبیعی بیلان آب و بالا آمدن سطح آب­های زیرزمینی و آلودگی منابع مختلف می­باشند. از این رو با توجه به اولویت استفاده مجدد از فاضلاب، در ‌آبیاری اراضی کشاوری (3) و همچنین توجه به بخشی از استراتژی ملی، جهت حفظ سلامتی محیط زیست و اقتصادی­ترین استفاده از منابع آب موجود بایستی با ایجاد تأسیسات لازم برای جمع‎آوری و تصفیه فاضلاب­های شهری و صنعتی، روند آلوده‌سازی محیط زیست را به سمت بهبودی، سوق داد (4).

از آن جایی که پساب فاضلاب جزء آب­های با کیفیت پایین محسوب می­شود، کاربرد آن در کشاورزی نیازمند مدیریت خاصی است که مخاطرات زیست محیطی و بهداشتی را برای انسان، خاک، گیاه و منابع آب سطحی و زیرزمینی به حداقل برساند. در صورتی که بتوان کاربرد پساب را با روش­های مناسب آبیاری در هم آمیخت، هم‌زمان می­توان در جهت مرتفع ساختن مشکلات بهداشتی، آلودگی و بحران آب گام مهمی برداشت. استفاده صحیح از فاضلاب تصفیه شده علاوه بر گسترش پوشش گیاهی، از یک طرف از آلودگی محیط زیست جلوگیری می­نماید و از طرف دیگر با دارا بودن عناصر مغذی، علاوه بر کاهش آلودگی آب­های سطحی و زیرزمینی، باعث کاهش مصرف کودهای شیمیایی می­شود. لذا این ضرورت باعث شده است که استفاده از فاضلاب تصفیه شده در مقیاس وسیع در کشورهای صنعتی و در حال توسعه در حال گسترش باشد (5).

در همین راستا در آزمایش انجام شده روی ذرت گزارش شد که تیمار آبیاری با فاضلاب در تمام مراحل رشد منجر به حصول بیشترین عملکرد می­شود (6). نتایج آزمایش دیگری نشان داد که آبیاری با پساب در مقایسه با آب چاه، عملکرد ذرت را 3 برابر افزایش داد و علاوه بر این سبب افزایش ارتفاع، افزایش رنگ سبز برگ و تسریع در گلدهی شد (7). در تحقیقی به منظور بررسی اثرات استفاده از پساب خروجی تصفیه­خانه فاضلاب شهر زابل به همراه کودهای دامی و شیمیایی بر غلظت عناصر مختلف و عملکرد علوفه و دانه ذرت، آزمایشی به صورت کرت­های خرد شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1386-1385 در پژوهشکده کشاورزی دانشگاه زابل انجام دادند و بیان داشتند که عملکرد دانه هر چند به دلیل تأثیر مثبت پساب بر اجزای عملکرد دانه بود اما وجود مقادیر مناسب عناصر غذایی همانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم در پساب نیز بر این افزایش موثر بوده است (8). به­منظور بررسی تأثیر آبیاری با پساب بر عملکرد پنبه در سیستم آبیاری جوی پشته­ای، تحقیقی را با هشت تیمار که شامل نسبت­های مختلف آب چاه و پساب می­گردید، اجرا نمودند. نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین میزان عملکرد محصول به ترتیب در تیمارهای آبیاری کامل با پساب (2247 کیلوگرم در هکتار) و آبیاری کامل با آب چاه (785 کیلوگرم در هکتار) بدست آمد(9).

از طرف دیگر پنبه که به حق طلای سفید نام دارد، مهمترین گیاه لیفی و یکی ازگیاهان مناسب برای کشت در مناطق خشک و نیمه خشک می­باشد.پنبه نه تنها تأمین کننده الیاف برای صنعت نساجی است بلکه بعنوان یک دانه روغنی، مقام سوم را در جهان داراست و از کنجاله باقی مانده حاصل از روغن­کشی آن نیز برای خوراک دام استفاده می‌شود. به­دلیل تنوع در فرآورده­ها، پنبه در مقایسه با سایر گیاهان از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. مجموع فرآورده­های حاصل از این گیاه را حدود سه هزار مورد ذکر کرده­اند که مهمترین مصارف آن شامل تأمین ۶ درصد پروتئین مورد نیاز دنیا و مواد خام صنایع ریسندگی، بافندگی، روغن­کشی، نظامی، بهداشتی، تغذیه انسان، کابل سازی و ... می­باشد (10).

حال با توجه به مطالب ذکر شده، چنین به نظر می­رسد که بتوان از پساب، به عنوان یک منبع مطمئن برای تأمین آب، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، که با کمبود شدید منابع آب روبرو هستند، استفاده کرد. در صورتی که از این پساب در آبیاری اراضی کشاورزی استفاده شود، می­توان در صرفه­جویی برداشت از منابع آب و مصرف کود شیمیایی و همچنین کاهش هزینه تأمین آب قدم بلندی برداشت، لذا این آزمایش با هدف بررسی اثرات فاضلاب تصفیه شده بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه پنبه تحت شرایط اعمال سطوح مختلف آبیاری در مقایسه با شرایط متعارف (آبیاری شیاری با آّب چاه) در شهر کرمان، صورت می­گیرد.

2- مواد و روش

به منظور بررسی افزایش کارایی مصرف آب پنبه رقم ورامین با استفاده از فاضلاب تصفیه شده شهری تحت شرایط اعمال سطوح مختلف آبیاری در مقایسه با شرایط متعارف (آبیاری با آّب چاه) در شهر کرمان در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات شهرستان کرمان و در سال زراعی 1392 خورشیدی، آزمایشی بصورت کرت­های خرد شده در قالب طرح بوک­های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. در این آزمایش میزان مصرف آب در سه سطح (100= 1I، 85= 2I و 70= 3I درصد نیاز آبی) و دو کیفیت آب (آب چاه=1Q و فاضلاب تصفیه شده شهری =2Q)، به­ترتیب به­عنوان عامل‌های اصلی و فرعی در نظر گرفته شدند.

این طرح آزمایشی در زمینی به ابعاد 19×19 متر و به مساحت 361 متر مربع پیاده گردید. در این طرح هر کرت شامل 3 ردیف کاشت بود که عرض آن 3 متر و طول هر کرت 5 متر طراحی گردید. همچنین فاصله بین ردیف­های کاشت یک ‌متر و بین بوته‌ها 40 سانتی‌متر می‌باشد. لازم به ذکر است در این آزمایش فاصله بین تیمارهای اصلی و فرعی یک متر و فاصله بین تکرارهای آزمایش 2 متر بود. نیاز آبی گیاه با استفاده از فرمول پنمن- مونتیت اصلاح­شده توسط فائو تعیین شد. پارامترهای مورد نیاز فرمول پنمن- مونتیت از ایستگاه هواشناسی شهر کرمان اخذ شد و ضریب گیاهی با توجه به منحنی تغییرات ضریب گیاهی پنبه در طول فصل رشد، و اعمال روابط اصلاحی بر اساس دستورالعمل نشریه شماره 56 فائو تعیین شد (11).

آب مورد نیاز آبیاری در تیمارهایی که با آب چاه آبیاری می‌شد، از آب چاه موجود در محل تحقیق تأمین شد و در تیمارهای آبیاری شده با پساب، میزان پساب تصفیه شده شهری مورد نیاز، از تصفیه­خانه شهر کرمان برحسب نیاز هر تیمار مورد استفاده قرار گرفت. لذا با توجه به اینکه میزان آب مصرفی تیمارهای فرعی اعمال­شده در هر تیمار اصلی یکسان در نظر گرفته شد؛ میزان آب مصرفی در تیمارهای اصلی 100، 85 و 70 درصد نیاز آبی در هر دو کیفیت آب، به­ترتیب معادل 16030، 13625 و 11220 مترمکعب در هکتار بود. لازم به ذکر است که در تحقیق حاضر دور آبیاری برای همه تیمارها پنج روز یک­بار منظور شد.

جدول‌های (1) و (2) برخی خصوصیت­های شیمیایی آب چاه و پساب (همرا با استاندارد) و برخی خصوصیات شیمیایی خاک (قبل و بعد از آزمایش) عرصه مورد مطالعه را نشان می‌دهد. پارامترهایی که در این مطالعه اندازه­گیری شد عبارتند از: الف) عملکرد محصول که برای اندازه‌گیری آن در هر کرت از دو ردیف کشت وسط نمونه برداری شد و دو ردیف کناری به‎عنوان حاشیه حذف شد، ب) اجزاء عملکرد که شامل تعداد غوزه در بوته و وزن غوزه بود؛ که برای اندازه­گیری از دو ردیف کشت وسط استفاده شد، ج) میزان آب مصرفی که از طریق کنتور حجمی اندازه­گیری شد. داده‌های به­دست­آمده از اندازه گیری­ها با استفاده از نرم­افزار SAS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت؛ و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن انجام شد. در این تحقیق کارایی مصرف آب از رابطه (1) محاسبه شد:

 

 

(1)

 

در این رابطه، : کارآئی مصرف آب ، : پنبه برداشت­شده در واحد سطح () و : حجم آب تحویلی به قطعات () می­باشد.

 

جدول 1- تجزیه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک

Table 1. Analysis of physical and chemical properties of soil

عمق خاک (سانتی­متر)

هدایت الکتریکی (دسی­زیمنس بر متر)

اسیدیته اشباع

کلاس خاک

فسفر (میلی­لیتر بر کیلوگرم)

پتاسیم (میلی­لیتر بر کیلوگرم)

ازت (میلی­لیتر بر کیلوگرم)

0-30

86/0

3/7

لوم شنی

4/16

245

15/0

 

جدول 2- خصوصیات شیمیایی آب چاه و فاضلاب مورد استفاده

Table 2. Chemical properties of the used well water and wastewater

پارامتر اندازه­گیری شده

آب چاه

پساب مورد آزمایش

مرز استاندارد آلوده کننده در مصارف کشاورزی1

Ph

1/6

9/6

5/8-6

Ec (dS/m)

5/1

1/1

-

Ca (meq/l)

4/23

2/135

-

Mg (meq/l)

1/15

2/79

100

P (meq/l)

-

6/17

-

K (meq/l)

-

4/25

-

Na (meq/l)

-

2/10

-

Cl (meq/l)

-

3/6

-

N (%)

-

2/29

-

Zn (ppm)

-

002/0

2

Cd (ppm)

-

04/0

05/0

Fe (ppm)

-

29/0

3

BOD (ppm)

-

34

100

COD (ppm)

-

51

200

1- استاندارد سازمان محافظت محیط زیست ‌ایران     

 

 

 

 

نتایج و بحث

 

نتایج تجزیه واریانس مربوط به اثرات تیمارهای سطوح آبیاری (L) به عنوان عامل اصلی، کیفیت آب آبیاری (Q) به عنوان عامل فرعی و اثر متقابل آن ها (LQ)، بر عملکرد، کارایی مصرف آب، تعداد غوزه در بوته، ارتفاع بوته و وزن غوزه در جدول 3 نشان داده شده است. این نتایج حاکی از آن است که اثر تیمار نیاز آبی به جزء بر صفت تعداد غوزه بر بوته، بر سایر صفات معنی­دار و اثر کیفیت آب نیز به جزء بر صفات ارتفاع بوته و وزن غوزه، بر سایر صفات معنی­دار است. همچنین اثر متقابل نیاز آبی و کیفیت آب تنها بر صفت کارایی مصرف آب معنی­دار و این تأثیر بر سایر صفات مورد بررسی اثر غیرمعنی­دار گذاشته است.

 

 

جدول 3- خلاصه تجزیه واریانس طرح

Table 3. Summary of design variance analysis

منبع تغییرات

درجه آزادی

عملکرد

کارایی مصرف آب

تعداد غوزه در بوته

ارتفاع بوته

وزن غوزه

تکرار

2

8/2459

0208/0

41/11

2/107

51/6

نیاز آبی L

2

**3/343147

**039/0

ns 25/542

**1/52

**8/32

خطا 1

4

1/41817

0002/0

94/107

807/0

57/0

کیفیت آب Q

1

**6/519519

**091/0

**7/32

ns 5/57

ns 9/51

اثر متقابل LQ

2

ns 3/24124

**0001/0

ns 14/21

ns 21/43

ns 6/27

خطا 2

6

5/5152

0001/0

14/0

101/0

206/0

 

 

32/1

21/6

58/0

61/1

45/1

                **: معنی­دار ns: غیرمعنی­دار

 

 

عملکرد محصول

 

لذا مقایسه میانگین این صفت که توسط آزمون دانکن در سطح احتمال یک درصد انجام شد در شکل 1 نشان داده شده است. همان­طور که در شکل مذکور مشخص است تیمارهای تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) و 85 درصد نیاز آبی گیاه (2L) به ترتیب با عملکرد 6/3242 و 7/3154 کیلوگرم در هکتار و با اختلافی در حدود 7/2 درصد نسبت به یکدیگر، در بهترین جایگاه آماری قرار گرفته­اند. این در حالی است که آب مصرفی تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه (2L)، 15 درصد کمتر است. همچنین تیمار 70 درصد نیاز آبی گیاه (3L) با عملکرد 8/2231 کیلوگرم در هکتار و با اختلاف 2/31 درصد نسبت به تیمار تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) از لحاظ آماری در جایگاه (b) قرار گرفته است. نتیجه حاصل از این تحقیق با نتایج بدست آمده از سایر مطالعات همسو است (13،12و14).

 

شکل 1- مقایسه میانگین عملکرد پنبه حاصل از اثر تیمار عامل اصلی

Figure 1. Comparison of the mean efficiency of cotton obtained from the effect of the main factor treatment

 

 

 

شکل 2 مقایسه میانگین عملکرد محصول را تحت تأثیر عامل فرعی را که توسط آزمون دانکن در سطح احتمال یک درصد بدست آمده است، نشان می­دهند. با توجه به این شکل می­توان گفت که عملکرد در تیمار آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده در بهترین جایگاه آماری قرار گرفته است. به بیان دیگر، به رغم یکسان بودن میزان آب مصرفی در تیمار عامل فرعی، میزان عملکرد در تیمار آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده 5/37 درصد بیشتر عملکرد تیمار آبیاری شده با آب چاه می­باشد. دلیل این امر را می­توان آن دانست که عناصر غذایی و مواد آلی موجود در پساب، توسط میکروارگانیزم­ها تجزیه شده و افزایش هوموس خاک و بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و حاصل­خیزی خاک را در پی دارد که در نهایت باعث افزایش عملکرد می‌گردد (5).

 

شکل 2- مقایسه میانگین عملکرد پنبه حاصل از اثر تیمار عامل فرعی

Figure 2. Comparison of the mean efficiency of cotton obtained from the effect of the secondary factor treatment

 

 

 

کارایی مصرف آب

 

مقایسه میانگین صفت کارایی مصرف آب که توسط آزمون دانکن در سطح احتمال یک درصد انجام شد در شکل 3 نشان داده شده است. همانطور که مشخص است تأثیر تنش رطوبتی بر افزایش کارایی مصرف آب پنبه قابل ملاحظه است. بطوری که تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه (2L) نسبت به نیاز کامل آبی گیاه (2L) با کارایی مصرف آب 231/0 کیلوگرم بر مترمکعب در بهترین جایگاه آماری قرار گرفته است. این در حالی است که تیمار 70 درصد نیاز آبی گیاه (3L) نسبت به تیمار تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) به رغم صرفه­جویی 4810 مترمکعب آب در هکتار و با وجود اختلاف 5/1 درصدی در کارایی مصرف آب نسبت به یکدیگر، از لحاظ آماری در یک گروه (b) قرار گرفته­اند. لازم به ذکر است که اختلاف کارایی مصرف آب در تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه (2L) نسبت به دو تیمار 70 درصد نیاز آبی گیاه (3L) و تیمار تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) به ترتیب 85/13 و 55/12 درصد است.

سایر بررسی­های انجام­گرفته در مورد کم‌آبیاری نیز کارآمدی این تکنیک مدیریتی در استفاده بهینه از هر واحد آب مصرفی و افزایش سود خالص را نشان می­دهد (10). پژوهش­گران در تحقیق سه ساله­ای در شرق ترکیه، تأثیر کم­آبیاری را بر عملکرد و کارایی مصرف آب پنبه را بررسی کردند. در این مطالعه، سه تیمار 25، 50 و 75 درصد نیاز آبی کامل گیاه، با تیمار نیاز آبی کامل گیاه در سیستم آبیاری قطره­ای مقایسه شد. نتایج حکایت از آن داشت که بالاترین کارایی مصرف آب در تیمار 75 درصد نیاز آبی گیاه رخ داده، و بعد از آن تیمار 50 درصد نیاز آبی دارای بهترین کارایی مصرف آب بوده است. علاوه بر این، بازده تغییر کارایی مصرف آب در سه سال آزمایش 25/0 تا 39/0 کیلوگرم بر مترمکعب بود (یونلو و همکاران، 2010) با نتایج تحقیق حاضر هم‌خوانی دارد.

 

شکل 3- مقایسه میانگین کارایی مصرف آب پنبه حاصل از اثر تیمار عامل اصلی

Figure 3. Comparison of the mean efficiency of consuming cotton water obtained from the effect of the main factor treatment

 

 

 

شکل 4 مقایسه میانگین کارایی مصرف آب پنبه را تحت تأثیر عامل فرعی را که توسط آزمون دانکن در سطح احتمال یک درصد بدست آمده است، نشان می­دهند. با توجه به این شکل می­توان گفت که کارایی مصرف آب در تیمار آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده نسبت به تیمار آبیاری شده با آب چاه در بهترین جایگاه آماری قرار گرفته است. به بیان دیگر، به رغم یکسان بودن میزان آب مصرفی در تیمار عامل فرعی، میزان کارایی مصرف آب در تیمار آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده 5/28 درصد بیشتر کارایی مصرف آب تیمار آبیاری شده با آب چاه می­باشد که با نتیجه بدست آمده از مطالعه(علی‌خاص و کوچک­زاده 1389) در یک راستا است.

 

شکل 4- مقایسه میانگین کارایی مصرف آب پنبه حاصل از اثر تیمار عامل فرعی

Figure 4. Comparison of the mean efficiency of consuming cotton water obtained from the effect of the secondary factor treatment

 

در شکل 5 مقایسه میانگین کارایی مصرف آب پنبه حاصل از اثر متقابل نیاز آبی و کیفیت آب آبیاری آمده است. همانطور که در شکل مشخص است تأثیر متقابل کم­آبیاری و کیفیت آب آبیاری بر کارایی مصرف آب قابل ملاحظه می­باشد. بطوری که تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده (2Q2L) با کارایی مصرف آب 27/0 کیلوگرم بر مترمکعب و با اختلاف 5/28 درصدی نسبت به تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه آبیاری شده با آب چاه (1Q2L)، از لحاظ آماری در بهترین جایگاه قرار گرفته است و تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه آبیاری شده با آب چاه (1Q2L) از لحاظ آماری در جایگاه c قرار گرفته است.

این در حالی است که تیمار تأمین نیاز کامل آبی گیاه و آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده (2Q1L) با کارایی مصرف آب 232/0 کیلوگرم بر مترمکعب و تیمار 70 درصد نیاز آبی گیاه آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده (2Q3L) ) با کارایی مصرف آب 235/0 کیلوگرم بر مترمکعب، به ترتیب با اختلاف 1/14 و 13 درصد نسبت به تیمار 85 درصد نیاز آبی گیاه آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده (2Q2L)، از لحاظ آماری در جایگاه b قرار گرفته­اند.

 

شکل 5- مقایسه میانگین کارایی مصرف آب پنبه تحت تأثیر عوامل اصلی و فرعی

Figure 5. Comparison of the mean efficiency of consuming cotton water under the influence of main and secondary factors

 

تعداد غوزه در بوته

 

در شکل 6 مقایسه میانگین تعدا غوزه در بوته حاصل از اثر کیفیت آب آبیاری ترسیم شده است. همانطور که در این شکل مشخص است تعدا غوزه در بوته تیمار آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده با اختلاف در حدود 13 درصد نسبت به تیمار آبیاری شده با آب چاه، در شرایط بسیار بهتری قرار گرفته است. در این خصوص (9)طی تحقیقی عنوان نمود که در بین اجزای عملکرد پنبه صفت تعدا غوزه در بوته موثرترین جزء عملکرد می­باشد. این محققین در بررسی عوامل موثر بر افزایش عملکرد پنبه تحت شرایط استفاده از فاضلاب تصفیه شده بیان نمودند که بین دو پارامتر عملکرد محصول و تعداد غوزه در بوته همبستگی مثبت با ضریب تبیین 96/0 وجود دارد.

 

شکل 6- مقایسه میانگین تعداد غوزه در بوته حاصل از اثر تیمار عامل فرعی

Figure 6. Comparison of the mean number of bolls per plant obtained from the effect of the secondary factor treatment

 

ارتفاع بوته و وزن غوزه

 

همان­طور که در شکل 7 مشخص است تیمار تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) با ارتفاع بوته 51 سانتی­متر و با اختلاف به ترتیب 9/5 و 3/23 درصدی نسبت به تیمارهای 85 درصد نیاز آبی (2L) و 70 درصد نیاز آبی (3L) در بهترین جایگاه آماری قرار گرفته است. با توجه به نتیجه حاصل و جستجوهای صورت گرفته در سایر تحقیقات می­توان اینگونه ذکر نمود که برای افزایش ارتفاع بوته پنبه، نباید گیاه دچار هیچ­گونه تنش آبی شود یا به بیان دیگر در طول دوره رشد نیاز کامل آبی گیاه تأمین شود (13،12و14).

 

شکل 7- مقایسه میانگین ارتفاع بوته حاصل از اثر تیمار عامل اصلی

Figure 7. Comparison of average plant height obtained from the effect of the main factor treatment

 

 

همان­طور که در شکل 8 مشخص است، می­توان چنین ذکر نمود که  تیمارهای تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) و 85 درصد نیاز آبی (2L) به رغم اختلاف 7/1 درصدی در صفت وزن غوزه، از لحاظ آماری در یک گروه و در بهترین جایگاه قرار گرفته­اند. این نتیجه گواه بر این مهم می­باشد که اعمال تنش خفیف رطوبتی تأثیر چندانی بر روند کاهش وزن غوزه نسبت به تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) ندارد. اما در تیمار 70 درصد نیاز آبی (3L)، کاهش 20 درصدی وزن غوزه را نسبت به تأمین نیاز کامل آبی گیاه (1L) به دنبال داشت. نتیجه حاصل از این تحقیق با نتایج بدست آمده از سایر مطالعات همسو است (13،12و14).

 

شکل 8- مقایسه میانگین وزن غوزه حاصل از اثر تیمار عامل اصلی

Figure 8. Comparison of the average weight of bolls obtained from the effect of the main factor treatment

 

 

نتیجه­گیری

 

همان طور که مشخص گردید اعمال 15 درصد کم­آبیاری نسبت به نیاز کامل آبی گیاه در فاضلاب تصفیه شده در مقایسه با اعمال تأمین نیاز کامل آبی گیاه در فاضلاب تصفیه شده، در حالی سبب کاهش 9/0 درصدی عملکرد، 4/3 درصدی تعداد غوزه در بوته، 4/4 درصدی ارتفاع بوته، 1 درصدی وزن غوزه شد که افزایش 8/14 درصدی کارایی مصرف آب و صرفه­جویی 2405 مترمکعب در هکتار آب را در پی داشت. همچنین اعمال 30 درصد کم­آبیاری نسبت به نیاز کامل آبی گیاه در فاضلاب تصفیه شده در مقایسه با اعمال تأمین نیاز کامل آبی گیاه در فاضلاب تصفیه شده، درحالی سبب کاهش 9/28 درصدی عملکرد، 24 درصدی تعداد غوزه در بوته، 4/25 درصدی ارتفاع بوته، 9/17 درصدی وزن غوزه شد که صرفه­جویی 4810 مترمکعب در هکتار آب در پی داشت. لذا با توجه به نتایج بدست آمده جهت مقابله با بحران کمبود آب در کشور و افزایش راندمان آبیاری استفاده از فاضلاب تصفیه شده و جهت صرفه­جویی در مصرف آب اعمال 15 درصد کم آبیاری نسبت به تأمین نیاز کامل آبی گیاه در کشت پنبه در استان کرمان توصیه می­شود.

 

Reference

  1. SouDakoure M Y, Mermoud A, Yacouba H and Boivin P. Impacts of irrigation with industrial             treated wastewater on soil properties. Geoderma. 2013. 200–201:31-39.
  2. Zhang, Y. & Shen, Y. 2019. Wastewater irrigation: past, present, and future. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 6, e1234.
  3. Morgan Torghabe, M. S., Khashaveh Siouki, A., Shahidi, A., Yaghoubzadeh, M. (2019). Study of irrigation effect wastewater on soil salinity by using satellite image (case study: Birjand treatment). Application of Geography information system and remote sensing in planning, 10(2), 19-34. (In Persian)
  4. Al-Sanafy, M., and Akba, r A. Effects of Irrigation with Treated Wastewater on the Physical and Chemical Properties of Soil in Kuwait. International Journal of Science and Technology, 2012. 4: 139-151.
  5. Mojiri; A. Effects of municipal wastewater on physical and chemical properties of saline soil. Journal of Biology, Environ Science.2011.14.71-76.
  6. Ghafoori, S., Hassanpour Darvishi, H., Mohammdvali Samani, H. 2021. “Sustainable management of water resources reusing municipal wastewater in the toll land approach” Journal of Water and Wastewater, 32(4), 122-135. Doi: 10.22093/wwj.2021.277964.3125. (In Persian)
  7. Pirsaheb. M; Sharafi. K; Dogaohar. K. Comparison of Mashhad Aolang Wastewater Treatment Plant Effluent with Wells Water Quality for Irrigation. Journal of water and wastewater. Ab Va Fazilab. 2010.4.116-124. (In Persian)
  8. Tavassoli; A. Ghanbari; A. Heydari; M. Paygozar; Y. Esmaeelian; Y. Effect of Treated Wastewater Combined with Various Amounts of Manure and Chemical Fertilizers on Nutrient Content and Yield in Corn. Journal of water and waste water Ab Va Fazilab.2010-3.37-45. (In Persian)
  9. Khasi; M.A., Koochakzadeh; M; Effect of Irrigation with Treated Municipal Wastewater on Cotton Plant Characteristics. Journal of Soil and Water Research.2010.2.229-235. (In Persian)
  10. Basal, H., Dagdelen, N., Unay, A., and Yilmaz, EEffects of deficit drip irrigation ratios on Cotton (Gossypium Hirsutum) yield and fiber quality. Agronomy and Crop Science, 2009.  159: 19–29.
  11. Allen, R., Pereira, L., Raes, D., and Smith, M. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. FAO-56. FAO, Rome, Italy. 1998. 11-27.
  12. Dagdelen, N., Basal, H., Yılmaz, E., Gurbuz, T. and Akcay, S. Different drip irrigation regimes affect Cotton yield, water use efficiency and fiber quality in western Turkey. Agricultural water management, 2009. 69: 111 – 120.
  13. Unlu; M., Kanber, R, Levent, D., Tekin, S., and Kapur., B. Effect of deficit irrigation on the yield and yield components of drip irrigation cotton in Mediterranean environment. Agriculural Water Management., 2010.98:597-605.
  14. Rahimi, M., Kalantari, N., Sharifidoost, M. & Kazemi, M. 2018. Quality assessment of treated wastewater to be reused in agriculture. Global Journal of Environmental Science and Management, 4, 217-230.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[1] -دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی و دانشگاه آزاد واحد کرمان، کرمان، ایران. * (مسوول مکاتبات)

[2] -کارشناس ارشد گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه آزاد واحد کرمان، کرمان، ایران.

[3]- Associate Professor, Faculty of Eng., Department of Water Eng., Kerman Branch, Islamic Azad University. *(Corresponding Author)

2- M.Sc. irrigation & drainage, Islamic Azad University, Kerman Branch, Kerman, Iran.

  1. SouDakoure M Y, Mermoud A, Yacouba H and Boivin P. Impacts of irrigation with industrial             treated wastewater on soil properties. Geoderma. 2013. 200–201:31-39.
  2. Zhang, Y. & Shen, Y. 2019. Wastewater irrigation: past, present, and future. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 6, e1234.
  3. Morgan Torghabe, M. S., Khashaveh Siouki, A., Shahidi, A., Yaghoubzadeh, M. (2019). Study of irrigation effect wastewater on soil salinity by using satellite image (case study: Birjand treatment). Application of Geography information system and remote sensing in planning, 10(2), 19-34. (In Persian)
  4. Al-Sanafy, M., and Akba, r A. Effects of Irrigation with Treated Wastewater on the Physical and Chemical Properties of Soil in Kuwait. International Journal of Science and Technology, 2012. 4: 139-151.
  5. Mojiri; A. Effects of municipal wastewater on physical and chemical properties of saline soil. Journal of Biology, Environ Science.2011.14.71-76.
  6. Ghafoori, S., Hassanpour Darvishi, H., Mohammdvali Samani, H. 2021. “Sustainable management of water resources reusing municipal wastewater in the toll land approach” Journal of Water and Wastewater, 32(4), 122-135. Doi: 10.22093/wwj.2021.277964.3125. (In Persian)
  7. Pirsaheb. M; Sharafi. K; Dogaohar. K. Comparison of Mashhad Aolang Wastewater Treatment Plant Effluent with Wells Water Quality for Irrigation. Journal of water and wastewater. Ab Va Fazilab. 2010.4.116-124. (In Persian)
  8. Tavassoli; A. Ghanbari; A. Heydari; M. Paygozar; Y. Esmaeelian; Y. Effect of Treated Wastewater Combined with Various Amounts of Manure and Chemical Fertilizers on Nutrient Content and Yield in Corn. Journal of water and waste water Ab Va Fazilab.2010-3.37-45. (In Persian)
  9. Khasi; M.A., Koochakzadeh; M; Effect of Irrigation with Treated Municipal Wastewater on Cotton Plant Characteristics. Journal of Soil and Water Research.2010.2.229-235. (In Persian)
  10. Basal, H., Dagdelen, N., Unay, A., and Yilmaz, EEffects of deficit drip irrigation ratios on Cotton (Gossypium Hirsutum) yield and fiber quality. Agronomy and Crop Science, 2009.  159: 19–29.
  11. Allen, R., Pereira, L., Raes, D., and Smith, M. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. FAO-56. FAO, Rome, Italy. 1998. 11-27.
  12. Dagdelen, N., Basal, H., Yılmaz, E., Gurbuz, T. and Akcay, S. Different drip irrigation regimes affect Cotton yield, water use efficiency and fiber quality in western Turkey. Agricultural water management, 2009. 69: 111 – 120.
  13. Unlu; M., Kanber, R, Levent, D., Tekin, S., and Kapur., B. Effect of deficit irrigation on the yield and yield components of drip irrigation cotton in Mediterranean environment. Agriculural Water Management., 2010.98:597-605.
  14. Rahimi, M., Kalantari, N., Sharifidoost, M. & Kazemi, M. 2018. Quality assessment of treated wastewater to be reused in agriculture. Global Journal of Environmental Science and Management, 4, 217-230.