در پژوهش حاضر، که طی دو فصل زراعی 1395-1394 و 1396-1395 در اراضی شالیزاری تجهیز و نوسازی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری با وسعت 5/4 هکتار صورت گرفت، تاثیر سیستم‌های مختلف زهکشی بر روند دفع نیترات به منابع آب سطحی بررسی شد. این سیستم‌ها شامل سه نوع سیستم زهکشی زیرزمینی معمولی متشکل از عمق و فواصل مختلف زهکش به ترتیب 9/0 متر و 30 متر (D0.90L30)، و 65/0 متر و 30 متر (D0.65L30)، 65/0 متر و 15 متر (D0.65L15) و یک سیستم زهکشی زیرزمینی دو عمقی (Bilevel) متشکل از چهار خط زهکش به فاصله 15 متر با اعماق 9/0 و 65/0 متر به صورت یک در میان بودند. علاوه بر اندازه‌گیری روزانه‌ی دبی خروجی از زهکش‌ها، غلظت نیترات زه‌آب نیز با تناوب دو هفته یکبار در طول فصل‌های کشت تعیین شد. تغییرات روزانه‌ی دبی زهکش‌ها در سیستم‌های Bilevel، D0.65L15، D0.65L30 و D0.90L30 به ترتیب بین 231-0، 220-0، 227-0 و 250-0 سانتی‌مترمکعب بر ثانیه در نوسان بود. بررسی رابطه‌ی دبی-بارش نشان داد که شدت بارش 10 میلی‌متر در روز، حد آستانه‌ی کاهش توان زهکش بوده و بارش‌های فراتر از این حد می‌تواند مشکلات ماندابی در محدوده‌ی پژوهش ایجاد نماید. احداث سیستم‌های زهکشی منتخب می‌تواند سالانه 7/34-2/2 کیلوگرم در هکتار نیترات را به منابع آب سطحی دفع نماید؛ لکن احداث سیستم زهکشی D0.65L30 کم‌ترین مخاطره زیست‌محیطی را از این حیث خواهد داشت به این ترتیب، بهره‌بردای زیست‌محیطیِ پایدار از این سیستم‌ها برای توسعه‌ی کشت دیم، نیازمند بررسی‌های دقیق در هنگام انتخاب عمق و فواصل نصب زهکش خواهد بود. Manuscript profile

زمینه و هدف: بحران آب انسان نهاد، یکی از چالش های جهانی است که پایداری جهان در آینده را تهدید می کند. برداشت بی رویه از منابع آب آبی برای تأمین نیاز غذایی در حال رشد بشر، مهم ترین دلیل این بحران است. بنچ مارکینگ ردپای آب که هنوز در ابتدای مسیر خود قرار دارد، روش مناسبی برای تعیین مؤلفه ناکارآمد ردپای آب می باشد. لذا، در این پژوهش، امکان محدود نمودن ردپای آب در بخش کشاورزی به سطح پایدارش در استان خوزستان بررسی شد.روش پژوهش: این تحقیق، شامل سه مرحله محاسبه ردپای آب، تحلیل پایداری و تحلیل کارآمدی می باشد. ابتدا، ردپای آب مصرفی و تخریب کننده برای 32 گیاه در شهرستان های استان خوزستان در طول دوره 2016-1986 محاسبه شد. ردپای آب سبز و آبی، به ترتیب، از تقسیم تبخیر-تعرق سبز و آبی بر عملکرد گیاه به دست آمد. برای تخمین مقادیر روزانه تبخیر-تعرق، از مدل AquaCrop استفاده و سپس، از حاصل جمع مقادیر روزانه، مقادیر فصلی محاسبه شد. ردپای آب خاکستری برای کود نیتروژن مصرفی محاسبه شد. در گام بعدی، وضعیت پایداری ردپای آب آبی، با مقایسه مقادیر مطلق ردپای آب آبی با آب آبی موجود، که از کسر نیاز زیست محیطی از رواناب طبیعی به دست آمد، تعیین شد. سپس، مقادیر بنچ مارک ردپای آب برای سطوح تولید 10، 25 و 50 درصد تعیین شد و بر اساس آن ها، مقادیر ناکارآمد ردپای آب برای هر گیاه به دست آمد. در انتها، مقادیر ردپای آب ناکارآمد و ناپایدار با هم مقایسه شدند تا معلوم شود که آیا دستیابی به سطوح بنچ مارک می تواند آب مصرفی را به سقف پایدارش در محدوده پژوهش محدود نماید. یک تحلیل همبستگی برای تعیین ریشه های اصلی ناکارآمدی در استان خوزستان نیز انجام شد.یافته ها:همگام با 63 درصد افزایش در تولید و 53 درصد افزایش ردپای آب آبی واحد، مقدار مطلق ردپای آب آبی در طول دوره پژوهش 80 درصد افزایش یافت. این روند، منتج به افزایش شدت برداشت آب های زیرزمینی با شدت 12 میلیون مترمکعب در سال شد.. سهم آب سبز در ردپای آب مصرفی، از 60 درصد در سال 1986 به 48 درصد در سال 2016 کاهش یافت. لکن، مجموع ردپای آب خاکستری، روندی کاهشی را با شیب متوسط 140 مترمکعب در هکتار در سال طی نمود که این کاهش، بیش تر به دلیل کاهش ردپای آب خاکستری گیاهان اقتصادی بود.در سال 2016، 98/0 میلیارد مترمکعب از مجموع آب آبی مصرفی ناپایدار بود که این مقدار، 85 درصد بیش تر از سال 1986 بود. تعداد شهرستان ها با مصارف ناپایدار نیز از 2 شهرستان در سال 1986 به 9 شهرستان در سال 2016 رسید. گیاهان غذایی بیش ترین سهم را در ردپای آب آبی ناپایدار داشتند. بر اساس تحلیل کارآمدی، و با لحاظ سطوح بنچ مارک در سطح 25 درصد از کل تولید، ردپای آب آبی ناکارآمد در سال 2016، بین 26/0 تا 660 میلیون مترمکعب در شهرستان های مختلف متغیر بود. در مقایسه با سال 1986، میزان ناکارآمدی در 16 شهرستان بین 10 تا 3860 مترمکعب در هکتار افزایش یافت. اگرچه در مقیاس استانی، دستیابی به سطوح بنچ مارک می تواند ردپای آب را به حدود پایدارش برساند؛ لکن در دو شهرستان اندیمشک و رامشیر، مقادیر ردپای آب ناپایدار، به ترتیب، 8/6 و 9/340 میلیون مترمکعب بیش تر از مقادیر ردپای آب آبی ناکارآمد بودند و سیستم تولید آنها نیازمند بازنگری اساسی است. آنالیز همبستگی نشان داد که افزایش در ارزش افزوده بخش کشاورزی و یا صادرات محصولاتش، کشت محصولات آب بر، افزایش شدت کمبود آبی و دسترسی به منابع آب زیرزمینی می-تواند میزان ناکارآمدی را افزایش دهد. در مقابل، افزایش تعداد بهره برداران در واحد سطح، عملکرد محصول، و سطح زیر کشت گیاهان اقتصادی، می‌تواند از میزان ناکارآمدی بکاهد.نتایج:ارزیابی ردپای آب نشان داد که تولید گیاه در استان خوزستان در ازای تعدی به حریم محیط زیست صورت می گیرد که خطری برای پایداری کشاورزی در آینده نزدیک است. اگرچه دستیابی به سطوح بنچ مارک ردپای آب می تواند با حذف مؤلفه ناکارآمد ردپای آب، شرایط محدود نمودن مجموع ردپای آب به سطوح پایدارش را فراهم کند، لکن خطر ناپایداری، هنوز در برخی مناطق وجود دارد که این مساله، اهمیت تحلیل در مقیاس های ریز را نشان می دهد. بنابراین، برای تدوین برنامه های توسعه پایدار، انجام پژوهش های بعدی برای تعیین ماه های بحرانی نیز ضروری است. Manuscript profile

زمینه و هدف: در سال های اخیر، به دلیل تاکید مکرر برنامه ها و اسناد توسعه کشور بر امنیت غذایی و ارتقای خودکفایی در تولید محصولات اساسی کشاورزی، تلاش های زیادی برای توسعه کشاورزی شده است. عدم توجه به پایداری محیط زیست به عنوان یکی از ارکان اساسی پایداری سیستم های تولید محصولات کشاورزی، فشارهای زیادی را بر محیط زیست شکننده و به ویژه بر اکوسیستم های آبی وارد نموده است. یکی از جنبه های مهم برای بررسی ارزیابی پایداری منابع آب هر منطقه، نحوه تامین نیازهای جریان محیط زیستی (EFR) این منابع در طولانی مدت می باشد. در این تحقیق، روند تامین EFR کمی و کیفی منابع آب سطحی و زیرزمینی در محدوده شبکه آبیاری و زهکشی تجن (TIDN) در استان مازندران بررسی می شود.روش پژوهش: EFR هیدرولوژیکی و کیفی منابع آب سطحی (S.EFR) شامل رودخانه تجن (T.EFR) و آب‌بندان ها (A.EFR) و آب زیرزمینی (G.EFR) از لحاظ کمی و کیفی در دوره ی قبل (1997-1984) و بعد (2019-1998) از بهره برداری از TIDN تعیین شد. مقدار EFR کمی رودخانه تجن با استفاده از چهار روش هیدرولوژیکی جریان متغیر ماهانه (VMF)، تنانت، تسمن و اسماختین محاسبه شد. مقدار EFR کیفی این رودخانه بر مبنای سه آلاینده اصلی آب‌های سطحی در منطقه شامل نیتروژن، فسفر و شوری تعیین شد. حداقل حجم آب مورد نیاز برای حفظ پایدار اکوسیستم آب‌بندان، به عنوان A.EFR لحاظ شد. با توجه به اینکه تاکنون روش مشخصی برای تعیین EFR منابع آب زیرزمینی ارایه نشد، در این پژوهش، با تلفیق پارامترهای کمی و کیفی مانند عمق آب زیرزمینی، غلظت شوری و نیتروژن، EFR این منابع تعیین شد.یافته‌ها: میانگین جریان رودخانه در دوره های قبل و بعد از بهره‌برداری از TIDN به ترتیب 53/14 و 36/8 مترمکعب بر ثانیه بود. قبل از بهره برداری از TIDN، براساس روش های MVF، اسماختین، تسمن و تنانت، به ترتیب EFR هیدرولوژیکی رودخانه در 1/79، 2/59، 1/69 و 1/90 درصد موارد تامین شد. میزان تامین در دوره بعد از بهره برداری، به ترتیب در 4/53، 1/27، 4/41 و 3/73 درصد موارد بود. از نظر نیتروژن و شوری، میزان عدم تامین EFR کیفی این رودخانه از نظر نیتروژن و شوری، در دوره بهره برداری به ترتیب 1/11 و 9/9 درصد نسبت به دوره قبل افزایش یافت. هدایت الکتریکی بیشترین نقش را در کمبود EFR کیفی رودخانه داشت و پس از آن به-ترتیب نیتروژن و فسفر قرار داشتند. بهره برداری از TIDN سبب افزایش عمق و غلظت نیتروژن آب زیرزمینی شد به طوری که در دوره بهره برداری، منطقه ناپایدار از نظر این دو مولفه افزایش یافت. قبل از احداث شبکه، هیچ بخشی از منطقه دارای کمبود EFR هیدرولوژیکی بیشتر از 353 متر مکعب نبود؛ لکن پس از آن، حدود 6/40 درصد منطقه کمبودهای بیشتر از این را تجربه کرده است. همچنین، محدوده دارای کمبود EFR کیفی از نظر نیتروژن از 4/13 درصد در دوره قبل از TIDN به 6/35 درصد در دوره بهره-برداری از شبکه افزایش یافت.نتیجه گیری: توسعه TIDN سبب افزایش عدم تامین EFR کمی و کیفی منابع آب سطحی و زیرزمینی در منطقه شد. با توجه به محدودیت تامین EFR بعد از بهره‌برداری از TIDN به‌ویژه در فصول کم باران، بازنگری در الگوی کشت و روش آبیاری ضروری به نظر می‌رسد. در غیر این صورت، ادامه ی روند فعلی، با برهم زدن کامل توازن زیست محیطی، کشاورزی را از حالت پایدار خارج خواهد نمود. Manuscript profile