پرورش درختان میوه با استحصال آب باران در محیط‌های خشک: مطالعه موردی بادام در شمال غرب ایران

منبع: Ali Reza Tavakoli, Theib Y. Oweis, Ali Reza Sepaskhah, Mehran Mahdavi Moghadam, Yadollah Farayedi. «Growing fruit trees with rainwater harvesting in arid environments: the case of almond in Northwest Iran». Water Harvesting Research، ایران، 2021. doi.org/10.22077/jwhr.2020.3340.1034

این متن ترجمه‌ی فارسی کامل این مقاله است که با مجوز Creative Commons Attribution (CC BY) منتشر شده است. ترجمه با کمک هوش مصنوعی انجام و ویرایش شده؛ فهرست منابع حذف شده و شکل‌ها و جدول‌های کامل در مقاله‌ی اصلی در دسترس‌اند. در صورت هرگونه اختلاف، متن انگلیسی ملاک است. تصویر شاخص: Chemipanda، CC BY-SA 4.0، ویکی‌مدیا کامنز.

چکیده

درختان میوه در محیط‌های خشک تحت آبیاری (irrigation) پرورش می‌یابند. در بیشتر محیط‌های خشک، آب آبیاری در طول فصل رشد (growing season) در دسترس نبوده یا نایاب است؛ از این‌رو، آبیاری ممکن است امکان‌پذیر یا میسر نباشد. با این وجود، کشاورزان همچنان به پرورش درختان در این شرایط دیم (rainfed condition) خشک ادامه می‌دهند. بارندگی اندک و وقوع دوره‌های متوالی خشکسالی (drought spells) موجب تنش در درختان شده و باعث کاهش عملکرد یا از بین رفتن محصول (crop failure) می‌گردد. کشاورزان برای جلوگیری از نابودی محصول، آب باران را با آبِ آبیاری پرهزینه‌ای که اغلب با تانکر به محل حمل می‌شود، تکمیل می‌کنند. از طریق استحصال آب باران، بارندگی از طریق رواناب (runoff) از سطوح آبگیر (catchments) بزرگ‌تر در تشتک‌های درختان (basins) متمرکز می‌شود تا برای استفاده در طول دوره خشک، در منطقه ریشه (root zone) ذخیره گردد. با این حال، ارزیابی ظرفیت سامانه و متغیرهای طراحی (design parameters) آن برای اطمینان از تأمین آب کافی و کارآمد برای تک‌تک درختان در طول دوره‌های خشکسالی ضروری است. آزمایش‌های مزرعه‌ای (field trials) برای باغ‌های بادام طی مدت ۷ سال در یک منطقه خشک در شمال غرب ایران با میانگین بارندگی سالانه ۲۵۰ میلی‌متر انجام شد. هدف از این پژوهش، ارزیابی تأثیر مجموعه‌ای از روش‌های استحصال آب باران در سطوح آبگیر کوچک (micro-catchment rainwater harvesting) و اصلاح‌کننده‌های خاک (soil amendments) بر عملکرد دو رقم (varieties) از درختان بادام بود که به‌طور گسترده در این منطقه کشت می‌شوند. تیمارها (treatments) شامل اندازه و هندسه سطح آبگیر، تیمار سطحی (surface treatment)، جاذب رطوبت خاک (soil water absorbent) و کود دامی تخمیرشده (fermented manure) بودند. نتایج نشان داد که یک سطح آبگیر کوبیده‌شده (متراکم) به مساحت ۴۹ متر مربع برای تولید رواناب کافی به‌منظور تکمیل بارندگی برای هر درخت بادام کفایت می‌کند و هندسه سطح آبگیر هیچ تأثیری بر این امر نداشت. افزودن ماده سوپرجاذب (super absorbent material) برای افزایش ذخیره آب در خاکِ (soil-water storage) منطقه ریشه، عملکرد بهتری نسبت به استفاده از کود دامی تخمیرشده نشان نداد. بارندگی آستانه (threshold rainfall) برای شروع رواناب بین ۳/۵ تا ۵/۵ میلی‌متر متغیر بود. در یک رخداد بارندگی ۷ میلی‌متری و اندازه تشتک ۴۹ متر مربع، ضرایب رواناب (runoff coefficients) بین ۱۳/۱ تا ۴۸/۴ درصد متغیر بود. در زمان بلوغ، درختان بادام با استفاده از سامانه استحصال آب و بدون نیاز به هیچ‌گونه آبیاری، عملکرد ۶۱۲ کیلوگرم خشکبار در هکتار را تولید کردند. در این محیط دیم، کشاورزان می‌توانند با استفاده از سامانه مناسب استحصال آب باران در سطوح آبگیر کوچک، باغ‌های بادام دیم و اقتصادی احداث نمایند.

واژه‌های کلیدی: سطوح آبگیر کوچک (micro catchments)، استحصال آب باران، درختان میوه، مناطق خشک (drylands).

1- مقدمه

درختان بادام در مناطق سردسیر و نیمه‌سردسیر رشد می‌کنند. مساحت باغ‌های بادام آبی و دیم در ایران به ترتیب ۱۵۰،۰۰۰ و ۷۶،۰۰۰ هکتار با میانگین عملکرد ۱۰۳۰ و ۴۸۷ کیلوگرم در هکتار است. ایران پس از ایالات متحده آمریکا، اسپانیا، سوریه و ایتالیا، در جایگاه پنجم کشورهای تولیدکننده بادام قرار دارد. استان آذربایجان شرقی یکی از مناطق مستعد برای کشت بادام است. پرورش بادام در مناطقی با بارندگی سالانه ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلی‌متر معمول است. به دلیل ناکافی بودن بارندگی و/یا توزیع نامناسب زمانی و مکانی آن، کشت دیم بادام با ریسک بسیار بالایی همراه است. از این‌رو، چند بار آبیاری تکمیلی (supplemental irrigation) بادام دیم در طول فصل خشک اجتناب‌ناپذیر است. این آب اغلب با هزینه‌ای بالا توسط تانکرها حمل می‌شود.

در سامانه‌های دیم، آب محدودکننده‌ترین عامل برای تولید پایدار کشاورزی به شمار می‌رود. در چنین محیط‌های کم‌آبی، به حداکثر رساندن بهره‌وری آب (water productivity) راهبردی مناسب‌تر از به حداکثر رساندن بهره‌وری زمین (land productivity) است (Oweis and Hachum, 2003). فرایند جمع‌آوری و متمرکز ساختن رواناب ناشی از باران در تشتک‌های کوچک‌تر به‌منظور ذخیره در منطقه ریشه درختان، استحصال آب در سطوح آبگیر کوچک (micro-catchment water harvesting - MCWH) نامیده می‌شود. این سامانه از دو بخش تشکیل شده است: سطح رواناب (runoff surface) و حوضچه نفوذ (infiltration basin) (Sepaskhah and Fooladmand, 2004; Tavakoli, 2013; Tavakoli and Oweis, 2005). اشکال گوناگون سطح آبگیر از جمله لوزی، مربع یا مستطیل را می‌توان با ایجاد پشته‌های خاکی (earth bunds) کوچک روی زمین‌های با شیب ملایم تشکیل داد، به‌گونه‌ای که ناحیه نفوذ در پایین‌ترین گوشه آن، یعنی جایی که محصول کاشته می‌شود، قرار گیرد (Oweis and Taimeh, 1996).

متغیرهای اصلی بیلان آب (water balance) عبارتند از: بارندگی (شدت-مدت-دوره بازگشت [intensity-duration-frequency])، رواناب، تبخیر، تبخیر-تعرق (evapotranspiration)، تغییرات ذخیره آب در خاک و نفوذ عمقی (deep percolation) (Boers et al., 1986). اندازه حوضچه‌های جمع‌آوری آب از ۵ تا ۱۰۰۰ متر مکعب متغیر است (Sharma, 1986). نسبت سطح رواناب به حوضچه نفوذ یک متغیر کلیدی در طراحی سامانه است. این نسبت بین ۱ تا ۲۰ متغیر است (Boers et al., 1986). مساحت سامانه استحصال آب باران در سطوح آبگیر کوچک برای درختان، درختچه‌ها و گیاهان ردیفی از ۰/۵ متر مربع (Evenari et al., 1971) تا ۱۰۰۰ متر مربع (Sharma, 1986) گزارش شده و میانگین بارندگی سالانه مورد نیاز برای سامانه‌های استحصال آب در سطوح آبگیر کوچک بین ۱۰۰ میلی‌متر (Evenari et al., 1971) تا ۶۵۰ میلی‌متر (Anaja and Tovar, 1975) متغیر است. برخی گزارش‌ها نشان می‌دهند که سامانه‌های استحصال آب باران در سطوح آبگیر کوچک باید در مناطقی با ۲۵۰ میلی‌متر بارندگی سالانه یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند (Boers et al., 1986; Hashemi-Nia, 2004). حوضچه‌های کوچک رواناب از این مزیت برخوردارند که ساخت آن‌ها ساده و کم‌هزینه بوده و در نتیجه احداث و به‌کارگیری آن‌ها آسان است. همچنین آن‌ها به دلیل تلفات انتقال (conveyance losses) ناچیز در محدوده سطح آبگیر، مزیت تولید رواناب از رگبارهای کوچک و کم‌شدت را دارند (Oweis and Taimeh, 1996). این روش معمولاً برای پشتیبانی از درختان، بوته‌ها، علف‌ها و محصولات زراعی در مناطق خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد (Oweis and Taimeh, 1996).

Sharma (1986) ضرایب رواناب را برای شیب ۰/۵ درصد بین ۰/۱۳ تا ۰/۳۲، برای شیب ۵ درصد بین ۰/۳۶ تا ۰/۴۵ و برای شیب ۱۰ درصد بین ۰/۲۶ تا ۰/۴۶ گزارش کرد. Tabatabaee Yazdi et al. (2010) در پژوهشی در مشهد، آستانه رواناب را ۴ میلی‌متر گزارش کردند؛ همچنین در مطالعه‌ای دیگر بر پایه تحلیل رگرسیون خطی (linear regression analysis) روی ۴۰ تشتک با ابعاد ۱۰۰ تا ۱۲۰ متر مربع در یک خاک لوم رسی (clay loam)، ضریب رواناب بین ۰/۵۳ تا ۰/۵۸ و آستانه بارندگی بین ۲/۱ تا ۳/۲ میلی‌متر اندازه‌گیری شد (Boers, 1994).

Oweis (1994) گزارش کرد که ضریب رواناب برای خاک طبیعی سخت بسته به مقدار و شدت بارش، بین ۶ تا ۷۷ درصد متغیر بوده است. در همان منطقه در اردن، میانگین ضریب رواناب در سطوح آبگیر ۲۰، ۵۰ و ۷۵ متر مربعی به ترتیب ۵۵/۹، ۳۷/۶ و ۲۱/۷ درصد بود. Boers (1994) اندازه مناسب سطوح آبگیر کوچک را برای درختان بین ۲۰ تا ۱۵۰ متر مربع و اندازه مناسب برای پشته‌های نیم‌دایره‌ای (semicircular bunds) را با شعاع ۲ تا ۵ متر گزارش نمود. Sharma (1986) در پژوهشی پیرامون روش‌های مختلف سامانه‌های استحصال آب باران در سطوح آبگیر کوچک در حوضچه‌های کوچک در هند، نتیجه گرفت که با به‌کارگیری تیمارهای مختلف، آستانه بارندگی به نصف کاهش یافت و ضریب رواناب به ۲ برابر نسبت به تیمار شاهد (control treatment) افزایش پیدا کرد (Sharma, 1986).

از آنجا که استحصال آب وابسته به رواناب است، نسبت رواناب به بارندگی (ضریب رواناب) برای اجرای موفقیت‌آمیز نقشی حیاتی دارد. در شرایطی که ضریب رواناب پایین باشد، ممکن است نیاز به اقدامات القای رواناب (runoff inducement intervention) باشد (Oweis et al 2012). این اقدامات ممکن است شامل موارد زیر باشد: پاک‌سازی سطوح از علف‌های هرز و سنگ‌ریزه‌ها، حذف پوشش گیاهی، صاف کردن و کوبیدن سطوح آبگیر، کاهش نفوذپذیری خاک با استفاده از مواد شیمیایی، اصلاح شیب و پوشاندن سطح با مواد نفوذناپذیر. اقدامات القای رواناب می‌تواند پرهزینه باشد، اما اجرای آن در مقیاس کوچک و برای محصولات پرارزش و اقتصادی (cash crops) ممکن است امکان‌پذیر باشد (Parvizi and Sepaskhah, 2016). در محیط‌های خشک، تبخیر از سطح خاک چشمگیر است؛ از این‌رو، به حداقل رساندن آن ضروری است تا آب محدود موجود برای تعرق (transpiration) حفظ شود. یکی از راه‌های کنترل تبخیر، پوشاندن سطح با مالچ (mulch) است. پژوهش‌ها نشان می‌دهند که مالچ پلاستیکی (plastic mulch) و موارد مشابه در...

... از نظر سازگاری و بهبود رشد گیاهان دیم (rainfed plants) از طریق جلوگیری از رشد علف‌های هرز (weeds) و مهار تبخیر سطحی (surface evaporation) مؤثر شناخته شده‌اند (Hira et al., 1990; Holt, 1989; Karpiscak, et al., 1984, Barzegar- Ghazi et al., 2001; Tavakoli, 2007 & 2013). پلیمرهای خاک (soil polymers) با ویژگی‌های جذب و نگهداری آب (water absorption and conservation)، ظرفیت ذخیره آب (water storage) خاک‌های سبک (light soils) را افزایش می‌دهند. این مواد شامل کود حیوانی (manure)، کمپوست (compost)، پرلیت (perlite)، زئولیت (zeolite)، بقایای گیاهی (plant debris) و سوپرجاذب آب (super water absorbent) هستند که هر یک ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود را دارند. اگرچه برخی پژوهشگران کارایی مواد سوپرجاذب را در مقیاس‌های کوچک و بازه‌های زمانی محدود تأیید کرده‌اند، اما فقدان توجیه اقتصادی (economic justification)، ناکارآمدی در طول زمان و در مقیاس بزرگ، کاربرد آن را محدود ساخته است (Banedjschafie et al., 2006; Kochak-Zadeh et al., 2000; Haghayeghi-Moghaddam, 2005; Geesing and Schmidhalter, 2004; Hafeez and Rafique, 1995).

آذربایجان شرقی، محل اجرای آزمایش، در شمال غرب ایران واقع شده و یکی از مناسب‌ترین مناطق برای کشت میوه‌های هسته‌دار (stone fruits) مانند بادام (Prunus dulcis) است. حدود ۱۲,۰۰۰ هکتار از اراضی باغی به تولید بادام اختصاص دارد که معادل ۱۱.۶ درصد از کل محصولات باغی استان است. توزیع نامناسب و میزان اندک بارندگی از شاخص‌های عمومی مناطق دیم به شمار می‌روند؛ نوسانات این پارامترها موجب ریسک بالا در تولید بادام، بهره‌وری پایین و نوسانات شدید در طول سال‌ها می‌شود. روش‌های متداول برای غلبه بر این شرایط یا دشوار بوده و یا بسیار پرهزینه‌اند؛ از این‌رو، سامانه استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد (micro-catchment water harvesting - MCWH) به عنوان راهکاری جایگزین برای کمک به کاهش خطر شکست در احداث باغات دیم بادام مورد پژوهش قرار گرفته است.

اهداف پژوهش حاضر عبارتند از:

1. ارزیابی اثربخشی سامانه استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد (MCWH) در توسعه پایدار (sustainable development) درختان بادام در سامانه‌های دیم خشک.
2. تعیین پارامترهای طراحی مناسب سامانه استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد و ضرایب رواناب (runoff coefficients) تحت شرایط مختلف سطح خاک و ابعاد حوزه آبگیر.
3. ارزیابی کاهش تبخیر از طریق مالچ‌پاشی (mulching) و بررسی اثر سوپرجاذب‌های خاک بر رشد و بهره‌وری درختان بادام.

2- مواد و روش‌ها

طرح آزمایشی به‌صورت کرت‌های دوبار خردشده فاکتوریل (split-split factorial plot) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی (randomized complete block design) با سه تکرار اجرا شد. تیمارها عبارتند از:

• الف) دو نوع سامانه استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد (MCWH) شکل (1): A1- نگاریم مستطیلی (rectangular negarim)، A2- بندهای نیم‌دایره‌ای (semicircular bunds).
• ب) سه اندازه حوضه آبگیر (رواناب): B1 = 25 m²، B2 = 49 m² و B3 = 81 m².
• ج) سه روش القای رواناب (runoff inducement): C1 = شاهد (بدون مداخله)، C2 = پاکسازی پوشش گیاهی، و C3 = پاکسازی پوشش گیاهی و متراکم‌سازی (compaction).
• د) دو تیمار خاک: D1 = شاهد (بدون مداخله)، D2 = مصرف یک کیلوگرم پلیمر سوپرجاذب (مواد پلیمری سوپرجاذب Novazoub-A).

در تیمار شاهد، هیچ‌گونه تغییر فیزیکی اعمال نشد، قلوه‌سنگ‌ها جمع‌آوری نگردیدند، پستی و بلندی‌های سطح صاف نشد و علف‌های هرز از سطح پاکسازی نشدند، بلکه تنها علف‌های هرز پهن‌برگ و بزرگ هر ساله حذف می‌شدند. در تیمارهای تسطیح‌شده و متراکم‌شده، علف‌های هرز به‌طور کامل ریشه‌کن گردیدند و سطح حوضه هر ساله تمیز و پاکسازی شد.

این آزمایش در سال ۲۰۰۰ راه‌اندازی شد. در مجموع ۱۰۸ چاله با ابعاد ۱ متر × ۱ متر × ۱ متر حفر گردید؛ نیمی از چاله‌ها با خاک سطحی + ۱۵ کیلوگرم کود حیوانی (manure) + یک کیلوگرم پلیمر سوپرجاذب پر شدند و نیم دیگر با خاک سطحی + ۱۵ کیلوگرم کود حیوانی پر گردیدند. یک‌سوم از مساحت حوضه‌های آبگیر دست‌نخورده باقی ماند، یک‌سوم پاکسازی شد و مابقی پاکسازی و متراکم گردید. برای تیمارهای سطحی متراکم‌شده، عملیات تراکم در کوتاه‌ترین زمان ممکن در فصل بهار، هنگامی که رطوبت خاک برای غلتک‌زنی مناسب بود، با یک بار عبور غلتکی به وزن ۳۸ کیلوگرم انجام گرفت. در اواخر پاییز، زمانی که درختان در دوره خواب فیزیولوژیکی (physiologic dormancy) بودند، دو رقم دیرگل بادام شامل «آذر» و «شکوفه» برای کاشت آماده شدند. منشأ رقم آذر کشور ایران بوده و دارای پوست نیمه‌سخت، گل‌دهی دیررس، طعم مطلوب، خودناسازگار (self-incompatible)، زمان رسیدگی متوسط و بازده مغز (yield on shelling) ۳۸ تا ۴۰ درصد است. منشأ رقم شکوفه نیز ایران است و دارای پوستی نازک (کاغذی)، گل‌دهی دیررس، طعم مطلوب، ویژگی خودناسازگار، رسیدگی متوسط و بازده مغز ۵۵ تا ۶۰ درصد می‌باشد.

شکل 1. سطح رواناب در آرایش حوضچه مربعی (A1) و نیم‌دایره‌ای (A2) در سامانه استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد.

درختان بادام در نوامبر ۲۰۰۰، پس از مرطوب‌سازی و آغشته کردن ریشه‌ها در محلول قارچ‌کش‌ها (fungicides)، خاک رس، کود حیوانی و آب و انجام هرس انتهایی، کاشته شدند. به دلیل رطوبت اندک خاک، برای هر چاله ۲۰ لیتر آب مصرف شد. به‌منظور محافظت از نهال‌ها در برابر باد و برف، از قیم‌ها برای قائم نگه داشتن آن‌ها استفاده گردید. سطح محل کاشت نیز با ورقه پلاستیکی با ابعاد ۱.۲۵ × ۱.۲۵ متر پوشانده شد.

شکل (1) ابعاد حوضچه‌ها را نشان می‌دهد:

• نگاریم: ۲۵ متر مربع (۵ متر × ۵ متر)؛ ۴۹ متر مربع (۷ متر × ۷ متر)؛ ۸۱ متر مربع (۹ متر × ۹ متر)
• نیم‌دایره‌ای: ۲۵ متر مربع (R = 2.04 m)؛ ۴۹ متر مربع (R = 2.86 m)؛ ۸۱ متر مربع (R = 3.67 m)

طرح استقرار بندهای نگاریم و نیم‌دایره‌ای شامل سطوح آبگیر و حوضچه‌های نفوذ (infiltrating basins) در شکل (1) نشان داده شده است.

بشکه‌های جمع‌آوری به‌منظور تعیین ضرایب رواناب در پایین‌دست شیب در شش حوضچه در آزمایشی جداگانه همان‌طور که در شکل (2) مشخص است، تعبیه شدند. حجم رواناب به‌صورت دستی و حجمی اندازه‌گیری شد. مساحت‌های سطوح رواناب در این آزمایش بدون تکرار، برابر با ۱۰، ۲۵، ۴۹ و ۸۱ متر مربع بود (Figure 2). ضریب رواناب به‌صورت نسبت حجم رواناب جمع‌آوری‌شده از هر حوضه آبگیر به میزان بارندگی رخ‌داده در همان سطح تعیین شد. معادله زیر مورد استفاده قرار گرفت (Oweis and Taimeh, 1996):

(1)

که در آن:

• ER = ضریب رواناب یک رگبار (٪)،
• Rv = حجم آب رواناب جمع‌آوری‌شده پس از هر رگبار (m³)،
• Pt = مقدار کل بارندگی رگبار (m)، و
• Ac = مساحت کل حوضه آبگیر شامل حوضچه نفوذ (m²).

داده‌های پارامترهای هواشناسی از ایستگاه هواشناسی سهند اخذ شد. اثرات تیمارها با اندازه‌گیری قطر ساقه و نرخ رشد آن در طول فصل‌های رشد مختلف ارزیابی گردید. نتایج تجزیه خاک (لوم شنی - sandy loam) در جدول (1) نشان داده شده است. کیفیت خاک با اصلاح بستر چاله کاشت و جایگزینی آن با خاک سطحی و کود حیوانی ارتقا یافت؛ در نتیجه ظرفیت نگهداری آب خاک افزایش یافت. رطوبت خاک در هر حوضچه درخت بلافاصله پس از وقوع رواناب و سپس ۱۰ روز بعد، در هر دو حوضچه بدون پوشش و مالچ‌پاشی‌شده اندازه‌گیری شد تا کارایی پوشش‌های پلاستیکی در کاهش تبخیر سطحی خاک مورد بررسی قرار گیرد. داده‌های هواشناسی از ایستگاه سینوپتیک (synoptic station) سهند به‌عنوان نزدیک‌ترین ایستگاه به محل اجرای پژوهش (فاصله ۱۰ کیلومتر) جمع‌آوری گردید.

جدول 1 در مقالهی اصلی آمده است.

شکل 2. طرح سامانه‌های استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد (MCWH) همراه با ادوات جمع‌آوری رواناب.

روابط بارندگی-رواناب

3- نتایج و بحث

بارندگی

داده‌های بارندگی مربوط به فصل‌های مختلف رشد از ۱۹۹۵-۱۹۹۶ تا ۲۰۰۴-۲۰۰۵ (دوره ۱۰ ساله) جهت تعیین احتمال وقوع با استفاده از معادله زیر مورد استفاده قرار گرفت (Chow, 1953):

P(X < x) = i / (n + 1) (2)

که در آن، P(X < x) احتمال وقوع، i رتبه نزولی و n تعداد مشاهدات است.

احتمال وقوع بارندگی ۲۵۸ و ۲۲۶ میلی‌متر در طول یک فصل رشد به‌ترتیب ۹ درصد و ۳۶ درصد است (Table 2). میانگین بارندگی در طول دوره ۱۱ ساله مذکور ۲۰۱ میلی‌متر بود که کمتر از نیاز آبی محصول بادام برای تولید اقتصادی برآورد می‌شود. همچنین باید یادآور شد که توزیع بارندگی در این منطقه مطلوب نبوده است.

فصل رشد ۲۰۰۱-۲۰۰۰ نخستین سال کاشت درختان بود. در این فصل رشد، اولین رخداد بارندگی به میزان ۲۵.۸ میلی‌متر در بازه زمانی ۲۳ تا ۲۵ اکتبر سال ۲۰۰۰ به وقوع پیوست. آخرین رخداد بارندگی نیز به میزان ۱۸.۲ میلی‌متر در طول ۲ تا ۳ مه ۲۰۰۱ رخ داد. پس از آن تا پایان فصل رشد هیچ‌گونه بارندگی ثبت نشد و نخستین بارندگی فصل رشد بعدی در اکتبر ۲۰۰۱ رخ داد؛ به این ترتیب ۱۸۶ روز متوالی بدون بارندگی در طول فصل رشد سپری گردید. بهبود و تقویت آب خاک درختان در طول این دوره، بقای درختان را در خشکسالی‌های سال‌های بعد تضمین می‌نماید.

تعداد روزهای بدون بارندگی در سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۵ به‌ترتیب ۱۸۶، ۱۸۵، ۲۱۴، ۱۶۰ و ۲۱۶ روز بود. در این دوره هیچ‌گونه آبیاری صورت نگرفت و نیاز آبی درختان منحصراً از ذخیره رطوبتی خاک که توسط سامانه استحصال آب در حوضه‌های آبگیر خرد (MCWH) جمع‌آوری شده بود، تأمین گردید.

یکی از پارامترهای مهم در سامانه‌های استحصال آب از حوضه‌های خرد (microcatchment water harvesting systems)، تعیین آستانه بارش-رواناب (rainfall-runoff threshold) و ضریب رواناب (runoff coefficient) است. برای تعیین این پارامترها، میزان رطوبت اولیه خاک (initial soil water content)، وضعیت اولیه سطح (initial surface status)، ابعاد و شکل حوضه آبریز رواناب، مقدار و شدت بارندگی (precipitation amount and intensity)، شیب سطح زمین، پوشش سطحی و بافت خاک (soil texture) در نظر گرفته می‌شوند. در این مطالعه، آستانه بارش-رواناب در حوضه‌های متراکم‌شده (compacted catchment - CC) با مساحت‌های ۲۵، ۴۹ و ۸۱ متر مربع بین ۲/۵ تا ۳/۵ میلی‌متر، برای سطح پاک‌سازی و صاف‌شده (clean and smooth surface - C) بین ۳/۵ تا ۴/۵ میلی‌متر و برای تیمار شاهد (control treatment - N) بین ۴/۵ تا ۵/۵ میلی‌متر اندازه‌گیری شد. در یک رخداد بارندگی ۷ میلی‌متری در حوضه‌ای با مساحت ۴۹ متر مربع، مقادیر حجم رواناب جمع‌آوری‌شده برای تیمارهای CC، C و N به ترتیب ۴۵، ۱۱۵ و ۱۶۵ لیتر اندازه‌گیری شد (شکل ۳). بر این اساس، ضرایب رواناب برای تیمارهای CC، C و N به ترتیب ۱۳/۱، ۳۳/۵ و ۴۸/۴ درصد به دست آمد.

جدول ۲ در مقالهی اصلی آمده است.

شکل ۳. مقادیر حجم رواناب جمع‌آوری‌شده در یک رخداد بارش ۷ میلی‌متری در حوضه‌ای با مساحت ۴۹ متر مربع

بدیهی است زمانی که بارندگی از آستانه رواناب فراتر می‌رود، رواناب تولید می‌شود، به‌ویژه در تیمارهای پاک‌سازی‌شده و متراکم. این امر نشان داد که بارندگی‌های بیشتر رواناب بالاتری تولید کرده و در نتیجه ضریب رواناب به‌خصوص در سطوح پاک‌سازی و متراکم‌شده بهبود می‌یابد.

روابط آب و خاک

عمق خیس‌شده خاک (soil-wetted depth) در فواصل مختلف از درخت در شکل ۴ نشان داده شده است. تغییرات غیریکنواخت عمق خیس‌شده خاک در تیمار شاهد (N) ناشی از توپوگرافی ناهموار است.

شکل ۴. پروفیل خاک خیس‌شده از دورترین نقطه سطح رواناب تا محل کاشت

در حوضچه جمع‌آوری در اطراف درخت، عمق خیس‌شده خاک به دلیل تجمع رواناب و نفوذ (infiltration) به درون پروفیل خاک افزایش یافت. سطح غیریکنواخت حوضه آبریز امکان ذخیره سطحی بیشتری از رواناب را فراهم می‌کند که در نهایت با تبخیر (evaporation) از دست می‌رود. با توجه به شکل ۴، عمق خیس‌شده خاک در محدوده قطر یک متری اطراف درخت تا ۲۱ سانتی‌متر بود، در حالی که در تیمار متراکم‌شده، عمق خیس‌شدگی با ذخیره مقادیر بیشتری از آب به ۸۰ سانتی‌متر رسید. پاک‌سازی و متراکم‌سازی سطح رواناب منجر به افزایش بیش از ۲/۳۳ برابری عمق خاک خیس‌شده در مقایسه با شرایط معمول در محل کاشت شد.

حجم آب جمع‌آوری‌شده در محل کاشت به ابعاد و اندازه حوضه بستگی دارد. کارایی ذخیره رواناب (runoff storage efficiency) عمدتاً به ظرفیت ذخیره خاک موجود در ناحیه ریشه در زمان وقوع رواناب وابسته است (Oweis and Taimeh, 1996). حجم آب جمع‌آوری‌شده در هر تیمار در شکل ۵ نشان داده شده است. با توجه به مقدار و توزیع بارندگی در منطقه، سطوح کوچک (۱۰ متر مربع) حجم قابل توجهی از رواناب تولید نکردند، به‌طوری که حجم آب استحصال‌شده نیاز آبی درختان را برآورده نکرد. بر این اساس، تعیین حداقل مساحت حوضه آبریز که بتواند آب مورد نیاز درختان و در نتیجه فاصله کاشت درختان و تراکم پوشش گیاهی را تأمین کند، ضروری بود. اگرچه تیمار ۸۱ متر مربعی بیشترین حجم رواناب را به محل کاشت هدایت کرد، اما به دلیل کاهش بهره‌وری زمین مطلوب نیست. بنابراین، تیمار ۴۹ متر مربعی مناسب‌تر تشخیص داده شد. در این تیمار، حجم رواناب جمع‌آوری‌شده در محل کاشت در تیمارهای صاف‌شده و متراکم‌شده به ترتیب ۳۷/۶ و ۷۳/۹ درصد افزایش نشان داد.

شکل ۵. حجم آب رواناب جمع‌آوری‌شده به عنوان تابعی از مساحت حوضه آبریز

به منظور بررسی اثربخشی پوشش پلاستیکی در کاهش اتلاف آب خاک از طریق تبخیر در محل کاشت، میزان رطوبت خاک یک روز پس از بارندگی و سپس پس از ۱۰ روز اندازه‌گیری شد. نتایج در شکل ۶ نشان داده شده است.

شکل ۶. رطوبت خاک در اعماق مختلف در شرایط خاک لخت و مالچ پلاستیکی

ده روز پس از بارندگی، رطوبت خاک در خاک لخت به‌شدت کاهش یافت، در حالی که کاهش رطوبت در خاک دارای پوشش پلاستیکی کمتر بود. پس از ۱۰ روز، حدود ۶۰ درصد از رطوبت خاک لخت از دست رفت، در مقایسه با کاهش ۸ درصدی در شرایط مالچ پلاستیکی (plastic mulch). این صرفه‌جویی در ذخیره آب صرف تعرق (transpiration) درخت شده است. تفاوت میان این دو تیمار نشان می‌دهد که تبخیر می‌تواند بخش قابل توجهی از رواناب جمع‌آوری‌شده را در خاک لخت تلف کند.

رشد و عملکرد محصول

اثرات بر رشد محصول

نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات یا mean squares) ویژگی‌های رشدی در جدول ۳ نشان داده شده است. ویژگی‌های رشدی عبارتند از: رشد کل شاخه‌های درخت در سال اول (۲۰۰۱)، حداکثر رشد شاخه اصلی در سال اول (۲۰۰۱)، قطر ساقه در سال‌های ۲۰۰۲ و ۲۰۰۳ و همچنین نرخ رشد قطر ساقه طی یک سال (درصد).

اثر شکل (آرایش هندسی) حوضچه جمع‌آوری رواناب بر رشد کل شاخه‌ها در سال اول در سطح احتمال ۵ درصد معنی‌دار بود؛ با این حال، این متغیر در سطح ۱ درصد تحت تأثیر مساحت حوضچه و تیمارهای سطحی قرار گرفت (جدول ۳).

اثر ابعاد و اندازه حوضچه جمع‌آوری رواناب و وضعیت سطوح رواناب مشابه آرایش حوضچه بود و اختلاف آماری معنی‌داری در سطح ۱ درصد نشان داد (جدول ۳).

جدول ۳. خلاصه تجزیه واریانس ویژگی‌های رشد بادام (Prunus dulcis)

منابع تغییرات	میانگین مربعات (MS)
	کل شاخه‌های تولیدشده در سال اول (cm)	حداکثر رشد شاخه اصلی در سال اول (cm)	قطر ساقه (سال سوم) (mm)	قطر ساقه (سال چهارم) (mm)	نرخ رشد ساقه (%)
R	29211 ns	106 ns	15.61 ns	19.69 ns	289.4 ns
Sh (A)	334000 *	334.3 ns	7.11 ns	37.81 ns	98.65 ns
Error for A	14647	56.5	6.37	5.36	358.6
B	353282 **	157.2 ns	8.1 ns	60.39 ns	1237.2 ns
A*D	49549 *	178.1 ns	54.64 *	70.42 ns	890.1 ns
Error for B	7641	112.9	11.36	18.79	527.6
Runoff (C)	219035 **	131.5 ns	3.52 ns	6.02 ns	8.32 ns
A*C	61933 **	187.2 ns	26.19 *	16.57 ns	904.1 ns
A*C	29335 ns	89.9 ns	6.78 ns	6.79 ns	666.4 ns
A* B*C	42418 *	43.1 ns	11.71 ns	28.8 *	1362.4 ns
Pol.(D)	40600 ns	3 ns	19 ns	28.73 ns	137.1 ns
A*D	385 ns	156.5 ns	0.39 ns	23.99 ns	3192.3 *
B*D	1378 ns	426.7 *	9.1 ns	0.3 ns	1855.6 ns
A*B*D	42024 *	45.8 ns	11.76 ns	19.09 ns	1115.3 ns
B*C	36215 ns	201.1 ns	1.05 ns	20.04 ns	2002.4 ns
A* C *D	51469 *	97.3 ns	0.025 ns	7.8 ns	633 ns
B* C *D	34189 *	68.2 ns	3.93 ns	2.24 ns	308.3 ns
A*B* C*D	16889 ns	18.9 ns	12.41 ns	8.67 ns	513.2 ns
E	13487	108.9	8.14	10.15	849.7
CV (%)	28.13	23.18	20.19	15.7	61.77

R (تکرار)، Sh (شکل حوضچه)، B (ابعاد یا مساحت)، Runoff (وضعیت سطح رواناب)، Pol (پلیمر)، E (خطا).

ns، * و **: به ترتیب غیرمعنی‌دار و معنی‌دار در سطوح احتمال ۵ و ۱ درصد.

روند رشد درختان، درصد زنده‌مانی (survival percent) و تغییرات ظاهری آن‌ها جهت ارزیابی با درختان کشاورزان منطقه تحت آبیاری مقایسه شد. درصد زنده‌مانی درختان حدود ۱۰۰ درصد بود، در حالی که این رقم در مزارع کشاورزانِ مجاور منطقه مورد مطالعه تحت آبیاری تکمیلی (supplemental irrigation) بین ۴۰ تا ۶۰ درصد ثبت شد.

Barzegar-Ghazi et al (2001) پس از یک مطالعه ۴ ساله در منطقه عون‌بن‌علی تبریز در ایران، گزارش دادند که درصد زنده‌مانی برای تمامی گونه‌های درختی بسیار بالا بوده و بین ۹۶ تا ۵۸ درصد متغیر بوده است. آن‌ها علت این موفقیت را انتخاب گونه‌های درختی مناسب و مقاوم در برابر شرایط کم‌بارشی و وضعیت نامساعد خاک و همچنین استفاده از بانکت‌های هلالی (crescent banquettes) و مالچ لایه پلاستیکی (plastic film mulch) بر روی خاک دانستند. در چنین پژوهش‌هایی، کاهش تبخیر در زیر درختان از اهمیت بسیار زیادی برخوردار بوده و گاهی حیاتی است. انواع مختلفی از مالچ برای حفظ آب حاصل از رواناب جهت کمک به زنده‌مانی و رشد گونه‌های درختی در مناطق خشک استفاده شده است (Balvinder et al, 1998; Gupta and Muthana, 1985; Najafi et al, 1997; Tavakoli and Oweis, 2005).

Hira et al. (1990) برای هر درخت یک ورقه پلاستیکی با مساحت ۱ تا ۲ متر مربع روی سطح خاک قرار دادند و در وسط آن سوراخی برای کاشت درخت و نفوذ آب ایجاد کردند. سپس ورقه پلاستیکی را با لایه‌ای از خاک پوشاندند. این روش درصد زنده‌مانی، ارتفاع، قطر و زیست‌توده (biomass) درختان را افزایش داد. شایان ذکر است که دفن ورقه‌های پلاستیکی زیر خاک ممکن است مانع از نفوذ آب، تهویه خاک (soil aeration) و در نتیجه تهویه تنفسی ریشه‌ها شده و تنش آبی ایجاد کند.

در سال اول (۲۰۰۱)، رشد شاخه اصلی تا ۷۰ سانتی‌متر رسید، در حالی که رشد شاخه اصلی در شرایط مزارع کشاورزان ۲۰ تا ۴۰ سانتی‌متر بود. مجموع طول شاخه‌ها در سال ۲۰۰۱ در یک درخت منفرد ۱۵/۵ متر ثبت شد. این نتایج در سال ۲۰۰۱ با بارندگی ۱۸۶ میلی‌متر و با کاشت نهال همراه با هرس ریشه و تاج حاصل شد.

اثرات متقابل بر ویژگی‌های رشدی

پلیمر سوپرجاذب (super absorbent polymer) اثر معنی‌داری بر رشد نداشت که احتمالاً به دلیل عدم وجود اختلاف چشمگیر در تنش آب خاک بین تیمارها بوده است. Ganji-Khorramdel, and Keikhaei, (2004) در پژوهشی به بررسی کاربرد انواع مختلف...

... مقادیر مختلف پلیمر سوپرجاذب (super absorbent polymer) (PR3005A) در خاک‌ها و گلدان‌های مختلف را بررسی کردند. آن‌ها نشان دادند که هزینه این مواد، استفاده از آن‌ها را در کشت گیاهان زراعی غیرقابل توجیه می‌سازد. مقادیر مختلف مصرف توسط این محققان، تخلخل کل (total porosity) خاک را افزایش نداده بود. با این حال، در خاک شنی، کاربرد آن موجب افزایش ریزتخلخل‌ها (micro porosity) شد و ظرفیت بالاتری از جذب آب و حفظ رطوبت را نشان داد. پورمیدانی و خلیل‌پور (Pourmeidani and Khalil-Poor 2007) نشان دادند که افزودن پلیمر هیدروپلاس (Hydroplus) به خاک‌های سنگین و نیمه‌سنگین بر افزایش تخلخل خاک چندان مؤثر نبود، اما در خاک‌های سبک و متوسط اثربخشی بیشتری داشت.

اثر شکل حوضچه (basin shape) بر ویژگی‌های رشد معنی‌دار بود. این نتایج نشان داد که حوضچه مربعی نسبت به سایر اشکال برتری دارد (جدول 4). رشد کل شاخه‌ها و قطر ساقه در سال چهارم بیشتر از مقادیر مربوط به شکل نیمه‌دایره‌ای بود. این مسئله ممکن است به کوتاه‌تر بودن زمان تمرکز (concentration time) مربوط باشد که به نفوذ (infiltration) کمتر و در نتیجه تولید رواناب (runoff) بیشتر انجامیده است. با افزایش مساحت سطح، مجموع شاخه‌های تولیدشده و ضخامت ساقه در سال چهارم به‌طور معنی‌داری بیشتر بود (جدول 4).

افزایش مساحت سطح رواناب (runoff surface area)، آب رواناب بیشتری را برای تک‌تک درختان تأمین می‌کند که اثر مثبتی بر عملکرد و ویژگی‌های رشد دارد (جدول 4)، اما در نتیجه این امر، تعداد درختان در هر هکتار کاهش می‌یابد. دستیابی به توازن و مصالحه بهینه میان این دو عامل مستلزم پژوهش‌های بیشتری است.

برای سطوح آبگیر (catchments) با مساحت‌های 25، 49 و 81 مترمربع، تعداد درختان کاشته‌شده به ترتیب 400، 204 و 123 اصله در هکتار است. سطوح آبگیر بزرگ رواناب کافی را برای هر درخت تضمین می‌کنند، اما در صورتی که رواناب بیش از ظرفیت ذخیره‌سازی خاک باشد، می‌توانند ناکارآمد باشند. از سوی دیگر، سطوح آبگیر کوچک ممکن است به‌ویژه در دوره‌های خشکسالی خطر را افزایش داده و به‌خصوص تحت شرایط مدیریتی زارع، باغ را با تهدید مواجه سازند (Oweis and Taimeh 1996). بنابراین، تعیین اندازه بهینه سطح آبگیر با توجه به میزان و توزیع بارندگی، علاوه بر نیاز آبی خاک و گیاه، ضروری است.

جدول 4. میانگین ویژگی‌های رشد برای اشکال مختلف، مساحت‌های حوضچه و وضعیت سطح رواناب

تیمارها	مجموع شاخه‌های تولیدشده در سال اول (cm)	ضخامت ساقه (سال چهارم) (mm)
شکل حوضچه
A1	468.5 a	20.9 a
A2	357.2 b	19.7 a
اندازه سطح رواناب
B1	308.4 c	19.0 b
B2	424.7 b	20.4 ab
B3	505.4 a	21.6 a
LSD 5%	47.5	2.36
وضعیت سطح رواناب
C1	327.3 b	19.8 a
C2	431.3 a	20.4 a
C3	480.0 a	20.6 a
LSD 5%	54.75	1.5

اثر تیمار سطحی بر میانگین ویژگی‌های رشد در جدول (4) نشان داده شده است. تیمارهای تسطیح (صاف کردن) و متراکم‌سازی منجر به افزایش رشد و سایر شاخص‌های اندازه‌گیری‌شده شدند.

معنی‌دار بودن اثر ابعاد و نحوه آرایش حوضچه و وضعیت سطح رواناب بر ویژگی‌های رشد، بیانگر نقش این عوامل در تولید رواناب برای باغات بادام (Amygdalus communis) و بهبود رشد ناشی از آن است. بندهای نیمه‌دایره‌ای (semicircular bounds) نسبت به حوضچه مربعی طویل‌تر (گسترده‌تر) هستند و زمان تأخیر (مدت زمانی که طی آن یک قطره رواناب از دورترین نقطه به ناحیه نفوذ درخت می‌رسد) طولانی‌تر از آرایش حوضچه مربعی است؛ بدین معنی که زمان تمرکز در طرح نیمه‌دایره‌ای بیشتر از حوضچه مربعی است. علاوه بر این، در بند نیمه‌دایره‌ای به دلیل شکل باز، سطحی که رواناب در آن نفوذ می‌کند وسیع‌تر است، در حالی که در حوضچه مربعی، مساحت نفوذ کوچک بوده و بخش عمده رواناب در سطح کوچکی در زیر درخت نفوذ می‌نماید. همچنین، تبخیر آب در آرایش نیمه‌دایره‌ای بیشتر از حوضچه مربعی است.

اثر متقابل شکل حوضچه و وضعیت سطح رواناب بر ویژگی‌های رشد و قطر ساقه به ترتیب در سطوح آماری 1 درصد و 5 درصد معنی‌دار است (جدول 3). نتایج نشان داد که سطوح رواناب پاک‌سازی و هموارشده (صاف) و سطوح متراکم‌شده در هر دو حالت حوضچه مربعی و بندهای نیمه‌دایره‌ای در مقایسه با سطح رواناب شاهد بسیار برتر هستند (جدول 5).

در سال اول، درخت پیوندی به دلیل هرس ریشه، هرس شاخساره و سربرداری برای تنظیم ارتفاع درخت و همچنین عدم گسترش کافی ریشه جهت استفاده از ذخیره آب خاک، دوره بحرانی را پشت سر گذاشت. بنابراین، پاک‌سازی و هموار کردن سطح حوضچه و متراکم‌سازی آن حجم رواناب را افزایش داد و آستانه بارندگی (rainfall threshold) را کاهش داد. در واقع، این تیمارها منجر به القای رواناب حاصل از رگبارهای سبک شدند.

اثر متقابل اندازه حوضچه و تیمار سطح بر ویژگی‌های رشد اندازه‌گیری‌شده در جدول (6) ارائه شده است. با پاک‌سازی و تسطیح سطح حوضچه، متراکم‌سازی و افزایش اندازه حوضچه، حجم رواناب افزایش و آستانه بارندگی کاهش یافت. این دو عامل اثری مثبت و افزایشی بر حجم رواناب نشان دادند.

جدول 5. میانگین اثرات متقابل شکل حوضچه، مساحت حوضچه و وضعیت سطح رواناب بر ویژگی‌های رشد

شکل حوضچه × مساحت حوضچه و شکل حوضچه × وضعیت سطح	مجموع شاخه‌های تولیدشده در سال اول (cm)	حداکثر رشد شاخه اصلی در سال اول (cm)	ضخامت ساقه (سال سوم) (mm)	ضخامت ساقه (سال چهارم) (mm)
A1 × B1	329.4 de	43 b	14 ab	19.2 b
A1 × B2	475.8 b	45.9 ab	13.1 b	19.8 b
A1 × B3	600.2 a	51.4 a	16.1 a	23.7 a
A2 × B1	287.4 e	43 b	13.6 b	18.8 b
A2 × B2	373.7 cd	43.8 ab	15 ab	20.9 b
A2 × B3	410.7 bc	42.9 b	13.2 b	19.4 b
LSD 5%	77.43	6.96	1.9	2.12
A1 × C1	335 b	42.8 b	13.1 a	19.6 ab
A1 × C2	510.3 a	46.7 ab	15.3 a	21.4 ab
A1 × C3	560.1 a	50.8 a	14.8 a	21.6 a
A2 × C1	319.6 b	44.4 ab	14.5 a	20 ab
A2 × C2	352.3 b	41.8 a	14.3 a	19.4 b
A2 × C3	399.8 b	43.6 ab	13.8 a	19.6 ab
LSD 5%	77.43	6.96	1.9	2.12

جدول 6. میانگین اثرات متقابل اندازه حوضچه و وضعیت سطح رواناب بر ویژگی‌های رشد

اندازه حوضچه و وضعیت سطح	مجموع شاخه‌های تولیدشده در سال اول (cm)	حداکثر رشد شاخه اصلی در سال اول (cm)	ضخامت ساقه (سال چهارم) (mm)
B1 × C1	262.8 e	43.6 ab	18.4 c
B1 × C2	319.6 e	41.6 b	19.5 bc
B1 × C3	342.7 de	43.9 ab	19 bc
B2 × C1	361.7 de	45.1 ab	20.7 ab
B2 × C2	433.3 cd	43.2 ab	19.8 abc
B2 × C3	479.2 bc	46.2 ab	20.6 ab
B3 × C1	357.3 de	42.2 b	20.4 abc
B3 × C2	541.1 ab	47.9 ab	22 a
B3 × C3	618 a	51.5 a	22.3 a
LSD 5%	94.8	8.52	2.6

شکل حوضچه و اندازه آن حائز اهمیت است. گوپتا و موهان (Gupta and Mohan, 1991) با ایجاد پشته‌ای به ارتفاع 20 سانتی‌متر در اطراف هر درخت، سطح حوضچه‌ای (استخرچه‌ای) کوچکی فراهم آوردند. در روشی دیگر، با استفاده از شیارهای نیمه‌دایره‌ای (semicircular furrows) جهت ذخیره آب باران، درختان در میانه شیارها کاشته شدند (Gupta and Mohan, 1991; Swatantra, 1994; Barzegar-Ghazi et al, 2001). کاراکا (Kaarakka, 1996) پس از کاشت 4 گونه درختی در نقطه تقاطع شیارهای متقاطع [سطوح حوضچه‌ای (استخرچه‌ای) کوچک] گزارش داد که بدین طریق درصد زنده‌مانی و سرعت رشد گونه‌ها افزایش یافت. عبدالعزیز و تورباک (Abdulaziz and Turbak, 2000) تأیید کردند که روش تراس‌بندی (terracing) در سامانه استحصال آب در سطوح آبگیر کوچک (micro-catchment water harvesting system) برای احیای مناطق خشک و نیمه‌خشک عربستان کارآمد است. برزگر قاضی و همکاران (Barzegar-Ghazi et al, 2001) گزارش دادند که بانکت‌های هلالی (crescent banquettes) در جمع‌آوری و حفظ آب باران قابلیت بالایی نشان دادند، چرا که در هنگام بارندگی‌های شدید، رواناب سطحی را جمع‌آوری کرده، مانع از هدررفت آب و فرسایش خاک شدند و ذخیره آب کافی برای رشد گیاه را در طول فصل رشد فراهم نمودند. سواتانترا (Swatantra, 1994) در هندوستان از بانکت‌های نیمه‌دایره‌ای برای استفاده بهینه از آب باران بهره گرفت و به افزایش رشد گیاهان کشت‌شده اشاره کرد. بانکت‌ها وظیفه جمع‌آوری و هدایت آب باران را به سمت انتهای بانکت بر عهده دارند. جمع‌آوری آب باران و هدایت آن به پشته‌های کوچک در مناطقی با میانگین بارندگی سالانه 240 میلی‌متر صورت گرفت و از طریق جلوگیری از تبخیر سطحی، درختان پسته (Pistacia vera) کاشته شدند (Boers, 1994; Boers and Ben-Asher, 1980). با استفاده از این روش، امکان استقرار گیاهان و افزایش تولید زیست‌توده (biomass) آن‌ها در اراضی بایر فراهم گردید (Copra, 1994). جمع‌آوری آب باران از طریق سامانه‌های کوچک برای پرورش انگور (Vitis vinifera) دیم (Sepaskhah and Fooladmand, 2004; Fooladmand and Sepaskhah, 2003; Sepaskhah and Kamgar Haghighgi, 1989) و جمع‌آوری آب باران از سطوح دامنه‌ای پوشیده از مالچ نفتی (petroleum mulch) انجام شد که منجر به افزایش رشد و ارتقای کمی و کیفی محصول در جنگل‌کاری دیم (rainfed forestry) گردید (Kossar, 1973).

در پژوهش حاضر، و به دلیل ناکافی بودن رطوبت اولیه خاک، 20 لیتر

پس از کاشت نهال‌ها (transplanting)، آب آبیاری اضافه شد. پس از آن هیچ آب آبیاری اعمال نگردید (Tavakoli, 2007). بسیاری از پژوهشگران، آبیاری اولیه را برای زنده‌مانی درختان ضروری می‌دانند. کینهال (Kinhal, 1998) با بررسی اثر کاشت زودهنگام و آبیاری در شرایط بحرانی (استقرار گونه‌ها)، نشان داد که آبیاری در سال اول برای استقرار نهال‌ها ضروری است.

عملکرد محصول

عملکرد یک درخت کاشته‌شده در حوضچه آبگیر (catchment) مربعی به مساحت 81 متر مربع با سطح متراکم‌شده (compacted surface)، در برداشت ژوئن 2006 برابر با 4 کیلوگرم بود. با توجه به مساحت سطوح رواناب، تعداد درختان در این تیمار 123 اصله در هکتار و عملکرد آن 492 کیلوگرم در هکتار (kg ha^-1) به دست آمد. با این حال، در حوضچه مربعی 7×7 متر مربع با سطح متراکم‌شده و بدون کاربرد پلیمر سوپرجاذب (super absorbent polymer)، عملکرد هر درخت حدود 3 کیلوگرم بود و با تراکم 204 درخت در هکتار، عملکرد این تیمار به 612 کیلوگرم در هکتار (kg ha^-1) رسید. احداث حوضچه مربعی 5×5 متر مربع به دلیل خطر بالای کمبود آب توصیه نمی‌شود. زارع (Zare, 2008) نشان داد که با وجود عملکرد پایین بادام (Prunus dulcis)، تولید آن تحت این شرایط اقتصادی و سودآور است.

جنبه‌های اقتصادی

عملکرد بادام خشک تحت سامانه‌های استحصال آب باران (rainwater harvesting systems) حدود 600 تا 1500 کیلوگرم در هکتار است. بازده ناخالص (gross return) بین 1332 تا 3330 دلار آمریکا در هر هکتار متغیر است که این میزان 4 تا 8 برابر بازده حاصل از تولید گندم (Triticum aestivum) دیم در همان منطقه می‌باشد.

میانگین هزینه احداث باغ درختان بادام حدود 2222 دلار آمریکا در هر هکتار است (جدول 7). هزینه سالانه تعمیر و نگهداری باغ بین 333 تا 444 دلار آمریکا در هر هکتار برآورد می‌شود. سرمایه‌گذاری سالانه با نرخ بهره 12 درصد و دوره بهره‌برداری (life cycle) 30 تا 50 سال، حدود 0.12 است؛ بنابراین نرخ استهلاک (amortization rate) برابر با 0.12 خواهد بود. بر اساس این نرخ، سرمایه‌گذاری سالانه حدود 267 دلار و هزینه کل 600 تا 711 دلار در هر هکتار است. اختلاف بین درآمد کل و هزینه کل به عنوان درآمد خالص (net income) در نظر گرفته می‌شود که حدود 732 تا 2619 دلار در هر هکتار است. این ارقام 2 تا 4 برابر درآمد حاصل از کشت گندم دیم در منطقه مورد مطالعه است.

جدول 7. میانگین هزینه احداث باغات بادام

فعالیت‌ها	هزینه (دلار آمریکا)	درصد (%)
حفر چاله‌ها با دستگاه	266.6	12
اصلاح سطح حوضچه رواناب	444.4	20
ارقام بادام دیرگل	444.4	20
کود دامی	88.9	4
مالچ	133.3	6
قارچ میکوریزا (Mycorrhiza)	66.7	3
پر کردن چاله‌ها و کاشت نهال	355.5	16
آبیاری پس از کاشت	88.9	4
مکان‌یابی، خدمات فنی، آموزش و توانمندسازی	222.2	10
مجموع	2222	100

1 دلار آمریکا = 45000 ریال ایران

4- نتیجه‌گیری

درختان بادام می‌توانند با ایجاد سامانه استحصال آب باران در میکروکچمنت‌ها (سامانه سطوح آبگیر کوچک؛ micro catchment water harvesting system) بدون نیاز به آبیاری در محیط‌های خشک به‌خوبی رشد کرده و محصول مناسبی تولید نمایند. علاوه بر این، به‌کارگیری عملیات حفاظت آب و خاک از قبیل مالچ‌پاشی (mulching) و استفاده از اصلاح‌کننده‌های خاک (soil amendments) به‌منظور کاهش تبخیر و به حداکثر رساندن ذخیره رطوبت در خاک می‌تواند راندمان سامانه را ارتقا دهد. همچنین منافع اقتصادی کشاورزان از تولید بادام دیم تحت سامانه‌های استحصال آب باران ممکن است از درآمد حاصل از تولید گندم دیم فراتر رود.

5- سپاسگزاری

این گزارش، یافته‌های حاصل از طرح پژوهشی مشترک «PN 101-2179202» بین مؤسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور (DARI) و ایکاردا (ICARDA) را ارائه می‌دهد. از هر دو مؤسسه به دلیل حمایت‌هایشان قدردانی می‌کنیم. همچنین از بنیاد ملی علم ایران (INSF) برای حمایت مالی بخشی از این پژوهش سپاسگزاری می‌نماییم.

6- تعارض منافع

هیچ‌گونه تعارض منافع بالقوه‌ای از سوی نویسندگان گزارش نشده است.

7- منابع

• Abdulaziz, S., & Turbak, A.L. (2000). Efficient use of rain water in irrigation in southwestern Saudi Arabia. Abstracts of the congress. Kenya Strategic Water Development, Kenya.
• Anaja, M.G., & Tovar, J.S. (1975). Different soil treatments for harvesting for radish production in the Mexico valley. In: G.W., Frasier (ed), Symp. Water harvesting, 26-28 March, 1975, Phoenix, AR, ARSW22, US, Department of Agriculture, Washington, DC, pp: 315-320.
• Balvinder, S., Gupta, G.N., & Prasad, K.G. (1988). Use of mulches in establishment and growth of tree spicies on dry lands. Indian Forester, 114(6): 307-316.
• Banedjschafie, S., Rahbar, E., $ Khaksarian, F. (2006). Effect of a super absorbent Polymers on moisture characteristics of sandy soils. Iranian J. of Rang and Desert Research, 13(2): 139-144. (in Persian).
• Barzegar Ghazi, A., Abdi Ghazi, A., Javanshir, A., & Moghaddam, M. (2001). Afforestation by rain water and evaluation different types of trees at On-ebn-Ali, Tabriz. J. of Agricultural Science, 4(11): 39-56.
• Boers, T.M., & Ben-Asher, J. (1980). Harvesting water in the desert. Annual report 1979.
• Boers, T.M., D.E., Graaf, R.A., Feddes and BenAsher, J. (1986). A linear regression model combined with soil water balance model to design Micro Catchments for water harvesting in arid zones. Agricultural Water Management.11:187-206.
• Boers, Th.M. (1994). Rainwater harvesting in arid and semi-arid zones. Ph.D. Dissertation. The Netherlands: Wageningen Agricultural University.
• Chow, V.T. (1953). Frequency analysis of hydrologic data with special application to rainfall intensities. University of Illinois. Engineering Experiment Station. Bulletin; no. 414, Technical Report, 80 pp.
• Copra, G.N. (1994). Conserving rain water for plant production. J. Ecological Management, 70: 329-339.
• Evenari, M., Shanan, L., & Tadmor, N.H. (1971). The Negev: The challenge of a desert. Harvard University Press. Cambridge, MA, 345 p.
• Fooladmand, H.R., & Sepaskhah, A.R. (2003). Economic analysis for the production of four grape cultivars using micro catchment water harvesting systems in Iran. J. of Arid Environments, 58(4): 525-533.
• Ganji Khorramdel, N. (1999). Effect of Moisture Absorbent Polymer (PR3995A) on Some Soil Physical Properties, MSc Thesis, University of Tarbiat Modarres, Tehran, .165pp. (In Persian with English abstract).
• Ganji Khorramdel, N., & Keikhaei, F. (2004). Application of moisture absorbent polymer (PR3995A) on irrigation program at arid and semi-arid regions. 1st National Seminar Control Methods on National Resources losses. http://www.civilica. Com / PaperSNRLP01-SNRLP01_016.html. (In Persian).
• Geesing, D., & Schmidhalter, U. (2004). Influence of sodium polyacrylate on the water-holding capacity of three different soils and effects on growth of wheat. Soil Use and Management, 20: 207-209
• Gupta, G.N., & Mohan, S. (1991). Response of various tree species to management and their suitability on degraded sandy clay loam soil of semi-arid regions. Indian J. of Forestry. 14(1): 33-41.
• Gupta, J.P., & Muthana, K.D. (1985). The effect of integrated moisture conservation technology on the early growth and establishment of Acacia tortilis in the Indian desert. Indian Forester, 111(7): 477-485.
• Hafeez, M., & Rafique, M. (1995). Use of polymers for dry afforestation in Cholistan. Pakistan J. of Forestry, 45(1): 25-28.
• Haghayeghi Moghaddam, S.A. (2005). Increasing soil moisture capacity by super absorbent and improving agricultural water productivity. Technical workshop of Mechanized Surface Irrigation, Iranian National Committee on Irrigation and Drainage (IRNCID). (In Persian with English abstract).
• Hashemi Nia, S.M. (2004). Water management at agriculture. University of Ferdowsi press, No 399, 519pp.
• Hira, G.S., Kalkat, J.S., & Shakya, S.K. (1990). Use of plastic sheet for plantation in problem soils. P. 161-165. Proceeding of the XI International Congress on the Use of Plastic in Agriculture. 26th Feb. 2nd March, New Delhi, India.
• Holt, R.M. (1989). A promising approach for sustainable range and agroforestry development in warm arid areas. Central Rangelands Development Project, Ministry of Livestock, Forestry and Range. Mogadishu, Somalia, 167pp.
• Kaarakka, V. (1996). Management of bushland vegetation using rainwater harvesting in eastern Kenya. Acta Forestalia FEnnica. 93pp.
• Karpiscak, M.M., Foster, K.E. and Rawles, R.L. (1984). Water harvesting and evaporation suppression. Aridlands Newsletter, 21, 10-17.
• Kinhal, G.A. (1998). Early planting and critical watering – an effective method of wasteland

• ... جنگل‌کاری. پیشرفت‌ها در پژوهش‌های جنگل‌داری در هند (Advanced in Forestry Research in India)، ۱: ۱۲۵–۱۳۴.
• کوچک‌زاده، م.، صباغ‌فرشی، ع.ا. و گنجی خرم‌دل، ن. (2000). اثرات پلیمر جاذب رطوبت (moisture absorbent polymer) بر برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک. نشریه علوم آب و خاک، ۱۴(۲): ۱۷۶–۱۸۶. (به زبان فارسی).
• کوثر، الف. (1973). نتایج مقدماتی جنگل‌کاری دیم در اراضی خشک ایران با استفاده از مالچ نفتی (petroleum mulch). مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، ایران. (به زبان فارسی).
• نجفی، ع.، برزگر قاضی، ع.، جوانشیر، ع. و مقدم، م. (1997). جنگل‌کاری با استحصال آب باران و ارزیابی گونه‌های مختلف: مطالعه موردی. مجموعه مقالات هشتمین کنفرانس بین‌المللی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، تهران، ایران، ۲: ۸۹۰–۸۹۶.
• اویس، ت. (1994). مفاهیم و روش‌های استحصال آب برای کشاورزی، ایکاردا (ICARDA).
• اویس، ت. و حشوم، ع. (2003). بهبود بهره‌وری آب در مناطق خشک غرب آسیا و شمال آفریقا. در: کاین، ج.و.، بارکر، ر. و مولدن، د. (ویراستاران)، بهره‌وری آب در کشاورزی: محدودیت‌ها و فرصت‌های بهبود، مؤسسه بین‌المللی مدیریت آب (IWMI)، کلمبو، سری‌لانکا، صص ۱۷۹–۱۹۸.
• اویس، ت.ی. و طعیمه، ع.ی. (1996). ارزیابی سامانه استحصال آب حوضچه‌های کوچک در منطقه خشک اردن. مدیریت منابع آب (Water Resources Management)، ۱۰: ۲۱–۳۴.
• اویس، ت.، پرینز، د. و حشوم، ع. (2012). استحصال آب برای کشاورزی در مناطق خشک. انتشارات سی‌آرسی پرس/بالکما (CRC Press/Balkema)، گروه تیلور و فرانسیس، لندن، انگلستان. شابک: 978-0-415-621144 (جلد سخت)؛ شابک: 978-0-203-10625-9 (کتاب الکترونیکی).
• پرویزی، ح. و سپاس‌خواه، ع.ر. (2016). اثر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی بر رواناب، نفوذ و تلفات خاک. تحقیقات کشاورزی ایران (Iran Agricultural Research)، ۳۵(۲)، صص ۹–۱۸. (به زبان فارسی).
• پورمیدانی، ع. و خلیل‌پور، ع. (2007). اثرات کاربرد پلیمر (BT53) بر کنترل فرسایش و حفاظت خاک. دهمین کنگره علوم خاک ایران. http://www.civilica.com/Paper-SSCI10SSCI10_087.html. (به زبان فارسی با چکیده انگلیسی).
• سپاس‌خواه، ع.ر. و فولادمند، ح.ر. (2004). یک مدل رایانه‌ای برای طراحی سامانه‌های استحصال آب میکروکچمنت برای تاکستان دیم. مدیریت آب کشاورزی (Agricultural Water Management)، ۶۴(۳): ۲۱۳–۲۳۲.
• سپاس‌خواه، ع.ر. و کامگار حقیقی، ع.ع. (1989). بررسی سامانه استحصال رواناب برای انگور دیم. گزارش نهایی طرح، شماره ۱۸۲۹۷-AG-۶۰. (به زبان فارسی با چکیده انگلیسی).
• شارما، ک.دی. (1986). رفتار رواناب در میکروکچمنت‌های استحصال آب. مدیریت آب کشاورزی (Agric. Water Manage)، ۱۱: ۱۳۷–۱۴۴.
• سواتانترا، اس.دی. (1994). حفاظت درجا (in situ) از آب و خاک: روشی نوآورانه. ایندین فورستر (Indian Forester)، ۱۲۰(۱): ۳۰–۳۴.
• طباطبایی یزدی، ج.، حقایقی، س.ع.، قدسی، م. و افشار، ح. (2010). استحصال آب باران جهت آبیاری تکمیلی گندم دیم در منطقه مشهد. نشریه آب و خاک، ۲۴(۲): ۱۹۸–۲۰۷.
• توکلی، ع.ر. (2007). پاسخ درختان بادام به سامانه‌های استحصال آب در میکروکچمنت‌ها (MCWH) در آذربایجان شرقی. گزارش نهایی پژوهشی، مؤسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور (DARI)، مراغه، ایران. (به زبان فارسی).
• توکلی، ع.ر. (2013). تعیین مشخصات فنی سامانه‌های استحصال آب میکروکچمنت برای درختان بادام دیم. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی، ۱۴(۲): ۱–۱۶. (به زبان فارسی).
• توکلی، ع.ر. و اویس، ت. (2005). بهبود بهره‌وری آب باران با سامانه‌های استحصال آب میکروکچمنت (MCWH) در شمال‌غرب ایران. چهارمین همایش بین‌المللی پسته و بادام، مه ۲۰۰۵، تهران، ایران.
• زارع، ع. (2008). مزیت نسبی بادام در ایران. مجله علوم کشاورزی، ۲(۱۸): ۲۷–۳۶.