1-1 )مقدمه
خشکسالی کشاورزی از پیچیده‌ترین ومهمترین بلایای طبیعی است که مناطق وسیعی را تحت‌تأثیر خود قرار داده و باعث کاهش و افت شدید در تولیدات غذایی میشود. پایش وپیش بینی این پدیده بسیار مشکل است واگر یک سیستم هشدار سریع مؤثر برای پایش و پیش‌بینی خشکسالی‌های کشاورزی، با استفاده از داده‌های آب و هوایی و ماهواره و مدل‌های رشد محصول، توسعه یابد، مرگ و‌میر انسان‌ها و حیوانات و نقصان در تولیدات غذایی به حداقل خود می‌رسد. برخی از کشورهای جهان روی این مسئله بسیار پیشرفت کرده‌‌اند و برخی‌ها پیشرفت چندانی حاصل نکرده‌‌اند [ 44 ] .
کشور ما در منطقه‌ای از جهان قرار گرفته است که به طور متوسط بارندگی متوسط جهانی را دریافت می‌کند و در مقایسه با سایر نقاط جهان جزء مناطق خشک به حساب می‌آید. علت این مسئله نشست دائمی هوا در این عرض‌های جغرافیایی است که مانع پذیرش‌های جوی میشود و به همین دلیل هواشناسی است که کمربند مناطق خشک جهان در مدارهای جغرافیایی مشابه کشور ما قرار گرفته است.
زندگی روی زمین بستگی زیاد به تولیدات گیاهی دارد .اگرچه گیاهان از مقدار آب کمی در عکس‌العمل‌های فتوسنتزی و جذب در بافت‌های گیاهی استفاده می‌کنند، بیش از 99 درصد آبی که گیاه دریافت می‌کند با تبخیر و تعرق ازطریق استومات‌های برگ، خارج میشود. استومات‌ها که روزنه‌های کوچکی روی سطح برگ هستند باید برای ورود دی‌اکسیدکربن به بافت‌های برگ جهت فتوسنتز و رشد گیاه باز باشند، اما باز بودن آنها اجازة فرار آب از گیاه را نیز می‌دهد. علاوه بر تبخیر و تعرق راههای زیاد دیگری نیز برای هدررفت آب ازدسترس گیاه وجود دارد. آب ممکن است با تبخیر از سطح خاک، تبخیر و تعرق از علف‌ها، زهکش عمقی خارج از محوطه ریشه، جریان جانبی زیرسطح خاک و یا رواناب نیز از دسترس گیاه خارج شود. می‌توانیم آب‌های ورودی و خروجی روزانه را جمع نموده و معادلة بیلان آبی را به صورت زیر تعریف کنیم:
S=G+P+I-E-T-Tw-D-L-R
تمامی این عوامل به میلی‌متر می‌باشند. S مقدار آب موجوددرخاک برای محصول ، G مقدار آب موجوددرخاک در روز قبلی ، Pبارندگی ، I آبیاری، E مقدار تبخیر آب از سطح خاک ، T آب خارج شده از محصول ،Tw آب خارج شده از علف‌های هرز زمین و D آبی است که زهکش شده و خارج از ریشة گیاه قرار می‌گیرد و L جریان جانبی زیرسطح خاک یا جریان آب زیرسطحی خاک و R جریان آب روی سطحی یا رواناب است.
مقادیر L, D و R به طور طبیعی منفی بوده ولی گاهاً ممکن است مثبت نیز باشند. آب خاک ممکن است تحت جریانات کاپیلاری وارد منطقه ریشة گیاه نیز بشود.
نسبت تولید محصول به آب مورد استفاده به نام آب راندمان مصرف آب (WUE)[1] نامیده میشود که به طور عمومی‌تر نسبت کل تولیدات خشک به آب استفاده شده توسط محصول در طول دورة رشد است. دو مقدار آب مورد استفاده دیگر به صورت زیر تعریف می‌شوند. (WUE) خالص که نسبت عملکرد بازاری محصول به کل آب مصرف شده (جنسن[2] و همکاران، 1990) و (WUE) آبیاری که نسبت عملکرد بازاری محصول به کل آب درخواستی است (هیلل[3]، 1990).
اگرچه تمامی خشکسالی‌ها منتج به کمبود آب گیاه میشود ولی تمامی کمبودهای آب گیاه ناشی از خشکسالی نیستند.
آفات و بیماری‌ها که به ریشه آسیب می‌زنند نیز کمبود آب برای گیاه را ایجاد می‌کنند که با اضافه نمودن آب به محصول قابل جبران نیستند. یک رابطة نزدیک بین تبخیر تعرق و حساسیت گیاه به خشکی وجود دارد که در شکل (1-1) آمده است. تنها در دورة کوتاهی بعد از رویش دانه است که محصول بسیار حساس به خشکی است حتی اگر مقدار تبخیر و تعرق آن نیز کم باشد. یک بارش سبک ممکن است به دانه‌ها اجازه استفاده ازآب لازم برای شروع جوانه‌زنی را بدهد. اما اگر بارش دیگری و یا آبیاری در طی چند روز بعدی اتفاق نیفتد، دانه‌های جوانه زده ممکن است آب کافی برای سر درآوردن از خاک را نداشته باشند و یا حتی اگر بیرون بیایند نیز، ریشه‌ها ممکن است برای گرفتن آب موردنیاز گیاه نورسته خیلی سست و باریک باشند.
شکل (1-1): الگوی عمومی تغییرات حساسیت گیاه به خشکی و تبخیر تعرق گیاه در طول رشد
بعد از رویش دانه، کمبود آب از یک الگوی چرخه‌ای تبعیت می‌کند که سطوح استرس با افزایش زمان وقفه بین بارش پی‌درپی یا آبیاری افزایش می‌یابد . شکل (2-1) شدت خشکی و زمان بین آبیاری یا بارش، دردوحالت توزیع مناسب ونامناسب را نشان می‌دهد [ 44 ] .
شکل (2-1): الگوی تواتری شدت خشکی و زمان آبیاری یا بارش، دردوحالت توزیع مناسب ونامناسب
قابل ذکر است که عملکرد محصول بستگی به توزیع مکانی و زمانی رطوبت خاک در دورة رشد محصول دارد. رطوبت خاک موردنیاز محصول در طول این دوره که متشکل از سه مرحلة فنولوژیکی اصلی است، متغیر می‌باشد. این مراحل به ترتیب عبارتند از:
1) مرحلة رویش گیاه که شامل طول مدت از کاشت تا گسترش برگ کامل یا کنوپی است .
2) مرحلة خوشه دادن و تولیدمثل که شامل طول مدتی است که دانه تبدیل به یک گیاه میشود.
3) مرحلة برداشت که در طول این مرحله برگ‌ها پیر شده و دانه‌ها سفت شده و محصول آمادة برداشت میشود.
رطوبت موردنیاز گیاه در طول مرحلة رویش گیاه به طور خطی افزایش می‌یابد و در طول دورة تولیدمثل در حد ماکزیمم خود باقی می‌ماند و در طول مرحلة برداشت کاهش می‌یابد.
کمبود رطوبت در طول مرحلة تولیدمثل تأثیر شدیدتری روی عملکرد گیاه می‌گذارد (ماهالاکشمی[4] و همکاران، 1988). یک محصول نیاز به مقدار کافی رطوبت خاک در طول مدت رشد خود دارد. آبیاری میتواند این نیاز را برآورده سازد. به هر حال در حالت نقصان آبیاری، رشد محصول بسته به بارندگی میشود، و مقدار و توزیع مکانی و زمانی بارش عملکرد محصول را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. بارندگی کم اما با توزیع خوب در مقایسه با بارش زیاد با توزیع ضعیف میتواند نتیجة بالاتری رادرعملکرد محصول داشته باشد.
تغییر و گوناگونی در باران یکی از عوامل معنی‌دار در ایجاد خشکسالی کشاورزی است (لیورمن[5]، 1990). تاریخ کشت نیز به طور معنی‌دار تأثیر در عملکرد محصول و احتمال وقوع خشکسالی کشاورزی دارد ( ماهالاکشمی و همکاران، 1988 و کومار[6]، 1998). هر محصول زمان ایده‌آل خاص خود را برای کشت دارد. کشت زود یا دیر محصول ممکن است باعث شود که به مقدار عملکرد پتانسیل نرسد.
دانستن خصوصیات فیزیولوژیکی محصول برای مطالعه تأثیر بارش روی عملکرد محصول نیاز است. عوامل عمده که مشارکت در رخداد خشکسالی کشاورزی دارند عبارتند از تغییرات غیرعادی مکانی و زمانی در دما، بارش و تاریخ کشت است.
داده‌های آب و هوایی به طور معمول برای تخمین عملکرد محصول و خشکسالی کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به هر حال، داده‌های آب و هوایی به صورت نقطه‌ای برداشت می‌شوند و به طور کافی بیانگر مکان پوشش شده با محصول نمی‌باشند. در مقایسه ، داده‌های ماهواره استعداد و قابلیت بیشتری جهت نشان دادن شرایط و پوشش محصول در فواصل زمانی منظم و معین دارند. بنابراین ثابت شده است که داده‌ها و تصاویر ماهواره منبع مطمئنی برای نشان دادن و پایش عملکرد محصول و خشکسالی کشاورزی می‌باشند [ 44 ] .
[1]. Water use efficiency
[2] . Jensen et al.
[3] . Hillel
[4] . Mahalakshmi et al
[5] . Liverman
[6] . Kumar
پایان نامه بررسی کمی تاثیر خشکسالی بر عملکرد محصول جو در آذر بایجان شرقی 155 ص