کارایی مصرف آب ( بهره وری مصرف آب)

کارایی مصرف آب ( بهره ­وری مصرف آب) و روش های افزایش این شاخص

از شاخص های اساسی در تعیین کارایی استفاده از آب جهت تولید محصولات کشاورزی، شاخص کارایی مصرف آب می باشد. اصطلاح کارایی مصرف آب که برای اولین بار توسط د-ویت ارائه شد بیانگر نسبت میزان محصول تولیدی بر حسب کیلوگرم به آب تعرق شده بر حسب متر مکعب می باشد. بعد از ارائه تعریف کارایی مصرف آب، واژه وسیع تر بهره وری آب برای تجزیه و تحلیل مصرف آب در مقیاس های مختلف معرفی گردید. استفاده از مفهوم بهره وری آب، بستگی به مقیاس کار و استفاده از آن دارد. بهره وری آب گیاه که در منابع علمی اساسا به آن اطلاق می گردد، به صورت (WUE) کارایی مصرف آب نسبت عملکرد اقتصادی (عملکرد ارائه شده به بازار) به تبخیر و تعرق واقعی گیاه تعریف می گردد.

تعاریف مختلفی از کارایی و بهره وری و تفاوت های آن بررسی و ارائه شده است.  برای مثال متخصصان زراعت، کارایی مصرف آب را نسبت ماده خشک تولید شده به ازای واحد آب مصرف شده تعریف می کنند. از آنجا که اساس تولید و مصرف در گیاهان، فتوسنتز و تعرق می باشد، لذا فیزیولوژیست های گیاهی کارایی مصرف آب را نسبت فتوسنتز به تعرق به ازای واحد سطح برگ یا واحد بوته گیاه در یک دوره زمانی معین تعریف می نمایند. به عبارت دیگر بحث کارایی مصرف آب و یا بهره وری آب بسیار وابسته به مقیاس و محدوده ای است که ما به آن پرداخته ایم و بسته به مقیاس های مدیریتی گیاه، مزرعه، شبکه آبیاری و یا حوضه آبریز اجزای این شاخص می تواند متفاوت باشد. با این وجود یک اصل در همه این تعابیر مختلف وجود دارد که صورت کسر تولید و مخرج آب مصرفی است بنابراین این شاخص با افزایش عملکرد، کاهش آب مصرفی و یا تاثیر هر دو عامل به صورت همزمان، افزایش می یابد. فرمول زیر بیانگر این شاخص است.

کارایی استفاده از آب آبیاری از دیدگاه های اقتصادی، فیزیکی و معیارها و تعاریف گوناگونی از جمله بهره وری نهایی (MPw)، بازده ریالی مصرف آب (Benefit per Drop)، سود حاصل از مصرف هر واحد آب، کارایی ریالی مصرف آب و کارایی هیدرولیکی را در مطالعات مختلف به خود اختصاص داده است.

با توجه به مطالب گفته شده افزایش تولید و افزایش کارایی تابع یکدیگر هستند. بنابر تئوری های تولید رشد تولید از دو طریق تحقق می یابد در روش اول، افزایش تولید با به  کارگیری عوامل تولیدی بیشتر و با ثابت بودن تکنولوژی حاصل می شود. در روش دوم سهم اصلی و عمده در افزایش تولید با به کارگیری روش های پیشرفته و کارآمد تولید با بهره وری بالا تامین می شود. دیگر عامل مهم جهت افزایش کارایی کاهش میزان مصرف آب در تولید محصول است. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که بهبود شیوه های مدیریتی آب و خاک در سال های اخیر باعث افزایش مقادیر WP شده است کاربرد روش های جدید آبیاری از جمله آبیاری بارانی و قطره ای، با توجه به بهبود مدیریت آبیاری در مزرعه، بهره وری مصرف آب (WP) را به میزان قابل توجهی افزایش داده است.

راهکار هایی توسط محققان جهت افزایش کارایی از طریق بهبود مدیریت منابع آب در سطوح گیاه، مزرعه و حوزه آبریز ارائه شده است که تعدادی از آن ها به شرح زیر است:

در سطح گیاه: افزایش تحمل گیاهان به تنش خشکی و شوری از طریق به کارگیری شیوه های اصلاح نژاد گیاهان

در سطح مزرعه: افزایش تابع تولید، کاربرد کم آبیاری، تصحیح تاریخ کاشت و شخم به منظور کاهش تبخیر تعریق و افزایش نفوذ آب در خاک

در سطح حوضه: استفاده مجدد از آب و بهبود الگوی کشت به منظور حداکثر کردن محصول و حداقل نمودن تبخیر تعریق گیاهی

به طور کلی با استفاده از دو روش مستقیم و غیرمستقیم می توان بهره وری و یا کارایی مصرف آب را افزایش داد.

الف-  روش مستقیم:

در روش مستقیم با سه راهکار می توان برای بهبود بهره وری اقدام کرد:

۱- افزایش صورت کسر بدون اینکه در میزان آب مصرفی تغییری حاصل شود. در این شیوه، بدون اینکه میزان آب کاربردی کاهش یابد، صورت کسر افزایش می یابد. اصلاح برنامه کودی (تغذیه)، تغییر رقم، بهبود مدیریت های زراعی (زمان کاشت، نحوه ی تهیه زمین، ماشین  کاشت، کنترل علف های هرز، مبارزه با آفات و بیماری ها و ……) راهکارهایی است که بدون کاهش آب مصرفی، سبب افزایش صورت کسر و در نتیجه بهبود بهره وری آب خواهد شد. همچنین کاهش هزینه ها و نیز انجام اقدامات تکمیلی برای بهبود کیفیت محصول سبب افزایش صورت کسر می شود.

 ۲- کاهش مخرج کسر یعنی اجرای برنامه کاهش آب کاربردی با شناخت رفتار فیزیولوژیک گیاهی، شناخت مصارف غیرمفید و انجام تمهیدات برای کنترل آن ها، اصلاح عملیات زراعی برای کاهش آب مصرفی مثل اصلاح تاریخ کشت، تغییر شیوه کشت مثلا اجرای کشت نشائی، اصلاح آرایش کشت، اصلاح روش آبیاری (از روش های سنتی به سامانه های نوین آبیاری)

۳- روش تلفیقی، بدین مفهوم که همزمان با کاهش مخرج کسر، صورت کسر نیز افزایش یابد. در این راهکار، شناخت مصارف غیرمفید، شناخت رفتار فیزیولوژیک گیاهی، اصلاح روش آبیاری همراه با اصلاح مدیریت مصرف کود و عملیات زراعی مواردی هستند که توأمان به کاهش مخرج کسر و افزایش صورت کسر منجر خواهد شد.

ب- روش غیرمستقیم:

در این روش به فرآیندهایی پرداخته می شود که اگرچه بسیار اهمیت دارد و برای آن نهاده های مختلف مصرف شده اما مورد توجه واقع نمی شوند. ضایعات محصول از زمان برداشت تا رسیدن بدست مصرف کننده، تلفات انرژی ماشین های کشاورزی و آبیاری، آبشویی کودها و خسارات ناشی از مخاطرات بخش کشاورزی از جمله موارد از دست رفتن محصولات کشاورزی هستند. بدیهی است که شیوه های مقابله با مخاطرات کشاورزی، در کاهش خسارات مؤثر خواهند بود و در نتیجه بهره وری تولید افزایش خواهد یافت. یا میزان ضایعات و افت برداشت برخی محصولات قابل ملاحظه می باشد، تمهیدات لازم برای کاهش ضایعات مانند تنظیم ادوات، اصلاح زمان برداشت، بسته بندی مناسب، ایجاد واحدهای فرآور و ایجاد زنجیره تولید تا مصرف، می تواند بطور غیرمستقیم در بهبود بهره وری مؤثر باشد. توسعه مکانیزاسیون یکی از عوامل اصلی و تأثیرگذار در افزایش تولید و بهره وری مصرف نهاده  های حوزه کشاورزی از جمله آب به شمار می رود.

همان طور که اشاره شد شیوه های نوین به ویژه در آبیاری می تواند در بهبود کارایی مصرف آب نقش بالایی ایفا کند. بر اساس مطالعات انجام شده در بین روش های مختلف آبیاری، روش آبیاری قطره ای منجر به ایجاد بالاترین بهره وری و همچنین کاهش میزان مصرف آب به حد قابل توجهی خواهد شد. اما باید توجه داشت که شاخص بهره وری آب صرفا متاثر از سامانه آبیاری نبوده و عوامل مهم و فراوانی از جمله کیفیت و کمیت آب، منبع آب، نظام و روش آبیاری، نیاز آبی گیاه، برنامه آبیاری، نوسانات سطح ایستابی و زهکشی، مدیریت زراعی، اقلیم و پارامتر های اقلیمی، استحصال و جمع آوری آب باران، تغذیه، آفات و بیماری ها، علف  های هرز، اقتصاد و بازار، فرآوری و بسته بندی و الگوی کشت در آن دخالت دارند که در مطالب فوق به آن اشاره شد.

پایین بودن کارایی مصرف آب و علل آن

علل اصلی مسائل و مشکلات پایین بودن کارایی مصرف آب مزرعه در ایران را می توان در شش گروه اصلی نام برد:

۱) پایین بودن بازده (راندمان) آبیاری

۲) ناکافی بودن منابع مطمئن آبیاری

۳) پایین بودن کیفیت منابع آب وخاک

۴) پایین بودن شاخص های مکانیزاسیون کشاورزی

۵) مسائل مهندسی سامانه های آبیاری

۶) دانش کم و آموزش ناکافی بهره برداران

بطور کلی بهبود کارایی اقتصادی مصرف آب در سطح مزرعه نیازمند تطابق و هماهنگی بهتر استفاده از آب بر حسب نیاز محصولات در زمان و مقدار استفاده از آن است که نهایتا سبب بهبود عملکرد محصول، کاهش در هزینه ها و همچنین مقدار آب توزیع شده در سطح مزرعه و افزایش عرضه آب برای سایر مصرف کنندگان می گردد. این عمل با بهره گیری از فناوری نوین و به کار بستن روش های بهتر مدیریتی میسر می شود. از سوی دیگر، نتایج مطالعات مختلف در ایران نشان داده که کشاورزی به طور ذاتی توأم با ریسک است و چگونگی تصمیم گیری کشاورزان در استفاده از نهاده ها بستگی به نگرش آنها نسبت به مخاطرات دارد. بر اساس مطالعات صورت گرفته در این رابطه نتایج حاصل از پذیرش روش های مدیریتی جدید و فناوری نوین آبیاری بدلیل عدم وجود اطلاعات لازم همراه با مخاطره است لذا، توجه به تمایلات ریسکی زارعین نقش مؤثری در بکارگیری روش های مدیریتی جدید در برنامه ریزی برای کاشت، آبیاری و استفاده از سایر نهاده ها به عنوان ابزارهائی در دستیابی به کارایی بالاتر مصرف آب، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در کنار شاخص بهره وری و کارایی مصرف آب توجه به دیگر شاخص ها همچون کفایت آبیاری، راندمان و… نیز در بهبود عملکرد و بهبود از نظر اقتصادی حائز اهمیت است.