بررسی تأثیر کیفیت آب آبخوان بر تعیین الگوی مکانی کشت گندم و یونجه (مطالعه موردی: دشت شهرکرد)

مهدوی, عاطفه; طباطبائی, سیدحسن; نورمهناد, نگار; زارع ابیانه, حمید

doi:10.22084/nfag.2022.25882.1512

بررسی تأثیر کیفیت آب آبخوان بر تعیین الگوی مکانی کشت گندم و یونجه (مطالعه موردی: دشت شهرکرد)

نویسندگان

¹ دانش‌آموخته دکترا، گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران

² دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه شهرکرد، ایران

³ استادیار گروه کشاورزی، دانشگاه پیام‌نور، تهران، ایران

⁴ دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران

10.22084/nfag.2022.25882.1512

چکیده

ارائه یک الگوی کشت متناسب با شرایط منطقه که سبب کاهش آلودگی منابع آب و خاک شود، یکی از مهم‌ترین راه‌کارهای مدیریتی است. هدف از این مطالعه ترکیب هم‌زمان اطلاعات خاک، اقلیم، محصولات زراعی و تعیین پتانسیل آسیب پذیری و آلودگی آّبخوان بود که بر اساس آن مناطق مستعد کشت (کشت غالب گندم و یونجه) مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر کیفیت آبخوان بر الگوی کشت، از نرم‌افزار ArcGIS 10.3 استفاده شد. عوامل اقلیمی، پارامترهای مربوط به خاک و ویژگی‌های توپوگرافی به عنوان پارامترهای مؤثر انتخاب شدند. مقدار نیترات در 46 چاه دشت شهرکرد جمع‌آوری و نقشه غلظت نیترات به دست آمد و با نقشه آسیب‌پذیری تلفیق شده و حریم کیفی آبخوان بررسی شد. از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای وزن‌دهی استفاده شد و درنهایت، ‌لایه‌ها با استفاده از روش ترکیب خطی وزن‌دار (WLC) تلفیق شدند. نتایج نشان داد مناطق بدون خطر آلودگی و با پتانسیل آلودگی خیلی کم 11 و 51 درصد بود، مناطق با ریسک خطر آلودگی کم و کم تا متوسط به ترتیب با مساحت‌های حدود 3 و 4 درصد بود. حدود 25 درصد از مساحت آبخوان در بازه آلودگی زیاد نیترات قرار دارند. در آبخوان دشت شهرکرد آلودگی بسیار زیاد (بیشتر از 75 میلی‌گرم بر لیتر) برآورد نشده است. بر اساس نتایج این تحقیق از نظر حریم کیفی آبخوان قسمت عمده آبخوان حدود 41 درصد، در محدوده بی‌خطر قرار دارد. 33 درصد در گروه کم‌خطر و 25 درصد هم در بازه خطرناک حریم‌بندی شد. در دشت شهرکرد در حال حاضر 4989 هکتار سطح زیر کشت گندم آبی می‌باشد که بر اساس نتایج، تا حدود 22600 هکتار قابل افزایش است. سطح زیر کشت فعلی یونجه 3806 هکتار مشاهده شده است که با توجه به نتایج، تا 28198 هکتار پتانسیل افزایش سطح زیر کشت را دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determination of spatial pattern of wheat and alfalfa using groundwater quality (Case study: Shahrekord plain)

نویسندگان [English]

A. Mahdavi ¹
S. H. Tabatabaei ²
N. Nourmahnad ³
H. Zare Abyaneh ⁴

¹ Ph. D. (graduated), Dept., of Water Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

² Assoc. Prof., Dept., of Water Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran

³ Assist. Prof., Dept., of Agriculture, Payame Noor University, Tehran, Iran

⁴ Assoc. Prof., Dept., of Water Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

چکیده [English]

A cultivation pattern in accordance with environmental conditions that reduces pollution of water and soil resources is one of the most important management strategies. This study aimed to simultaneously combine information related to soil, climate, crops and determine the potential of vulnerability and contamination of the aquifer, based on which susceptible cultivated areas (main cultivation -wheat and alfalfa) were evaluated. ArcGIS 10.3 software was used to investigate the effect of aquifer quality on cropping patterns. Climatic factors, soil parameters, and topographic characteristics were selected as effective parameters in selecting suitable cultivation sites. Nitrate content was collected in 46 wells in Shahrekord plain and averaged by kriging method, and a nitrate concentration map was obtained and combined with vulnerability map and aquifer quality area was investigated. Analytical Hierarchy Process was used to weight and finally, the layers were combined using the weighted linear combinationmethod. The results showed that areas without risk of contamination and with very low potential for contamination were 11 and 51%. Areas with low and medium to high risk of ontamination were 3 and 4%, respectively. About 25% of the aquifer area is in the high nitrate contamination range and its maximum nitrate concentration is 55 mg/l. Very high pollution (more than 75 mg/l) has not been estimated in Shahrekord plain aquifer. According to the results of this study, in terms of aquifer quality, the main part of the aquifer, about 41%, is in the safe range. 33% were classified in the low-risk group and 25% in the dangerous range. In Shahrekord plain, currently 4989 hectares are the area under irrigated wheat cultivation, which according to the results, can be increased to about 22,600 hectares. The current area under alfalfa is 3806 hectares, which according to the results, has the potential to increase the area under 28198 hectares.

کلیدواژه‌ها [English]

Aquifer vulnerability
Analytical hierarchy process
Pollution
Weighted linear combination

مراجع

اعتدالی، س.، و گیوی، ج (1393) ارزیابی کیفی و اقتصادی تناسب اراضی برای نباتات زراعی مهم در منطقه شهرکرد با استفاده از برنامه ALES. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 28، شماره 1، ص 10-21.

برزگر، ر.، اصغریمقدم، ا.، ندیری، ع.، و فیجانی، ا (1394) استفاده از روشهای مختلف فازی برای بهینهسازی مدل دراستیک در ارزیابی آسیبپذیری آبخوان، مطالعه موردی: آبخوان دشت تبریز، نشریه علومزمین، جلد 24، شماره 95، ص 211-222.

جلالی، م.، و کلاهچی، ز (1384) غلظت نیترات در آبهای زیرزمینی منطقه بهار همدان. نشریه علوم خاک و آب. جلد 19، شماره 2، ص 194-202.

روحـانی، س (1382) مـحاسـبه بهـرهوری آب در دو نـظام بهرهبرداری تعاونیهای تولید روستایی و زارعین خرده پا در استان همدان. گزارش نهایی کمیسیون کشاورزی، شورای پژوهشهای علمی کشور.

سرورینیا، س.، فرقانیتهرانی،گ.، باقری، ر.، و گنجی نوروزی، ز (1399) مکان‌یابی محل دفن پسماندهای جامد شهری به‌ روش GIS و تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در شهر کنگاور، استان کرمانشاه، نشریه یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، دوره 14، شماره 27، ص 100-111.

فتحی، ا (1390) اعتباریابی مدلهای دراستیک و سینتکس به منظور تعیین آسیبپذیری آبخوان شهرکرد با استفاده از تغییرات فصلی غلظتهای نیترات و فسفات. پایاننامه کارشناسیارشد آبیاری و زهکشی. دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد.

غفاری موفق، ف (1386) ارزیابی کیفی تناسب اراضی دانشگاه شـهرکرد با روش GIS، پایـاننامـه کارشـناسیارشـد خاکشناسی، دانشگاه شهرکرد.

لالهزاری، ر.، طباطبائی، س. ح.، و یارعلی، ن. ا (1388) بررسی تغییرات ماهانه نیترات در آب زیرزمینی دشت شهرکرد و پهنهبندی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجله پژوهش آب ایران، جلد 3، شماره 4، ص 9-17.

مهدوی، ع.، نوری امام‌زاده‌ای، م. ر.، میرعباسی نجف‌آبادی، ر.، و طباطبائی س. ح (1390) مکانیابی عرصه‌های مناسب تغذیه مصنوعی سفره‌های زیرزمینی به روش منطق فازی در حوضه آبریز دشت شهرکرد. مجله علوم آب و خاک. جلد 15، شماره 56، ص63-78.

محمدی، ج.، و گیوی، ج (1380) ارزیابی تناسب اراضی برای گندم آبی در منطقه فلاورجان (اصفهان)، با استفاده از نظریه مجموعههای فازی. مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، جلد 5، شماره 1، ص101-116.

مومنی، ع.، و جعفریزاده، ج (1401) مکان‌یابی محل دفن زباله‌های جامد شهری در شهرستان اسفراین، نشریه یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی. دوره 16، شماره 31. doi: 10.22084/nfag.2021.23565.1447

میرزایی، س.، نادری خوراسگانی، م.، بیگی، ح.، و محمدی، ج (1391) ارزیابی آسیبپذیری آبخوان دشت شهرکرد با استفاده از مدل .DRASTIC مجله پژوهش آب ایران. جلد 6، شماره 11، ص143-51.

نصراللهی، ن.، کاظمی، ح.، و کامکار، ب (1394) امکانسنجی کشت یونجه یکساله (Medicago scutellata) در شهرستان آققلا (استان گلستان) با استفاده از .GIS بوم شناسی کشاورزی. جلد 7، شماره 3، ص 397-411.

Abdullah, T., Salahalddin, A., and Al-Ansari, N (2015) Effect of agricultural activities on groundwater vulnerability: Case study of Halabja Saidsadiq Basin, Iraq. J. of Environmental Hydrology, 23)10(: 741-760.

Aller, L., Bennett, T., Lehr, J. H., Petty, R., and Hackett, G (1987) DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydro-geological setting. Environmental Protection Agency, 600/2–87–035:622.

Batarseh, M., Imreizeeq, E., Tilev, S., Al Alaween, M., Suleiman, W., Al Remeithi, A. M., and Al Alawneh, M (2021) Assessment of groundwater quality for irrigation in the arid regions using irrigation water quality index (IWQI) and GIS-zoning maps: case study from Abu Dhabi Emirate, UAE. Groundwater for Sustainable Development, 100611.

Li, R., Merchant, J. W., and Chen, X. H (2014) A geospatial approach for assessing groundwater vulnerability to nitrate contamination in agricultural settings. Water, Air, & Soil Pollution, 225 (12): 1-17.

Mahdavi, A., Tabatabaei, S. H., Nouri, M., and Mahdavi, R (2010) Identification of groundwater artificial recharge sites using Fuzzy logic: A case study of Shahrekord plain, Iran. In Proceeding of 5th edition international congress geotunis (Vol. 29). Tunisia.

Mahdavi, A., Tabatabaei, S. H., Mahdavi, R., and Nouri Emamzadei, M. R (2013) Application of digital techniques to identify aquifer artificial recharge sites in GIS environment. Digital Earth 6 (6): 589-609.

doi.org/10.1080/17538947.2011.638937.

Mohammadi, K., Niknam, R., and Majd Vahid, J (2009) Aquifer vulnerability assessment using GIS and fuzzy system: a case study in Tehran-Karaj aquifer, Iran. Enviroment Geology, 58: 437-446.

Phok, R., Wasantha, N. K. D., Bandara, W. S., Amarasooriya, P. H. M. T. G., and Arachchilage, D. H (2021) Using intrinsic vulnerability and anthropogenic impacts to evaluate and compare groundwater risk potential at northwestern and western coastal aquifers of Sri Lanka through coupling DRASTIC and GIS approach. Applied Water Science, 11(7): 1-18

Ramamurthy, V., Reddy, G. O., and Kumar, N (2020) Assessment of land suitability for maize (Zea mays L) in semi-arid ecosystem of southern India using integrated AHP and GIS approach. Computers and Electronics in Agriculture, 179: 105806.

doi.org/10.1016/j.compag.2020.105806.

Slama, T., and Sebei, A (2020) Spatial and temporal analysis of shallow groundwater quality using GIS, Grombalia aquifer, Northern Tunisia, J. of African Earth Sciences, 170. 103915.

Stigter, T., Ribeiro, L., and Dill, A (2006) Evaluation of an intrinsic and a specific vulnerability assessment method in comparison with groundwater salinization and nitrate contamination levels in two agricultural regions in the south of Portugal. Hydrogeology, 14 (1-2): 79-99.

Tabatabaei, S. H., Lalezari, R., Nourmahnad, N., and Khazaei, M (2010) Groundwater quality and land use change (a case study: Shahrekord aquifer, Iran). J. of Research in Agricultural science, 6 (10): 37-46.

Tercan, E., and Dereli, M. A (2020) Development of a land suitability model for citrus cultivation using GIS and multi-criteria assessment techniques in Antalya province of Turkey. Ecological Indicators, 117: 106549. doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106549.

Wen, X., Wu, J., and Si, J (2009) A GIS-based DRASTIC model for assessing shallow groundwater vulnerability in the Zhangye Basin, northwestern China. Enviromental Geology, 57: 1435–1442.