مدل ارزيابي اثر بخشي مالچ پاشي در افزايش ميزان نفوذ عمقي آب باران در دشت شهركرد

A Model for Evaluation of Mulching Effectiveness on Increasing Rainwater Deep Percolation in Shahrkord Plain

يكي از مهمترين منابع تامين آب كشاورزي در مناطق خشك، آب‌هاي زيرزميني است. نفوذ باران به داخل زمين به عنوان يكي از منابع تغذيه آبهاي زيرزميني از اهميت زيادي برخوردار است. در اين پژوهش كارايي مالچ‌ها در افزايش نفوذ عمقي آب باران در دشت شهركرد مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور 8 بارش از منحني‌هاي شدت مدت فراواني منطقه با دوره بازگشت 2 و 5 سال انتخاب شد. اين بارش‌ها، توسط يك دستگاه باران ساز به صورت مصنوعي در لايسيمترهايي با شرايط يكسان و مالچ‌هاي متفاوت شامل شن، ماسه، مخلوط شن و ماسه با نسبت يكسان و خاك بدون مالچ ايجاد شد و ميزان نفوذ عمقي آنها مورد آزمايش قرار گرفت. طي اين آزمايش­ها تعداد 192 داده براي پارامترهاي رطوبت خاك، دماي هوا و نفوذ عمقي باران برداشت گرديد. بر اين اساس، روابطي جهت برآورد ميزان نفوذ عمقي آب باران در هر بارش و برآورد ميزان تبخير از خاك در هريك از اين مالچ‌ها و خاك بدون مالچ به طور جداگانه استخراج و كارايي و دقت اين روابط به كمك ضريب تبيين و معيار نش-ساتكليف بررسي شد. نتايج نشان داد كه روابط استخراج شده ضريب تبيين در محدوده­ي0/97-0/98 و معيار نش-ساتكليف در محدوده­ي 0/96-0/98 دارند. بر اساس اين روابط و معادله بيلان آب در خاك، مدل رطوبتي خاك تهيه شد. به منظور ارزيابي كارايي مالچ­ها در افزايش رطوبت خاك و نفوذ عمقي آب باران اين مدل براساس داده­هاي بارش و دماي يك سال منطقه مورد مطالعه اجرا گرديد. نتايج نشان داد كه ميزان نفوذ عمقي در طي اين دوره در كليه مالچ ­هاي مورد بررسي نسبت به خاك بدون مالچ افزايش داشته و بيشترين اين ميزان در مالچ شني معادل 17/1% شد. اين مقدار نسبت به خاك بدون مالچ افزايش 21% را نشان داد. لذا مالچ پاشي اراضي كشاورزي مي‌تواند موجب افزايش تغذيه آبخوان ناشي از افزايش نفوذ عمقي آب باران به داخل خاك به عنوان يكي از منابع تأمين آب كشاورزي گردد. اما مي­بايست در هنگام انتخاب اين نوع مالچ ضمن درنظر گرفتن اثرات مثبت آن در حفظ رطوبت خاك، مسائل اجرايي آن نيز در سطح وسيع در نظر گرفته شود.

One of the most important sources of agricultural water supply in arid areas is groundwater. Moreover, rain water percolation in the soil is the main source of groundwater recharge. Therefore, in this research, the efficiency of various mulches in increasing the percolation depth of rainwater was investigated in Shahrekord Plain. Eight precipitation events from the IDF curves of the study area with 2 and 5 years return periods were selected and the deep percolation of these rainfalls was tested in lysimeters with the same conditions and different mulches including gravel, sand, mixed sand and gravel, and the same soil texture without mulch. A total of 192 data were collected for soil moisture, air temperature and rain percolation. Furthermore, the equations for estimating the depth of rainwater percolation in each rainfall and the estimation of evaporation from soil under each mulch and soil without mulch were derived separately and the efficiency and accuracy of these equations were investigated using the Nash-Sutcliffe index and the coefficient of determination. The results showed that the derived relations had a coefficient of determination in the range of 0.98- 0.99 and the Nash-Sutcliff index in the range of 0.98-0.96. Based on these equations and the water balance equation in soil, a soil moisture model was developed. Then, to evaluate the efficiency of mulches in increasing soil moisture and deep water percolation, this model was performed based on one year rainfall and temperature data of the study area. The results showed that the amount of percolation during this period in all studied mulches increased in comparison with the soil without mulch. The highest percolation amount was 17.1% in gravel mulch, which shows 21% increase compared to the nonmulched soil. Therefore, mulching of agricultural land can increase aquifer recharging due to increased percolation of rainwater into the soil as one of the sources for supplying agricultural water. However, considering the positive effects of mulching in saving soil moisture, its implementation issues should be considered broadly when selecting this type of mulch.