ارزیابی و شبیه سازی اثرات تغییر اقلیم بر بهره وری اقتصادی منابع آب محصولات زراعی با استفاده از ردپای آب و کربن در شمال شرق ایران

مقدمه و هدف: افزایش دما، تابش خورشید و تغییر در الگوهای بارش از جمله مهمترین عوامل اثرگذار بر افزایش نیاز آبی گیاهان، تبخیر- تعرق و تغییر در حجم و رواناب ها و رطوبت خاک است که این تغییرات به­نوبه خود میزان تقاضا و عرضه آب را در بخش کشاورزی شمال شرق ایران دستخوش تغییر نموده است. بنابراین، مجموعه این موارد، آگاهی از آثار تغییر اقلیم بر بخش کشاورزی و منابع آب را ضروری می سازد. با در نظر داشتن مسئله بحران آب در ایران و حوضه های آبریز شمال شرق آن به خصوص حوضه آبریز کشف رود که یکی از بحرانی ترین حوضه ها می باشد توجه به بهره وری آب در این نواحی امری ضروری است. در این راستا، به منظور محاسبه میزان حجم آب مصرف­شده محصولات کشاورزی در مراحل مختلف رشد، از شاخص ردپای آب با هدف ارزیابی مناسب آب مصرفی در بخش کشاورزی در اقلیم های مختلف بهره گرفته شد. مواد و روش ها: شبیه سازی پارامترهای حوضه تحت سناریوهای اقلیمی برای دوره ۲۰۴۰-۲۰۲۱ در نرم افزار WEAP صورت گرفت. پس از مدل سازی منابع آب در نرم افزار WEAP، به منظور تعریف سناریوهای تغییر اقلیم، از نتایج شبیه سازی با استفاده از ترکیب وزنی چهار مدل AOGCM از پروژه مقایسه مدل های جفت ­شده فاز ششم (CIMP۶)  تحت سه سناریو  SSP۱-۲/۶(خوشبینانه)، SSP۳-۷/۰ (بدبینانه) و SSP۵-۸/۵ (خیلی بدبینانه) برای دوره پایه (۲۰۱۲- ۱۹۹۳) و دوره آینده (۲۰۲۱-۲۰۴۰) پرداخته شد. مشاهدات خروجی مدل های گزارش ششم تحت سناریوهای جدید (SSP) هستند، که خطوط سیر بخش های مشترک اقتصادی– اجتماعی یا به عبارتی مسیرهای پایدار اجتماعی است و در واقع سناریوهای مختلفی برای توسعه اقتصادی، جمعیت و تکنولوژی در آینده و غلظت های مختلف گازهای گلخانه ای را توصیف می کند. چارچوب مفهومی مطالعه حاضر، محاسبه بهره وری اقتصادی و فیزیکی منابع آب محصولات زراعی با استفاده از ردپای آب و کربن در شرایط تغییر اقلیم بود. این رویکرد در حوضه آبریز کشف رود واقع در شمال شرق ایران برای ۹۹-۱۳۹۸ توسعه داده شد. یافته ها: نتایج نشان داد نیاز آبی محصولات زراعی منطقه در همه سناریوهای اقلیم (CMIP۶) افزایش پیدا نمود و مقدار عملکرد آن کاهش یافت. همچنین، بیشترین ردپای آب آبی در بین محصولات منتخب را به ترتیب چغندرقند، ذرت علوفه ای، پیاز، یونجه، گوجه فرنگی و خیار دارا بودند. افزایش شاخص ردپای آب آبی محصولات در حوضه بیانگر حجم بیشتر ردپای آب آبی نسبت به ردپای آب سبز بود که نشان­دهنده افزایش تبخیر و تعرق و کاهش میزان بارندگی در شمال شرق کشور می باشد. نتایج نشان داد محصول یونجه با ۲۶۲۳/۲ مترمکعب بر تن در سناریو بدبینانه بیشترین و ذرت علوفه ای با ۵۰۲ مترمکعب بر تن کمترین ردپای آب در تولید محصول به­خود اختصاص دادند. سیب زمینی، گوجه فرنگی، خیار، پیاز و جو به ترتیب بالاترین بهره وری اقتصادی در شرایط اقلیمی بدبینانه دارا بودند. این امر بیانگر کاهش بارندگی و افزایش دما در سال های ۲۰۴۰ می باشد. همچنین، کمترین میزان بهره وری فیزیکی در اقلیم بدبینانه را گندم و یونجه به ترتیب با ۳۰۹/۲ و ۳۳۶/۲ کیلو برمترمکعب شامل هستند. به عبارت­دیگر، با تغییر شرایط اقلیم و افزایش نیاز آبی محصولات، شاخص بهره وری اقتصادی آب در سطح پایین تری قرار گرفت. در بین محصولات مورد بررسی ذرت علوفه ای کمترین سهم در ردپای آب سبز (۱ درصد) در هکتار را به­خود اختصاص داده است. در صورتی که سهم این محصول از ردپای آبی ۱۴/۵۲ درصد برآورد شد. همچنین، محصولات یونجه، جو، گندم و گوجه فرنگی به ترتیب ۲۱/۸۵، ۲۰/۳۶، ۲۰/۰۳ و ۱۰/۰۹ درصد بیشترین سهم و مقدار قابل­ توجه ای از ردپای آب سبز را به ­خود اختصاص دادند. در مقابل سهم ردپای آب آبی محصولات ذکرشده به ترتیب ۱۲/۳، ۲/۵، ۵/۷ و ۱۱/۷ درصد برآورد شد. شاخص بهره وری اقتصادی گندم و یونجه در سناریو بدبینانه به تریتب معادل ۹۲۷۶/۳ و ۷۴۴۴/۰۲ ریال بر مترمکعب محاسبه شد. به­ طوری که استمرار شرایط خشکسالی در حوضه منجر به کاهش ۴۸ و ۵۶ درصد در بهره وری آن شد. بیشترین ردپای آب آبی و کربن به­ ترتیب محصولات سیب زمینی، چغندرقند، پیاز، خیار و ذرت دارا بودند. کمترین آن را به­ ترتیب گندم، جو، گوجه فرنگی و یونجه به­خود اختصاص دادند. با توجه به مفهوم ردپای آب، چنانچه برای تولید یک محصول خاص مقدار آب کمتری بتوان مصرف کرد، آن محصول در اولویت تولید قرار دارد. بنابراین، مناسب‍ترین محصول در بحث ردپای آب آبی و کربن متعلق به محصول گندم بوده است. نتیجه گیری: در پژوهش حاضر مصرف آب برای محصولات کشاورزی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد سهم ردپای آب سبز در محصولات یونجه، جو، گندم و گوجه فرنگی بالاتر از ۲۰ درصد از سهم کل ردپای آب بود. به طور کلی، با توجه به پیامدهای تغییر اقلیم و خشکسالی های پیش رو می بایست به مسئله کمبود آب توجه ویژه ای شود و منابع آب به شیوه ای صحیح مدیریت گردد. همچنین، در الگوی کشت محصولات تغییرات اساسی لحاظ شود به­گونه ای که کشت محصولات با نیاز آبی کمتر و عملکرد بیشتر متناسب با اقلیم هر منطقه جایگزین سایر محصولات گردد. مهمترین راهکار نیز در راستای کاهش ردپای آب آبی از طریق کاهش تقاضا و مصارف آب و به عبارتی متوازن سازی عرضه آب با توجه به پتانسیل های منابع آبی منطقه می باشد. یکی از راهکارهای عملی نیز در مدیریت منابع آب، برآورد نیاز آبی گیاه و تعیین مقدار حجم آب مصرفی در مراحل مختلف تولید محصول پیشنهاد گردید.

کلیدواژه ها:

Global warming ، Hydrological modeling ، Tahshehroud catchment ، حوضه آبریز کشف رود ، گرمایش جهانی ، مدل سازی هیدرولوژیکی