تأمین امنیت غذایی در شرایط کمبود منابع آب در کشور، نیازمند مدیریت بهینه مصرف آب در بخش کشاورزی است. اساسی‌ترین مؤلفه برای مدیریت بهینه آب، آگاهی از حجم آب آبیاری در تولید محصولات مختلف کشاورزی تحت مدیریت تولیدکنندگان است. از بین محصولات باغی، سیب (‌درختی) با تولید سالانه حدود سه میلیون تن از سطح 247 هزار هکتار از اراضی باغی کشور در جایگاه نخست قرار دارد. متناسب با این حجم تولید، برآورد می‌شود حجم قابل‌توجهی از منابع آب سطحی و زیرزمینی برای تولید این محصول مصرف می‏گردد. بنابراین، این پژوهش با هدف تعیین بهره‌وری آب در باغات سیب تحت مدیریت باغداران در استان‌های منتخب در کشور اجرا گردید. این استان‏ها عبارت از آذربایجان‏شرقی، آذربایجان‏غربی، اردبیل، اصفهان، تهران، خراسان‌رضوی، فارس و سمنان بودند. علاوه بر اندازه‏گیری مستقیم آب آبیاری و عملکرد محصول، بهره‏وری آب در 145 باغ در کشور تعیین گردید. برای بررسی تفاوت احتمالی حجم آب آبیاری و عملکرد، و بهره‌وری آب در تولید سیب از تحلیل واریانس استفاده شد. نتایج نشان داد تفاوت بهره‏وری آب در باغات استان‏های مختلف معنی‏دار بود. میانگین شاخص بهره‏وری آب در باغات سیب کشور برابر 73/2 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. حداقل و حداکثر شاخص بهره‏وری آب از باغات سیب استان‏های فارس (12/1 کیلوگرم بر مترمکعب) و سمنان (46/3 کیلوگرم بر مترمکعب) به دست آمد. راهکارهایی برای بهینه‏سازی استفاده از منابع آب برای ارتقای بهره‏وری آب در باغات سیب کشور ارائه شده است.

دریاچۀ ارومیه در سال‏های اخیر به‌دلیل کاهش جریانات ورودی آب از زیرحوضه‏های خود با کاهش شدید حجم آب مواجه شده است. یکی از دلایل خشکی مستمر این دریاچه تغییرات اقلیمی و پدیدۀ خشکسالی است. دو رودخانۀ زرینه‏رود و سیمینه‏رود از مهم‌ترین زیرحوضه‏های دریاچۀ ارومیه هستند و بیش از نیمی از ورودی آب دریاچه را تأمین می‌کنند. در این میان، شناخت ابعاد مختلف پدیدۀ خشکسالی و خصوصیات آماری آن مهم است و نخستین قدم در بررسی و مدیریت منابع آب حوضه و درک بهتر دلایل خشکی دریاچۀ ارومیه به‌شمار می‏آید. هدف از این پژوهش، بررسی رفتار اقلیمی حوضه‏های بررسی‌شده از دیدگاه خشکسالی هواشناسی طی چهار دهۀ گذشته است. در این تحقیق وضعیت خشکسالی در دو حوضۀ زرینه‏رود و سیمینه‏رود توسط شاخص بارش استاندارد‌شده، SPI با استفاده از داده‏های بارش ماهانۀ 31 ایستگاه در دورۀ آماری 1350ـ 1393 در مقیاس زمانی سالانه و ماهانه (یک تا 48 ماهه) بررسی شد. دوره‏های ترسالی و خشکسالی و همچنین مقادیر شاخص SPI در مقیاس‏های مختلف زمانی و به‌صورت منطقه‏ای استخراج شد. در نهایت، نقشۀ پهنه‏بندی شاخص بارش استانداردشده برای سال‏های واقع‌شده در دوره‏های مهم ترسالی و خشکسالی با استفاده از روش‏های زمین‌آماری (کریجینگ، کوکریجینگ و فاصلۀ معکوس) تهیه و ارزیابی شد. بررسی شاخص SPI طی چهار دهۀ گذشته، نشان می‏دهد به‌طور کلی زیرحوضه‏های جنوبی دریاچۀ ارومیه پس از تجربۀ دو دورۀ ترسالی و یک دورۀ خشکسالی، در 70‌ درصد سال‏ها در شرایط نرمال به‏سر برده‌اند. پس از وقوع خشکسالی متوالی طی دورۀ 1377ـ 1380 به‌رغم حاکمیت شرایط نرمال تا سال 1393، روند کاهشی تراز دریاچۀ ارومیه ادامه یافته است که نشان می‏دهد علاوه بر تأثیر شرایط اقلیمی و کاهش بارش‏ها، عوامل دیگری نظیر بهره‏برداری نامناسب و برداشت بیش از حد از منابع آبی در سال‏های اخیر عامل اصلی تشدید بحران در حوضۀ دریاچۀ ارومیه بوده است. مقایسه و ارزیابی روش‏های مختلف زمین‌آماری به‌منظور توزیع مکانی شاخص خشکسالی با استفاده از معیار RMSE نشان داد روش کریجینگ دقت زیادی برای پهنه‏بندی خشکسالی دارد.

یکی از عمده دلایل خشکی دریاچه ارومیه در سال­های اخیر، تغییرات اقلیمی و توسعه کشت محصولات با نیاز آبی بالا از جمله چغندرقند بوده است. حسابداری آب با ارائه تصویر روشن از آب مصرفی در مزرعه، قادر به تشخیص فرصت­های صرفه­جویی در مصرف آب می­باشد. بدین منظور اجزاء حسابداری آب و شاخص­های عملکرد بر اساس نتایج تحقیقاتی مزرعه آزمایشی چغندرقند در منطقه میاندواب با استفاده از مدل Aqua Crop استخراج و سیستم حسابداری بر اساس مدیریت کم آبیاری و دور آبیاری در چارچوب حسابداری آب در مقیاس مزرعه­ای پیاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده سهم بارش از جریان ورودی خالص در آبیاری کامل با نوبت هفت روز در حدود هشت درصد بود و با افزایش دور آبیاری و اعمال مقادیر بیشتر کم آبیاری به 14 درصد افزایش یافت. بررسی نشانگر سهم تخلیه از جریان ناخالص ورودی نشان داد در دور آبیاری کوتاه مقدار آن به یک نزدیک بوده و تقریبا تمام آب ورودی به مزرعه به مصرف (تخلیه) رسید و فرصتی برای صرفه­جویی در مصرف آب مهیا نگردید. همچنین افزایش دور آبیاری موجب افزایش نشانگر سهم تخلیه فرایندی از کل آب مصرفی شد که افزایش آن جزء اهداف مدیریت آب در مزرعه محسوب می­گردد و سهم تخلیه فرایندی را بهبود ­بخشد. بررسی شاخص­های بهره­وری مصرف آب نشان داد کم آبیاری بهبود شاخص­ها را به دنبال داشت ولی کارایی مصرف آب را کاهش داد چرا که در کم آبیاری نسبت تبخیر که جزو تلفات غیرفرایندی است افزایش چشمگیری پیدا می­کند لذا موفقیت در اتخاذ استراتژی کم آبیاری برای صرفه­جویی در مصرف آب مستلزم به کارگیری شیوه­های دیگر مدیریتی در مزرعه نظیر استفاده از خاکپوش­ها و آبیاری قطره­ای می­باشد که به تواند جزء تبخیر را که جزو تلفات غیرفرایندی و غیرمفید است تحت کنترل درآورد.

این پژوهش در استان آذربایجان غربی در دو سال زراعی 1388 و 1389 به صورت کرت‎های خرد شده در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی اجرا شد. دو تیمار آرایش شامل: 1- کاشت یک ردیف روی پشته با فاصله ردیف ۵۰ سانتی­متر، 2- کاشت دو ردیف روی پشته به فاصله 40 سانتی‎متر و فاصله دو پشته 50 سانتی­متر (50*40)، در کرت‎های اصلی و چهار تیمار چگونگی فشردگی بستر شیار شامل: 1- بدون فشردگی، 2- ایجاد فشردگی در بستر شیار با یک نوبت غلطک­زنی، 3- دو نوبت غلطک­زنی و 4- سه نوبت غلطک­زنی در کرت‎های فرعی قرار داده شد. فشردگی خاک بستر شیار روی عملکردریشه و شکر تأثیر معنی­دار نداشت. اثر آرایش کاشت روی عملکردریشه و شکر چغندرقند در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد. تغییر آرایش کاشت معمول منطقه (یک ردیفه 50 سانتی­متر) به آرایش کاشت دو ردیفه 50×40 موجب افزایش 15/6 درصدی عملکردریشه، افزایش 20/7 درصدی عملکرد شکرناخالص و کاهش 24/2 درصدی در مصرف آب گردید. غلطک‎زنی و ایجاد فشردگی خاک بستر شیار موجب صرفه­جویی در مصرف آب شد به طوری­که مقدار مصرف آب آبیاری در تیمار بدون غلطک 14080 مترمکعب در هکتار بود که با یک، دو و سه نوبت غلطک­زنی به ترتیب 10/6، 14/9 و 18/8 درصد در مصرف آب صرفه­جویی شد. تیمار آرایش کاشت دو ردیفه 50×40 و انجام دو نوبت غلطک­زنی در زراعت چغندرقند به عنوان تیمار برتر در منطقه نقده، قابل توصیه بوده و اعمال این تیمار در روش آبیاری سطحی مصرف آب را 34/7 درصد کاهش خواهد داد.

کشاورزی پایدار به منظور تأمین نیاز‌های غذایی بدون استفاده بهینه از منابع آب میسر نخواهد شد. در این میان باتوجه به کمبود منابع آب در کشور، اتخاذ روش‌های کم‌آبیاری و افزایش کارآیی مصرف آب با هدف افزایش تولید به‌ازاء هر واحد آب مصرفی و استفاده بهینه از منابع محدود آب، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. این تحقیق به منظور تعیین اثرات کم‌آبیاری روی چغندرقند در دشت میاندوآب انجام شد. آزمایش بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی به صورت اسپلیت پلات با سه سطح آبیاری(100، 75 و 50 درصد نیاز آبی) در کرت‌های فرعی و سه دور آبیاری (7، 10 و 14 روز) درکرت‌های اصلی با چهار تکرار در سال‌های 1378 و 1379 اجرا گردید. کم‌آبیاری موجب کاهش معنی­دار عملکرد ریشه و شکر قابل‌استحصال شد. نرخ این کاهش در شکر قابل‌استحصال کمتراز عملکرد بود و علت آن تأ‌ثیر مثبت کم‌آبیاری در افزایش درصدقند بود. کم‌آبیاری تأثیر مثبت روی برخی از صفات کیفی ریشه نشان داد. بیشترین عملکرد ریشه از تیمار D7S100 (دور 7روز و تأمین 100درصد نیاز آبی) با 71/67 تن در هکتار و حداقل آن با 7/49درصد کاهش عملکرد از تیمار D14S50 به دست آمد. تأثیر کم‌آبیاری در کاهش عملکرد در دورهای طولانی­تر آبیاری بیشتر از دورهای کوتاه مدت بود. اعمال 50درصد کم‌آبیاری منجربه کاهش شدید عملکردریشه شد و ضمن عدم‌پذیرش در بین زارعین، تولید را نیز غیراقتصادی می‌کند. با درنظر گرفتن کارایی مصرف آب براساس شکر قابل‌استحصال و پرهیز از سطح آبیاری 50درصد، آبیاری با دور 10 روز و اعمال 25درصد کم آبیاری(D10S75) قابل توصیه است. در این گزینه مقدار مصرف آب نسبت به تیمارD7S100 معادل 29درصد کاهش می‌یابد. این در حالی است که عملکرد ریشه 23/5درصد و شکر قابل‌استحصال 6/16درصد کاهش داشته است. نرخ کاهش عملکرد در مقایسه با کاهش مصرف آب به طور قابل ملاحظه­ای کمتر بوده و در واقع می‌توان با آب صرفه‌جویی شده سطح کشت را افزایش داد.

اعمال تنشﻫای آبی براساس دو هدف عمده افزایش کارایی مصرف آب و استفاده بهینه از منابع آب و اهداف به زراعی (نظیر افزایش برخی پارامترهای کیفی محصول، جلوگیری از رشد بیﺭویه اندامﻫای هوایی محصولاتی نظیر چغندرقند و…) صورت میﮔیرد. در صورتی که در مراحلی از رشد گیاه که حساسیت کمتری به خشکی دارد، از مقدار آب آبیاری کاسته شود، میﺗوان ضمن کاهش هزینه‌های آب آبیاری از آب صرفهﺟویی شده و در سایر زراعتﻫا استفاده به عمل آورد و بدین ترتیب کارایی مصرف آب را افزایش داد. این تحقیق با هفت تیمار آبیاری در سه تکرار در قالب طرح بلوکﻫای کامل تصادفی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی خوی به مدت دو سال (1378 و1380) به مرحله اجرا درآمد. تیمارهای آبیاری شامل: آبیاری در تمام مراحل، عدم آبیاری در مرحله کاشت تا سبزشدن، قطع آبیاری در مرحله سبزشدن تا مرحله شروع رشد ثابت، عدم آبیاری در مرحله کاشت تا سبزشدن و قطع یک نوبت آبیاری در مرحله رشد ثابت، عدم آبیاری در مرحله کاشت تا سبزشدن و قطع آبیاری آخر، قطع آبیاری در مرحله سبز تا شروع رشد ثابت و قطع یک نوبت آبیاری در مرحله رشد ثابت، قطع آبیاری در مرحله سبزشدن تا مرحله شروع رشد ثابت و قطع آبیاری آخر بودند. نتایج دو سال آزمایش نشان ‌دادکه تیمارهای آبیاری در سطح یک درصد تأثیر معنی‌دار در تولید ریشه و شکر قابل استحصال دارد. در صورتی‌که به توان سبزشدن بذور و نیاز آبی چغندرقند در مرحله اولیه رشد را بدون نیاز به آبیاری توسط بارندگیﻫا تأمین نمود، میﺗوان ضمن کاهش 5/16 درصد در مصرف آب نسبت به تیمار شاهد, شکر قابل استحصال را 3/13 درصد افزایش داد. در این حالت کارایی مصرف آب،70/1 کیلوگرم شکر در هر مترمکعب آب مصرفی در مقایسه با 25/1 در تیمار شاهد حاصل میﮔردید. در صورتی‌که از آبیاری آخر نیز صرف نظر شود، ضمن کاهش 2/21 درصد در مصرف آب، شکر قابل استحصال نسبت به شاهد 11 درصد افزایش یافته و کارایی مصرف آب به 76/1 کیلوگرم شکر بر مترمکعب آب مصرفی افزایش خواهد یافت. از پارامتر‌های کیفی محصول، درصدقند درسطح یک درصد و مقدار سدیم موجود در ریشه در سطح پنج درصد تحت تأثیر قرارگرفته‌اند. به طورکلی کلیه تنشﻫای آبی وارد شده موجب افزایش درصدقند نسبت به تیمار شاهد شد. قطع آبیاری در مرحله اولیه رشد و قطع آبیاری آخر منجربه افزایش درصدقند گردید، طوری­که درصدقند از 74/12 در تیمار شاهد به 09/16 افزایش یافت. بنابراین افزایش درصدقند، کاهش عملکرد ریشه به علت تنش آبی را جبران نموده و شکر قابل استحصال این تیمار بیشتر از تیمار شاهد به دست آمده است.