تحسين استهلاك المياه باستخدام المحاصيل

هناك خياران لزيادة إنتاج المحاصيل: زيادة المساحة وتحسين استخدام الأراضي، حيث تم الحصول على الإمدادات الغذائية في الفترة المبكرة من الزراعة فقط من خلال توسيع المساحة المادية للأرض. تدريجيا، كان لتحسين إنتاجية الأراضي باستخدام تقنيات الزراعة والإدارة المختلفة لإنتاج الغذاء دور أكثر بروزا من زيادة مساحة الأرض المادية. كما هو الحال اليوم، لا تؤدي زيادة المساحات دورا رئيسيا في إنتاج المحاصيل.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

تشير الاتجاهات التاريخية إلى أنه على الرغم من استخدام الأسمدة ومبيدات الآفات وتربية النباتات يمكن أن يحسن العائد لكل وحدة مساحة، ولكن تدريجيا بسبب الإدارة غير السليمة للموارد، أدى التلوث الناجم عن الأسمدة الكيماوية ومبيدات الآفات إلى تهديد الاستدامة الزراعية، بينما فيما يتعلق بتربية النبات في كثير من الحالات وصلت النباتات إلى حد إنتاجها البيولوجي.

اقرأ المزيد: إدارة المياه الجوفية اقتصادياً واستدامتها

تسلط سطور هذا المقال الضوء على الجوانب ذات الصلة بتحسين استهلاك المياه باستخدام المحاصيل, وهذا يتضمن النقاط الاتية: اولا: إدارة الري, ثانيا: التحديات, ثالثا: زيادة إنتاجية المياه, رابعا: إدارة استراتيجية الري, خامسا: المدخلات وإنتاجية المحاصيل, سادسا: تحسين استهلاك المياه, سابعا: تحديد القيم الحدية, ثامنا: ندرة المياه والملوحة, تاسعا: الغلة المائية والإنتاج المستدام.

أولا: إدارة الري

ما زال لإدارة الري دور رئيسي في زيادة إنتاجية الأراضي وإنتاج الغذاء، وحاليا يعتمد 2,5 مليار شخص من حيث العمالة والغذاء والدخل على الزراعة المروية، حيث تشير التقديرات إلى أنه في غضون الـ30 سنة المقبلة يعتمد 80% من الغذاء الإضافي اللازم لسكان العالم على الري.

على الرغم من الزيادة في الزراعة المروية يمكن أن تؤدي دورا مهما في توفير الاحتياجات الغذائية العالمية، إلا أن الموارد المائية لمثل هذه التنمية محدودة. لذلك يتم التأكيد على الاستخدام الأكثر فعالية للموارد الحالية في الري.

اقرأ المزيد: مدير معهد الأراضي والمياه: منظومة إدارة المياه في مصر فوق الـ”ممتازة”

يعتبر استخراج المياه الجوفية على المدى القصير فعالا في إنتاج الغذاء، لكن استمراره لن يكون مستداما على المدى الطويل.

تعتبر الزراعة هي أكبر مستهلك للمياه في العالم، ويتم استخدام حوالي من 80% ـ 90% من الموارد المائية المستغلة في القسم الزراعي، ولذا فإن زيادة إنتاجية المياه واستخدام المياه الموفرة للأرض الجديدة يمكن أن يزيد من إنتاج المحاصيل.

بشكل عام كانت الإدارة التقليدية للحد من مخاطر نقص المياه في القطاع الزراعي هي إدارة الطلب، وذلك بشكل أساسي لتطوير تخزين المياه باستخدام السدود أو المياه التي تم تجميعها، وبالطبع أدى ذلك إلى مشاكل مختلفة من بيئية بسبب التغير في دورة المياه الهيدرولوجية.

شاهد: طرق ترشيد استهلاك مياه الري

اليوم، وصلت معظم البلدان إلى ذروة استخدام مواردها المائية واستخراج المياه الرئيسية التي يمكن الوصول إليها، ومن الطبيعي أن تكون تكلفة استخراج المياه في هذه الظروف أكثر وأكثر تكلفة كل يوم، ومن الناحية العملية ستكون الممارسات الزراعية غير اقتصادية.

ثانيا: التحديات

 في ظل هذه الظروف كان على القطاع الزراعي التنافس مع القطاعات الأخرى لاستخدام كل وحدة من ماء، وبعبارة أخرى هناك سؤال جاد يطرح نفسه حول ما إذا كان استخراج المياه على المدى الطويل لإنتاج المحاصيل هو الاقتصاد؟ أو أن استخدام المياه في قطاعات أخرى مثل الصناعة يتمتع بميزة نسبية أعلى؟ أدى النمو السكاني السريع والحاجة إلى مزيد من الإنتاج إلى زيادة الطلب على المياه في القطاع الزراعي مقارنة بأي قطاعات أخرى مستهلكة للمياه (الصناعة، والأغراض المنزلية، والشرب).

اقرأ المزيد: خبير دولي يكشف عن كيفية زيادة إنتاجية المياه في مصر

 لذا، فإن التحدي الرئيسي للقطاع الزراعي هو إنتاج المزيد من المحاصيل باستخدام كميات أقل من المياه، وفي هذا السياق تعد زيادة كفاءة استخدام المياه إحدى الاستراتيجيات المهمة لزيادة الإنتاج.

إن أحد الحلول المهمة للحد من الجوع والفقر والحفاظ على المستوى السابق للإنتاج هو زيادة إنتاجية المياه بما يتناسب مع زيادة الطلب على الغذاء. زيادة كفاءة استخدام المياه مع الحفاظ على استقرار الإنتاج وتقليل استهلاك المياه.

شاهد: دور معهد الأراضي والمياه والبيئة في ترشيد استهلاك مياه الري

ثالثا: زيادة إنتاجية المياه

هناك حلان أساسيان لزيادة إنتاجية المياه: وهما تقليل استهلاك المياه من خلال الإنتاج المؤكد (إدارة الري) وزيادة الإنتاج بكمية ثابتة من المياه (إدارة الهندسة الزراعية) والتي ستؤدي في النهاية إلى زيادة الإنتاج بكمية أقل من المياه.

ا – تحسين إدارة الري

يمكن تلخيص طرق زيادة إنتاجية المياه من منظور تحسين إدارة الري على النحو التالي:

– تحسين كفاءة الري (تحسين أنظمة الري التقليدية والتغيير لأنظمة الري الحديثة).

– التخصيص الأمثل للموارد المائية.

– الري الناقص أو البديل.

– تحسين استخدام المياه من خلال تحديد العلاقات بين الماء والغلة (وظائف الإنتاج).

– استخدام الماء غير المألوف.

– تقليل التبخر.

اقرأ المزيد: استخدام نظم المعلومات الجغرافية في إدارة الري

ب  – تحسين إدارة الإنتاج

يمكن تحقيق زيادة الإنتاج لكل وحدة من استهلاك المياه من خلال تحسين إدارة الإنتاج، حيث تشير إدارة الإنتاج إلى جميع الأنشطة الزراعية التي تؤدي إلى زيادة الإنتاج، ويمكن الاستشهاد بما يلي في هذا السياق:

– تقليل فترة نمو النبات.

– زيادة العمق وكثافة الجذور في التربة.

– تغيير وإصلاح النمط المحصولي على أساس أعلى إنتاجية للنبات.

– تناوب المحاصيل.

– تطبيق تقنيات الحراثة من أجل استخدام أكثر كفاءة (الرطوبة في التربة ومياه الري والأمطار).

– مكافحة الآفات والأمراض.

– تحسين خصوبة التربة.

رابعا: إدارة استراتيجية الري

إدارة استراتيجية الري لزيادة الإنتاج لن تكون هي نفسها في جميع المجالات، وفي المناطق التي تتوفر فيها كمية كافية من المياه يمكن أن تكون استراتيجية الري الكاملة خيارا مناسبا، بينما في المناطق التي تكون فيها المياه محدودة يعتبر الري الناقص استراتيجية مناسبة، وأخيراً في المناطق التي تكون فيها موارد المياه مالحة فإن استخدم استراتيجيات الإدارة لتحقيق الإنتاج المستدام أيضا حيث أن العائد الاقتصادي هو إدارة مناسبة.

اقرأ المزيد: استراتيجية أنظمة الري والصرف

مع ذلك، هناك حاجة إلى أي استراتيجيات اختيارية لإدارة محددة وهي دالة للزمان والمكان، ولكن في جميع الحالات فإن معرفة علاقة الغلة المائية (وظيفة الإنتاج) ضرورية من أجل تحقيق الكميات المثلى من مياه الري والإنتاج المستدام.

خامسا: المدخلات وإنتاجية المحاصيل

للتعبير عن العلاقة بين المدخلات وإنتاجية المحاصيل يتم استخدام وظائف الإنتاج، حيث أن دوال إنتاج المحاصيل هي علاقة رياضية بين المحصول والمدخلات المستخدمة في عملية الإنتاج، بمعنى آخر تحدد وظيفة إنتاج المحاصيل معدل تحويل المدخلات إلى المخرجات.

يمكن استخدام البيانات الإحصائية التي تم الحصول عليها من الملاحظات الميدانية أو التصميم التجريبي الخاضع للرقابة لتقدير وظائف الإنتاج، ويمكن تصنيف عوامل الإنتاج بطرق مختلفة، حيث أن بعض العوامل متغيرات وبعضها الآخر ثابت، فبعض العوامل مهمة جدا وبعضها الآخر ليس مهما.

اقرأ المزيد: محددات استصلاح واستزراع الأراضي كاستثمار زراعي وطرق علاجها

عادة ما يتم تقدير وظيفة إنتاج المحاصيل بناءً على عدد قليل من العوامل المتغيرة الخاضعة للرقابة، ويمكن تحديد سيناريوهات مختلفة باستخدام دالة الإنتاج المقدرة بناءً على تحديد المستخدم، ويمكن حساب مقدار العائد في مستويات مختلفة من المدخلات المستخدمة لوظيفة إنتاج المحاصيل، والإنتاج الهامشي والقيمة النهائية لكل من عوامل الإنتاج والمعدل الهامشي لعوامل الإحلال الفنية.

سادسا: تحسين استهلاك المياه

يعد تحسين استهلاك المياه نوعا من خيارات الإدارة التي قد تنشئ علاقة بين الأرض والمياه في ظل ظروف المياه / الأرض بحيث يكون إنتاج المحاصيل ميسور التكلفة اقتصاديا وممكن تقنيا، وبشكل عام  هناك علاقة منحنية بين الدخل الإجمالي والمياه المطبقة وعلاقة خطية مع دالة التكلفة.

في الواقع يزداد الدخل الإجمالي بالمياه ويصل إلى أقصى نقطة ثم ينخفض بشكل أساسي بسبب زيادة تكلفة المياه وكذلك انخفاض الإنتاج، لكن دالة التكلفة ترتفع خطيا مع زيادة كمية الماء، وصافي الدخل يساوي الفرق بين إجمالي الدخل والتكلفة.

اقرأ المزيد: «الزراعة المصرية» في منظومة الأمن الغذائي العربي

سابعا: تحديد القيم الحدية

لجدولة الري المثلى فإن العلاقة الدافعة بإنتاجية المياه (وظيفة إنتاج مياه المحصول) مطلوبة لتحديد الكمية المثلى للمياه، وبشكل عام يتم استخدام الشكل التربيعي لإنتاج مياه المحاصيل لوصف العلاقة بين مياه الري وإنتاجية المحاصيل.

ثامنا: ندرة المياه والملوحة

تعتبر ندرة المياه والملوحة من المشاكل الرئيسية في تقليل إنتاج المحاصيل في المناطق القاحلة وشبه القاحلة في العالم، حيث أنه بسبب ندرة المياه العذبة أصبح استخدام المياه المالحة أمرا لا مفر منه لتلبية الاحتياجات المائية للمحاصيل الزراعية.

في بعض مناطق نقص المياه في العالم عادة ما يستخدم المزارعون المياه المالحة خاصة للحبوب الشتوية في مرحلة ما قبل البذر والمراحل الأولى من نمو المحصول، ويواجه المزارعون تحديات تطبيقات المياه المثلى المالحة والتأثير الاقتصادي لاستخدام المياه المالحة، ولذلك من الضروري تقدير غلة المحاصيل استجابة للملوحة المشتركة وظروف الإجهاد المائي الناتجة عن استخدام أي مجموعة معينة من كمية المياه وجودتها.

تاسعا: الغلة المائية والإنتاج المستدام

تعد معرفة علاقة الغلة المائية (وظيفة الإنتاج) ضرورية لتحقيق الكميات المثلى من مياه الري والإنتاج المستدام، ويعد تحسين استخدام المياه نوعا من خيارات الإدارة التي قد تنشئ علاقة بين الأرض والمياه في ظل ظروف المياه / الأرض بحيث يكون إنتاج المحاصيل ميسور التكلفة اقتصاديا ويكون ممكنا تقنيا أيضا.

اقرأ المزيد: آفاق وتحديات إنتاج الغذاء في الوطن العربي

تم الأخذ بعين الاعتبار الاستخدام الأمثل لمياه الري من خلال وظائف إنتاج مياه المحاصيل بكميات مختلفة من المياه تحت ظروف غير ملحية وكذلك ظروف الملوحة والضغط المائي، حيث أظهرت دالة إنتاج الماء المقدرة لأي صنف أن لديهم ثوابت مختلفة وكذلك استجابة مختلفة للماء مما أدى إلى إمكانية اختيار الأصناف المناسبة لزيادة إنتاجية المياه.

 المقارنة الكمية لاستراتيجيتين أظهر الري الكامل والري الناقص أنه إذا استخدم المنتجون بدلا من الري الكامل جزء من المزرعة الري الناقص لزيادة المساحة المروية سيزداد إجمالي الإنتاج وإجمالي الإيرادات، ولتقليل مخاطر الإجهاد المائي على تقليل غلة المحاصيل من الضروري معرفة حساسية مراحل النمو المختلفة للمحصول للإجهاد المائي.

في ظل كميات مختلفة من مياه الري (منحدر حاد في الري الناقص وانحدار أقل في الري الكامل) يظل النظر في اتجاه إنتاجية المحاصيل أولوية تخصيص موارد المياه إلى مناطق قليلة من المياه هي استراتيجية فعالة للغاية للاستخدام الأمثل لموارد المياه وزيادة الإنتاج ودخل المزارعين.

لم يتم تأكيد الانخفاض في المحصول بسبب الملوحة والإجهاد المائي من خلال مفاهيم الدلات الخطية البسيطة والمضاعفة، حيث وجد أن دوال الإنتاج التربيعي تنبأت بشكل جيد بالمحصول تحت ظروف الملوحة والضغط المائي، وأوضحت النتائج أن انخفاض الغلة بسبب زيادة وحدة الجهد (أي محتوى الماء) لم يكن هو نفسه بسبب زيادة وحدة القدرة التناضحية (أي الملوحة).

عموما إن إنتاج مياه المحاصيل المشتقة من الأساليب التجريبية تكون خاصة بالموقع والسنة، ولذلك لن يكون هناك تعميم لوظائف الإنتاج بهذه السهولة.

المراجع

Ayers RS, Westcot DW. 1985. Water quality for agriculture. FAO Irrigation and Drainage

Paper, No. 29, Rev.1.

Boydak, E., Alpaslan, M., Hayta, M., Gercek, S. and Simsek, M. 2002. Seed composition of soybeans grown in the Harran region of Turkey as affected by row spacing and irrigation. J. Agric. Food Chem. 50: 4718–4720.

Datta KK, Dayal B. 2000. Irrigation with poor quality water: An empirical study of input use

economic loss and coping strategies. Ind. J. Agric. Econ. 55: 26-37.

Datta KK, Sharma VP, Sharma DP. 1998. Estimation of a production functions for wheat

under saline conditions. Agric. Water Manag. 36: 85-94. Agric. Econ. 11 (1): 58-66.

Dinar R, Letey J, Vaux HJJr. 1985. Optimal rates of saline and non-saline irrigation waters for

crop production. Soil Sci. Soc. Am. J. 50: 440-443.

Dinar A, Knapp KC. 1986. A dynamic analysis of optimal water use under saline conditions.

Western J. Soil Sci. Soc. Am. J., 49: 1005-1009.

English,  M.J.  1990.  Deficit  irrigation-I:  analytical  framework.  Journal  of  Irrigation  and

Drainage Engineering, 116: 399-412.

English, M.J., and Nakamura, B.C. 1989. Effects of deficit irrigation and irrigation frequency

on wheat yields. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 115(2), 172-184.

FAOSTAT  2001.  FAOSTAT  statistical  database.  Food  and  Agriculture  Organization

http://www.fao.org/

Harris, H.C. 1991. Implications of climate variability. In: Harris, H.C., Cooper, P.J.M. and Pala, M. (eds) Soil and Crop Management for Improved Water Use Efficiency in rain-fed areas. Proceedings of an international workshop 1989, Ankara, Turkey. ICARDA, Alepo, Syria, P. 352.

Kiani, A.R. & Abbasi, F. 2009. Assessment of the water-salinity crop production function of wheat  using  experimental  data  of  the  Golestan  Province,  Iran.  Irrigation  and Drainage. (ICID), 58: 445-455.

Letey J, Dinar A. 1986. Simulated crop production functions for several crops when irrigated

with saline waters. Hilgardia, 54: 1-32.

Letey  J,  Dinar  A,  Knapp  KC.  1985.  Crop-water  production  function  model  for  saline

irrigation waters.

Maas EV. Hoffman GJ. 1977. Crop salt tolerance current assessment. Journal of  Irrigation

and Drainage Engineering, 103 (2): 115-134.

Oster JD, Stottlmyer DE, Arpaia ML. 2007. Salinity and water effects on ‘Hass’ Avacado

yields. J. Am. Soc. Hort. Sci. 132(2): 253-261.

Oweis, T.Y. and Hachum, A.Y. 2003. Improving water productivity in the dry areas of west Asia and north Africa. CAB International, water productivity in agriculture: Limits and Opportunities for improvement (eds J.W. Kijne, R. Barker and D. Molden).