شکل۱-۱: اهداف زهکشی عبارتند از: الف: دفع آب مازاد ب: کنترل شوری و پ: حفظ سطح ایستابی در یک تراز مناسب
شبکه ­های زهکشی سیستم­های مصنوعی هستند که فقط زمانی­که زهکشی طبیعی برای یک شکل مطلوبی از کشاورزی کافی نیست، اجرا می­شوند. نواحی که از نظر زهکشی طبیعی دارای محدودیت بوده و نیازمند زهکشی مصنوعی می­باشند؛ معمولاً در دشت­های ساحلی، دره­های رودخانه­ای و جلگه­هایی که در مناطق مرطوب میزان بارش از تبخیر بیشتر است یا در مناطق خشک که استفاده از آب آبیاری به صورت بی­رویه موجب آب ماندگی و شوری ثانویه می­گردد، واقع شده ­اند. سیستم­های زهکشی لوله­ای به عنوان یک روش نسبتاً ارزان و ضروری، برای بهبود حاصلخیزی اراضی کشاورزی به خصوص در نواحی خشک و نیمه خشک مورد توجه می­باشد(۴).

شبکه زهکشی زیرزمینی در جهت نیل به اهداف زیر مورد استفاده قرار می­گیرند:
احیای اراضی جدید که سطح آب زیرزمینی و شوری خاک خیلی بالا است.
کنترل تراز سطح آب زیرزمینی در عمق مناسب و شوری خاک در حد مناسب.
بهبود وضعیت حاصلخیزی در اراضی شور و ماندابی در حد پتانسیل آنها.
تحت شرایط خاص، اهداف زیر نیز مورد توجه می­باشد:
تردد در مزرعه برای بهره ­برداری مکانیزه تسهیل می­ شود.
محصول بیشتری در سال می ­تواند تولید شود.
تنوع کشت امکان­ پذیر می­گردد.
محصولات با ارزش­تری می ­تواند کاشته شود.
و در نهایت از مزایای ثانویه سیستم­های زهکشی کشاورزی عبارتند از:
خروج فاضلاب­ها: پایین آوردن تراز سطح آب زیرزمینی در منطقه، موجب ارتقاء سطح بهداشت مراکز جمعیتی می­ شود.
بهداشت محیط: پایین آوردن سطح آب زیرزمینی و از بین بردن آب­های راکد می ­تواند تحت شرایط خاص بیماری­های مالاریا و … را کنترل نماید.
بهبود دسترسی و رفت و آمد به اراضی: پایین آوردن سطح آب زیرزمینی و دفع آب سطحی دسترسی به اراضی را بهبود خواهد داد.
بهبود شرایط محیط زیست: پایین آوردن سطح آب زیرزمینی و کاهش شوری در اراضی تخریب محیط زیست را از بین برده یا کاهش خواهد داد(۴).
۱-۱۰- انواع روش­های زهکشی
در مناطق مرطوب هدف اولیه از زهکشی کشاورزی پایین آوردن سطح ایستابی از ناحیه توسعه ریشه­ها است تا تهویه کافی پس از بارندگی و آبیاری فراهم شود. دومین هدف، فراهم آوردن امکان دسترسی به مزرعه و تردد در آن برای کاشت و برداشت به موقع است. تحت این شرایط سیستم­های زهکشی روباز بیشتر معمول هستند، اما عملیات کشاورزی در بیشتر حالات ترکیب آن با زهکشی زیرزمینی را برای پایین آوردن سریع سطح آب زیرزمینی بعد از بارندگی یا در پایان فصل بارندگی ضروری می­سازد. در نواحی خشک و نیمه خشک، هدف اولیه از زهکشی کشاورزی، دفع نمک­های تجمع یافته در ناحیه توسعه ریشه­ها و کنترل شوری ثانویه با پایین آوردن سطح آب زیرزمینی می­باشد. این اهداف می ­تواند هم با زهکش لوله­ای و هم روباز بدست آید. اما در بیشتر موارد زهکشی لوله­ای راه حل عملی­تری است(۴). زهکشی زیرزمینی به صورت چهار نوع زیر احداث می­شوند:

• • زهکشی با چاه (زهکشی عمودی)

• • زهکشی مول (زهکشی افقی)

• • زهکشی روباز (زهکشی افقی، نهر زهکشی نیز نامیده می­ شود)

• • زهکشی لوله­ای (زهکشی افقی و زهکشی تنبوشه­های هم نامیده می­ شود).

۱-۱۱- نیاز زهکشی اراضی شالیزاری
سطح وسیعی از اراضی شالیزاری کشور به دلیل بالا بودن سطح آب زیرزمینی و نزدیکی به دریا دارای مشکل زهکشی می­باشند که ضمن بالا بردن صعوبت کاری در کشت سنتی، امکان کشت و کار مکانیزه را دشوار و در مواردی غیر ممکن می­سازد، همچنین کشت محصول پس از برداشت برنج در فصول پائیز و زمستان نیز با مشکلات عدیده­ای مواجه است. با احداث شبکه زهکشی زیرزمینی در این نوع اراضی، ضمن کاهش صعوبت کاری و امکان کشت و کار مکانیزه، ضریب کشت محصول نیز چند برابر خواهد شد.
اهداف زهکشی در اراضی شالیزاری شامل فراهم کردن شرایط برای آماده ­سازی زمین، استقرار گیاه،
آماده ­سازی زمین برای برداشت، مقابله با مواد سمی تولید شده در اثر شرایط احیایی خاک (مسمومیت آهن، کمبود روی و…)، جذب بهتر مواد غذایی، جلوگیری از استغراق بیش از حد در هنگام بارندگی، توسعه کشت دوم، آماده کردن شرایط رطوبتی خاک برای حرکت ماشین­آلات در مرحله شخم و برداشت، تهویه خاک، بهبود شرایط فیزیکی خاک، فراهم کردن شرایط برای جوانه­زنی در کشت مستقیم و… می­باشد.
بارندگی زیاد در نیمه دوم سال در مناطق شالیکاری، سنگینی بافت خاک، ضریب آبگذری و نفوذپذیری کم، فقدان ساختمان و چسبندگی خاک­ها، ایجاد گلخرابی به عنوان شخم، ایجاد لایه هاردپن در عمق کم، شیب کم و نامناسب بودن زهکشی طبیعی از مختصات اراضی شالیزاری شمال کشور می­باشد. در سایر مناطق شالیکاری نیز بجز بارندگی، سایر مختصات تقریباً مشابه می­باشند. بدیهی است که از دیدگاه زهکشی این خصوصیات خاک، موجب کم شدن شدید فاصله زهکش­ها و افزایش شدید هزینه خواهد گردید .در عین حال اجرای زهکش در شرایط خاک­های مرطوب و چسبنده بسیار مشکل و هزینه­بر خواهد بود. همچنین وجود سخت­لایه در عمق کم (حدود۳۰ سانتی­متر( موجب جلوگیری از نفوذ آب به لایه­ های پایین­تر خواهد شد که طبعاً حرکت آب در پروفیل خاک به سمت زهکش­ها را با اشکال مواجه خواهد ساخت.
اما مهم­ترین ویژگی این اراضی را می­توان نیاز به غرقابی و یا حالت­های نزدیک به اشباع در دوره کشت برنج برشمرد. به سخن دیگر، در دوره­ای از سال (بخشی از زمان کشت شالی) خروج آب از سطح زمین و پروفیل خاک مطلوب نمی ­باشد. بنابراین سیستم زهکشی باید بتواند با این وضعیت (که ظاهراً متناقض است( سازگار باشد .این امر با مد نظر قرار دادن اهداف مختلف زهکشی و نحوه مدیریت زراعی برنج میسر خواهد بود. به دلیل مساعد بودن شرایط آب و هوایی، مناسب بودن بستر (کشت شالیزار) و نیروی کار فراوان در استان­های شمالی کشور، امکان کشت محصولات فصل خنک، خصوصاً سبزیجات میسر می­باشد. از آنجایی­که میزان بارندگی در نیمه دوم سال بالا بوده و به تبع آن عمق سطح ایستابی کم خواهد شد که برای اکثر محصولات مضر می­باشد لذا تجهیز این اراضی به سیستم زهکشی زیرزمینی ضروری می­باشد.
انتخاب نوع سیستم زهکشی سطحی یا زیرزمینی با توجه به موارد فوق­الذکر بستگی به امکانات اقتصادی و فنی دارد. بدین دلیل سیستم­های زیرزمینی حتی در آن دسته از اراضی که طرح تجهیز و نوسازی در آنها انجام می­گیرد، تاکنون مورد توجه واقع نشده است. اما زهکشی سطحی به دلیل هزینه پایین­تر و نیاز به امکانات اجرایی ساده­تر بخصوص برای مقابله با بارندگی­های شدید از ابتدا مورد توجه کشاورزان بوده است. بخصوص در طرح­های تجهیز و نوسازی احداث آن در انتهای کرت­ها از قسمت­ های مهم هر طرح می­باشد. به­ طور کلی زهکشی زیرزمینی اراضی شالیزاری با هدف خشک کردن زمین در زمان برداشت ( بالابردن تحمل­پذیری خاک)، زهکشی میان­فصل و پایین آوردن سطح ایستابی پس از برداشت برنج (جهت کشت پاییزه و زمستانه) احداث می­گردد.
۱-۱۱-۱- زهکشی شالیزار در اواسط فصل رشد برنج
زهکشی شالیزارها به مدت ۷ تا ۱۰ روز در پایان دوره پنجه­زنی و ابتدای رشد زایشی، اثرات مطلوبی بر افزایش عملکرد این محصول دارد. این عمل اجازه می­دهد تا زمین خشک شده و ترک­های مویی در سطح زمین ایجاد گردد. در این فرایند، ضمن تهویه خاک، سموم جمع شده (مانند سولفید هیدروژن) در منطقه توسعه ریشه گیاه برنج نیز از محیط خارج می­گردد. شکل(۱-۲) زمان­هایی که خاک­های شالیزاری به زهکشی نیاز دارند را نشان می­دهد.
۱-۱۱-۲- زهکشی در زمان برداشت
زهکشی مزرعه حدود ۱۰ تا ۱۵ روز قبل از برداشت محصولات اثرات مطلوبی بر کیفیت برنج داشته و شرایط مناسبی جهت برداشت آن ایجاد می­ کند. این اثرات شامل هم زمان رسیدن دانه­ های برنج، افزایش کیفیت محصولات برداشتی، تأمین شرایط مناسب جهت برداشت دستی یا مکانیزه با بهره گرفتن از کمباین­های بزرگ می­باشد. با توجه به نوع ماشین­آلاتی که قرار است در زمان برداشت در سطح مزرعه تردد نمایند، تحمل­پذیری مورد نیاز خاک تعیین می­گرددکه رابطه معکوسی بین رطوبت خاک و ظرفیت تحمل­پذیری آن وجود دارد.
شکل۲-۱: زمان­های مورد نیاز برای زهکشی در اراضی شالیزاری
۱-۱۱-۳- زهکشی اراضی شالیزاری و توسعه کشت دوم
پس از برداشت برنج اغلب اراضی شالیزاری به دلیل شرایط ماندابی و مشکلات زهکشی بلا استفاده رها می­شوند. زهکشی اراضی و رفع شرایط ماندابی، امکان توسعه کشت دوم گیاهانی مانند کلزا، شبدر، ماش، سبزیجات و برخی کشت­های دیگر را فراهم می ­آورد.
از آنجا که تا کنون مطالعه­ ای در مورد تاثیر انواع و فواصل مختلف زهکشی در کشت گیاه تریتیکاله در منطقه انجام نگرفته است در این تحقیق سعی شده تا با بهره گرفتن از راهکار زهکشی (سطحی و زیرزمینی) در فواصل مناسب، نسبت به اصلاح مقدار آب در خاک و در محدوده ریشه این گیاه و نتایج آن بر روی عملکرد و اجزای عملکرد آن و معرفی بهترین نوع زهکشی و فاصله مناسب در هر نوع اقدام گردد.
فصل دوم
بررسی منابع
۲-۱- مروری بر مطالعات انجام شده
کافی و همکاران (۱۳۷۹) بیان کردند تنفس هوازی در ریشه گیاهان در حضور اکسیژن مشاهده می­گردد، در شرایط کمبود اکسیژن چرخه تری کربو کسیلیک اسید )چرخه کربس( نمی­تواند فعال باشد و ATP فقط از طریق گلیکولیز و یا تخمیر مواد آلی تولید می­ شود. در جریان عمل تخمیر فقط ۲ مولکول ATP به ازای هر مولکول قند هگزور تولید می­ شود ( ۶ درصد میزان ATPتولید شده در جریان تنفس هوازی( که در مقایسه با ۳۶ مولکول ATP تولید شده درجریان عمل تنفس هوازی بسیار کم می­باشد. لذا صدمه به متابولیسم ریشه در اثر فقدان ATP مشاهده می­ شود.
قبادی و همکاران (۱۳۸۵) با بررسی نتایج حاصل از بررسی روند رشد طولی و وزن خشک ریشه گندم نشان دادند که بین ژنوتیپ­ها، مراحل شروع دوره غرقابی و سطوح مختلف غرقابی، واکنش­های متفاوتی دیده شد، به گونه ­ای که حتی دوره غرقابی ۱۰ روزه در هر مرحله از رشد که اتفاق بیفتد، گیاه به هیچ وجه نمی­تواند خسارت وارده را جبران کند.
گنجعلی و همکاران (۱۳۸۷) گزارش کردند که تنش غرقابی به مدت ۱۲ روز اعمال و پس از مدت مذکور زهکشی انجام شد. تنش غرقابی سطح برگ و بیوماس اندام هوایی را به صورت معنی­داری کاهش داد. بیوماس ریشه تحت تاثیر تنش غرقابی به شدت کاهش یافت.
پارسی نژاد و همکاران (۱۳۸۷)، بیان داشتند بسیاری از مشکلات پیشرو در پروژه­ های آبیاری و زهکشی به علت نگرش سنتی حاکم بر معیارهای طراحی می­باشد. عمق و فاصله نصب زهکش­های زیرزمینی از پارامترهای مهم طراحی بوده که علاوه بر تاثیر بر عملکرد مطلوب سیستم­های زهکشی، نقش مهمی در پیامدهای مثبت و منفی اثرات زیست محیطی سیستم­های زهکشی ایفا می­ کند.
کانل و همکاران (۱۹۸۰)، گزارش کردند که غلاتی مثل گندم در مرحه جوانه زدن به غرقابی حساس بوده و با افزایش سن تحملشان بیشتر می­ شود تا مراحل اولیه زایشی که دوباره حساسیت در آنها افزایش می­یابد.
لینچ و همکاران (۱۹۸۱) جکسون (۱۹۸۳)، با بررسی روی نخود فرنگی، غلات و حبوبات گزارش کردند میزان آسیب به عملکرد به مراحل رشد و نمو گیاه و عواملی همچون مدت غرقابی و دما بستگی دارد و مرحله جوانه­زنی بذر را آسیب­پذیرترین مرحله عنوان کردند.
موسگراو وهمکاران (۱۹۹۱) اظهار داشتند سرعت جذب خالص (NAR) در شرایط غرقابی افزایش ولی سرعت رشد نسبی RGR و طول عمر برگ LAD کاهش می­یابد، در آزمایش دیگری اظهار داشتند که با وجود متفاوت بودن فتوسنتز در شرایط هوازی و غیر هوازی، NAR تغییر نمی­کند.
لینکمر و همکاران(۱۹۹۸) در آزمایشی گزارش کردند که NAR به دلیل بسته شدن روزنه­ها و کاهش هدایت روزنه­ای کاهش می­یابد.
بلوئت و واتمن (۱۹۹۹) با تحقیقات بر روی گیاه کلزا نشان دادند که در بلوک­های زهکشی شده عملکرد کلزا برابر ۵/۳ تن در هکتار و در بلوک­های بدون زهکشی ۲/۲ تن در هکتار است.
دیویس و همکاران(۲۰۰۰) بیان داشتند با بارش­های زیاد سطح آب زیرزمینی افزایش یافته و متعاقب آن تنش غرقابی در اراضی زیرکشت محصولات زراعی ایجاد می­ شود که نتیجه آن اختلال در رشد و نمو طبیعی گیاهان و در برخی مواقع سبب مرگ آنها می­ شود.