بررسی تأثیر رطوبت خاک لایه زیر ناحیه ریشه چغندرقند بر میزان جذب آب در سه بافت خاک مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده
هدف: تغییر الگوی بارش‏ها و بروز تنش خشکی، لزوم استفاده بهینه از منابع آبی و صرفه‏جویی در مصرف آن‏ را بیش از پیش نمایان می‏کند. محتوای رطوبتی خاک لایه زیر ناحیه ریشه می‏تواند قسمتی از نیاز آبی گیاه را تأمین کند. در حال حاضر ناحیه زیر ریشه گیاه در محاسبه بیلان آب و نیاز آبی گیاه در نظر گرفته نمی‏شود.
مواد و روش: در این پژوهش از نرم‏افزار HYDRUS 2D/3D برای شبیه‏سازی جریان آب در خاک در ناحیه زیر ریشه گیاه چغندرقند استفاده شد. سناریوهای مورد بررسی شامل 3 لایه بافر با عمق‌های مختلف (بدون بافر، 25، 50 و 75 سانتی‌متر) در زیر ناحیه ریشه و سه بافت خاک مختلف شامل لوم، لوم‌رسی‌سیلتی و لوم‌شنی بود.
نتایج: نتایج نشان داد که در تمامی بافت‏ها افزایش عمق بافر باعث جذب بیشتر آب توسط ریشه شد. بهترین حالت در بافت لوم با درنظر گرفتن عمق بافر 50 سانتی‏متری زیر ناحیه ریشه بود که مقدار جذب آب نسبت به حالت بدون عمق بافر، 9/7 درصد افزایش داشت. این مقدار برای بافت لوم رسی سیلتی و لوم شنی در عمق بافر 75 سانتی‏متر و به‏ترتیب با مقدار افزایش 8/8 و 3/4 درصد به­دست­آمد. نفوذ عمقی در بافت لوم، لوم‌رسی‌سیلتی و لوم‌شنی با افزایش عمق بافر به ترتیب 81، 56 و 90 درصد کاهش یافت. نسبت آب مفید به کل آب مصرفی، با افزایش عمق بافر در هر سه بافت افزایش یافت و بیشترین مقدار آن در سناریو با عمق 75 سانتی‌متر به ترتیب 14، 10 و 11 درصد افزایش داشت. نسبت جذب واقعی آب به مقدار پتانسیل (عملکرد نسبی) در هر سه بافت خاک با در نظر گرفتن لایه بافر، افزایش یافت و بیشترین مقدار در عمق 50 سانتی‌متر برای خاک لوم، برابر با 5/90 درصد و در عمق 75 سانتی‌متر برای خاک‌های لوم‌شنی و لوم‌رسی‌سیلتی به ترتیب 6/86 و 8/86 درصد بود.
نتیجه‌گیری: نتایج این بررسی نشان داد محتوای رطوبتی لایه زیرین ناحیه ریشه گیاه، تأثیری مثبت در اجزای بیلان آب دارد و لازم است در محاسبات نیاز آبی به آن توجه شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Investigation of the Effect of Soil Moisture in the Sub-root Zone Layer on Water Uptake Amount in Three Different Soil Textures

نویسندگان English

Masoud Soltani 1
Masoud Soltani 2
Masoud Parsinezad 3
1 Department of Water Sci. and Eng., Faculty of Agricultural and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Department of Irrigation and Reclamation Eng., College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Department of Irrigation and Reclamation Eng., College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده English

Changing in precipitation pattern and incidence drought stress shows the necessity of optimal use of water resources and saving in consumption is emerged more than before. The soil moisture content under the root zone can provide part of the plant's water requirement. Currently, the zone under the root of plant is not considered in the calculation of the water balance and the plant water requirement so water entering to this zone is considered as a part of deep percolation losses. In this research, HYDRUS 2D/3D software was used to simulate water flow in the soil in the area under the roots of the sugar beet plant. The investigated scenarios included 4 buffer treatments with different depths under the root zone and three different soil textures including loam, silty clay loam and sandy loam. The results showed that in all three soil textures, increasing the depth of the buffer caused more water to be uptaken by the roots, the best result was obtained for the loam texture, with the buffer depth of 50 cm below the root zone, so that the amount of water uptake compared to the condition without buffer depth, was increased by 7.9%. This value was obtained for the texture of silty clay loam and sandy loam at the buffer depth of 75 cm, with an increase of 8.8% and 4.3%, respectively. Deep percolation in loam, silty clay loam and sandy loam texture decreased by 81, 56 and 90% respectively with increasing buffer depth.

کلیدواژه‌ها English

Buffer
HYDRUS
Simulation
Root Water Uptake
Soil Moisture
اکبری، م.، دهقانی س، حسین و میرلطیفی، س.م.، 1388. تاثیر برنامه‌ریزی آبیاری بر بهره‌وری آب در کشاورزی (مطالعه موردی در شبکه آبشار اصفهان). آبیاری و زهکشی ایران، 3(1): 79-69.
آمارنامه محصولات زراعی و باغی.، 1401. وزرات جهاد کشاورزی.
امداد، م. ر.،  و تافته، آ.، 1398. تعیین مناسب‌ترین عمق آب آبیاری گیاه گندم با استفاده از مدل AquaCrop با هدف راستای ارتقا کارایی مصرف آب. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 13(2): 425-417.
بنی حبیب، م.، و قرشی ابهری، س.م.ع.، 1393. توسعه مدل تصمیم‌گیری چند معیاره برای تعیین راهکارهای مدیریت منابع آب دریاچه ارومیه مبتی بر معیارهای توسعه پایدار (پژوهش کاربردی ش. WRE-91021). شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، تهران.
جلینی، م.، و گنجی‌مقدم، ا.، 1396. اثر روش‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیر سطحی بر عملکرد و کارآیی مصرف آب دو رقم شلیل. مدیریت آب و آبیاری، 7(2): 226-211.
چاری، م.م.، و افراسیاب، پ.، 1398. تاثیر عمق سطح ایستابی در مقدار تبخیر از خاک. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 26(3): 192-177.
حقیقتی، ب.، برومند نسب، س.، و ناصری، ع.ع.، 1395. تأثیر کم آبیاری و خشکی موضعی ریشه بر عملکرد و کارآیی مصرف آب دو رقم سیب زمینی. آب و خاک، 30(3): 729-717.
سلطانی.، م.، ربانیها، ح.، فخار، م.س.، 1400. تاثیر عمق کارگذاری قطره چکان بر افزایش راندمان جذب ریشه گیاه ذرت در سه نوع بافت‏ خاک. تحقیقات آب و خاک ایران، 52(3): 782-771.
عابدی کوپایی، ج.، پورعبدالله، ن.، و انصاری، ش.، 1402. برآورد پارامترهای منحنی مشخصه آب خاک در مدل‌های مختلف در خاک‌های سبک. رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست، 2(2): 148-137.
عربی آیسک، م.، پوررضا بیلندی، م.، یعقوب زاده، م.، و آذرمی آتاجان، ف.، 1402. بررسی تاثیر نوع روش آبیاری بر عملکرد پیاز تحت تنش خشکی. رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست، 2(2): 112-99.
علیزاده دیزج، ا.، 1397. تحلیل شبکه ذی‌نفعان محلی در راستای ارتقاء بهر‌ه‌وری آب کشاورزی در شرایط کم آبیاری (منطقه مورد مطالعه: شهرستان ارومیه)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، تهران.
منتصری، م.، رسولی مجد، ن.، بهمنش، ج.، و رضایی، ح.، 1395. ارزیابی تغییرات ردپای آب محصولات زراعی حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از روش LMDI، دانش آب و خاک، 26(3): 201-199.
نورجو، ا.، منتصری، م.، بهمنش، ج.، و اکبری، م.، 1397. حسابداری آب در مزرعه چغندرقند تحت مدیریت دور و عمق آب آبیاری (مطالعه موردی: منطقه میاندواب). چغندرقند،34(1): 48-31.
 
Abedi koupaee, J., Pourabdollah, N., Ansari, S., 2024. Estimation of soil water characteristic curve parameters in different models in light soils. Journal of New Approaches in Water Engineering and Environment, 2(2), 137-148. doi: 10.22034/nawee.2024.434088.1060. (In Persian)
Akbari, M., Dehghani Sanij, H., Mirlatifi, S. M., 2009. Impact of irrigation scheduling on agriculture water productivity. Iranian journal of irrigation and drainage, 3(1), 69-79. sid. https://sid.ir/paper/131630/en. (In Persian)
Alizadeh Dizaj, A., 2017. The Analysis of Local Stakeholder's Network in Order to Increase the Agricultural Water Productivity Use Under Deficit Irrigation Conditions (Case study: Urmia District). Master's Thesis. University of Tehran. (In Persian)
Allen, R. G., Pruitt, W. O., Raes, D., Smith, M., Pereira, L. S., 2005. Estimating evaporation from bare soil and the crop coefficient for the initial period using common soils information. Journal of irrigation and drainage engineering, 131(1), 14-23.
An, N., Hemmati, S., Cui, Y. J., Tang, C. S., 2018. Numerical investigation of water evaporation from Fontainebleau sand in an environmental chamber. Engineering Geology, 234, 55-64.
Ataee, A., Neyshaboori, M., Akbari, M., Zare Haghi, D., Onnabi Milani, A., 2018. Evaluation of HYDROUS-2D model for determination of soil moisture distribution under surface and sub-surface drip irrigation of pistachio trees. Journal of Water Research in Agriculture, 32(4), 581-595.
Arabi Aysk, M., Pourreza Bilandi, M., Yaghoobzadeh, M., & Azarmi Atajan, F., 2024. Investigating the effect of irrigation method on onion yield under drought stress. Journal of New Approaches in Water Engineering and Environment, 2(2), 99-112. doi: 10.22034/nawee.2023.424811.1054. (In Persian)
Bainbridge, D. A., 2001. Buried clay pot irrigation: a little known but very efficient traditional method of irrigation. Agricultural water management, 48(2), 79-88.
Bani Habib, M. & GHoreshi Abhari, S. M. A., 2014. Development of a multi-criteria decision-making model to determine the water resources management solutions of Lake Urmia based on sustainable development criteria. Tehran. IRAN Water Resources Management Company. (In Persian)
Camp, C. R., & Sadler, E. J., 2002. Irrigation, deep tillage, and nitrogen management for a corn–soybean rotation. Transactions of the ASAE, 45(3), 601.
Chari, M. M., Afrasiab, P., 2019. Effect of water table depth on evaporation from soil. Journal of Water and Soil Conservation, 26(3), 177-192. doi: 10.22069/jwsc.2019.15786.3100. (In Persian)
Emdad, M. R., Tafteh, A., 2019. Determining the most suitable depth of irrigation water of wheat plant using the AquaCrop model in order to increase water use efficiency. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 13(2), 417-425. (In Persian)
Feddes, R. A., 1982. Simulation of field water use and crop yield. In Simulation of plant growth and crop production (pp. 194-209). Pudoc.
Gao, X., Huo, Z., Bai, Y., Feng, S., Huang, G., Shi, H., Qu, Z., 2015. Soil salt and groundwater change in flood irrigation field and uncultivated land: a case study based on 4-year field observations. Environmental Earth Sciences, 73, 2127-2139.
Haghighati, B., Broomand Nasab, S., Naseri, A., 2016. Effect of Deficit Irrigation and Partial Root – Zone Drying on Yield and Water Use Efficiency of Two Potato Cultivars. Water and Soil, 30(3), 717-729. doi: 10.22067/jsw.v30i3.42913. (In Persian)
Jolaini, M., & Ganji moghaddam, E., 2017. Effect of surface and subsurface drip irrigation methods on yield and water use efficiency of two nectarine cultivars. Water and Irrigation Management, 7(2), 211-226. doi: 10.22059/jwim.2017.237445.551. (In Persian)
Kandelous, M. M., Šimůnek, J., 2010. Numerical simulations of water movement in a subsurface drip irrigation system under field and laboratory conditions using HYDRUS-2D. Agricultural Water Management, 97(7), 1070-1076.
Latif, M., Etedali, H.R. and Soltani, M., 2023. Evaluation of the different soil management effects on salinity control in maize cropping by HYDRUS-2D. Soil Science Annual, 74 (2).
Montaseri, M., Rasouli Majd, N., Behmanesh, J., Rezaie, H., 2016. Evaluation of Water Footprint of Crop Production Variability in Lake Urmia Basin using LMDI Method. Water and Soil Science, 26(3-2), 199-210. (In Persian)
Mualem, Y., 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water resources research, 12(3), 513-522.
Nourjou, A., Montaseri, M., Behmanesh, J., Akbari, M., 2018. Water accounting in sugar beet field under duration and depth of irrigation management (case study: Miandoab region). Journal of Sugar Beet, 34(1), 31-48. (In Persian)
Patel, N., & Rajput, T. B. S., 2008. Dynamics and modeling of soil water under subsurface drip irrigated onion. Agricultural water management, 95(12), 1335-1349.
Rajput, T. B. S., Patel, N., 2006. Water and nitrate movement in drip-irrigated onion under fertigation and irrigation treatments. Agricultural water management, 79(3), 293-311.
Rao, S., Lesparre, N., Flores-Orozco, A., Wagner, F., Kemna, A., Javaux, M., 2020. Imaging plant responses to water deficit using electrical resistivity tomography. Plant and Soil, 454, 261-281.
Rassam, D., Simunek, J., Van Genuchten, M. T., 2003. Modelling variably saturated flow with HYDRUS-2D. Brisbane, Australia: ND Consult.
Šimůnek, J. I. R. K. A., Van Genuchten, M. T., Šejna, M., 2006. The HYDRUS software package for simulating two-and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media. Technical manual, version, 1, 241.
Soltani, M., Rabbaniha, H., Fakhar, M., 2021. The Effects of Dripper Installation Depth on Increasing the Maize Root Water Uptake Efficiency for Three Various Soil Textures. Iranian Journal of Soil and Water Research, 52(3), pp. 771-782. (In Persian)
Statistics of agricultural products., 2022. Ministry of Agriculture Jihad. (In Persian)
Van Genuchten, M. T., 1980. A closed‐form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil science society of America journal, 44(5), 892-898.
Wang, T., Melton, F. S., Pôças, I., Johnson, L. F., Thao, T., Post, K., Cassel-Sharma, F., 2021. Evaluation of crop coefficient and evapotranspiration data for sugar beets from landsat surface reflectances using micrometeorological measurements and weighing lysimetry. Agricultural Water Management, 244, 106533.
Wesseling, J. G., Elbers, J. A., Kabat, P., Van den Broek, B. J., 1991. SWATRE: instructions for input. Internal Note, Winand Staring Centre, Wageningen, the Netherlands, 1991, 700.