حمید زارع ابیانه
-
سابقه و هدف
بررسی کاربرد زغال زیستی بر ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک به واسطه تاثیر در حفظ آب و مدیریت آن اهمیت دارد. بررسی منابع نشان داد که مورد اثر اندازه ذرات زغال زیستی ساقه گیاه آفتابگردان بر خصوصیات فیزیکی، هیدرولیکی و رطوبتی خاک مطالعات کاملی انجام نشده است. لذا هدف از این تحقیق بررسی تاثیر اندازه ذرات زغال زیستی ساقه گیاه آفتابگردان بر برخی خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک لوم شنی در شرایط آزمایشگاهی بود.
مواد و روش هادر ابتدا زغال زیستی از قرار دادن زیست توده ساقه آفتابگردان در دمای 400 درجه سلسیوس به مدت 6 ساعت به دست آمد. پس از ادغام با خاک به مدت 120 روز در شرایط رطوبتی ظرفیت زراعی نگهداری شد. به منظور بررسی خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک از ترکیب 3 درصد وزنی سه اندازه 5/0-0، 1-5/0 و 2-1 میلی متر ذرات زغال زیستی ساقه آفتابگردان با یک خاک لوم شنی استفاده شد. بدین منظور پارامترهای جرم مخصوص ظاهری، تخلخل، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت مزرعه، آب قابل دسترس، رطوبت در نقطه پژمردگی دائم، شدت جریان، سرعت جریان، هدایت هیدرولیکی، سرعت آب حفره ای و منحنی رطوبتی اندازه گیری شد.
یافته هانتایج نشان داد که اندازه ذرات زغال زیستی بر خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی در سطح احتمال 1 درصد و همچنین بر نگهداشت آب خاک در سطح احتمال 5 درصد تاثیر معنی داری دارد. کاربرد اندازه 1-5/0 میلی متری زغال زیستی بیش ترین تاثیر را بر خصوصیات خاک داشت به طوری که که باعث کاهش 74/14 درصدی جرم مخصوص ظاهری، افزایش 17/21، 5/22، 78/34 و 44/44 درصدی تخلخل، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت مزرعه و آب قابل دسترس نسبت به خاک شاهد شد. کاربرد اندازه ذرات 5/0-0، میلی متر زغال زیستی موجب افزایش 39/24 درصدی رطوبت پژمردگی دائم و کاهش 93/92 درصدی شدت جریان، سرعت جریان، هدایت هیدرولیکی و همچنین کاهش 04/94 درصدی سرعت آب حفره ای نسبت به خاک شاهد شد. بررسی منحنی مشخصه رطوبتی نشان داد هر سه اندازه ذرات زغال زیستی سبب افزایش نگهداشت آب در خاک شد. زغال زیستی باعث افزایش رطوبت حجمی در همه نقاط اندازه گیری به ویژه در مکش 0 تا 2000 سانتی متر شد. در این دامنه از مکش، زغال زیستی باعث افزایش منافذ متوسط و ریز و در نتیجه افزایش نگهداشت آب خاک در این مکش شد. افزودن زغال زیستی به خاک هم چنین سبب افزایش رطوبت ظرفیت مزرعه، نقطه پژمردگی دائم و آب قابل استفاده شد.
نتیجه گیریمناطق خشک و نیمه خشک با دسترسی محدود به منابع آبی پایدار، عموما دارای خاک های با بافت سبک با ظرفیت نگهداری آب کم هستند. لذا این خاک ها در اولویت اصلاح ساختمان و در نتیجه بهبود خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی می باشند. با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش کاربرد زغال زیستی ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی این خاک ها را بهبود می بخشد. لذا یافته های این پژوهش می تواند در مدیریت آب بسیار کاربردی باشد.
کلید واژگان: بیوچار ساقه آفتابگردان, اندازه ذرات, چگالی ظاهری, هدایت هیدرولیکی اشباع, آب قابل دسترسBackground and objectivesInvestigating the application of biochar on the physical and hydraulic properties of soil is important due to its effect on water conservation and management. According to our knowledge, no complete studies have been done on the effect of sunflower stem biochar particle size on the physical, hydraulic and soil moisture characteristics of the soil. Therefore, the purpose of this research was to investigate the effect of sunflower stem biochar particle size on some physical and hydraulic properties of sandy loam soil in laboratory conditions.
Materials and methodsIn order to investigate the physical and hydraulic properties of the soil, a combination of 3% by weight of three sizes of 0.5, 0.5-1 and 1-2 mm sunflower stem biochar particles was used with a sandy loam soil. For this purpose, the parameters of bulk density, porosity, saturated moisture, field capacity moisture, available water, moisture at permanent wilting point, discharge, flow velocity, hydraulic conductivity, pore water velocity and soil water characteristics curves were measured.
ResultsThe results showed that the size of biochar particles has a significant effect on physical and hydraulic properties at the 1% probability level and also on soil water retention at the 5% probability level. The application of 0.5-1 mm size of biochar had the greatest effect on soil properties, so that it caused a decrease of 14.74% in bulk density, an increase of 21.17, 22.5, 34.78 and 44.44% in porosity, saturated moisture, field capacity and available water compared to control soil. Application of 0-0.5 mm particles of biochar caused a 24.39% increase in permanent wilting moisture and a 92.93% decrease in discharge, flow velocity, hydraulic conductivity, and also a 94.04% decrease in pore water velocity compared to the control soil. Investigating the soil water characteristics curves showed that all three sizes of biochar particles increased water retention in the soil. Biochar caused an increase in volumetric moisture content at all measurement points, especially at suction from 0 to 2000 cm. In this range of suction, biochar increased medium and fine pores and thus increased soil water retention in this suction. The addition of biochar to the soil also increased the field capacity, permanent wilting point and available water.
ConclusionArid and semi-arid areas with limited access to sustainable water resources generally have light textured soils with low water holding capacity. Therefore, these soils are the priority for structure improvement and as a result improving physical and hydraulic properties. According to the obtained results, the application of biochar improves the physical and hydraulic characteristics of these soils. Therefore, the findings of this research can be very useful in water management.Key words: Sunflower stem biochar, particle size, bulk density, saturated hydraulic conductivity, available water
Keywords: Sunflower Stem Biochar, Particle Size, Bulk Density, Saturated Hydraulic Conductivity, Available Water -
سابقه و هدف
در اثر عوامل متعدد از جمله گرمایش جهانی ایجاد شده توسط فعالیت های انسانی، خشکسالی در بسیاری از مناطق تحت کشت در حال افزایش است که یکی از تهدیدهای اصلی امنیت غذایی جهانی محسوب می شود. تنش های غیرزیستی مانند کمبود آب به شدت بهره وری محصول را کاهش می دهد. کاربرد راهبردهای استفاده از آبیاری زیرسطحی با کپسول های رسی متخلخل و اصلاح کننده های خاک می توانند در کاهش نهاده های آب و کود نیتروژن به خاک و همچنین کاهش آثار تنش های غیر زیستی بر گیاه نقش اساسی داشته باشند. افزودن بیوچار به خاک می تواند خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک را بهبود بخشد. پس از کاربرد بیوچار رطوبت خاک در ناحیه ریشه تحت برنامه آبیاری یکسان افزایش می یابد. بیوچار می تواند دسترسی گیاه به مواد مغذی خاک را بهبود بخشد و در کاهش ورودی کود به خاک کشاورزی نقش اساسی داشته باشد.
مواد و روش هادو آزمایش در محیط گلخانه (در سال های 1398 و 1399) بر روی کلم بروکلی که در خاک های الک شده و الک نشده تیمار شده با نانوبیوچار طبیعی (0 و 10 درصد وزنی نانوبیوچار طبیعی) تحت سه رژیم آبیاری (100، 75 و 50 درصد آبیاری کامل) و دو سطح کود نیتروژنه (300 و 225 کیلوگرم در هکتار) رشد کرده بودند، انجام شد. سیستم آبیاری مورد استفاده در این پژوهش، آبیاری زیرسطحی با کپسول های رسی متخلخل بود. تیمارهای آبیاری کامل برای پر کردن مجدد فضای منافذ در ناحیه ریشه تا حد ظرفیت مزرعه آبیاری شدند، در حالی که در تیمارهای کم آبیاری گیاهان 50 و 75 درصد آبیاری کامل را دریافت کردند. تیمارهای کود دهی شامل دو سطح کود نیتروژن (یعنی 225 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و 300 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) در مرحله نهال، رشد رویشی و سر سبز اعمال شد. ویژگی های مورفولوژیک و فیزیولوژیک کلم بروکلی شامل وزن تازه و خشک سرهای جانبی، چگالی سرهای جانبی، غلظت عناصر غذایی، کلروفیل کل و پرولین برگ مورد بررسی قرار گرفت.
یافته هانتایج کاهش معنی دار وزن تازه و خشک، چگالی و غلظت عناصر کلسیم و منیزیم در سرهای جانبی و همچنین کلروفیل کل برگ گیاه کلم بروکلی را در گیاهانی که در معرض کم آبیاری و سطوح پایین کود نیتروژنه قرار گرفتند نشان داد، در حالی که پرولین برگ به طور معنی داری افزایش یافت. کاربرد نانوبیوچار طبیعی در خاک اثرات تنش های خشکی و تغذیه ای را بر صفات مورفولوژیکی کاهش داد. نتایج نشان داد که کاربرد نانوبیوچار طبیعی در خاک های الک شده و الک نشده بر وزن تر و خشک سر، تراکم سر، کلروفیل کل و پرولین برگ برای هر دو فصل (2019 و 2020) قابل توجه بود. ترکیب خاک الک شده و الک نشده با نانوبیوچار طبیعی باعث بهبود وزن تازه و خشک، چگالی، غلظت عناصر کلسیم و منیزیم، کلروفیل کل و پرولین شد. علاوه بر این باعث کاهش معنی دار غلظت پرولین برگ در گیاهان در معرض کم آبیاری و کمبود کود نیتروژنه گردید. بیش ترین مقادیر وزن تازه و خشک سرجانبی، چگالی سر جانبی، غلظت کلسیم، منیزیم و کلروفیل به ترتیب در تیمارهای SNAS+NR2+FI، NNAS+NR2+FI، NUS+NR2+FI، SNAS+NR2+FI، SNAS+NR2+FI و NUS+NR2+FI به مقدار 26/99 گرم، 79/39 گرم، 92/0 گرم بر سانتی متر مکعب، 96/5 میلی گرم بر گرم، 52/3 میلی گرم بر گرم و 52/2 میلی گرم بر گرم به دست آمد. همچنین کم ترین مقدار پرولین برگ 08/0 میکرومول بر گرم و در تیمار NNAS+NR2+FI به دست آمد.
نتیجه گیریمطالعه ما برخی از اثرات مفید نانوبیوچار طبیعی را به عنوان یک اصلاح کننده آلی برای ارتقای بهره وری محصول نشان داد. از این رو، ادغام افزودن نانوبیوچار طبیعی همراه با کم آبیاری و شرایط کمبود کود نیتروژنه می تواند به عنوان یک رویکرد مناسب و بهینه از نظر صرفه جویی در مصرف آب و کود، عملکرد و هزینه در نظر گرفته شود. بنابراین، ترکیب این روش و آبیاری زیرسطحی با سیستم کپسول های رسی متخلخل به ویژه در مناطق خشکی که اغلب از شرایط کم آبی رنج می برند مفید خواهد بود.
کلید واژگان: عناصر غذایی, کلروفیل, پرولین, کپسول رسی متخلخل, نانوبیوچارBackground and objectivesDue to several factors, including anthropogenic global warming, drought is increasing in many arable areas which is one of the major threats to global food security. Abiotic stresses such as water deficit severely reduce crop productivity. Using strategies subsurface irrigation with porous clay capsules and natural nanobiochar amendment could be pivotal in reducing water and nitrogen fertilizer inputs as well as the effects of abiotic stresses on plants. Biochar addition to soil may improve soil physical and chemical characteristics. Soil water retention in the root zone enhances under the same irrigation schedule following biochar application. Biochar could improve plant access to soil nutrients and pivotal in reducing fertilizer inputs to agricultural soils.
Materials and methodsGreenhouse experiments were conducted in two years (2019 and 2020) on broccoli planted in sieved and non-sieved samples of a loam soil amended with natural nanobiochar (i.e., 0 and 10% by weight) under three irrigation regimes (i.e., 100, 75, and 50% of full irrigation) and two levels of nitrogen fertilizer (i.e., 225 and 300 kgha-1 N). The irrigation system was porous clay pitcher subsurface irrigation. The full irrigation (FI) treatments were watered to refill the pore space in the rooting zone to the field capacity (100% FI), while in deficit irrigation treatments plants received 75% of the full irrigation (75% FI) or 50% of the full irrigation (50% FI). Fertigation treatments included two levels of N fertigation (i.e., 225 kg N ha-1 and 300 kg N ha-1) in the seedling, vegetative growth and green head stages were applied. Physiological and morphological traits of broccoli including secondary head fresh and dry weights, secondary head density, concentration of nutrients, total chlorophyll and leaf proline were investigated.
ResultsPlants exposed to deficit irrigation and nitrogen fertigation presented a significant decrease in head fresh and dry weights, head density and also total chlorophyll, while an increase in the leaf proline content was observed. The application of NNB in soil mitigated the drought and nutritional stresses effects on the morphological traits. The results showed significant effects of the natural nanobiochar application in sieved and none-sieved soils on head fresh and dry weight, head density, total chlorophyll and leaf proline for both seasons (2019 and 2020). Natural nanobiochar addition to both sieved and non-sieved soils improved the head fresh and dry weights, head density, and total chlorophyll content. Moreover, it significantly reduced the leaf proline of broccoli plant under deficit irrigation and nitrogen fertigation. The highest values of fresh and dry weight, head density and calcium, magnesium and chlorophyll concentrations were 99.26 g, 39.79 g, 0.92 g cm-3, 5.96 mg g-1, 3.52 mg g-1 and 2.52 mg g-1 in SNAS+NR2+FI, NNAS+NR2+FI, NUS+NR2+FI, SNAS+NR2+FI, SNAS+NR2+FI and NUS+NR2+FI treatments, respectively. As well as, the lowest value of leaf proline was 0.08 µmol g-1 in NNAS+NR2+FI treatment.
ConclusionOur study demonstrated some of the beneficial effects of natural nanobiochar as an organic amendment for promoting crop productivity. Hence, the integration of natural nanobiochar addition along with deficit irrigation and low N fertigation condition could be considered as a viable and optimum approach in terms of water and fertilizer saving, yield and cost. Thus, the combination of this technique and sub-surface irrigation with the porous clay pitcher system will particularly be useful in arid regions that frequently suffer with water shortages condition.
Keywords: Nutrients, chlorophyll, Proline, Porous clay pitcher, Nanobiochar -
ارزیابی عملکرد بخش جدایی ناپذیر طرح های آبیاری است. در این تحقیق عملکرد شبکه آبیاری پایاب سد گاوشان در منطقه کامیاران استان کردستان با استفاده از برخی شاخص های مقایسه ای ارائه شده توسط موسسه بین المللی مدیریت آب (IWMI) ارزیابی گردید. این شاخص ها نیاز به داده هایی دارند که در دسترس بوده و به راحتی نیز تحلیل می شوند. داده های مورد نیاز شامل عملکرد محصول، سطح آبیاری شده گیاه در فصل زراعی، نیاز آبی گیاهان، الگوی کشت و اطلاعات مربوط به میزان آب تحویلی به شبکه می باشد. نتایج عملکرد شبکه مورد مطالعه با توجه به بهره وری از آب و زمین نشان می دهد که به طور کلی عملکرد وضعیت فعلی شبکه مطلوب می باشد. تجزیه و تحلیل عملکرد مصرف آب نشان داد که مقادیر تامین آب نسبی گیاه و تامین آب آبیاری نسبی گیاه به ترتیب 1.3 و 0.94محاسبه شد که بیان گر آن است که آب مورد نیاز شبکه به میزان 0.06 کمتر تامین می گردد. عملکرد فیزیکی، از نظر شدت کشت و نسبت آبیاری خوب ارزیابی شد. ظرفیت آبرسانی کانال اصلی شبکه گاوشان برابر 0.97 بوده که می توان گفت نیاز آبی گیاه برای الگوی کشت فعلی به صورت تقریبی تامین می گردد اما در صورت تغییر الگوی کشت می بایست جهت جلوگیری از هر گونه تنش آبی، ابتدا ظرفیت کانال آبرسانی برای تامین نیاز آبی الگوی کشت جدید در ماه حداکثر نیاز آبی گیاه بررسی گردد.
کلید واژگان: ارزیابی عملکرد, بهره وری, شاخص های مقایسه ای, طرح آبیاریIntroductionIrrigation is of major importance in many countries. It is important in terms of agricultural production and food supply, the incomes of rural people, public investment for rural development, and often recurrent public expenditures for the agricultural sector. Yet dissatisfaction with the performance of irrigation projects in developing countries is widespread. Despite their promise as engines of agricultural growth, irrigation projects typically perform far below their potential. A large part of low performance may be due to inadequate water management at system and field level. Performance evaluation is an essential part of irrigation systems. Performance of irrigation systems is evaluated for a variety of management objectives. Several researchers have proposed various indicators to assess the performance of irrigation systems. Most of them focused on internal processes of irrigation schemes that relate performance to management objectives such as the area irrigated, crop patterns and distribution and delivery of water. Most of researchers have conducted studies to assess the performance of irrigation management process using financial and physical indicators. Comparative indicators are more suitable than process indicators due to the real evaluation of network performance. Comparison aims to improve the performance of the schemes by identifying shortcomings and benchmarking best practices. In this research the performance of the Gavoshan Irrigation Network in the Kamyaran region of Kurdistan Province was evaluated using some comparative indicators provided by the International Water Resources Management Institute (IWMI) at three groups of comparative performance indicators: agricultural output, water supply and financial indicators.
MethodsIn this research, the irrigation and drainage sub-system network of B2 construction area of Kamiyaran Bilehvar plain located in the Gavshan reservoir dam in the south of Kurdistan province with an area of 3500 hectares was evaluated. Comparative performance assessment in irrigation schemes is possible through use of comparative indicators. External indicators are those indicators based on outputs and inputs from and to an irrigated agricultural system. In this research Using the indicators of the International Water Management Institute (IWMI) in three groups, agriculture, water consumption and network performance were evaluated. These indicators need data that is available and easily to analyze. The data required includes the crop yield the irrigated area of the plant in the cropping season the water requirement of the plants the cultivation pattern and the information about the amount of water delivered to the network. The indicators of Output per unit command area, Output per unit cropped area, Output per unit irrigation supply, Output per unit water consumed, Relative water supply, Relative irrigation supply, Irrigation ratio, cropping intensity and Water delivery capacity were investigated. The water supply indicators are based on irrigation and water supply/delivery measurements being related to demands or irrigated area.
ResultsIrrigation water management is ultimately meant to enhance agricultural production through sustainable water use. Annual relative water supply and annual relative irrigation supply were evaluated for the agricultural system. Annual values of four water supply/demand values were determined. These indicators provide the basis for comparison of irrigated agriculture performance and they relate output to unit land. The performance results of the studied network in terms of water and land efficiency show that the performance of the current state of the network is generally reasonable. The analysis of water consumption performance showed that the values of relative water supply and relative irrigation supply were calculated as 1.3 and 0.94, respectively which means that the water required by the network is supplied by 0.06 less. And the demand for irrigation is slightly more than its supply, which should be made aware of the dangers of excessive demand by educating users. The difference between the values of RWS and RIS is due to the rainfall in the network area during the cropping season. In this study, in general, RWS and RIS values show that the water requirement of crops in the network are supplied. Physical performance was evaluated well in terms of cultivation intensity and irrigation ratio. The water delivery capacity of the main channel of the Gavoshan network is 0.97, which means that the water needs of crops are approximately met for the current cropping pattern. However, in the event of a change in cropping pattern, to avoid water stress first the capacity of the irrigation channel to supply the water needs of the new crop pattern in the peak month of the plant should be checked.
Keywords: Comparative Indicators, Irrigation Scheme, Performance Evaluation, productivity -
بررسی آزمایشگاهی انتقال و سرنوشت مواد درون خاک به جهت اثرگذاری مستقیم بر چرخه حیات و شبیه سازی رفتار آن ها به منظور آینده نگری در خصوص عواقب آن ها، ثبات محیط زیست و سلامت محصولات کشاورزی و منابع آب ضروری است. هدف مطالعه حاضر شبیه سازی انتقال ماده واکنشی سدیم در خاک طبیعی و خاک دارای ورمی کمپوست تحت شرایط اشباع و نزدیک به اشباع با سه مدل تعادلی، جذب تک مکانی و جذب دو مکانی است. جهت انجام آزمایش، دو نمونه خاک طبیعی و خاک دارای ورمی کمپوست به میزان 45/1 درصد وزنی در ستون هایی به طول و قطر 10 و 95/5 سانتی متر ریخته شده و بعد از آبشویی جریانی حاوی 1 میلی مول پتاسیم نیترات و 435/0 میلی مول سدیم کلراید بر لیتر به مدت 270 دقیقه در شرایط اشباع و نزدیک اشباع تزریق و سپس با آب مقطر مجددا در همان شرایط رطوبتی آبشویی گردید. سپس منحنی های رخنه سدیم با مدل های تعادلی، جذب تک مکانی و دو مکانی در محیط Hydrus-1D شبیه سازی شده تا ضرایب جذب سدیم برآورد گردد. نتایج شبیه سازی نشان داد که متوسط مقادیر RMSE برای مدل های تعادلی، جذب تک مکانی و جذب دو مکانی به ترتیب 125/0، 021/0 و 015/0 بوده که مبین دقت بالاتر مدل جذب دو مکانی و دقت پایین مدل تعادلی است. مقادیر کسر مکان های جذبی در کلیه آزمایش ها کمتر از 5/0 بوده که مبین جنبشی بودن فرآیند جذب سدیم درون ماتریکس خاک است. غیراشباع شدن خاک و کاربرد ورمی کمپوست مقادیر کسر F را به ترتیب 5/85 و 5/66 درصد کاهش داده و موجب وابستگی بیشتر آزمایش به زمان شد. همچنین، ضرایب توزیع سدیم (KD) با کاربرد ورمی کمپوست و غیراشباع شدن خاک به ترتیب 4/3 و 6/12 درصد افزایش یافت که نشان دهنده افزایش توان هیدرولیکی و فیزیکی خاک در نگهداشت مواد محلول درون خاک است. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که ضرایب KD و α به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را در شبیه سازی منحنی رخنه داشتند.
کلید واژگان: مدل تعادلی, مدل جذب تک مکانی, مدل جذب دو مکانی, ضریب توزیع, کسر مکان های جذبیIntroductionTracing the reactive material through soil is crucial for the health of the environment, water resources and agricultural products. One of the widespread elements in agricultural lands is sodium, which affects on soil physical structure and water movement and solute transport in soil. Therefore, it is important to trace and remediate the sodium transport through the soil and know the fate of this element in the root zone. Many factors can affect the transport of an ion through porous media, in which soil moisture condition and application of amendment such as vermicompost are very effective due to altering the hydraulic and physical conditions of the soil. Therefore, the aim of the current study is to model the sodium transport in natural soil and soil amended with vermicompost under saturated and near-saturation conditions with three models of equilibrium, one-site sorption and two-site sorption. Moreover, sensitivity analysis was employed to explore the effective parameters of the breakthrough curve of sodium.
MethodsTwo media including natural soil with loamy sand texture and soil amended with vermicompost were prepared, in which amended soil was achieved by mixing 1.45 gr vermicompost with 100 gr natural soil. In order to conduct the experiment, 350 gr of each soil sample was placed into the columns with a length and a diameter of 10 and 5.95 cm, and then all soil columns were saturated for 24 hrs and leached with distilled water for another 24hrs. After leaching, a solution containing 1mM KNO3 and 0.435mM NaCl was applied with flow rates of 3.17-4.28 and 2.5 cm3/min for 270 minutes under saturated and near-saturated conditions (water saturation (Sw)=1 and 0.98), and soils were leached with distilled water again under aforementioned conditions during 300 minutes. The effluent solutions were collected and their Na contents were measured using flame photometry. Next, Hydrus-1D program was employed to simulate the experimental breakthrough curves of sodium using Advective-Dispersive equation coupled with equilibrium, one-site sorption and two-site sorption models. The unknown coefficients were KD for equilibrium model, KD and α for one-site sorption model and KD, F and α for two-site sorption model. The sensitivity analysis was performed for all unknown coefficients of the models to clarify the role of each coefficient on the simulated curve.
ResultsThe values of RMSE for equilibrium, one-site sorption and two-site sorption models were respectively 0.02-0.19, 0.003-0.03 and 0.003-0.03, which indicates equilibrium model has an unacceptable accuracy compared to the one-site and two-site sorption models, and two-site model has the highest accuracy. Equilibrium model had poor performance at all parts of all curves, while the poor performance of the other models occurred at the breakthrough point and slop of some curves. The relatively similar accuracy of one-site model with two-site model and the fraction of sorption sites (F)<0.5 in two-site model indicated that the transport of sodium in the both soils was mainly controlled by the sorption/desorption kinetic process. The application of vermicompost and desaturation from Sw=1 to 0.98 decreased the values of F to 66.5 and 85.5% respectively, indicating that the kinetic process was more predominant in amended soil and unsaturated conditions. The values of distribution coefficient (KD) were altered by changing the conditions in all models. The values of KD increased by the application of vermicompost and soil desaturation to 3.4 and 12.6%, respectively. It shows that the sorption capacity of amended soil is higher than that of un-amended soil, and it is increased under unsaturation conditions compared to saturated conditions due to the presence of air bubbles in soil and a delay in water and solute transport. Employing the fraction of sorption sites in two-site model compared to on-site model changed the values of first-order rate coefficient (α) from 0.01-0.032 to 0.005-0.016 min-1 leading to a reduction by 47%. The values of α were decreased by a reduction in flow rate due to the lower sodium diffusion. The results of sensitivity analysis showed that KD had the most effect among the coefficients on fitting the breakthrough curve, and altered all parts of the curves including the breakthrough and peak points and the slope. The one-site model had low sensitivity to α, which its variation led to a small change around the peak point. The sensitivity of two-site model to the both coefficients of F and α was moderate, by which the curve had a variation on the peak point and slope. Overall, the sensitivity of coefficients of two-site model showed the trend of KD>F>α.
Keywords: equilibrium model, one-site sorption model, two-site sorption model, distribution coefficient, fraction of sorption sites -
سابقه و هدف
خیار یکی از سبزی های جالیزی نیمه گرمسیری با اهمیت اقتصادی است که به طور گسترده در سراسر جهان کشت می شود. به منظور رشد بهینه این گیاه در محیط گلخانه تامین نیاز رطوبتی خیار بسیار حایز اهمیت می باشد. از بین روش های مختلف آبیاری، دو روش آبیاری فتیله ای مویینگی و قطره ای به دلیل راندمان بالای آبیاری مورد توجه هستند. لذا پژوهش حاضر با هدف اثر بخشی روش آبیاری فتیله ای در مقایسه با روش آبیاری قطره ای بر عملکرد و برخی صفات رشدی گیاه خیار گلخانه ای در سه بافت مختلف خاک در شرایط کشت گلدانی در محیط گلخانه انجام شد.
مواد و روش هادر این پژوهش، آزمایشی با دو دوره کشت به صورت فاکتوریل، بر پایه طرح کامل تصادفی در سه خاک لوم رسی CL با نماد (S1)، لوم رسی شنی SCL، (S2) و لوم شنی SL، (S3) تحت کشت خیار گلخانه ای رقم ناگین با دو روش آبیاری فتیله ای و قطره ای با برنامه تغذیه ای یکسان در سه تکرار انجام شد. گلخانه مورد استفاده از نوع تونلی با روکش پلاستیکی دارای یک دهانه به ارتفاع 3 متر، عرض دهانه 4/4 متر بود. کشت گیاه خیار در دو زمان نیمه اول اسفند و نیمه دوم مرداد سال بعد به روش گلدانی با بستر کشت خاکی، به صورت نشاکاری انجام شد. تحلیل آماری خصوصیات مورد بررسی شامل ارتفاع گیاه، وزن خشک ساقه، تعداد برگ ها، وزن میوه، تعداد میوه، طول ریشه اصلی، تعداد انشعاب ریشه، وزن خشک ریشه و وزن تر گیاه بود که پس از نمونه برداری در محیط نرم افزار SAS و ترسیم شکل ها در محیط Excel انجام شد.
یافته هانتایج آماری نشان داد تاثیر روش آبیاری، بافت خاک و اثرات متقابل آن ها بر صفات رویشی گیاه خیار معنی دار بود. اثر روش آبیاری بر صفات زایشی و اثر بافت خاک بر اندام ریشه ای در سطح یک درصد معنی دار بود. صفات رویشی ارتفاع ساقه، وزن خشک ساقه، مجموع برگ ها و صفات زایشی تعداد میوه، وزن کل میوه و صفات طول ریشه اصلی، تعداد انشعاب ریشه، وزن خشک ریشه و وزن کل گیاه در بافت خاک CL تحت تاثیر روش آبیاری قطره ای قرار گرفت. در آبیاری فتیله ای نیز عملکرد صفات زایشی و اندام ریشه در بافت خاک SL بهتر از سایر بافت ها بود. اثر آبیاری فتیله ای در صفت میوه تولیدی همانند زیست توده گیاهی در سه بافت خاک CL، SCL و SL از بافت خاک سنگین به سبک با مقادیر 98/760، 58/782 و 56/995 گرم، افزایشی و در آبیاری قطره ای با مقادیر 81/1315، 71/1131 و 22/736 گرم کاهشی بود. اثر آبیاری فتیله ای بر صفات اندام ریشه در هر سه بافت خاک تقریبا یکسان و تاثیر آبیاری قطره ای بر صفات ریشه در بافت های CL ، SCL و SL به ترتیب کاهشی بود.
نتیجه گیرینتایج پژوهش نشان داد که روش فتیله ای در بخش زایشی نسبت به روش قطره ای ارجحیت نداشت، اما این روند در بخش رویشی برعکس بود. در روش آبیاری فتیله ای اگرچه نسبت به قطره ای در تولید خیار برتر نبود اما موفق بودن در کاربرد با توجه به مدیریت ساده سامانه با حذف تجهیزات پمپاژ و پیشرفته آبیاری، خودآبیار بودن و برتری آن در تولید صفات رویشی می تواند در گیاهان با ارزش اقتصادی در بخش رویشی موفق عمل نماید.
کلید واژگان: ارزیابی رشد, بافت خاک, شرایط گلخانه ای, آبیاری زیر سطحی, موئینگیBackground and objectivesThe cucumber is one of the semi-tropic vegetables of economic importance that is widely cultivated worldwide. To optimally grow this plant in the greenhouse environment, the requirements for cucumber moisture should be fulfilled. Due to the high efficiency of the irrigation method, two methods of capillary wick irrigation and drip irrigation, among the different irrigation methods, are of interest for this purpose. Thus, the current research was undertaken to determine the effectiveness of the wick irrigation method compared to the drip irrigation method on the yield and some growth characteristics of greenhouse cucumber plants in three different soil textures under the conditions of pot cultivation in the greenhouse environment.
Materials and methodsThis study was conducted for two cultivation periods as a factorial, based on a complete randomized design with three replications in different soil textures including clay-loam (CL) marked with (S1), sandy-clay-loam (SCL) marked with (S2), and sandy-loam (SL) marked with (S3) on greenhouse cucumber Nagene cultivar with two methods of capillary wicking and drip irrigation as well as same nutrition program. The greenhouse used in this project was in the form of a tunnel with a plastic coating, with a height of 3 meters, and an opening width of 4.4 meters. The cultivation of the cucumber plant was carried out in the first half of March and the second half of August of the following year using a pot method with a soil culture bed. Several investigated characteristics, including plant height, stem dry weight, number of leaves, fruit weight, fruit number, main root length, number of root branches, root dry weight, and plant fresh weight were subjected to statistical analysis after sampling as well as measuring in SAS and Excel environment.
ResultsThe results revealed that the effect of irrigation method, soil texture, and their interactions on vegetative traits of cucumber, the effect of irrigation method on vegetative and reproductive traits, and the impact of soil texture on root organs were different at 0.01 level of significance. In the vegetative part, the stem height, stem dry weight, total leaves, total plant weight; and in the reproductive part, the number of fruits and total fruit weight; and in the root section, the root length, number of root branches, and dry root weight in soil texture CL were affected by drip irrigation method. In wick irrigation, the reproductive traits and root organs in SL soil texture outperformed others. The effect of wick irrigation on fruit production and plant biomass was observed to increase in three soil textures of CL, SCL, and SL with values of 760.98, 782.58, and 995.56 grams, respectively; in drip irrigation, it was observed to increase with values of 1315.81, 1131.71, and 736.22 grams respectively. In all three soil textures, the effect of wick irrigation on root organ traits was almost the same, while the influence of drip irrigation on root traits in CL, SCL, and SL textures diminished, respectively.
ConclusionThe results indicated that in the reproductive part and root organ, the wick method was not preferable to the drip method, while the opposite trend was observed in the vegetative part. Although the wick irrigation method was not superior to drip irrigation in the production of cucumber, being successful in its application due to the simple management of the system by eliminating pumping and advanced irrigation equipment, its self-irrigation and its superiority in the production of vegetative traits can be successful in plants with economic value in the vegetative sector.
Keywords: Growth assessment, soil texture, Greenhouse ambiance, Sub-surface irrigation, Capillary -
این پژوهش به منظور ارزیابی مدل AquaCrop در برآورد عملکرد محصول و زیست توده و بهره وری مصرف آب نسبت به محصول و زیست توده، گیاه خیار گلخانهای با دو تیمار آبیاری قطره ای (TI) و فتیله ای مویینگی (CWI) و سه نوع خاک با بافت های مختلف؛ لوم رسی با نشان (S1)، لوم رسی شنی (S2) و لوم شنی (S3) در سه تکرار و دو دوره کشت در بهار 97 دوره (1) و پاییز 97 دوره (2) انجام شد. تحلیل داده ها براساس تجزیه واریانس مرکب و مقایسه میانگین ها براساس آزمون چنددامنه ای دانکن انجام گرفت. برای ارزیابی نتایج از داده های دوره اول برای واسنجی و آنالیز حساسیت و از داده های دوره دوم جهت اعتبارسنجی مدل استفاده شد. برای اعتبارسنجی مدل از ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (nRMSE) و ضریب تعیین (R2) استفاده شد. براساس نتایج به دست آمده حداکثر میزان عملکرد محصول و بهره وری مصرف آب نسبت به محصول در سیستم آبیاری قطره ای به ترتیب با میزان 64/79 تن در هکتار و 53/46 کیلوگرم بر مترمکعب در تیمار T2S1 و در سیستم آبیاری فتیله ای با میزان 05/62 تن در هکتار و 77/44 کیلوگرم بر متر مکعب در تیمار W2S3 مشاهده شد. بیش ترین دقت شبیه سازی در تیمار W2S3 مشاهده شد، به طوری که میزان شاخص nRMSE در صفات عملکرد محصول، عملکرد زیست توده و بهره وری مصرف آب نسبت به محصول و نسبت به زیست توده به ترتیب با میزان 80/2، 70/1، 10/1 و 70/1 درصد محاسبه شد. به دلیل بهینه بودن شرایط شبیه سازی مدل، مقادیر اکثر پارامترهای برآوردشده نسبت به داده های مشاهداتی بالاتر بود، اما روند افزایشی و کاهشی شبیه سازی مدل در برآورد مقادیر عملکرد محصول کاملا مطابق با داده های مشاهداتی بود.کلید واژگان: بستر کشت, روش های آبیاری, زیرسطحی, شییه سازی رشدThis study was performed to evaluate the AquaCrop model in the crop yield, biomass, crop, and biomass water use efficiency of greenhouse cucumber with two methods of the capillary wick and drip irrigation and three soil textures including Clay-Loam marked with (S1), Sandy-Clay-Loam (S2) and Sandy-Loam (S3) in three replications and two cultivation periods in spring 2018 period (1) and autumn 2018 period (2). Data analysis was done based on compound analysis of variance and mean comparison was done based on Duncan's multi-range test. The data of the first period was used for calibration and sensitivity analysis, and the data of the second period was used to validate the model. The root-mean-square error (nRMSE) and coefficient of determination (R2) were used to validate the model. Based on results in the drip irrigation system, the maximum yield, and water use productivity were observed with 79.64 ton/ha and 46.54 kg/m3 in T2S1 treatment, and in the capillary wick irrigation system, the highest yield, and water use efficiency were observed with 62.05 ton/ha and 44.76 kg/m3 in W2S3. The model investigation results revealed that the highest simulation accuracy was observed in W2S3 treatment so that the nRMSE index in crop yield, biomass yield, crop water use efficiency and biomass water use efficiency were respectively 2.80, 1.70, 1.10, and 1.70 percent were calculated. Due to the optimality of all conditions in the model, most of the estimated parameters were higher than the observational data, still, the increasing and decreasing trend of model simulation in estimating product performance values was completely consistent with the observed data.Keywords: Cultivation substrate, Evaluation, Growth simulation, Irrigation Method, Subsurface
-
ضریب زبری پارامتری موثر در سرعت و بده آب در لوله های زهکشی است. ضریب زبری در مدل فیزیکی به ابعاد 100×41×56 سانتی متر به کمک سه سری آزمایش مستقل در دو لوله صاف و کنگره دار به قطر 63 و 56 میلی متر فاقد پوشش، دارای پوشش مواد معدنی و مصنوعی (توری) تعیین شد. میانگین ضریب زبری مانینگ برای لوله صاف با پوشش مصنوعی، معدنی، بدون پوشش 0106/0، 0111/0، 011/0 و برای کنگره دار 0088/0، 009/0، 0091/0 به دست آمد. میانگین ضریب زبری مانینگ از رابطه کانگیلت-کاتر برای لوله صاف با پوشش مصنوعی، پوشش معدنی، بدون پوشش 0048/0، 0048/0، 0048/0 و برای کنگره دار 0041/0، 0042/0، 0042/0 به دست آمد. میانگین n مانینگ از رابطه ترکیبی رینولدز-دارسی ویسباخ برای لوله صاف با پوشش مصنوعی، پوشش معدنی، بدون پوشش 005/0، 005/0، 0049/0 و برای کنگره دار 0048/0، 0048/0، 0049/0 به دست آمد. محاسبه آماره های RMSE و R2 بیان گر خطای کمتر رابطه گانگیلت-کاتر بود. جریان درون لوله های زهکش از نوع متغیر مکانی و متلاطم است که متاثر از نحوه ورود جریان های کوچک از منافذ به درون لوله است. این حالت ضمن بر هم زدن توزیع یکنواخت سرعت عرضی جریان، موجب بازدارندگی جریان و افزایش ضریب زبری مانینگ در 30 سانتی متر اول به دلیل دبی و سرعت کم جریان نسبت به 30 سانتی متر دوم شد. تفاوت ناچیز بین مقادیر ضریب زبری مانینگ با ضریب مانینگ گانگیلت-کاتر، کم اهمیت است و اعمال ضریب مانینگ 011/0 برای لوله صاف پوشش دار و 009/0 برای لوله کنگره دار پوشش دار رضایت بخش است.
کلید واژگان: ضریب مانینگ, گانگیلت-کاتر, ضریب زبری ترکیبی رینولدز و دارسی ویسباخ, لوله های صاف و موجدار, پوشش زهکشیRoughness coefficient is an effective factor on water velocity and discharge in drain pipes. Roughness coefficient in experimental box model with dimensions of 100×41×56cm was evaluated with two pipes of smooth and corrugated in a diameter of 63 and 56mm by three series of independent tests. The first set was done on pipes with mineral envelop, the second set on pipes with synthetic materials and the third one on pipes without envelop. The mean values of "n" Manning’s in the smooth pipe with synthetic and mineral envelope and non-envelop materials were measured 0.0106, 0.0111, 0.011, and for the corrugated pipe 0.0088, 0.009, 0.0091. The mean values of "n" Ganguillete-Kutter’s in the smooth pipe with synthetic and mineral envelop and non-envelop materials were obtained 0.0048, 0.0048, 0.0048, and for the corrugated pipe 0.0041, 0.0042, 0.0042. The "n" values from the Reynolds-Darcy Weissbach combination formula in the smooth pipe with synthetic and mineral envelop and non-envelop materials were calculated to be 0.0050, 0.0050, 0.0049 and for the corrugated pipe 0.0048, 0.0048, 0.0049. Two evaluation indexes (R2 and RMSE Error Value) indicated a better result for n value obtained by Ganguillet-Kutter formula. The flow inside the drainage pipes is a turbulent and spatially variable which is affected by the small flows entering the pipe through holes. This flow pattern, while disrupting the uniform distribution of the transverse velocity of the flow, caused flow inhibition and increased Manning's roughness coefficient in the first 30 cm due to the flow rate and low flow speed compared to the second 30 cm. The negligible difference between "n" Manning’s with "n" Ganguillete-Kutter’s is not important and applying 0.011 for Manning coefficient in smooth pipe and 0.009 for corrugating pipe with envelop is satisfactory.
Keywords: Manning coefficient, Ganguillet-Kutter, Combined roughness coefficient of Reynolds, Darcy Weisbach, Smooth, Corrugated pipe, Drainage envelope -
عناصر موجود در پساب ماهی با یکدیگر اثر متقابل دارند و امکان دارد افزایش یا کاهش جذب یک عنصر از طریق برگ بر عملکرد تاثیر منفی داشته باشد. بنابراین در مطالعه ی حاضر به بررسی اثر شستشوی برگی با آب تمیز هنگام استفاده از پساب ماهی قزل آلای رنگین کمان در سامانه ی آبیاری بارانی جهت کشت سیب زمینی به مدت سه سال (1398-1400) پرداخته شد. این تحقیق در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار انجام گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل آبیاری در دو سطح آب آبیاری و چهار سطح شستشوی برگی بود. نتایج نشان دادکه گیاهان مورد آبیاری با پساب ماهی بیشترین مقدار عملکرد (98/565 گرم در گلدان) را داشتند. همچنین گیاهانی که قبل و بعد از اعمال پساب ماهی بر آن ها شستشوی برگی اعمال گردید نسبت به سایر گیاهان عملکرد (8/550 گرم در گلدان) بهتری داشتند. پیشنهاد می شود جهت افزایش عملکرد به گونه ای که از نظر بازارپسندی بهبود یابد استراتژی استفاده همزمان از پساب ماهی و آب تمیز در سامانه آبیاری بارانی استفاده شود.کلید واژگان: آب نامتعارف, بازار پسندی غده ها, پساب ماهی, ریز پاشندهOne of the major issues in arid and semi-arid areas, namely Iran is water scarcity. Therefore, in the present study, the use of rainbow trout effluent in the sprinkler irrigation system for potato cultivation was investigated for three years (2019-2021). This research was conducted in the form of a factorial experimental format based on a completely randomized design with three replications. The investigated factors include irrigation at two levels, A1 (irrigation with well water) and A2 (irrigation with fish effluent), as well as washing the leaves of the plant in four levels they are Before applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water (B1), after applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water (B2), The leaves were washed with fresh water for ten minutes both before and after applying the fish farm effluent to them (B3) and the leaves were not washed at all (B4). The results of this research show that the highest amount of yield, the number of stems per plant, the fresh weight of shoot, the percentage of tubers 80-120 grams, the percentage of tubers 120-150 grams, and the percentage of tubers larger than 150 grams were 565.983 grams per pot, 7.417, 57.608, 32.950, 7.850, 6.039 respectively. These highest amounts were all the results of applying A2 .Keywords: Fish effluent, Marketability of tuber, Micro-sprinkler, Unconventional Water
-
ارایه یک الگوی کشت متناسب با شرایط منطقه که سبب کاهش آلودگی منابع آب و خاک شود، یکی از مهم ترین راه کارهای مدیریتی است. هدف از این مطالعه ترکیب هم زمان اطلاعات خاک، اقلیم، محصولات زراعی و تعیین پتانسیل آسیب پذیری و آلودگی آبخوان بود که بر اساس آن مناطق مستعد کشت (کشت غالب گندم و یونجه) مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر کیفیت آبخوان بر الگوی کشت، از نرم افزار ArcGIS 10.3 استفاده شد. عوامل اقلیمی، پارامترهای مربوط به خاک و ویژگی های توپوگرافی به عنوان پارامترهای موثر انتخاب شدند. مقدار نیترات در 46 چاه دشت شهرکرد جمع آوری و نقشه غلظت نیترات به دست آمد و با نقشه آسیب پذیری تلفیق شده و حریم کیفی آبخوان بررسی شد. از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای وزن دهی استفاده شد و درنهایت، لایه ها با استفاده از روش ترکیب خطی وزن دار (WLC) تلفیق شدند. نتایج نشان داد مناطق بدون خطر آلودگی و با پتانسیل آلودگی خیلی کم 11 و 51 درصد بود، مناطق با ریسک خطر آلودگی کم و کم تا متوسط به ترتیب با مساحت های حدود 3 و 4 درصد بود. حدود 25 درصد از مساحت آبخوان در بازه آلودگی زیاد نیترات قرار دارند. در آبخوان دشت شهرکرد آلودگی بسیار زیاد (بیشتر از 75 میلی گرم بر لیتر) برآورد نشده است. بر اساس نتایج این تحقیق از نظر حریم کیفی آبخوان قسمت عمده آبخوان حدود 41 درصد، در محدوده بی خطر قرار دارد. 33 درصد در گروه کم خطر و 25 درصد هم در بازه خطرناک حریم بندی شد. در دشت شهرکرد در حال حاضر 4989 هکتار سطح زیر کشت گندم آبی می باشد که بر اساس نتایج، تا حدود 22600 هکتار قابل افزایش است. سطح زیر کشت فعلی یونجه 3806 هکتار مشاهده شده است که با توجه به نتایج، تا 28198 هکتار پتانسیل افزایش سطح زیر کشت را دارد.
کلید واژگان: آسیب پذیری آبخوان, آلودگی, ترکیب خطی وزن دار, فرایند تحلیل سلسله مراتبیA cultivation pattern in accordance with environmental conditions that reduces pollution of water and soil resources is one of the most important management strategies. This study aimed to simultaneously combine information related to soil, climate, crops and determine the potential of vulnerability and contamination of the aquifer, based on which susceptible cultivated areas (main cultivation -wheat and alfalfa) were evaluated. ArcGIS 10.3 software was used to investigate the effect of aquifer quality on cropping patterns. Climatic factors, soil parameters, and topographic characteristics were selected as effective parameters in selecting suitable cultivation sites. Nitrate content was collected in 46 wells in Shahrekord plain and averaged by kriging method, and a nitrate concentration map was obtained and combined with vulnerability map and aquifer quality area was investigated. Analytical Hierarchy Process was used to weight and finally, the layers were combined using the weighted linear combinationmethod. The results showed that areas without risk of contamination and with very low potential for contamination were 11 and 51%. Areas with low and medium to high risk of ontamination were 3 and 4%, respectively. About 25% of the aquifer area is in the high nitrate contamination range and its maximum nitrate concentration is 55 mg/l. Very high pollution (more than 75 mg/l) has not been estimated in Shahrekord plain aquifer. According to the results of this study, in terms of aquifer quality, the main part of the aquifer, about 41%, is in the safe range. 33% were classified in the low-risk group and 25% in the dangerous range. In Shahrekord plain, currently 4989 hectares are the area under irrigated wheat cultivation, which according to the results, can be increased to about 22,600 hectares. The current area under alfalfa is 3806 hectares, which according to the results, has the potential to increase the area under 28198 hectares.
Keywords: Aquifer vulnerability, Analytical hierarchy process, pollution, Weighted linear combination -
هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (Ks) یک ویژگی مهم خاک در مدیریت مسایل آبیاری و زهکشی از جمله زمین های تحت پوشش درختان نخل است. این مطالعه به منظور تعیین مقدار Ks در اراضی نخلستان های شهرستان باوی استان خوزستان انجام شد. مقدار Ks نیز با استفاده از روش های صحرایی، آزمایشگاهی و توابع انتقالی مورد بررسی قرار گرفت. مقدار Ks در پنج فاصله 5/0، 1، 2، 3 و 5 متر از درختان نخل با سه تکرار به روش های استوانه های دوگانه، نفوذسنج گلف، بارافتان، مدل رزتا و توابع انتقالی کاسبای و همکاران، فرو جولیا و همکاران، کمپل و شوزاوا، دنی و پاکت و پاکت و همکاران به دست آمد. ارزیابی نتایج نشان داد روش های استوانه های دوگانه، مدل رزتا و تابع انتقالی کاسبای و همکاران با نسبت خطای متوسط هندسی حدود 1 نسبت به دیگر روش ها دارای بیشترین دقت بودند. مقدار درجه انحراف این روش ها به ترتیب 75/4، 31/5 و 14/26 بود. مقدار نسبت خطای انحراف استاندارد هندسی این روش ها نسبت به روش بارافتان به ترتیب 10/1، 40/1 و 08/2 به دست آمد.کلید واژگان: توابع انتقالی, روش استوانه دوگانه, روش بار افتان, روش نفودسنج گلف, مدل رزتاSaturated hydraulic conductivity of soil (Ks) is an important soil property in the management of irrigation and drainage issues, including areas covered with palm trees. This study was conducted to determine the amount of Ks in the palmetum lands of Bavi city of Khuzestan province. The amount of Ks was also evaluated using field, laboratory methods and Pedotransfer functions. The amount of Ks in five distances of 0.5, 1, 2, 3 and 5 meters from palm trees with three replications by double ring methods, Guelph permeameter, falling head, Rosetta model and Pedotransfer functions of Cosby et al., Ferrer-Julia et al., Campbell and Shiozawa, Dane and Puckett and Puckett et al. were obtained. Evaluation of the results showed that the double ring methods, Rosetta model and Pedotransfer function of Cosby et al. with a geometric mean error ratio of about 1 were more accurate than other methods. The deviation time of these methods were 4.75, 5.31 and 26.14, respectively. The geometric standard deviation error ratios of these methods to the falling head method were 1.10, 1.40 and 2.08, respectively.Keywords: Double ring method, Falling head method, Guelph permeameter, Pedotransfer functions, Rosetta model
-
سابقه و هدفدر سال های اخیر به دلیل کمبود آب استفاده از آب های نامتعارف از جمله پساب پرورش ماهی برای مصارف کشاورزی افزایش یافته است. با توجه به کیفیت آب، روش آبیاری و نوع محصول می تواند تغییر کند. عناصر موجود در پساب ماهی با یکدیگر اثر متقابل دارند و امکان دارد افزایش یا کاهش جذب یک عنصر از طریق برگ بر عملکرد و شاخص های رشد تاثیر منفی داشته باشد. لذا هدف از پژوهش حاضر ارایه راهکارهای بهره برداری از پساب ماهی قزل آلای رنگین کمان در سامانه آبیاری بارانی جهت تامین آب آبیاری زراعت سیب زمینی و تاثیر شستشوی برگی با کیفیت مناسب بر عملکرد، درصد ماده خشک غده، قطر و ارتفاع ساقه، وزن مخصوص غده، کلروفیل، فتوسنتز، تعرق و هدایت روزنه ای است.مواد و روش هااین آزمایش در مزرعه تحقیقاتی شماره 2 دانشگاه کردستان، دشت دهگلان در استان کردستان به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار در تابستان سال 1398، 1399 و 1400 انجام شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل آبیاری در دو سطح A1 (آبیاری با آب چاه) و A2 (آبیاری با پساب ماهی) و همچنین شستشوی برگ های گیاه در چهار سطح B1 (ده دقیقه قبل از اعمال پساب ماهی بر برگها، شستشوی برگی با آب تمیز انجام شد)، B2 (ده دقیقه بعد از اعمال پساب بر برگها، شستشوی برگی با آب تمیز انجام شد)، B3 (ده دقیقه قبل و بعد از اعمال پساب بر برگ ها، شستشوی برگی انجام شد)، B4 (هیچ گونه شستشوی برگی انجام نشد). جهت آبیاری از سامانه آبیاری بارانی با آبپاش های ریز پاشنده استفاده گردید. در انتهای فصل رشد مقادیر عملکرد غده تیمارهای مختلف اندازه گیری گردید. به منظور اندازه گیری کلروفیل برگ، از دستگاه کلروفیل متر استفاده شد. شاخص های مربوط به تبادلات گازی شامل میزان فتوسنتز، هدایت روزنه ای و تعرق توسط دستگاه قابل حمل اندازه گیری شد. داده ها با Rstudio تجزیه و تحلیل شد و مقایسه میانگین ها بر اساس آزمون حداقل تفاوت معنی دار(LSD) در سطح 1 و 5 درصد انجام شد.یافته هانتایج نشان داد شستشوی برگها با آب تمیز تاثیر معنی داری بر عملکرد و سایر شاخص های رشد داشته است. بیشترین مقدار عملکرد، قطر ساقه، وزن مخصوص غده، مقدار قرایت شده کلروفیل متر، فتوسنتز، تعرق و هدایت روزنه ای به ترتیب 550/8 گرم در گلدان، 9/941 میلیمتر، 1/113 (g cc-1)، 53/59،22 (μmol m-2 s-1)، 7/028 (mmol m-2 s-1) و 0/4439 (mmol m-2 s-1) بود. این مقادیر نتایج اعمال تیمار B3 بودند. همچنین بیشترین مقدار درصد ماده خشک غده سیب زمینی 30/13درصد و بیشترین مقدار ارتفاع ساقه 46/35 سانتیمتر بود، که حاصل اعمال تیمار B4 بود.نتیجه گیرینتایج این تحقیق نشان داد که پساب ماهی به نسبت آب چاه، 16/4 درصد عملکرد سیب زمینی، 4/67درصد قطر ساقه، 3/72درصد ارتفاع ساقه، 9/67درصد مقدار قرایت شده کلروفیل متر و 15/40 درصد هدایت روزنه ای را افزایش داد. همچنین نتایج نشان داد تیمار B3 نسبت به B4، 64/78درصد عملکرد، 39/55درصد قطر ساقه، 48/54درصد وزن مخصوص غده، 41/21 درصد مقدار قرایت شده کلروفل متر، 4/40درصد فتوسنتز، 25/86درصد تعرق و 10/13 درصد هدایت روزنه ای را افزایش داد. پیشنهاد می شود جهت افزایش عملکرد و شاخص های رشد استراتژی استفاده همزمان از پساب ماهی و آب تمیز در سامانه آبیاری بارانی استفاده شود.کلید واژگان: تعرق, عملکرد, کلروفیل, هدایت روزنه ایBackground and ObjectivesIn recent years, due to lack of water, using wastewater including fish effluents, for agricultural purposes has increased. Depending on water quality, irrigation method and type of crop might change. The elements present in the fish effluent interact with each other and it is possible to increase or decrease the absorption of an element through the leaves to have a negative effect on the yield and growth indicators. Therefore, the aim of this research is to provide solutions for the use of rainbow trout wastewater in the sprinkler irrigation system to provide irrigation water for potato cultivation and the effect of leaf washing with appropriate quality on yield, tuber dry matter percentage, diameter and height of stem, tuber specific weight, chlorophyll, photosynthesis, transpiration and stomatal conductance.Materials and MethodsThis experiment was conducted in research farm No. 2 of Kurdistan University ,Dehgolan plain in Kurdistan province in the form of a factorial experimental format based on a completely randomized design with three replications in the summer of 2019, 2020 and 2021. The investigated factors include irrigation at two levels, A1 (irrigation with well water) and A2 (irrigation with fish farm effluent), as well as washing the leaves of the plant in four levels, B1 (Before applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water), B2 (after applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water), B3 (The leaves were washed with fresh water for ten minutes both before and after applying the fish farm effluent to them) , B4 (the leaves were not washed at all).Sprinkler irrigation system with micro sprinkler was used to irrigate. At the end of the growing season, the tuber yield values of different treatments were measured. Chlorophyll meter (SPAD-502-Minolta-Japan) was used in order to measure chlorophyll of leaf. The indicators related to gas exchange including photosynthesis, stomatal conductance and transpiration were measured by a portable device (ADC BioScientific LCi Analyzer Serial No. 32648). Data were analyzed with Rstudio, and mean values of the treatments were compared by the least significant difference (LSD) test at 5% and 1% significance level.ResultsThe results showed that washing the leaves with fresh water significantly affected on the yield and other growth indicators. The highest amount of yield, stem diameter, specific gravity of potato, chlorophyll meter reading, photosynthesis, transpiration and stomatal conductance were 550.8 grams per pot, 9.941 mm, 1.113 g cc-1, 53.59, 22.00 (μmol m-2 s-1), 7.028 (mmol m-2 s-1), 0.4439 (mmol m-2 s-1), respectively. These amounts were results of applying B3 treatment. Also, the highest percentage of potato tuber dry matter was 13.3% and the highest figure for stem height was 35.46 cm, which were the result of applying B4 treatment.ConclusionThe results of this research show that compared to well water, fish effluent increased yield of potato by 16.4%, stem diameter by 4.67%, stem height by 3.72%, chlorophyll meter reading by 9.67%, and stomatal conductance by 15.40%. Also, the results showed that treatment B3 compared to B4, increased yield 64.78%, stem diameter 39.55%, tuber specific weight 48.54%, chlorophyll meter reading 41.21%, photosynthesis by 4.40%, transpiration by 25.86% and stomatal conductance by 10.13%. It is suggested to use the strategy of simultaneous use of fish effluent and fresh water in the sprinkler irrigation system to increase yield and growth indicators.Keywords: chlorophyll, Stomatal conductance, Transpiration, Yield
-
مجله پژوهش آب ایران، پیاپی 48 (بهار 1402)، صص 107 -118
باتوجه به خشکسالی های اخیر در ایران و جهان و در نتیجه آن کمبود منابع آب، استفاده از آب های نامتعارف از جمله پساب پرورش ماهی یک رویکرد منطقی به حساب می آید. بنابراین در مطالعه حاضر به بررسی استفاده از پساب ماهی قزل آلای رنگین کمان در سامانه آبیاری بارانی جهت کشت سیب زمینی به مدت سه سال (1398 -1400) پرداخته شد. آزمایشی گلدانی در فضای باز با سامانه آبیاری بارانی جهت تعیین اثر شستشوی برگ سیب زمینی با آب معمولی پس از آبیاری با پساب ماهی بر فلورسانس کلروفیل (فلورسانس حداکثر (Fm)، میزان فلورسانس متغیر (Fv) و حداکثر کارایی کوانتومی فتوسیستم II (Fv/Fm)) و برخی خصوصیات سیب زمینی انجام شد. این تحقیق در قالب آزمایشی فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار انجام گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل آبیاری در دو سطح A1 (آبیاری با آب چاه) و A2 (آبیاری با پساب ماهی) و همچنین شستشوی برگ ها در چهار سطح B1 (شستشوی برگ ها با آب معمولی، طی ده دقیقه قبل از اعمال پساب ماهی)، B2 (شستشوی برگ ها با آب معمولی طی ده دقیقه بعد از اعمال پساب ماهی)، B3 (شستشوی برگ ها طی ده دقیقه قبل و بعد از اعمال پساب ماهی)، B4 (اعمال پساب ماهی بدون شستشوی برگی) بود. نتایج این تحقیق نشان داد تیمار B3 نسبت به تیمار B4 باعث افزایش 10/13درصد عملکرد، 20/44 درصد فلورسانس حداکثر، 28/67درصد فلورسانس متغیر، 6/66 درصد حداکثر عملکرد کوانتومی فتوسیستم II، 37/98 درصد وزن خشک ساقه، 108/06 درصد وزن خشک برگ و 125 درصد وزن خشک ریشه شد. پیشنهاد می شود جهت افزایش فلورسانس کلروفیل و سایر خصوصیات گیاه سیب زمینی استراتژی استفاده همزمان از پساب ماهی و آب تمیز در سامانه آبیاری بارانی استفاده شود.
کلید واژگان: آبیاری بارانی, حداکثر کارایی کوانتوم فتوسیستم II, عملکرد, فلورسانس متغییرIntroductionwater scarcity is one of the primary problems in arid and semi-arid regions such as Iran. Many previous studies corroborated that using aquaculture wastewater might be a good alternative for supplying irrigation demand in the arid and semi-arid countries such as Iran. In fact, the effluent of the fish farms that contain a notable amount of phosphor and nitrogen are high nutrition for different plants. Depending on water quality, irrigation method and type of crop might change. The elements present in the fish effluent interact with each other and it is possible to increase or decrease the absorption of an element through the leaves to have a negative effect on the chlorophyll fluorescence. In an attempt to reduce foliar absorption, we used post-washing, pre-washing and pre and post washing. Therefore, the investigated factors include irrigation at two levels, A1 (irrigation with fresh water) and A2 (irrigation with fish farm effluent), as well as washing the leaves of the plant in four levels they are Before applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water (B1), after applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water (B2), The leaves were washed with fresh water for ten minutes both before and after applying the fish farm effluent to them (B3) and the leaves were not washed at all (B4). The main objective of the present study is to provide a solution to reduce the negative effects of fish effluent in sprinkler irrigation on chlorophyll fluorescence.
MethodsThe present study was conducted on pots; the pot experiments were carried out at the research site of the University of Kurdistan. This research farm is located at the Dehgolan plain in Kurdistan province. As presented in the previous section we applied two types of water for irrigation in the treatments including fresh water from the available well in the experimental site and the fish farm effluent from the available fish farm as well as washing the leaves of the plant in different situations including Before applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water (B1), after applying fish farm effluent to the leaves, they were washed for ten minutes with fresh water (B2), The leaves were washed with fresh water for ten minutes both before and after applying the fish farm effluent to them (B3) and the leaves were not washed at all (B4). In the present study soil moisture was measured in the daily scale before the irrigation then irrigation was carried out based on the efficiency of required soil moisture. The PMS-714 moisture meter was applied for measuring the soil moisture in the experimental site. At the end of the cultivation period, the yield of potato in each pot was collected and measured separately. Then the average of all the potato was applied in the further analyses. Data were analyzed with Rstudio, and mean values of the treatments were compared by the LSD test at a 5% and 1% significance level.
ResultsThe results of this research showed that B3 compared to B4 increased yield by 10.13%, maximum fluorescence by 20.44%, variable fluorescence by 28.67%, maximum photochemical quantum yield of photosystem II by 6.66%, dry weight of stem 37.98%, dry weight of leaf by108.06% and dry weight of root 125%. previous studies corroborated that effect of leaf washing when unconventional water is used has a positive effect on the absorption of elements by the plant and growth indicators. Also, previous studies showed that the simultaneous use of fresh water and water unconventional methods reduce the toxic effects caused by the substances in the wastewater and improve the yield and physiological indicators of the plant. It has been reported that when leaves are washed with fresh water before and after salt water is applied to the leaves, the concentration of chlorine and sodium in the leaves is lower than when leaves are not washed at all. They stated that when the leaves are washed before applying salt water, the leaves are hydrated and the capacity to absorb elements by the leaf is reduced, and also when the leaves are washed after applying salt water, the elements and materials are washed on the leaf. And leaf absorption is reduced. Therefore, it increases yield. It is recommended to use the strategy of simultaneous use of fish waste and fresh water in sprinkler irrigation system to increase chlorophyll fluorescence and other characteristics of potato plant.
Keywords: Maximum photochemical quantum yield of photosystem II, Sprinkler Irrigation, Variable fluorescence, Yield -
به منظور بررسی تاثیر خاک پوش های مختلف بر صفات رویشی نهال انگور و مقایسه آن ها در دو سیستم آبیاری قطره ای و فتیله ای کاپیلاری، آزمایشی در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در کرت های اصلی روش آبیاری شامل قطره ای و فتیله ای کاپیلاری و در کرت های فرعی انواع مالچ ها شامل مالچ پلاستیکی، بدون مالچ، مالچ ماسه ای-کلش و مالچ کلشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد روش آبیاری، اثر معنی داری در سطح یک درصد بر صفات قطر یقه، ارتفاع نهال، تعداد شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ داشت. اثر مالچ نیز بر صفات تعداد شاخه، طول شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ در سطح یک درصد و در صفات قطر یقه و ارتفاع نهال در سطح پنج درصد معنی دار بود. بیشترین میزان ارتفاع نهال، طول شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ در روش آبیاری قطره ای با خاک پوش پلاستیکی مشاهده شد، هم چنین کمترین میزان صفات مذکور در روش آبیاری قطره ای و بدون خاک پوش مشاهده گردید. نتایج مقایسه میانگین نشان داد در سیستم آبیاری فتیله ای کاپیلاری استفاده از خاک پوش در عملکرد صفات رویشی مورد بررسی اثرات معنی داری نداشت و در روش آبیاری قطره ای استفاده از خاک پوش پلاستیکی شفاف نسبت به تیمار بدون خاک پوش سبب افزایش عملکرد صفات قطر یقه، ارتفاع نهال، تعداد شاخه، طول شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ به ترتیب به میزان 27/32، 56/47، 40، 61/68، 36/62 و 18/61 درصد شد. نتایج تحقیق نشان داد در روش آبیاری فتیله ای کاپیلاری نیازی به استفاده از مالچ نیست و در صورت انجام آبیاری به روش قطره ای استفاده از مالچ پلاستیکی شفاف توصیه می گردد.کلید واژگان: خاک پوش, آبیاری فتیله ای کاپیلاری, نهال انگور, آبیاری قطره ایIn the investigation of the effect of different mulches on the vegetative characteristics of grape seedlings and comparing them in drip and capillary irrigation systems, an experiment was conducted in the form of randomized complete blocks with three replications. In the main plots, drip and capillary irrigation methods were evaluated, and in the subplots, types of mulches including plastic, no mulch, sand-stubble, and stubble mulch were evaluated. Based on the results of the irrigation method, had a significant effect at the level of 1% on the collar diameter, seedling height, branches number, shading area, and leaves a number. The effect of mulch was also significant on the branches number, branches length, shading area and leaves number at the level of 1%. The highest seedling height, branch length, shade area, and leaf number were observed in the drip irrigation with plastic mulch, and the lowest amount of the mentioned traits were observed in the drip irrigation and no mulching. Based on the average comparison, in capillary irrigation, the application of mulch had no significant effects on the performance of vegetative traits, and in drip irrigation, the use of plastic mulch compared to the no mulch method Caused an Increase in the performance of collar diameter, seedling height, branches number, branches length, shading area and leaves number by 32.27, 47.56, 40, 68.61, 62.36 and 61.18%, respectively. Based on the results, there is no need to use mulch in capillary irrigation, and it is recommended to use transparent plastic mulch in drip irrigation.Keywords: Mulch, capillary wick Irrigation, Drip Irrigation. grape seedling
-
در سالیان اخیر به دلیل محدودیت منابع آب در دشت ملایر، روش های آبیاری از سطحی به تحت فشار در حال تغییر است. هدف این پژوهش بررسی تغییرات کیفیت خاک به دلیل تغییر روش آبیاری بود. در این پژوهش 14 مزرعه و دو باغ مجهز به سامانه ی آبیاری بارانی و قطره ای انتخاب و تغییرات کیفی خاک آن ها نسبت به مقادیر متناظر قبل از اجرا با آزمون آماری من ویتنی ارزیابی شد. پارامترهای کیفی خاک شامل اسیدیته (pH)، نیتروژن (N)، فسفر (P)، مواد آلی (C)، هدایت الکتریکی املاح (ECe) و پتاسیم (K) بود. نقشه پهنه بندی پارامترهای کیفی موردبررسی نیز با استفاده از نرم افزار Arc GIS در قبل و بعد از اجرای سامانه های آبیاری تحت فشار تهیه شد. نتایج نشان داد تفاوت بین مقادیر پارامترهای موردبررسی قبل و بعد از اجرای سامانه های آبیاری تحت فشار شامل ECe، pH و C در سطح احتمال 5% غیرمعنی دار و تغییرات P، K و N معنی دار بود. نتایج اندازه گیری پارامترهای کیفی بیان گر افزایش میانگین مقادیر pH، N، P و C به ترتیب از 72/7 به 80/7، 067/0 به mg/kg 121/0، 01/11 به mg/kg 95/17 و 68/0 به 80/0% نسبت به قبل از اجرای سامانه های آبیاری تحت فشار بود. اما مقادیر ECe و K خاک مزارع به ترتیب از 06/1 به dS/m 53/0 و 1/255 به mg/kg 156 کاهش نشان داد. نتایج نشان داد تغییر روش آبیاری باعث کاهش پتاسیم و افزایش فسفر و نیتروژن خاک شد.
کلید واژگان: آبشویی, آبیاری بارانی, آزمون من ویتنی, شوری خاکIn recent years, due to limited water resources in Malayer plain, irrigation methods are changing from surface to under pressure. The purpose of this study was to investigate changes in soil quality due to changes in irrigation methods. For this purpose, 14 farms and 2 orchards equipped with sprinkler and drip irrigation system were selected and their soil quality changes compared with the corresponding values before implementation were evaluated by Mann-Whitney statistical test. Soil quality parameters included acidity (pH), nitrogen (N), phosphorus (P), organic matter (C), electrical conductivity of solutes (ECe) and potassium (K). The zoning map of the studied quality parameters was also prepared using ArcGIS software before and after the implementation of pressurized irrigation systems. The results showed that the difference between the values of the studied parameters before and after the implementation of pressurized irrigation systems including ECe, pH and C were non-significant at the level of 5% probability and the changes of P, K and N were significant. The results of measuring the qualitative parameters showed an increase in the mean values of pH, N, P and C from 7.72 to 7.80, 0.067 to 0.121 mg/kg, 11.01 to 17.95 mg/kg and 0.68 to 0.80%, respectively, compared with before the implementation of pressurized irrigation systems. However, ECe and K values of field soils decreased from 1.06 to 0.53 dS/m and 255.1 to 156 mg/kg, respectively. The results showed that changing the irrigation method reduced potassium and increased soil phosphorus and nitrogen.
Keywords: Leaching, Mann-Whitney test, Soil salinity, Sprinkler Irrigation -
مدیریت آبیاری قطره ای نیازمند داشتن اطلاعات مناسب از توزیع افقی و عمودی رطوبت در خاک ناحیه ریشه است. در این پژوهش توزیع رطوبت خاک تا 72 ساعت پس از آبیاری قطره ای براساس ضرایب منحنی مشخصه رطوبتی برآوردی از سه روش متفاوت در مدل Hydrus-2D شبیه سازی شد. این سه روش شامل برآورد منحنی مشخصه رطوبتی از روش های حل معکوس با داده های منحنی مشخصه رطوبتی (IS1)، حل معکوس با داده های رطوبت خاک پس از آبیاری (IS2)، و رزتا بود. برای تعیین دقت مقادیر رطوبت شبیه سازی شده با مقادیر اندازه گیری شده از آماره های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد آماره های RMSE و R2 برای برآورد منحنی مشخصه رطوبتی در روش های IS1، IS2، و رزتا به ترتیب 008/0 و 999/0، 153/0 و 958/0، 125/0 و 977/0 به دست آمد. دقت روش های IS1 به اطلاعات منحنی مشخصه رطوبتی، رزتا به برخی خصوصیات زودیافت خاک و IS2 به رطوبت خاک پس از آبیاری وابسته بود. میانگین آماره های RMSE و R2 در شبیه سازی توزیع افقی رطوبت برای روش های IS1، IS2، و رزتا به ترتیب 6/4 و 9941/0، 8/2 و 9951/0، 5/5 و 9905/0 حاصل شد. میانگین این آماره ها نیز در شبیه سازی توزیع عمودی رطوبت برای روش های ذکر شده به ترتیب 6/4 و 9830/0، 4/4 و 9928/0، 4/5 و 9932/0 به دست آمد. در پایان کاربرد روش IS1 به دلیل زمان و هزینه کمتر شبیه سازی ها و امکان انجام آن قبل از طراحی سیستم آبیاری قطره ای توصیه شد.کلید واژگان: برنامه رزتا, حل معکوس, ضرایب هیدرولیکی, مدل ون گنوختن, منحنی مشخصه رطوبتیDrip irrigation management requires proper information on the horizontal and vertical distribution of moisture in the soil of the root zone. In this study, soil moisture distribution was simulated up to 72 hours after drip irrigation by coefficients of soil water characteristic curve with three different methods in the Hydrus-2D model. These methods were included estimating the soil water characteristic curve of inverse solution methods with soil water characteristic curve data (IS1), inverse solution with soil moisture data after irrigation (IS2), and Rosetta. To determine the accuracy of the simulated moisture values with the measured values, RMSE and R2 were used. The results showed that RMSE and R2 for estimating the soil water characteristic curve in IS1, IS2, and Rosetta methods were obtained 0.008 and 0.999, 0.153 and 0.958, 0.125 and 0.977, respectively. The accuracy of IS1 methods depended on the information of the soil water characteristic curve, Rosetta depended on some early soil properties, and IS2 depended on soil moisture after irrigation. Average RMSE and R2 in the simulation of horizontal moisture distribution for IS1, IS2, and Rosetta were obtained 4.6 and 0.9941, 2.8 and 0.9951, 5.5, and 0.9905, respectively. Also, the mean of these statistics in simulating the vertical distribution of moisture for the mentioned methods were 4.6 and 0.9830, 4.4 and 0.9928, 5.4 and 0.9932, respectively. Finally, the use of IS1 method was recommended due to the shorter time and cost of simulations and the possibility of performing it before the design of the drip irrigation system.Keywords: Hydraulic coefficients, Inverse solution, Rosetta program, Soil Water Characteristic Curve, Van Genutchen model
-
در سال های اخیر افزایش جمعیت و محدودیت آب و زمین های قابل کشت در ایران به سرمایه گذاری قابل توجهی در تولیدهای گلخانه ای منجر شده است. با توجه به اثر شرایط خرد اقلیم گلخانه بر عملکرد کمی و کیفی محصول، استفاده از مدل های ریاضی برای مطالعه و شبیه سازی خرد اقلیم گلخانه ضروری است. هدف از این تحقیق کاربرد و تحلیل یک مدل تراز انرژی برای شبیه-سازی تعرق و شرایط خرد اقلیم داخل گلخانه با استفاده از داده های هواشناسی خارج گلخانه است. مطالعه در گلخانه ای تجاری با پوشش پلاستیکی و مساحت 4333 مترمربع واقع در تویسرکان انجام شد. دما و رطوبت نسبی داخل گلخانه با 21 دیتالاگر ثبت شدند. برای داده های هواشناسی خارج گلخانه از ایستگاه هواشناسی نصب شده روی سقف گلخانه و داده های ایستگاه هواشناسی سینوپتیک تویسرکان استفاده شد. برای تخمین دما، رطوبت نسبی و تعرق محصول داخل گلخانه از تلفیق معادلات تراز انرژی و تعرق استفاده شد. الگوی تغییرات زمانی مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده دما و رطوبت نسبی داخل گلخانه مشابه بود. خطای جذر میانگین مربعات دمای شبیه سازی شده برای تهویه مکانیکی و تهویه طبیعی به ترتیب در کل شبانه روز 72/0 و 67/0، روزانه 83/0 و77/0 و شبانه 49/0 و 49/0 درجه سلسیوس بود. خطای جذر میانگین مربعات رطوبت نسبی برای تهویه مکانیکی و طبیعی در کل شبانه روز 4/4، روزانه 0/3 و شبانه 0/6 درصد بود. پس از اصلاح مدل، شبیه سازی چهار روز خرد اقلیم داخل گلخانه نشان داد دمای داخل گلخانه در روز تا C35º و در شب به کمتر از C16º می رسد که در محدوده بهینه دمایی برای خیار گلخانه ای قرار ندارند. با توجه به دمای بالا (C35º) و رطوبت پایین (%15 تا 30%) نیاز به سرمایش تبخیری در بعضی از ساعات روز وجود خواهد داشت. مجموع تعرق شبیه سازی شده نیز 2/30 میلی متر به دست آمد. پس از صحت یابی و اصلاح مدل، شرایط خرد اقلیم گلخانه در چهار روز شبیه سازی و تحلیل شد. نتایج نشان داد با استفاده از مدل تراز انرژی، قبل از احداث گلخانه می توان به برآوردی از شرایط خرد اقلیمی گلخانه و نیاز آبی محصول دست یافت.کلید واژگان: تعرق, دما, رطوبت نسبی, شبیه سازی, کمبود فشار بخارIn recent years, increasing population and limited water and arable land in Iran have led to significant investment in greenhouse production. Due to the effect of greenhouse microclimate conditions on the quantitative and qualitative yield of the product, the use of mathematical models to study and microclimate simulation of the greenhouse is necessary. The objective of this research is to apply and analyze an energy balance model using meteorological data outside the greenhouse to simulate microclimate conditions and the transpiration in a greenhouse. The study was conducted in a commercial greenhouse with plastic cover and an area of 4333 square meters. Temperature and relative humidity data were collected inside the greenhouse with 21 data loggers. For collected meteorological data outside the greenhouse, the meteorological station installed on the roof of the greenhouse and the data of the Tuyserkan synoptic meteorological station were used. A combination of energy balance and transpiration equation was used to estimate temperature, relative humidity and crop transpiration inside the greenhouse. Estimated transpiration was modified by combining the energy balance model and the Stanghellini transpiration equation. The pattern of temporal variation of the simulated and measured values of temperature and relative humidity inside the greenhouse was similar. The root mean square error of the simulated temperature for mechanical ventilation and natural ventilation was 0.72 and 0.67, 0.83 and 0.77 daily, and 0.49 and 0.49 degrees Celsius, respectively, for the daytime and night time. The root mean square error of relative humidity for mechanical and natural ventilation was 4.4% day and night, 3.0% for daytime, and 6.0% for night time. After modifying the simulation model, four days of microclimate inside the greenhouse showed that the temperature inside the greenhouse reaches 35 °C during the day and less than 16 °C at night, which are not in the optimal temperature range for greenhouse cucumbers. Due to high temperature (35º C) and low humidity (15% to 30%), evaporative cooling will be required at some hours of the day. The total simulated transpiration was 30.2 mm. The estimated temperature was acceptable, but the estimated relative humidity at night differed from the measured values due to thermal inversion. Estimated transpiration was modified by combining the energy balance model and the Stanghellini transpiration equation. After verifying and modifying the model, the microclimate conditions of the greenhouse were simulated and analyzed for four days. The results showed that by using the energy level model before the construction of the greenhouse, it is possible to estimate the microclimate conditions of the greenhouse and the water requirement of the crop.Keywords: Relative humidity, Simulation, Temperature, Transpiration, Vapor pressure deficit
-
استفاده بهینه و مناسب از منابع آب با توجه به بحران آب و خشکسالی های اخیر در کشور امری بسیار ضروری است. در این راستا استفاده از شیوه های نوین آبیاری از جمله راهکارهایی است که که به منظور افزایش بهره وری آب در کشور توسعه یافته است. لذا این تحقیق به منظور مقایسه میزان بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب در سامانه های آبیاری قطره ای و سطحی و بازده تولید محصول در باغات انگور و گردو شهرستان ملایر از توابع استان همدان انجام شد. در این پژوهش حجم آب کاربردی در باغات مورد مطالعه با اندازه گیری دبی منبع آبی، تعداد آبیاری و ساعات آبیاری در هر نوبت محاسبه شد. نیاز آبی بر اساس آمار و اطلاعات هواشناسی سال-های اخیر محاسبه و با میزان نیاز آبی برآورد شده در سند ملی آب مقایسه شد. بهره وری آب بر اساس میزان عملکرد محصول به ازای واحد حجم آب (CPD) ، درآمد به ازای واحد حجم آب (BPD) ، و بازده خالص به ازای واحد حجم آب (NBPD) محاسبه شد. نتایج تحقیق نشان داد که روش آبیاری قطره ای نسبت به روش آبیاری سطحی به ترتیب باعث کاهش 40 و 54 درصدی آب کاربردی محصول انگور و گردو شد. میزان بهره وری آب در باغات انگور و گردو در آبیاری قطرهای به ترتیب 1/25 و 81/1 و در آبیاری سطحی 8/7 و 88/0 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه شد. نیاز آبی محاسباتی بر اساس آمار و اطلاعات هواشناسی ده ساله اخیر در این دو محصول بیشتر از میزان ذکر شده در سند ملی آب بود. مقایسه میزان متوسط آب کاربردی با نیاز آبی محاسباتی حاکی از کم آبیاری در اغلب باغ های مورد مطالعه بود. مقایسه بهره وری اقتصادی آب در دو محصول نشان داد که این شاخص در روش آبیاری قطره ای به مراتب بالاتر از روش آبیاری سطحی است. میزان شاخص بازده خالص به ازای واحد آب کاربردی (NBPD) در روش آبیاری قطره ای در دو محصول انگور و گردو به ترتیب 231 و 117 و در روش آبیاری سطحی 110 و 115 هزار ریال بر متر مکعب تعیین شد.
کلید واژگان: آبیاری قطره ای, آبیاری سطحی, بازده خالص, عملکرد محصولOptimal and efficient application of water resources due to the recent water crisis and droughts in the country is very necessary. In this regard, the use of modern irrigation methods is one of the solutions that has been developed to increase water productivity in the country. Therefore, this study was conducted to compare the physical and economical efficiency of water in drip and surface irrigation systems and net benefit per cost in vineyards and walnut orchards. In this study, the volume of applied water was calculated by measuring the flow rate of the water source, the number of irrigations and the hours of irrigation in each irrigation. The water requirement was calculated based on the last 10 years of meteorological data and compared with the estimated water requirement in the national water document. Water productivity was estimated based on yield per unit volume of water (CPD), income per unit volume of water (BPD), and net yield per unit volume of water (NBPD). The results showed that drip irrigation method compared to surface irrigation method reduced the applied water of grape and walnut crops by 40 and 54%, respectively. Water productivity in vineyards and walnut orchards in drip irrigation system was calculated as 25.1 and 1.81 and in surface irrigation as 7.8 and 0.88 kg / m3, respectively. Calculated water requirement based on the last ten years of meteorological data in these two products was greater than the value stated in the National Water Document. Comparison of the average amount of applied water with the calculated water requirement indicated a deficit irrigation in most of the studied gardens. Comparison of Economic productivity of water in the two crops showed that this index in drip irrigation method is much higher than surface irrigation method. Net yield index per unit of water used (NBPD) in drip irrigation method in grape and walnut crops are 231 and 117, respectively, and in surface irrigation method 110 and 115 thousand Rials per cubic meter.
Keywords: Drip Irrigation, Surface irrigation, Net Benefit Per Cost, Product Yield -
هدف این پژوهش شبیه سازی هم زمان کمیت و کیفیت رواناب در حوزه زرینه رود با مدل SWAT بود. واسنجی و صحت سنجی مدل به روش SUFI2 در برنامه SWAT CUP با رواناب ماهانه سال های 2013-1992، برای 12 زیر حوزه و 226 واحد هیدرولوژیکی و نیترات ماهانه سال های 2009-2006 صورت گرفت. نتایج بیان گر بیشترین حساسیت میزان رواناب به شماره منحنی خاک و کیفیت رواناب به هیدرولیز نیتروژن با کمینه Pvalue و بیشینه قدرمطلق Ttest بود. بیشترین مقادیر آماره های خطاسنجی برای واسنجی و صحت سنجی رواناب در ایستگاه سد زرینه رود 0/81=R2=NS، کمترین آن با 0/47=R2=NS در ایستگاه جان آقا و برای نیترات کل حوزه در واسنجی 0/58=R2، 0/51=NS و صحت سنجی 0/51=R2، 0/48=NS به دست آمد. نتایج آماری نشان داد که مدل SWAT کارایی مناسبی در شبیه سازی جریان ماهانه و بار نیترات در حوزه زرینه رود دارد. سپس شبیه سازی بهترین اقدامات مدیریتی توسط مدل انجام شد. شبیه سازی اجرای سه اقدام حفاظتی بندهای سنگی، خطوط کنتور و مالچ پاشی در کل حوزه، بیان گر کاهش 6/03 درصدی رواناب و 17/89 درصدی نیتروژن ورودی به دریاچه و افزایش 11/17 درصدی تغذیه آب زیرزمینی در اقدام خطوط کنتور به عنوان بهترین راه کار بود.
کلید واژگان: اقدامات حفاظتی, رواناب, نیترات, SWAT CUP, SUFI2This study aims to simulate runoff and runoff quality of Zarrineh river basin by SWAT model. Calibration and verification were done respectively with monthly runoff statistics in SWAT CUP by SUFI2 method for 1992-2013, for 12 sub basin, 226 HRU and monthly nitrate data for 2006-2009. The highest runoff sensitivity and runoff quality with minimum Pvalue and maximum absolute value Ttest belong to soil cure number and nitrogen hydrolysis. The maximum number in calibration and verification belonged to Zarrineh dam station by R2=NS=0.81 and minimum number belonged to Janagha station by R2=NS=0.47. The value of these two coefficients in calibration of nitrate in all basin were 0.58 and 0.44 and their coefficient in verification were 0.51 and 0.42 respectively. Statistical results showed that a good performance in the SWAT model simulation of monthly flow and nitrate in the basin of Zarrineh river. Then the simulation was conducted by best management practices model. In this study protective measures watershed simulated stone lines, contour lines and mulching considered as a management solution. The best solution was contour lines by 17.89% reduced nitrate amount input to Urmia Lake see also 11.17% discharge the ground water.
Keywords: Discharge, Nitrate, Protective Measures Watershed, SUFI2, SWAT CUP -
نیاز آبی گیاهان یا تبخیر و تعرق (ET) یکی از مولفه های اصلی بیلان آب و عامل کلیدی در برنامه ریزی آبیاری برای بهبود راندمان آب مصرفی اراضی فاریاب است. روش های متفاوتی برای تعیین تبخیر و تعرق به صورت مستقیم یا لایسیمتری و غیرمستقیم یا محاسباتی پیشنهاد شده است. تشت تبخیر یکی از روش های غیرمستقیم، ساده و مناسب برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع و گیاه اصلی است که نشان دهنده اثرات توام پارامترهای جوی چون دمای هوا، رطوبت هوا، تابش و باد است. در این پژوهش با استفاده از داده های هواشناسی20ساله (97-1378) کل ایستگاه های سینوپتیک استان کردستان، مقدار ضریب تشت با استفاده از روش های: (1989) ,Cuenca (1998) Raghuwanshi & wallender , Modified Snyder ,(2008),Mohamed et al (1991), Allen and Pruitt (1992) ,Snyder (1998),Orang (1995)Pereira ,(1990) Christiansenو (1997) FAO-24 برآورد گردید. به منظور ارزیابی دقت تخمین تبخیر و تعرق حاصل از روش تشت تبخیر، از روش فایو پنمن مانتیث 56 استفاده شد. برای ارزیابی دقت مدل ها و انتخاب بهترین مدل از 4 شاخص خطاسنجی؛ (RMSE)، (MAE)، (MBE) و آزمون t استفاده شد. نتایج نهایی نشان داد که در مقیاس روزانه، ماهانه و فصلی روش های (1997) FAO-24 و (1990) Christiansen بهترین عملکرد و روش های (1998) Raghuwanshi & wallender و (1991) Allen and Pruitt بدترین عملکرد را داشتند.
کلید واژگان: تبخیر و تعرق گیاه مرجع, ضریب تشت, فائو پنمن مانتیث, استان کردستانPlant water requirement or evapotranspiration (ET) is one of the main components of water balance and a key factor in irrigation planning to improve water use efficiency of agricultural lands. Different methods have been proposed to determine evapotranspiration directly using lysimeter and indirectly using computational methods. Evaporation pan is one of the indirect, simple and suitable methods for estimating the evapotranspiration of the reference plant and the main plant, which shows the combined effects of atmospheric parameters such as air temperature, air humidity, radiation and wind. In this study, using 20-year meteorological data (1999-2018) of the all synoptic stations in Kurdistan province, the value of pan coefficient was estimated using the methods Cuenca (1989), Raghuwanshi & wallender (1998), Modified Snyder, Mohamed et al (2008), Allen and Pruitt (1991), Snyder (1992), Orang (1998), Pereira (1995), Christiansen (1990) and FAO-24 (1997). In order to evaluate the accuracy of estimating evapotranspiration obtained from pan evaporation mehod, the FAO Penman-Mantith 56 method was used. To evaluate the accuracy of the models and to select the best one, four indicators; (RMSE), (MAE), (MBE) and t-test were used. The final results showed that on a daily, monthly and seasonal basis, the methods of FAO-24 (1997) and Christiansen (1990) had the best performance and the methods of Raghuwanshi & Wallender (1998) and Allen and Perot (1991) had the worst performance.
Keywords: Reference Plant Evapotranspiration, Pan coefficient, FAO Penman Monteith, Kurdistan province -
ارزیابی عملکرد سامانه های آبیاری تحت فشار یکی از راه کارهای مهم به منظور مدیریت مصرف آب در مزرعه می باشد. در این پژوهش پنج سامانه آبیاری بارانی، پنج سامانه قطره ای و دو سامانه نواری قطره ای به منظور ارزیابی فنی و هیدرولیکی در اراضی کشاورزی شهرستان همدان انتخاب شدند. ارزیابی ها براساس روش مریام و کلر انجام شد. شاخص های مورد اندازه گیری برای سامانه های بارانی شامل ضریب یکنواختی کریستیانسن (CU)، یکنواختی توزیع (DU)، راندمان پتانسیل کاربرد آب (PELQ) و راندمان واقعی کاربرد آب در ربع پایین (AELQ) بود. شاخص های مورد اندازه گیری برای سامانه های قطره ای نیز شامل ضریب یکنواختی (EU)، ضریب کاهش راندمان (ERF)، راندمان پتانسیل کاربرد آب در ربع پایین و راندمان واقعی کاربرد آب در ربع پایین بود. مقدار شاخص های CU، DU، PELQ و AELQ برای سامانه های بارانی به ترتیب در دامنه 1/80- 6/65، 4/65- 1/53، 7/55- 1/31 و 5/52- 3/28 درصد حاصل شد. در سامانه های قطره ای نیز مقادیر EU، ERF، PELQ و AELQ در دامنه 7/65- 4/43، 3/1- 8/0، 1/59- 1/39 و 0/73- 0/34 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد در تمامی سامانه ها، راندمان های مورد بررسی کمتر از حد انتظار بود که از جمله دلایل این امر می توان به طراحی نامناسب، متفاوت بودن سامانه اجرا شده با سامانه طراحی شده، تاثیرگذاری عوامل اقلیمی نظیر سرعت باد، مشکلات بهره برداری نظیر عدم اهمیت کشاورزان به تنظیم فشار، استفاده از لوازم نامناسب و عدم بازبینی های دوره ای به دلیل سطح پایین آگاهی، عدم آموزش و نارسایی های اقتصادی اشاره نمود.کلید واژگان: ارزیابی آبیاری بارانی, ارزیابی آبیاری قطره ای, راندمان, یکنواختی توزیعEvaluating the performance of pressurized irrigation systems is one of the important strategies for managing farm water consumption. In this study, 5 sprinkler irrigation systems, 5 drip irrigation systems and 2 tape drip irrigation systems were selected for technical and hydraulic evaluation in agricultural lands of Hamedan. Evaluations were based on the Merriam and Keller method. Measured indices for sprinkler irrigation systems included Christiansen uniformity coefficient (CU), distribution uniformity (DU), potential application efficiency of low quarter (PELQ) and application efficiency of low quarter (AELQ). Also, Indicators measured for drip irrigation systems included uniformity factor (EU), efficiency reduction factor (ERF), potential application efficiency of low quarter and application efficiency of low quarter. The values of CU, DU, PELQ and AELQ for sprinkler irrigation systems were 65.6-80.1, 53.1-65.4, 31.1-55.7 and 28.3-52.5 percent, respectively. Also, the values of EU, ERF, PELQ and AELQ for drip irrigation systems were obtained in the range of 43.4 to 65.7, 0.8 to 1.3, 39.1 to 59.1 and 34.0 to 73.0 percent respectively. The results showed that in all systems the efficiencies under study were lower than expected, which can be attributed to improper design, the difference between the implemented system and the designed system, the impact of climatic factors such as high wind speed, operational problems such as the lack of adjust pressure by farmers, the use of inappropriate equipment and the lack of periodic reviews due to low levels of awareness, the lack of education and economic failures.Keywords: Distribution uniformity, Efficiency, Evaluation of drip irrigation, Evaluation of sprinkler irrigation
-
به منظور بررسی تاثیر بستر کشت بر عملکرد، بهره وری آب و برخی ویژگی های رشد گیاه توت فرنگی، آزمایشی در گلخانه به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با دو فاکتور بستر کشت و سطوح آبیاری انجام شد. تیمارهای آبیاری در سه سطح شامل آبیاری کامل (FI)، کم آبیاری به میزان 80 (DI80) و 60 درصد نیاز آبی (DI60) و چهار بستر کشت شامل خاک (Soil)، کوکوپیت:پرلیت با نسبت های حجمی 70:30 (C30 P70)، 60:40 (C40 P60) و 50:50 درصد (C50 P50) بود. نتایج نشان داد بیشترین مقادیر عملکرد میوه و بهره وری آب در بین تیمارهای بستر کشت به ترتیب به مقدار 99/8 کیلوگرم بر متر مربع و 53/41 کیلوگرم بر مترمکعب به بستر C50 P50 اختصاص یافت و در بین تیمارهای آبیاری به ترتیب 53/9 کیلوگرم بر متر مربع و 88/35 کیلوگرم بر مترمکعب به تیمار FI تعلق داشت. بیشترین مقادیر عملکرد و بهره وری آب در شرایط اثرات متقابل عوامل مورد بررسی به ترتیب به مقدار 41/11 کیلوگرم بر متر مربع در ترکیب بستر C50 P50 با آبیاری کامل و 78/44 کیلوگرم بر مترمکعب در ترکیب بستر C50 P50 با سطح 80 درصد نیاز آبی حاصل شد. براساس نتایج حاصل این پژوهش در صورت اعمال کم آبیاری، بستر C50 P50 با اعمال کم آبیاری 80 درصد نیاز آبی قابل پیشنهاد است.کلید واژگان: توت فرنگی رقم سابرینا, شاخص های رشد, کشت بدون خاک, کم آبیاریIn order to investigate the effect of cultivation medium on yield, water productivity and some growth characteristics of strawberry plant, an experiment was carried out in the greenhouse as a factorial based on a completely randomized design with two factors of cultivation medium and irrigation levels. Irrigation treatments at three levels included full irrigation (FI), deficit irrigation at 80 (DI80) and 60% of water requirement (DI60) and four cultivation media including soil (Soil), cocopeat : perlite with volume ratios of 30:70 (C30 P70), 40:60 (C40 P60) and 50:50% (C50 P50). The results showed that the highest values of fruit yield and water productivity among cultivation medium treatments were allocated to C50 P50 treatment with 8.99 kg / m2 and 41.53 kg / m3, respectively, and among irrigation treatments were belonged to FI treatment with 9.53 kg / m2 and 35.88 kg / m3 respectively. The highest values of yield and water productivity in the interaction of the studied factors were 11.41 kg / m2 in C50 P50 composition with full irrigation treatments and 44.78 kg / m3 in C50 P50 composition with 80% water requirement treatments. Based on the results of this study, in case of deficit irrigation application, C50 P50 medium with deficit application of 80% water requirement can be suggested.Keywords: Deficit irrigation, growth characteristics, Sabrina strawberry, Soilless cultivation
-
یکی از نگرانی های جامعه انسانی درباره تغییراتی است که در اثر گرمایش زمین موجب تغییرات فراوانی و مقدار بارش و درجه حرارت می شود. این مطالعه به منظور بررسی روند تغییرات دما و بارندگی سالانه، فصول کشت، فصلی و ماهانه با استفاده از آزمون من-ویتنی در ایستگاه هواشناسی اهواز انجام شد. دوره آماری مورد مطالعه شامل دو دوره 31 ساله از 1957 تا 2018 (1335 تا 1397 شمسی) بود. نتایج این مطالعه نشان داد که دمای کمینه، تغییرات بیشتری در مقایسه با دمای متوسط و دمای بیشینه در 31 سال اول (1957 تا 1987) نسبت به 31 سال دوم (1988 تا 2018) داشت. مقایسه میانگین دمای کمینه و دمای متوسط برای دو دوره مورد بررسی نشان داد که اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد وجود داشت. میانگین های دمای کمینه از 1/12 به 9/14 و دمای متوسط از 9/24 به 9/26 درجه سانتی گراد افزایش یافت. مقایسه میانگین دمای بیشینه و بارندگی برای دو دوره مورد بررسی نشان داد که اختلاف معنی داری در سطح احتمال 5 درصد وجود نداشت. میانگین دمای بیشینه از 5/37 به 8/36 درجه سانتی گراد و بارش از 9/226 به 8/188 میلی متر کاهش داشت. هم چنین بررسی روند بارندگی در دو دوره مورد بررسی نشان دهنده پراکنش بالای این پارامتر اقلیمی و تغییرات اندک در میزان این عامل بوده است.
کلید واژگان: بارش سالانه, دمای بیشینه, دمای کمینه, دمای متوسطOne of the concerns of the human society is that the changes caused by global warming change the frequency and amount of precipitation and temperature. This study was conducted to investigate the trend of annual, seasons of cultivation, seasonal and monthly temperature and precipitation changes using the Mann-Whitney test at Ahvaz Meteorological Station. The study period consisted of two 31-year periods from 1957 to 2018. The results of this study showed that the minimum temperature had more changes compared to the average and maximum temperatures in the first 31 years (1957-1987) compared to the second 31 years (1988 to 2018). Mean comparison of minimum temperature and average temperature for the two periods showed that there was a significant difference at the 5% of probability level. The means of the minimum and average temperature increased from 12.1 to 14.9 and 24.9 to 26.9°C, respectively. Mean comparison of the maximum temperature and precipitation for the two periods showed that there was no significant difference at the 5% of probability level. The averages of the maximum temperature and precipitation decreased from 37.5 to 36.8°C and 226.9 to 188.8 mm, respectively. Also, the study of precipitation trend in the two studied periods showed a high distribution of this climate parameter and a small change in the amount of this factor.
Keywords: Annual Precipitation, Average temperature, maximum temperature, Minimum temperature -
هدف مطالعه حاضر بررسی اثر ورمی کمپوست بر ویژگی های شیمیایی، فیزیکی، هیدرولیکی و آبشویی املاح و کلوییدهای خاک است. به منظور اصلاح خاک، 45/1 درصد وزنی ورمی کمپوست با خاک طبیعی مخلوط و ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و هیدرولیکی دو خاک طبیعی و خاک دارای ورمی کمپوست تعیین گردید. سپس، ستون هایی با طول و قطر 20 و 95/5 سانتی متر تهیه و با 10 سانتی متر خاک پر شد تا عمل آبشویی به مدت 24 ساعت در حالت اشباع به درون آن ها انجام شود. محلول های خروجی در زمان های مختلف جمع آوری و مقادیر سدیم، نیترات، کربن آلی محلول، کل املاح محلول (TDS) و کلویید پس از اندازه گیری به صورت تجمعی تا 6 و 24 ساعت آبشویی محاسبه و مقایسه میانگین ها در سطح 5% انجام شد. ورمی کمپوست، از ویژگی های شیمیایی ماده آلی، کربن آلی، نیترات قابل استخراج، سدیم محلول، سدیم محلول و تبادلی، EC و TDS را به اندازه 42/12، 9/12، 96/118، 43/80، 48/44، 4/109 و 4/109 درصد افزایش و pH را 35/2 درصد کاهش داد. کاهش 81/3 درصدی چگالی ظاهری، افزایش 38/1، 25/7 و 6/5 درصدی تخلخل، هدایت هیدرولیکی و سرعت آب حفره ای و جابجایی منحنی رطوبتی به سمت رطوبت های بیشتر در اطراف نقطه اشباع و پژمردگی دایم از دیگر اثرات ورمی کمپوست است. طبق نتایج آبشویی، ورمی کمپوست موجب آبشویی معنی دار سدیم، نیترات، کربن آلی، TDS و کلویید خاک در سطح احتمال 5 درصد و کاهش نرخ آن ها در زمان های طولانی تر شد. علی رغم نتایج مثبت کاربرد ورمی کمپوست، فرآیند آبشویی24 ساعته به سبب خروج تنها 8 درصد از TDS بخش ورمی کمپوست خاک، نقش موثری در کاهش شوری خاک نداشت در حالی که سبب خروج 6/44 درصد از نیترات ورمی کمپوست خاک شد که می تواند نگران کننده باشد. با توجه به اینکه این مطالعه تنها بر روی یک خاک شنی لومی در شرایط آزمایشگاهی انجام شده لذا نتایج آن قابل تعمیم به دیگر خاک ها نبوده و برای خاک های با بافت متفاوت انجام مجدد این مطالعات توصیه می گردد.
کلید واژگان: ضرایب هیدرولیکی خاک, منحنی رطوبتی خاک, آبشویی کربن آلی محلول, آبشویی نیترات, آبشویی کلوئیدIntroductionVermicompost is a type of biological organic fertilizer obtained from earthworm activity. Vermicompost is used in sustainable agriculture due to its beneficial effects on diversity of plant nutrients and physical-hydraulic modification of soil. However, high presence of solutes in the structure of vermicompost causes soil salinity, increases soil sodium content and changes soil pH. Soil flushing is one of the well known strategies to minimize the mentioned disadvantages of vermicomposting. Although flushing can reduce the soil salinity and sodium content, it leads to transportation of some soil substances such as nitrate, dissolved organic carbon and colloids which their tracing is necessary because of soil quality monitoring and possibility of water resources pollution. The objective of the current study was to investigate the effects of vermicomposting on soil chemical, physical and hydraulic properties and its role on the amount of soil total dissolved salts (TDS), sodium, nitrate, dissolved organic carbon and leaching behavior of colloids.
Materials and MethodsTo treat the soil, 1.45 weight percent of vermicompost (17.68 tones/hectare) was mixed with regular soil. Physical, chemical and hydraulic properties of soil were determined. PVC columns with length of 20 cm and internal diameter of 5.95 cm were used and filled with soil to perform leaching during 24 hrs in saturated condition experiment. The effluent of columns were collected at various interval times, and their sodium, nitrate, dissolved organic carbon, TDS and colloid contents were measured and the cumulative amounts of them were calculated at 6 and 24 hrs. All experiments were carried out in three replications, and the mean comparison of leaching parameters was done according to Duncan's multiple range test at probability level of 5%.
ResultsVermicompost increased the studied soil chemical properties i.e, organic matter, organic carbon, extractable nitrate, soluble sodium, soluble and exchangeable sodium, EC and TDS to 12.42, 12.9, 118.96, 80.43, 44.48, 109.4 and 109.4 %, respectively and decreased soil pH to 2.35 %. Soil bulk density reduction to 3.81 % and enhancement of soil porosity, saturated hydraulic conductivity and the pore water velocity to 1.38, 7.25 and 5.6 %, respectively are the other results of vermicompost application. The used vermicompost fertilizer caused displacement of soil water retention curve to more moisture around of saturated and permanent wilting points and reduction of air entry potential. In this regard, vermicomposting increased all of soil hydraulic coefficients of van Genuchten model including θr, θs, α and n, and its effect was specially more on θr and α. The result of leaching experiments showed that the amounts of leached TDS, sodium, nitrate, dissolved organic carbon and colloid in vermicompost-containing soil during 6 hrs were 491.4, 65.22, 116.71, 47.68 and 24.86, and during 24 hrs were 946.3, 72.16, 146.26, 95.11 and 41.97 mg/Kg, respectively. For the natural soil, these amounts during 6 hrs were 240.9, 11.84, 20.08, 23.2 and 15.11, and during 24 hrs were 665.6, 15.69, 44.48, 58.34 and 29.39 mg/Kg, respectively. Therefore, vermicompost significantly increased the amounts of leached TDS, sodium, nitrate, dissolved organic carbon and colloid, because of containing more contents of solute, sodium, nitrate and organic matter in its structure. It also increased the porosity and hydraulic conductivity of soil, and made changes in soil water retention curve (P<0.05). The presence of more sodium in vermicompost together with its effect on soil porosity enhancement increased the colloid dispersion and consequently its leaching. In addition, the leaching rate of all of parameters at 24 hrs in comparison to 6 hrs decreased significantly due to high amount of solute leaching through mass flow at initial time of leaching experiment and leaching residual solute by time-consuming process of diffusion.
ConclusionAlthough vermicompost can enriched the soil due to increasing nitrate and organic matter contents, it leads to soil salinity and increases sodium contents. Flushing the soil treated by vermicompost removed the amounts of TDS, sodium, nitrate to 10.4, 76.2 and 44.6 % during 24 hrs. Therefore, leaching had a considerable effect on soil sodium reduction and a little effect on soil salinity reduction. Moreover, in comparison to chemical fertilizers, the high nitrate fraction of applied vermicompost resulted in sustainability of soil fertility. It is expected soil salinity and nitrate leaching fraction of vermicompost will be reduce by managing leaching methods, treating vermicompost before using and reducing fertilizer application rate. Thus, the results of current study warn the farmers who used vermicompost in soil to control the soil salinity, ground water pollution and vertical colloid migration.
Keywords: Soil hydraulic coefficients, Soil water retention curve, Dissolved organic carbon leaching, Nitrate leaching, Colloid leaching -
تغییر اقلیم به واسطه اثرگذاری بر نیاز آبی محصولات زراعی، از موضوعات چالشی مورد تحقیق محققان علم آبیاری است. در این پژوهش اثر تغییر اقلیم بر دمای حداکثر، حداقل، بارندگی و نیاز آبی 12 محصول زراعی گندم، یونجه، سیب زمینی، جو، سیر، خیار، هندوانه، کدو آجیلی، چغندرقند، کلزا، ذرت دانه ای و لوبیا در دشت همدان-بهار بررسی و روند تغییرات آن ها تا سال 2050 میلادی مطالعه گردید. اثرات اعمال و عدم اعمال راهبردهای تطبیقی افزایش بازده آبیاری، تغییر الگوی کشت و توسعه کشت ارقام زودرس و میان رس زراعی در ترکیب با سناریوهای تغییر اقلیم بین سال های آبی 1428-1399 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بدون اعمال راهبردهای تطبیق، نیاز خالص آبیاری نسبت به آمارهای موجود، بین 3/98 تا 8/38 درصد افزایش خواهد داشت. افزایش بازده آبیاری تا مقدار پتانسیل آن، به طور متوسط باعث کاهش 19/23 درصدی نیاز ناخالص آبیاری می گردد. اجرای راهبرد تغییر الگوی کشت نیز با حذف محصولات پرآب بر هم چون یونجه و توسعه کشت محصولاتی نظیر کلزا به طور متوسط موجب کاهش 10/9 درصدی نیاز خالص آبیاری می گردد. کشت جایگزین ارقام زودرس و میان رس سیب زمینی و توسعه کشت ارقام زودرس ذرت دانه ای نیز به طور متوسط باعث کاهش 8/86 درصدی نیاز خالص آبیاری می شود. هم چنین مقایسه نتایج نشان داد اعمال کلیه راهبردهای فوق به طور متوسط 34/0 درصد از نیاز ناخالص آبیاری می کاهد. لذا پیشنهاد می شود برای تطبیق با شرایط اقلیمی آتی، هر سه راهبرد فوق مدنظر مدیران اجرایی و کشاورزان قرار گیرد.
کلید واژگان: نیاز خالص آبیاری, نیاز ناخالص آبیاری, تغییر اقلیم, آبیاری تحت فشار, راهبرد تطبیقClimate change is a challenging topic for irrigation researchers as it has affected crop water demand. In the present study, the effects of climate change on minimum temperature, maximum temperature, precipitation, and the water demand of 12 crops including wheat, alfalfa, potato, barley, garlic, cucumber, watermelon, pumpkin, sugar beet, rapeseed, grain maize, and bean were investigated and also a trend analysis was carried out up to the year 2050. The impacts of implementing and not implementing the irrigation efficiency enhancement, the cropping pattern changes and the development of the early-maturing cultivars as the adaptation strategies in combination with climate change scenarios were investigated between the water years 1399–1428 (2020–2050). The results showed that without implementing the adaptation strategies, the net irrigation water requirement would increase by 3.98% to 8.38% compared with the recorded data. Growth in the irrigation efficiency up to the potential efficiency would cause a 19.23% reduction in the gross irrigation requirement on the average. By implementing the cropping pattern changes strategy through stopping the cultivation of some water-intensive crops such as alfalfa and developing the cultivation of rapeseed, net irrigation water requirement would decrease by 10.9%. By replacing late-maturing potatoes by the early and medium-maturing cultivars and developing of early-maturing grain maze cultivation, net irrigation requirement decreased by 8.86%. Furthermore, the results revealed that implementing all the above-mentioned adaption strategies would reduce the gross irrigation requirement by 34.0%. Hence, the three above-mentioned strategies can be used as the measures that executive managers and farmers choose to implement in order to adapt to climate change.
Keywords: Net Irrigation Requirement, gross irrigation requirement, Climate change, Pressurized irrigation, adaption strategy -
در این پژوهش عملکرد ماده خشک و بهره وری مصرف آب پنج کلون مختلف سیب زمینی تحت شرایط کم آبیاری در سطوح 100، 90، 80، 70، 60 و 50 درصد نیاز آبی با مدل AquaCrop ارزیابی شد. آزمایشات مزرعه ای در قالب طرح کرت های خرد شده بر مبنای بلوک های کامل تصادفی طی دو سال در ایستگاه اکباتان مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان اجرا گردید. پس از آنالیز حساسیت، از نتایج آزمایشات سال اول برای واسنجی و سال دوم برای صحت سنجی مدل استفاده شد. نتایج نشان داد این مدل در شبیه سازی عملکرد و بهره وری مصرف آب سیب زمینی به طور متوسط در بین همه تیمارهای آبیاری و کلون ها به ترتیب دارای خطای 10.95و 47.34 درصد بود. لذا این مدل دقت کمتری در برآورد بهره وری مصرف آب نسبت به برآورد مناسب عملکرد سیب زمینی داشت. تحت شرایط کمبود آب در بین کلون های مورد بررسی، کلون 2-397008 دارای بیشترین عملکرد و بهره وری آب در سطح 80 درصد نیاز آبی به ترتیب به مقدار 16.39 تن بر هکتار و 3.41 کیلوگرم بر متر مکعب بود. لذا پیشنهاد می گردد که این کلون و آبیاری به میزان 80 درصد نیاز آبی توسط کشاورزان منطقه مورد استفاده قرار گیرد تا 20 درصد صرفه جویی آب داشته و بیشترین عملکرد و بهره وری آب حاصل گردد.کلید واژگان: بهره وری مصرف آب, شبیه سازی رشد سیب زمینی, عملکرد سیب زمینی, نیاز آبیIn this study, dry matter yield and water productivity of five clones of potato under irrigation conditions at 100, 90, 80, 70, 60 and 50% water requirement levels were evaluated by AquaCrop model. Field experiments were conducted in split plot design based on randomized complete block design with two years at Ekbatan station of Agricultural and Natural Resources Research Center of Hamedan province. After sensitivity analysis, the results of the first year experiments were used for calibration and the results of the second year experiments were used for model validation. The results showed that this model had an average error of 10.95 and 47.34% in simulating yield and water productivity of potato, respectively. Therefore, this model was less accurate in estimating water productivity than the appropriate estimation of potato yield. Under water shortage conditions, Clone 397008-2 had the highest yield and water productivity at 80% of water requirement with 16.39 ton ha-1 and 3.41 kg m-3, respectively. Therefore, it is recommended that this clone and irrigation use 80% of the water requirement by the farmers in the region to achieve 20% water saving and maximize potato yield and water productivity.Keywords: Potato growth simulation, Potato yield, Water productivity, Water requirement
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.