جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "fao-penman-monteith" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «fao-penman-monteith» در نشریات گروه «کشاورزی»-
خشک سالی های رخ داده در سالیان اخیر و کمبود منابع آبی نیازمند تعیین نیاز آبی محصولات کشاورزی به منظور مدیریت صحیح منابع آبی است. هدف از این پژوهش تعیین نیاز آبی محصول سیب زمینی در اقلیم های مختلف استان کرمانشاه در فصل زراعی 1401-1400 بود. استان کرمانشاه در یک تقسیم بندی کلی دارای سه اقلیم سرد، معتدل و گرم است. بیشترین مساحت کشت سیب زمینی در اقلیم های بیان شده به ترتیب به شهرستان های سنقر، کرمانشاه و قصر شیرین اختصاص داشته که به عنوان مناطق انجام پژوهش انتخاب شدند. در مجموع تعداد 35 مزرعه تحت شرایط کشاورزان انتخاب و در طول فصل رشد اندازه گیری های میدانی انجام یافت. نیاز آبی سیب زمینی با استفاده از داده های نزدیک ترین ایستگاه هواشناسی سینوپتیک به مزارع منتخب و از روش پنمن مانتیث تعیین شد. نتایج حاصل نشان داد میانگین طول دوره ی رشد سیب زمینی در شهرستان های سنقر، کرمانشاه و قصر شیرین به ترتیب 134، 137 و 148 روز بود. میانگین نیاز آبی سیب زمینی در شهرستان های بیان شده و میانگین این سه شهرستان به ترتیب 630، 718، 454 و 605 میلی متر به دست آمد. نیاز آبی سیب زمینی در شهرستان قصر شیرین به دلیل رشد در ماه های خنک سال 25 درصد کمتر از مقدار میانگین آن در سه منطقه استان کرمانشاه بود.کلید واژگان: آبیاری, تبخیر تعرق سیب زمینی, سامانه نیاز آب, فائو پنمن مونتیثThe droughts that have occurred in recent years and the lack of water resources require determining the water requirements of agricultural products to manage water resources properly. This research aimed to determine the water requirement of potato crops in different climates of Kermanshah province during the 2021-2022 cropping season. Kermanshah province can be generally classified into three climates: cold, moderate, and hot. The largest areas of potato cultivation in these climates are in Sonqor, Kermanshah, and Qasr-e-Shirin cities, respectively, which were selected as research sites. A total of 35 farms were selected based on farmers' conditions, and field measurements were conducted during the growing season. The water requirement of potatoes was determined using data from the nearest synoptic meteorological stations to the selected farms and the Penman-Monteith method. The results showed that the average length of the potato growing period in Sonqor, Kermanshah, and Qasr-e-Shirin cities was 134, 137, and 148 days, respectively. The average water requirement of potatoes in these cities and the overall average across the three cities were 630, 718, 454, and 605 mm, respectively. The water requirement of potatoes in Qasr-e-Shirin was 25% lower than the average in the three regions of Kermanshah province due to growth during the cooler months of the year.Keywords: FAO Penman-Monteith, Irrigation, Potato Evapotranspiration, Water Requirement System
-
هدف از این پژوهش بررسی حساسیت تبخیر و تعرق مرجع نسبت به متغیرهای هواشناسی و معرفی پایگاه داده ای با بیشترین دقت در ارائه متغیرهای هواشناسی تاثیرگذار بر تبخیر و تعرق مرجع در حوضه دریاچه ارومیه بود. برای این منظور 24 ایستگاه سینوپتیک انتخاب و داده های هواشناسی آن ها به صورت روزانه در بازه 1389 تا 1398 تهیه گردید. سپس با استفاده از معادله فائو پنمن مانتیث تبخیر و تعرق مرجع محاسبه گردید و تاثیر تغییرات متغیرهای هواشناسی به صورت جداگانه در بازه 20%± بر آن بررسی شد. سپس دقت داده های هواشناسی ERA5، CFSv2 و MERRA2 مورد ارزیابی قرار گرفت و دقیق ترین آن ها معرفی گردید. میانگین ده ساله تبخیر و تعرق مرجع ایستگاه های هواشناسی برابر 3/1 میلی متر در روز به دست آمد و نتایج نشان داد که بیشینه دما تاثیرگذارترین متغیر هواشناسی بر تغییرات تبخیر و تعرق مرجع است. پس از آن به ترتیب سرعت باد و کمینه دما بیشترین تاثیر را داشتند. مقدار ضریب حساسیت برای بیشینه دما، سرعت باد و کمینه دما به ترتیب 0.4، 0.2 و 0.1 به دست آمد. بررسی داده های هواشناسی ERA5، CFSv2 و MERRA2 نشان دادند که مجموعه داده های ERA5 دارای بیشترین دقت هستند. بر اساس نتایج، میانگین 10 ساله تبخیر و تعرق مرجع ERA5 برابر 2.86 میلی متر بر روز به دست آمد. این مقدار بر اساس شاخص CRM دارای 8% کم برآوردی نسبت به مقدار به دست آمده از ایستگاه های هواشناسی بود. در نهایت شاخص های EF (0.92) و nRMSE (0.17) تبخیر و تعرق مرجع ERA5 را در رتبه مناسب و قابل اعتماد قرار دادند.کلید واژگان: تحلیل حساسیت, فائو پنمن مانتیث, تبخیرتعرق مرجع, مجموعه داده های هواشناسی جهانیThe purpose of this research was to investigate the sensitivity of reference evapotranspiration to meteorological variables and to introduce the most accurate database in providing these variables in the Urmia Lake basin. For this purpose, 24 synoptic stations were selected and their meteorological data was prepared on a daily basis between 2010 and 2019. Then, the reference evapotranspiration was calculated using the FAO-Penman-Monteith equation, and the effect of changes in meteorological variables on ET0 was investigated individually in the range of ±20%. In the next step, the accuracy of ERA5, CFSv2 and MERRA2 meteorological data was evaluated and the most accurate one was introduced. The ten-year average of reference evapotranspiration of the meteorological stations was obtained 3.1 mm d-1, and the results showed that the maximum temperature is the most influential meteorological variable on reference evapotranspiration changes. After that, wind speed and minimum temperature had the greatest effect, respectively. The value of sensitivity coefficient for maximum temperature, wind speed and minimum temperature was obtained 0.4, 0.2 and 0.1 respectively. In the review of meteorological data of ERA5, CFSv2 and MERRA2, statistical indicators showed that the ERA5 dataset has the most accuracy. Based on the results, the 10-year average of reference evapotranspiration of the ERA5 was obtained 2.86 mm d-1 and according to the CRM index, this value was 8% underestimated compared to the value obtained from meteorological stations. Finally, the values of EF indices equal to 0.92 and nRMSE equal to 0.17 put the reference evapotranspiration of the ERA5 in a suitable and reliable rank.Keywords: Sensitivity analysis, FAO Penman-Monteith, Reference Evapotranspiration, Global meteorological dataset
-
تخمین دقیق تبخیر و تعرق مرجع (ET0) برای مدیریت کارآمد آب کشاورزی، مدل سازی محصول و برنامه ریزی آبیاری بسیار مهم است. این مطالعه با هدف تعیین ET0 در زمین های زراعی تبریز برای سال های 1381-1400، با استفاده از داده های دمای سطح زمین (LST) و شاخص سطح برگ (LAI) از سنجده MODIS و داده های ایستگاه هواشناسی تبریز شامل دمای هوای حداکثر و حداقل (Tmax,Tmin)، دمای میانگین (T)، سرعت باد در ارتفاع دو متری (U2)، رطوبت نسبی میانگین (RH)، رطوبت نسبی حداکثر و حداقل (RHmax, RHmin) و ساعات آفتابی (n) انجام گرفته است. روش استاندارد فایو-پنمن-مونتیث برای محاسبه تبخیر و تعرق مرجع روزانه به عنوان روش مبنا مورد نظر قرار گرفته شد. مجموعه پارامترهای ورودی مدل، براساس همبستگی متقابل پارامترها با تبخیر و تعرق مرجع بدست آمده از معادله فایو-پنمن-مونتیث تقسیم بندی شدند. دو مدل داده محور شامل مدل جنگل تصادفی (RF) و مدل جنگل تصادفی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک (GA-RF) برای تخمین مقادیر ET0 در نظر گرفته شد و نتایج آنها با ET0 محاسبه شده توسط معادله فایو-پنمن-مونتیث مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل GA-RF-10 (976/0=R2 ، 200/0=RMSE ، 373/11=MAPE و 027/0=MBE) که شامل همه پارامترهای ورودی است، بهترین عملکرد را در بین سایر مدل ها داشته است. براساس نتایج، دمای هوای میانگین بیشترین (903/0=R2) و سرعت باد (282/0=R2) کمترین همبستگی را با ET0 دارند. همچنین، در همه حالت های مورد بررسی، مدل GA-RF نسبت به مدل RF عملکرد بهتری داشت. بنابراین، مدل GA-RF برای تعیین دقیق و مناسب ET0 در شرایط اقلیمی مشابه و کمبود پارامترهای هواشناسی توصیه می گردد.
کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, تبخیر و تعرق مرجع, سنجده مادیس, شاخص سطح برگ, فائو-پنمن-مانتیثBackground and ObjectivesWater resources management, especially irrigation practices, is heavily reliant on reference evapotranspiration (ET0). ET0 is the rate of evaporation and transpiration from a standard reference surface with a presumed surface resistance of 70 s.m-1, the height of 0.12 m and an albedo of 0.23. Penman-Monteith FAO-56 (P-M FAO-56) approach is the most commonly used method for calculating ET0. In spite of the fact that FAO-PM is achievable, its implementation remains inconvenient because it requires a large amount of meteorological data, which is derived from standard meteorological observation stations. In the absence of complete climate data, it is highly desirable to have a model with fewer input climatic dates. Therefore, remote sensing methods have been used and improved over time to estimate ET0 at various spatial scales. Alternatively, it has been observed that the research community has become increasingly interested in obtaining data from metaheuristic algorithms that are based on artificial intelligence (AI).
MethodologyIn this research, it has been attempted to estimate the amount of daily reference evapotranspiration (ET0) using two data-driven models, using a combination of inputs from meteorological station data and satellite imagery data from MODIS sensor, by considering different inputs from these sources. The models include the random forest (RF) and hybridized RF with genetic algorithm optimization (GA-RF). Moreover, the correlation of input variables with ET0 is evaluated and the possibility of training a simple and accurate machine learning model in the conditions of lack or absence of meteorological data using satellite image data is investigated. So, this study aimed to determine ET0 in the time period of 2003-2021 using land surface temperature (LST) data and leaf area index (LAI) acquired from MODIS sensor and Tabriz meteorological station data including maximum and minimum air temperatures (Tmax, Tmin), average temperatures (T), wind speeds (U2), average relative humidity (RH), maximum and minimum relative humidity (RHmax, RHmin), and sunny hours (n). For the study area, daily LST were extracted from the Terra (MOD11A1) and Aqua (MYD11A1) satellites. Moreover, the LST of Terra and Aqua satellites were combined, since the LST values had missing data due to the presence of clouds. Furthermore, MODIS MCD15A3H version 6.1 using four-day data from Terra and Aqua satellites was used to determine the leaf area index (LAI). The standard P-M FAO-56 method for calculating daily reference evapotranspiration was considered as the base method. The set of input parameters was considered based on the cross-correlation of the parameters with reference evapotranspiration obtained from the FAO-Penman-Monteith equation.
FindingsThe results of two data-driven models including standalone random forest (RF) and hybridized RF model with genetic algorithm (GA) to estimate ET0 values were compared with calculated ET0 by P-M FAO-56 equation. The results indicated that all of the studied input variables are highly correlated with the target variable. Based on the P-M FAO-56 method, the average air temperature with the highest value (R2=0.903) and the wind speed with the lowest value (R2=0.282) has a high and low correlation with reference evapotranspiration. Also, by comparing LAI and LST MODIS parameters, LST has the highest correlation coefficient with ET0 with R2=0.865. A total of twelve scenarios for estimating ET0 are evaluated, each with a different set of input parameters. Based on the correlation between the parameters and ET0, the first ten scenarios are categorized. Additionally, the eleventh scenario is based only on satellite images, and the twelfth scenario is based solely on weather station data. Based on the results, the GA-RF-10 (R2=0.976, RMSE=0.200, MAPE=11.373, and MBE=0.028), which includes all input parameters, outperforms the other models. There was a greater degree of accuracy with the RF-10 (R2=0.949, RMSE=0.293, MAPE=16.442, and MBE=0.017) when compared with the other random forest models. Based on the comparison of scenario 11 (satellite image data) and scenario 12 (meteorological station data), it appears that scenario 12 is more accurate for both RF (R2=0.922, RMSE=0.357, MAPE=20.712, and MBE=0.009) and GA-RF (R2=0.944, RMSE=0.306, MAPE=17.037, and MBE=0.013) models. Despite the fact that only satellite image parameters did not provide accurate estimation of ET0 compared to independent meteorological parameters, the inclusion of these parameters in the ET0 estimation resulted in more acceptable results, demonstrating the importance of satellite image parameters. Thus, satellite data may be useful and recommended for estimating ET0, particularly in areas without meteorological stations.
Keywords: FAO-Penman-Monteith, genetic algorithm, Land surface temperature, MODIS sensor, Reference evapotranspiration -
با توجه به تاثیرهای تغییر اقلیم بر میزان تبخیرتعرق و در نتیجه میزان برداشت از منابع آبی، پیش بینی تغییرات اقلیمی در جهت مدیریت بهتر منابع آبی و کاهش آسیب های ناشی از خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رتبه اول تولید انبه در کشور ایران متعلق به استان هرمزگان بوده که بیشترین مقدار تولید انبه در این استان متعلق به شهرستان میناب است. در پژوهش حاضر با استفاده از پارامترهای هواشناسی مقدار تبخیرتعرق گیاه انبه در شهرستان میناب با روش پنمن فایو طی سال های 1985 تا 2020 محاسبه شد. در ادامه با پیش بینی مدل های گردش عمومی جوی- اقیانوسی به وسیله آخرین نسخه داده های CMIP در قالب گزارش ششم (CMIP6) و انجام اصلاحات انحراف آماری در محیط پایتون، مقادیر تبخیرتعرق این گیاه طی سال های 2021 تا 2100 با دو سناریوی خوش بینانه و بدبینانه تخمین زده شد. طبق نتایج به دست آمده، در سال های آینده با توجه به افزایش دمای سالانه، مقادیر تبخیرتعرق بصورت میانگین، سالانه به مقدار 0/31 میلی متر در حالت خوش بینانه و 1/23 میلی متر در حالت بدبینانه افزایش خواهد داشت.
کلید واژگان: نیاز آبی, فائو پنمن- مانتیث, تغییر اقلیم, استان هرمزگانAccording to the effects of climate change on evapotranspiration and using of water resources, climate change prediction is vital due to water resources management improvement and decreasing damages of drought. The first rank of mango production in Iran belonged to Hormozgan province and the most amount of mango produced in Minab plain. In the present study, the amount of evapotranspiration of mango plants was calculated with FAO Penman-Monteith from 1985 to 2020 using meteorological data at Minab station. The evapotranspiration values of the plant were estimated from 2021 to 2100 with two optimistic and pessimistic scenarios using the last version of CMIP (CMIP6), atmospheric-ocean general circulation models, and performing statistical deviation corrections by the Python software. The results showed that the values of annual evapotranspiration will increase by 0.31 and 1.23 mm on average in the optimistic and pessimistic scenario, respectively in the future due to the increase in annual temperature.
Keywords: Crop water requirement, FAO penman-Monteith, Climate change, Hormozgan province -
ارزیابی عملکرد آبیاری در شرایط واقعی بهره برداری به عنوان نخستین گام در جهت بهبود مدیریت منابع آب کشاورزی محسوب می شود. در این پژوهش، عملکرد فصلی آبیاری هلو و شلیل در شرایط واقعی بهره برداری از طریق پایش 24 باغ واقع در استان اردبیل (شهرستان های پارس آباد و مشگین شهر)، در فصل زراعی 1398-1397 مورد ارزیابی قرار گرفت. مجموع آب کاربردی و بارش موثر فصلی (I + Pe) و عملکرد میوه به ترتیب، بین 280 تا 1675 میلی متر و 00/1 تا 43/32 تن بر هکتار اندازه گیری شد (به ترتیب، با میانگین وزنی 582 میلی متر و 61/14 تن بر هکتار). میانگین نمایه تامین نسبی آبیاری (RIS) برای روش آبیاری قطره ای (25/1) به طور معنی داری (P < 0.05) پایین تر از روش آبیاری سطحی (66/1) بود. اثر سطح مهارت بهره بردار، کشت مخلوط درختان، فواصل کشت درختان، روش آبیاری و خسارت های بیماری/سرمازدگی بر نمایه های بهره وری آب معنی دار (P < 0.05) بود. در باغ های تحت کشت ارقام زودرس، دیررس و ترکیبی از ارقام زودرس و دیررس به ترتیب، 75، 25 و 15 درصد از آب کاربردی فصلی به دوره پس از برداشت میوه اختصاص یافت. خسارت بیماری/سرمازدگی موجب کاهش به ترتیب، 87 و 85 درصدی عملکرد میوه و نمایه بهره وری آب (WPI+Pe) در مقایسه با باغ های فاقد خسارت شدید شد. تحت محدودیت های فنی و اقتصادی فعلی، اکثر باغ های مورد مطالعه مدیریت منطقی (اما با بهره وری پایین) آب آبیاری را تجربه کردند. ارتقای راندمان آبیاری و عملکرد میوه، کنترل خسارت های بیماری/سرمازدگی و اجرای کم آبیاری کنترل شده در دوره های قبل و پس از برداشت میوه موثرترین راهکارهای بهبود نمایه های بهره وری آب در منطقه مطالعاتی است.
کلید واژگان: آبیاری سطحی, آبیاری قطره ای, خسارت پیچیدگی برگ, خسارت سرمازدگی, فائو پنمن-مانتیثIrrigation performance assessments under actual operation conditions are required as a first step toward improving agricultural water management. In this study, the seasonal irrigation performance of peaches and nectarines was evaluated under actual operation conditions by monitoring 24 orchards, in Ardabil Province (Parsabad and Meshginshahr counties), Iran, during the growing season 2018-2019. The total sum of seasonal applied water and effective precipitation (I + Pe) and the fruit yield ranged from 280-1675 mm and 1.00-32.43 ton ha-1 (with a weighted average of 582 mm and 14.61 ton ha-1), respectively. The mean Relative Irrigation Supply index (RIS) for the drip irrigation method (1.25) was significantly (P < 0.05) lower than the surface irrigation method (1.66). The water productivity indicators were significantly (P < 0.05) affected by the orchardist's skill level, interplantion of trees, tree spacing, irrigation method, and disease/frost (DF) damage. Post-harvest period accounted for a mean proportion of 75, 25, and 15% of the seasonal applied water in orchards with early-season, late-season, and mixed early- and late-season cultivars, respectively. DF damage accounted for an 87 and 85% reduction in fruit yield and water productivity (WPI+Pe), respectively, compared to the orchards without severe DF damage. Under the current technological and economic constraints, most of the study orchards experienced a rational (but yet with low productivity) irrigation water management. Improving irrigation efficiency and fruit yield, controlling DF damage, and implementing regulated deficit irrigation during pre- and post-harvest stages are the most effective approaches to improve water productivity indicators in the study area.
Keywords: Drip Irrigation, FAO Penman-Monteith, Frost damage, Leaf Curl Damage, Surface irrigation -
در دست داشتن برآوردهایی معتبر از آب کاربردی فصلی و نمایه های ارزیابی عملکرد آبیاری در شرایط واقعی مدیریت آبیاری و بهره برداری اعمال شده در مزارع، پیش نیاز بهبود مدیریت منابع آب کشاورزی است. در پژوهش حاضر، آب کاربردی فصلی و نمایه های ارزیابی عملکرد آبیاری جو زمستانه در 25 مزرعه تحت مدیریت زارعین واقع در استان اردبیل (شهرستان های اردبیل، نمین، نیر و کوثر)، در فصل زراعی 1400-1399 مورد مطالعه قرار گرفت. نیاز آبی خالص جو در مزارع مطالعاتی در فصل زراعی 1400-1399 و میانگین 10 ساله آن به ترتیب، در دامنه 476 تا 652 و 403 تا 535 میلی متر برآورد شد (به ترتیب، با میانگین 530 و 449 میلی متر). مجموع آب کاربردی و بارش موثر فصلی (I + Pe) و عملکرد دانه جو به ترتیب، بین 266 تا 716 میلی متر و 14/0 تا 07/4 تن بر هکتار اندازه گیری شد (به ترتیب، با میانگین وزنی 475 میلی متر و 33/2 تن بر هکتار). در نتیجه محدودیت دسترسی به آب آبیاری، 3 تا 91 درصد (با میانگین وزنی 52 درصد) از عملکرد مورد انتظار جو آبی در منطقه (5/4 تن بر هکتار) محقق گردید. اثر سطح مهارت بهره برداران، تناوب زراعی، نوع منبع تامین آب آبیاری و روش آبیاری بر نمایه های بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب، معنی دار (P < 0.05) بود. نتایج نشان داد در منطقه مطالعاتی، مزارع با منبع آب سطحی از بیشترین آسیب پذیری نسبت به شرایط خشکسالی، برخوردار هستند. بهبود انعطاف پذیری مدیریت آب در مزارع و کاهش اثرات مخرب روزهای گرم و پرباد در مرحله پرشدن دانه ها، می تواند بهبود نمایه های بهره وری آب را در پی داشته باشد.
کلید واژگان: آبیاری بارانی, آبیاری سطحی, تناوب زراعی, تنش خشکی, فائو پنمن- مانتیثReliable estimates of the seasonal applied water and irrigation performance assessment indicators under current irrigation and farm management are perquisites for improving water resources management. In this study, seasonal applied water and irrigation performance assessment indicators of winter barley were studied by monitoring 25 farms under actual conditions, in Ardabil Province (Ardabil, Namin, Nir and Kosar counties), Iran, during the growing season 2020-2021. The seasonal estimates of the net irrigation requirement during the growing season 2020-2021 and its 10-year average ranged from 476 to 652 mm and from 403 to 535 mm (with a mean of 530 and 449 mm), respectively, over the study farms. The total sum of seasonal applied water and effective precipitation (I + Pe) and the barley grain yield ranged from 266 to 716 mm and from 0.14 to 4.07 ton ha-1 (with a weighted average, WA, of 475 mm and 2.33 ton ha-1), respectively. As a result of limited irrigation water availability, 3-91% (with a WA of 52%) of the intended yield of irrigated barley in the study area (4.5 ton ha-1) was achieved. Physical and economic water productivity indicators were significantly (P < 0.05) affected by farmer's skill level, crop rotation, type of irrigation water source, and irrigation method. The results indicated that farms with surface water supply showed the highest vulnerability to drought periods. Improving the on-farm water management flexibility and mitigating the negative impacts of hot and windy days during the grain filling stage can improve water productivity indicators in the study area.
Keywords: crop rotation, Drought stress, FAO Penman- Monteith, Sprinkler irrigation, Surface irrigation -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و ششم شماره 4 (پیاپی 102، زمستان 1401)، صص 105 -118
روش تشت تبخیر کلاس A یکی از روش های بسیار رایج تخمین تبخیر- تعرق مرجع (ET0)است که به دلیل سادگی، هزینه به نسبت کم و توانایی تخمین تبخیر- تعرق روزانه، به طور گسترده در جهان استفاده می شود. در این تحقیق کارایی 8 معادله تجربی شامل آلن و پروییت ، کوینکا، اشنایدر، اشنایدر اصلاح شده، پرییرا و همکاران، اورنگ، راگووانشی و والندر و فایو 56 در برآورد ضریب تشت تبخیر کلاس A و تبخیر - تعرق گیاه مرجع در ایستگاه فسا واقع در استان فارس مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور ضریب تشت محاسبه شده از معادلات فوق با ضریب تشت اندازهگیری شده که از نسبت تبخیر - تعرق به دست آمده از روش فایو- پنمن- مانتیث به میزان تبخیر از تشت به دست آمد، مقایسه شد. نتایج نشان داد تمامی معادلات تجربی دارای دقت بسیار پایینی در برآورد ضریب تشت تبخیر هستند (0/25<nrmase< span=""></nrmase<>;0/3> R2). نتایج مقایسه بین ET0 به دست آمده از معادلات تجربی با ET0 به دست آمده از معادله پنمن- مانتیث- فایو نشان داد که معادله فایو 56 دارای بهترین عملکرد است (0/3=NRMASE;0/72=R2). به منظور افزایش دقت معادلات تجربی ضریب تشت تبخیر، این معادلات با داده های هواشناسی 8 ساله (1386-1394) ایستگاه هواشناسی فسا تصحیح شده و با داده های مستقل 2 ساله (1394-1396) اعتبارسنجی شد. نتایج نشان داد که دقت همه معادلات تجربی افزایش یافته و معادله کوینکا با 0/16 = NRMASE و 0/63 = R2 به عنوان مناسبترین معادله برای تخمین ضریب تشت و تبخیر- تعرق مرجع (0/18=NRMASE;0/85=R2). برای منطقه فسا انتخاب شد. آنالیز حساسیت نشان داد که به ترتیب داده های سرعت باد (U)، رطوبت نسبی (RH)، فاصله تشت از پوشش گیاهی (F)، شیب منحنی فشار بخار اشباع (∆)، ساعت آفتابی (n)، و فشار هوا (P) بیشترین تاثیر را در تخمین ضریب تشت تبخیر دارد. با استناد به نتایج آماری و تحلیل حساسیت، معادله ای برای برآورد ضریب تشت در منطقه فسا و سایر مناطق دارای اقلیم یکسان با آن منطقه استخراج شد.
کلید واژگان: ضریب تشت, معادلات تجربی, آنالیز حساسیت, پنمن- مانتیث- فائوClass A pan evaporation method as one of the most common methods for reference evapotranspiration (ET0) estimation has been widely used in the world due to its simplicity, relatively low cost, and ability to estimate daily ET. In this study, the performance of 8 empirical methods consisting of Allen and Pruitt (1991), Cuenca (1989), Snyder (1992), modified Snyder, Pereira, et al. (1995), Orang (1998), Raghuwanshi and Wallender (1998), and FAO/56 were analyzed to estimate class A pan coefficient and ET0 at Fasa synoptic station located in Fars province. The calculated pan evaporation coefficients from the above equations were compared with measured pan evaporation coefficients which were obtained from the ratio of evapotranspiration calculated by the FAO-Penman-Monteith method to the rate of evaporation from the pan. The results showed that all empirical methods did not predict pan coefficient values well (R2 < 0.3 and NRMSE > 0.25). The comparison results between ET0 from empirical methods and ET0 obtained from FAO-Penman–Monteith indicated that the FAO/56 method had the best performance (R2 = 0.72 and NRMSE = 0.3). To increase the accuracy of empirical pan coefficient equations, these equations were modified with eight years (2007-2015) of meteorological data from the Fasa synoptic station and validated using two years of independent data (2015-2017). The results showed that the accuracy of all empirical models was improved and the Cuenca equation with NRMSE = 0.16 and R2= 0.63 was selected as the best equation for pan coefficient estimation and ET0 (R2 =0.85; NRMSE =0.18) in Fasa region. The sensitivity analysis revealed that the estimated pan coefficient is more sensitive to wind speed, followed by relative humidity, fetch distance, the slope of the saturation vapor pressure curve, sunshine hours, and air pressure. According to statistical results and sensitivity analysis, an equation was expanded for the Fasa region and other areas with the same climate.
Keywords: Pan coefficient, Empirical equations, Sensitivity analysis, FAO Penman–Monteith -
محاسبات تبخیر و تعرق به روش فایو پنمن مانتیث نیازمند پارامترهای زیادی است و کمبود برخی از آن ها، محاسبات را با مشکل مواجه می سازد. از طرفی استفاده از روش هایی که محاسبات آن ها راحت تر بوده و به راحتی برای کشاورزان قابل فهم باشد، الزامی است. یکی از روش های غیرمستقیم برآورد تبخیر- تعرق مرجع، روش تبخیراز تشت است که می تواند به عنوان شاخصی مناسب، برای برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع و در نهایت گیاه اصلی قلمداد شود. در این روش جهت محاسبه تبخیر- تعرق پتانسیل باید نتایج حاصل از تبخیر تشت را در ضریبی بنام ضریب تشت ضرب نمود. محاسبات دقیق مربوط به برآورد ضریب تشت بسیار حایز اهمیت است زیرا در مواقع فقدان تجهیزات لایسیمتری جهت برنامه ریزی های آبیاری می تواند مورد استفاده قرار گیرد. لذا در این تحقیق با استفاده از داده های هواشناسی روزانه، ساعتی و داده های تشت تبخیر کلاس A ایستگاه هواشناسی کل استان کرمانشاه در یک دوره دراز مدت، مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل از روش فایو پنمن- مانتیث و سپس مقدار ضریب تشت برآورد گردید. ضرایب به دست آمده به عنوان معیاری جهت بررسی تخمین روش های کونیکا، آلن پروت، اشنایدر، اشنایدر اصلاح شده، اورنگ در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج روش اورنگ و اشنایدر اصلاح شده نسبت به سایر روش ها از دقت بالاتری برخوردار بودند. مقدار R2با روش اورنگ برای شهرستان های اسلام آبادغرب، قصرشیرین، کرمانشاه، سرارود، سنقر، گیلان غرب، سرپل ذهاب، کنگاور به ترتیب 84/0، 77/0، 72/0، 76/0، 85/0، 79/0، 77/0، 73/0 محاسبه شد. در نهایت مقادیر ضرایب تشت با روش های مذکور در ایستگاه های مطالعاتی محاسبه و ارایه گردید.
کلید واژگان: استان کرمانشاه, ضریب تشت تبخیر, فائو- پنمن- مانتیثEvapotranspiration calculations by the FAO Penman-Monteith method require many parameters, the lack of some of which makes the calculations difficult. On the other hand, it is necessary to use methods that are easier to calculate and are easily understood by farmers. One of the indirect methods of estimating reference evapotranspiration is the pan evaporation method, which can be considered as a suitable index to estimate the evapotranspiration of the reference plant and finally the main plant. In this method, in order to calculate the potential evapotranspiration, the results of pan evaporation must be multiplied by the pan coefficient. Accurate calculations related to the estimation of the pan coefficient are very important because it can be used for irrigation planning when there is no lysimeter equipment. In this study, by using of daily, hourly meteorological data, and data from class pan A evaporation from meteorological stations of Kermanshah province in the long term, potential evapotranspiration values of the FAO Penman-Monteith and then pan coefficients were calculated. The index coefficients as a measure of estimation methods for Cuenca, Allan, Snyder, Modified Snyder, and Orang were used. The results showed that the, Orang and modified Snyder method had a higher level of accuracy compared to the other methods. The R2 with Orang method for different cities of Islamabad Gharb, Qasr-e Shirin, Kermanshah, Sararood, Sonqor, Gilan-e Gharb, Sarpol-e zahab, Kangavar were determined as: 0.84, 0.77, 0.72, 0.76, 0.85, 0.79, 0.77, and 0.73, respectively. Finally, the values of pan coefficients calculated by all methods in study stations in different months were calculated and presented. It is hoped that the results of this study will be used by managers and farmers in the region.
Keywords: Evaporation, FAO Penman-Monteith, Kermanshah province, Pan coefficient (Kp) -
برای تعیین تبخیر- تعرق و ضریب گیاهی خیار گلخانه ای (رقم نگین) آزمایشی در گلخانه ای تجاری در دو فصل کشت زمستانه و بهاره در استان همدان انجام شد. هدف از این تحقیق محاسبه تبخیر - تعرق با استفاده از مدل های پنمن-مانتیث فایو و پنمن -مانتیث اصلاح شده در گلخانه توسط استانگلینی و تخمین مقادیر ضرایب گیاهی خیار گلخانه ای در مراحل مختلف رشد در منطقه همدان و مقایسه آن با سایر مطالعات بود. سطوح آبیاری اعمال شده سه مقدار جبران رطوبت خاک تا رسیدن به 80، 100 و 120 درصد ظرفیت مزرعه بودند . از بیلان آب خاک برای تخمین تبخیر- تعرق گیاهی در گلخانه استفاده شد. مقادیر تبخیر- تعرق به روش استانگلینی و پنمن مانتیث فایو به ترتیب در کشت زمستانه 2/214 و 5/181 میلی متر و در کشت بهاره 3/222 و 6/227 میلی متر به دست آمدند. نسبت تبخیر- تعرق به روش پنمن- مانتیث در داخل و خارج گلخانه در کشت زمستانه و بهاره به ترتیب 8/0 و 81/0 بود. مقادیر تبخیر- تعرق واقعی حاصل از بیلان آب خاک در کشت زمستانه و بهاره به ترتیب 2/148 و 4/210 میلی متر بودند. نتایج نشان داد میانگین ضریب گیاهی در مرحله ابتدایی، میانی و انتهایی فصل رشد درکشت زمستانه به ترتیب 69/0، 43/1 و 05/1 و در کشت بهاره به ترتیب 63/0 ، 15/1 و 9/0 بود. نتایج این مطالعه می تواند مبنای علمی لازم برای بهینه سازی آبیاری و صرفه جویی در مصرف آب، ایجاد برنامه ریزی مناسب آبیاری و بهبود کارایی مصرف آب در گلخانه و نیز کاهش مصرف انرژی با اجتناب از مصرف بیش از حد آب و در نهایت افزایش بازدهی تولید محصول و بازده اقتصادی را فراهم کند. بررسی تبخیر-تعرق و رشد پوشش گیاهی و تغییرات رطوبت در طول فصل رشد نیز نشان داد برای جلوگیری از توسعه بیماری های گیاهی استفاده از سطح تهویه ای بیشتر و یا تهویه اجباری در گلخانه ها ضروری است.کلید واژگان: بیلان آب خاک, پنمن- مانتیث فائو, ضریب گیاهی, کشت محافظت شده, مدل استانگلینیAn experiment was conducted in a commercial greenhouse to determine cucumber (Negin cultivar) evapotranspiration and crop coefficient in two seasons of winter and spring cultivation in Hamedan province. Irrigation was done to meet 100% of the water requirement based on reaching the suction tensiometer to the field capacity (40 to 50 cm). The soil water balance was used to estimate plant evapotranspiration in the greenhouse. Stanghellini and FAO Penman-Monteith evapotranspiration methods were 214.2 and 181.5 mm in winter and 222.3 and 227.6 mm in spring, respectively. The evapotranspiration ratio by the FAO Penman-Monteith method inside and outside the greenhouse in winter and spring cultivation was 0.8 and 0.81, respectively. The actual evapotranspiration from soil water balance in winter and spring cultivation were 148.2 and 210.4 mm, respectively. The results showed that the average crop coefficient in the initial, middle, and final stages of the growing season in winter planting was 0.69, 1.43, and 1.05, and in spring planting were 0.63, 1.15, and 0.9, respectively. The results of this study showed the necessary scientific basis for optimizing irrigation and saving water consumption, creating appropriate irrigation planning, and improving the crop water use efficiency in the greenhouse. Also, by reducing excessive water consumption, it can reduce energy consumption and provide a maximum increase in product production efficiency and economic efficiency. The investigation of evapotranspiration, crop canopy growth, and humidity changes during the growing season also showed that it is necessary to prevent the development of plant diseases, to use a higher ventilation level or forced ventilation in greenhouses.Keywords: Crop coefficient, FAO Penman-Monteith, Protected culture, Soil water balance, Stanghellini model
-
در شرایط کنونی محدودیت منابع آب، بهبود بهره وری آب کشاورزی ضرورتی اجتناب ناپذیر است. بنابراین، در دست داشتن برآوردهایی معتبر از مقادیر فصلی آب آبیاری و بهره وری آب در شرایط فعلی مدیریت آبیاری و بهره برداری اعمال شده در مزارع حایز اهمیت است. در پژوهش حاضر، آب کاربردی فصلی و بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب سویا در 29 مزرعه تحت مدیریت زارعین واقع در بخش پایین دست شبکه آبیاری و زهکشی مغان، استان اردبیل، در فصل زراعی 1400-1399 مورد مطالعه قرار گرفت. نیاز آبی خالص سویا در مزارع مطالعاتی در فصل زراعی 1400-1399و میانگین 10 ساله آن به ترتیب، در دامنه 417 تا 719 و 457 تا 797 میلی متر برآورد شد (به ترتیب، با میانگین 539 و 581 میلی متر). مجموع بارش موثر و آب کاربردی فصلی (I + Pe) و عملکرد دانه سویا به ترتیب، بین 3859 تا 7105 مترمکعب بر هکتار و 30/1 تا 80/2 تن بر هکتار اندازه گیری شد (به ترتیب، با میانگین 5664 مترمکعب بر هکتار و 35/2 تن بر هکتار). محدودیت انعطاف پذیری در تحویل آب به مزارع موجب اعمال یک برنامه ریزی آبیاری غیرمنطبق با نیاز آبی گیاه گردید. برآیند اثر عوامل محدود کننده تولید سویا در منطقه مطالعاتی موجب شد حداکثر عملکرد مشاهداتی دانه سویا به طور قابل توجهی پایین تر از عملکرد پتانسیل سویا در دشت مغان (00/4 تن بر هکتار) باشد. عملکرد دانه سویا یک همبستگی درجه دوم با I + Pe را نشان داد. نمایه های بهره وری مجموع آب کاربردی و بارش موثر (WPI+Pe) و بهره وری اقتصادی آب آبیاری (WP$) در مزارع مطالعاتی به ترتیب، بین 33/0 تا 47/0 کیلوگرم بر مترمکعب و 18/21 تا 29/48 هزار ریال بر مترمکعب متغیر بود (به ترتیب، با میانگین 42/0 کیلوگرم بر مترمکعب و 89/39 هزار ریال بر مترمکعب). میانگین راندمان کاربرد اسراییلسن (AE) در مزارع مطالعاتی برای مراحل ابتدایی، توسعه ای و میانی رشد گیاه به ترتیب، برابر با 19، 95 و 100 درصد به دست آمد.
کلید واژگان: تاریخ کشت, تنش خشکی, راندمان کاربرد, فائو پنمن-مانتیث, هیرم کاریDue to limitation of available water resources, improving agricultural water productivity has become an inevitable necessity. Therefore, it is important to have reliable estimates of the seasonal applied water and water productivity under current irrigation and farm management. In this paper, the seasonal applied water and physical and economic water productivity of soybean were studied through monitoring 29 farms under actual conditions located at the tail end region of Moghan irrigation and drainage network, Ardabil Province, Iran, during the growing season 2020-2021. The net water requirement estimates of soybean during the growing season 2020-2021 and its 10-year average ranged from 417-719 mm and 457-797 mm with a mean of 539 and 581 mm, respectively, over the studied farms. The total applied water (irrigation + effective precipitation, I + Pe) and the grain yield ranged from 3859-7105 m3 ha-1 and 1.30-2.80 ton ha-1, with a mean of 5664 m3 ha-1 and 2.35 ton ha-1, respectively. The lack of flexibility in water allocations led irrigation schedule to be not adapted with the crop water requirement. The limiting factors of soybean production in the study area caused the observed maximum grain yield to be significantly lower than the potential level of soybean yield in Moghan plain (4.00 ton ha-1). The soybean grain yield exhibited a quadratic correlation with I + Pe. Total water productivity (WPI+Pe) and economic water productivity (WP$) ranged from 0.33 to 0.47 kg m-3 and 21.18 ´ 103 to 48.29 ´ 103 Rials m-3 with a mean of 0.42 kg m-3 and 39.89 ´ 103 Rials m-3, respectively. The mean Israelsen's application efficiency (AE) over initial, development, and mid-season plant growth stages in the study fields were obtained 19, 95, and 100%, respectively.
Keywords: Application efficiency, Drought stress, FAO Penman-Monteith, planting date, Wet Planting -
در پژوهش حاضر، با انجام اندازه گیری های صحرایی در فصل زراعی 1400-1399، آب کاربردی فصلی و بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب سویا در 37 مزرعه با مدیریت زارعین (با سامانه آبیاری شیاری/نواری) در دشت مغان، استان اردبیل ارزیابی شد. در فصل زراعی این پژوهش، میانگین نیاز آبی خالص سویا در مزارع مزبور 542 میلی متر (بین 431 تا 691 میلی متر) و میانگین 10 ساله آن 543 میلی متر (442 تا 671 میلی متر) بود. میانگین کل آب کاربردی (مجموع بارش موثر فصلی و آب آبیاری) در مزارع مزبور 6554 مترمکعب در هکتار (5005 تا 10009 مترمکعب در هکتار) و میانگین عملکرد دانه سویا 2/90 تن در هکتار (2/05 تا 4/12 تن در هکتار) به دست آمد. میانگین کل آب کاربردی در کشت بهاره سویا (7906 مترمکعب در هکتار) به طور معنی داری (P < 0.01) بیشتر از مقدار نظیر آن برای کشت تابستانه (6390 مترمکعب در هکتار) بود. نمایه های بهره وری مجموع آب آبیاری و بارش موثر (WPI+Pe) و بهره وری اقتصادی آب آبیاری (WP$) در مزارع مطالعاتی به ترتیب، با میانگین 24/0 کیلوگرم در مترمکعب و 33/19 هزار ریال در مترمکعب، بین 0/18 تا 0/30 کیلوگرم در مترمکعب و 15/21 تا 62/40 هزار ریال در مترمکعب متغیر بود. عملکرد دانه سویا در بخش عمده مزارع مطالعاتی (70% مزارع) فراتر از حداقل عملکرد قابل انتظار دانه سویا در کشت آبی (2/5 تن در هکتار) بود. نتایج نشان داد با اعمال پنج و سه نوبت آبیاری به ترتیب، برای سویای بهاره و تابستانه، سطح مطلوبی از عملکرد و نمایه های بهره وری آب دست یافتنی است. میانگین نمایه راندمان کاربرد آب طی مراحل رشد سویا در مزارع مزبور در دامنه 50% تا 82% قرار داشت.کلید واژگان: آبیاری جویچه ای, بهره وری اقتصادی آب, نیاز آبی خالص, پنمن-مانتیث فائوIn this study, the seasonal applied water and physical and economic water productivity of soybean were evaluated through monitoring 37 farmers’ fields (with furrow/border irrigation systems) in Moghan Plain, Ardabil Province, Iran, during the 2020-21 growing season. The net soybean water requirement during that growing season and its 10-year mean value ranged from 431-691 mm and 442-671 mm with a mean of 542 and 543 mm, respectively. The mean seasonal total applied water (irrigation + effective precipitation) and the grain yield were 6554 m3 ha-1 and 2.90 ton ha-1, ranging from 5005-10009 m3 ha-1 and 2.05-4.12 ton ha-1, respectively. The mean seasonal total applied water for spring soybean (7906 m3 ha-1) was significantly (P < 0.01) higher than its corresponding value for summer soybean (6390 m3 ha-1). Total water productivity (WPI+Pe) and economic water productivity (WP$) ranged from 0.18 to 0.30 kg m-3 and 15.21 ´ 103 to 62.40 ´ 103 Rials m-3 with a mean of 0.24 kg m-3 and 33.19 ´ 103 Rials m-3, respectively. In most of the studied farms (70% of total cases), the grain yield was higher than the minimum expected threshold for irrigated soybean (2.5 ton ha-1). The results indicated that reasonable levels of grain yield and water productivity indices can be achieved by applying five and three irrigations for spring and summer soybean, respectively. The mean water application efficiency over soybean growth stages in the studied fields ranged between 50-82%.Keywords: FAO Penman-Monteith, Furrow irrigation, Economic Water Productivity, Net water requirement
-
معادله پنمن مانتیث فایو56 (FAO-56 PM) به عنوان یک روش استاندارد برای برآورد تبخیرتعرق مرجع (ETO) در اقلیم های مختلف پیشنهاد شده است. برای برآورد تابش کلی خورشید (Rs)، به عنوان یکی از ورودی های ضروری این معادله، از مدل های متفاوتی استفاده می شود. این مطالعه به منظور واسنجی و اعتبارسنجی 4 مدل برآورد Rs (آنگستروم-پریسکات، هارگریوز-سامانی، موبیرو و همکاران و چن و لی) در ایستگاه های اهواز (با اقلیم خشک) و همدان (با اقلیم نیمه خشک) در دوره اقلیمی 1992-2020 و تاثیر آنها بر برآورد ETO انجام شد. ضرایب این مدل ها توسط الگوریتم هوشمند جهش قورباغه (SFLA) واسنجی شدند. برای بررسی عملکرد این مدل ها، مقادیر Rs برآورد شده با اندازه گیری شده مقایسه شد. بر اساس آماره های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تعیین (R2) و ضریب نش-ساتکلیف (NS)، در ایستگاه اهواز مدل آنگستروم-پریسکات با داشتن کمترین خطا 929/1=RMSE، 918/0=R2 و 896/0=NS، و در ایستگاه همدان مدل موبیرو و همکاران با داشتن 875/0=R2 ، و 925/2= RMSEو 860/0=NS، بهترین عملکرد را در برآورد تابش خورشیدی داشته اند. درصد اختلاف ETO محاسبه شده توسط Rs برآورد شده در مقایسه با Rs اندازه گیری شده در دو ایستگاه در همه مدل ها، کاهشی در حدود 20% نشان داد.کلید واژگان: تابش خورشید, واسنجی, اعتبارسنجی, پنمن مانتیث فائو, SFLAThe FAO Penman-Monteith (FAO-56 PM) model is proposed as a standard model to estimate reference evapotranspiration (ETO) in various climates. Different models are used to estimate the total solar radiation (Rs) as one of the essential inputs of this model. This study aimed to calibrate and validate four Rs estimation models (Ångström-Prescott, Hargreaves-Samani, Mubiru et al., and Chen and Li) in Ahvaz (with arid climate) and Hamedan (with semi-arid climate) stations during the 1992-2020 climate period and the effect of these models on the ETO estimation. The coefficients of these models were calibrated by the intelligent shuffled frog leaping algorithm (SFLA). To evaluate the efficiency of these models, the estimated Rs values were compared with measured values. Based on the root mean square error (RMSE), the coefficient of determination (R2) statistics and Nash-Sutcliffe, the A-P model with RMSE=1.929, R2=0.918, NS=0.896 and Mobiro et al. model with RMSE=2.925, R2=0.875, NS=0.860 showed better performance than the other models in Ahvaz and Hamedan stations, respectively. A decrease of about 20% was observed in the percentage of ETO difference between, the calculated and the estimated Rs compared to the measured Rs in 2 stations at all of the models.Keywords: Total solar radiation, Calibration, Validation, FAO Penman-Monteith, SFLA
-
در این پژوهش به منظور تخمین تبخیرتعرق مرجع در ایستگاه خرم آباد، روش های رگرسیون چندمتغیره و برنامه ریزی بیان ژن مورد بررسی و استفاده قرار گرفتند. برای اطلاعات ورودی مدل از اطلاعات ایستگاه سینوپتیک خرم آباد شامل: درجه حرارت حداکثر و حداقل، رطوبت نسبی حداکثر و حداقل، ساعات آفتابی و سرعت باد ماهانه در بازه زمانی 1395-1361 (به تعداد 420 ماه) استفاده شد. بر اساس رابطه بین پارامترهای ورودی و خروجی، شش الگوی ورودی برای مدل سازی تعیین گردید. 70 درصد داده ها برای آموزش و 30 درصد داده ها برای صحت سنجی مدل ها به کار گرفته شد، هم چنین در روش برنامه ریزی بیان ژن دو نوع عملگر ریاضی شامل چهار عملگر اصلی و عملگرهای پیش فرض مدل مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از رگرسیون چندمتغیره نشان داد که مدل پیشنهادی با مقدار 952/0 =R2 از دقت قابل قبولی برخورداراست. تحلیل ضرایب مدل حاکی از بیشترین تاثیر حداکثر درجه حرارت با ضریب 604/0 بر تبخیرتعرق مرجع بود. نتایج برنامه ریزی بیان ژن نشان داد الگوی پنجم با عملگرهای چهار اصلی، در مرحله آموزش با 958/0= R2، 704/0RMSE و 97/0=NS و مرحله آزمون با 977/0= R2، 615/0RMSE= و 977/0=NS عملکرد بهتری را داشته و نتایج به دست آمده نشان داد که برنامه ریزی بیان ژن دارای توانایی قابل قبولی در تخمین تبخیرتعرق مرجع تحت شرایط آب وهوایی خرم آباد بوده و به عنوان مدل قابل استفاده در این زمینه معرفی کرد.
کلید واژگان: رگرسیون, فائو پنمن مانتیث, همبستگی, GEPAccurate estimation of water requirements of plants is a key factor in controlling several hydrological processes including: planning and management of water resources, especially in arid and semi-arid regions (Laaboudi et al., 2012; Wen et al., 2015) water pricing and water requirement for Irrigation (Yassin et al., 2016). In this study, multivariate regression methods and gene expression planning were evaluated to estimate reference evapotranspiration. For model input data, the Khorramabad Synoptic Station information including: maximum and minimum temperatures, maximum and minimum relative humidity, sunny hours and monthly wind speeds in the range of 1983-2017(420 months) were used. Based on the relationship between input and output parameters, six input patterns were determined for modeling.70% of the data were used for training and 30% were used for model validation.The results of multivariate regression showed that the proposed model had acceptable accuracy with R2 = 0.952.The analysis of model coefficients showed the greatest effect of maximum temperature with a coefficient of 0.604 on reference evapotranspiration. Gene expression planning results showed that the fifth pattern with four main operators was R2 = 0.958 and RMSE = 0.704 in the training phase and R2=0.977 and RMSE = 0.615 in the test phase had better performance.
Keywords: Correlation, FAO Penman Monteith, GEP, Regression -
هدف این مطالعه مقایسه و واسنحی پنج روش مختلف تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع در مقیاس داده های نه ساله روزانه در استان یزد می باشد. روش های انتخاب شده شامل هارگریوز - سامانی HS، پریستلی - تیلور PT، تورک Turc، مک کینگ MK و دالتون D بودند. برای این منظور از اطلاعات ده ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در دوره آماره 2010 تا 2018 استفاده شد. نتایج روش ها مذکور با روش FPM-56 مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش FPM-56 روش های مذکور برای ایستگاه های موردمطالعه واسنجی شدند. برای ارزیابی نتایج از معیارهای آماری RMSE, NS, SI, MAE, R^2 استفاد شد. نتایج نشان داد که قبل از واسنجی نتایج روش های مختلف اختلاف زیادی با FPM-56 دارند. تنها مدل قابل قبول قبل از واسنجی مدلHS بود. بعد از واسنجی نتایج مدل ها بهبود یافت و مدل D که قبل از واسنجی بدترین مدل بود، بعد از واسنجی بهترین مدل تخمین تبخیر-تعرق در استان یزد در بین پنج روش منتخب شناخته شد. مقادیر میانه مدل D قبل از واسنجی 83/3=MAE،, R^2=0/8499/1- =NS ,83/0=SI ,21/4=RMSE و بعد از واسنجی 83/0=MAE، 86/0, R^2=72/0= NS ,22/0=SI ,02/1=RMSE بدست آمد. بعد از واسنجی مدل های Turc، PT و MK باتوجه به شاخص های آماری خطا و NS و همجنین مقادیر R^2 در رده های بعدی بهترین مدل قرار گرفتند.
کلید واژگان: تبخیر-تعرق, تابش, فائو-پنمن-مانتیث, واسنجی, یزدThe purpose of this study is to compare and evaluate five different methods of estimating the evapotranspiration of the reference plant on a nine-year daily data scale in Yazd province. Selected methods included Hargreaves-Samani (HS) , Priestley-Taylor (PT) , Turk (Turc) , Makkink (MK) and Dalton (D). For this purpose, data from ten synoptic meteorological stations were used covering a period of 9 years. The results of the mentioned methods were evaluated by FPM-56 method. Also, using FPM-56 method, the mentioned methods were calibrated for the studied stations. Also, using FPM-56 method, the mentioned methods were calibrated for the studied stations. RMSE, NS, SI, MAE, R^2 statistical criteria were used to evaluate the results. The results showed that before calibration the results of different methods are very different from FPM-56. The only acceptable model before calibration was the HS model. After calibration, the results of the models improved and model D, which was the worst model before calibration, was recognized as the best model for estimating evapotranspiration in Yazd province among the five selected methods. Mean values of Model D before calibration MAE = 3.83, R^2= 0.84, NS = -1.99, SI = 0.83, RMSE = 4.21 and after calibration MAE=0.83, R^2=0.86, NS=0.72, SI = 0.22, RMSE=1.02 was obtained. After calibration, Turc, PT and MK models were in the next categories of the best models.
Keywords: evapotranspiration, Radiation, FAO-Penman-Monteith, Calibration, Yazd -
در پژوهش حاضر، از طریق انجام اندازه گیری های میدانی، میزان آب کاربردی فصلی و بهره وری فیزیکی آب کلزا (Brassica napus L.) در 26 مزرعه تحت مدیریت زارعین (شامل 18، پنج و سه مزرعه به ترتیب، با روش آبیاری شیاری، بارانی سنترپیوت و بارانی کلاسیک ثابت) در سطح دشت مغان (استان اردبیل) طی فصل زراعی 99-1398، مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار فصلی کل آب مصرفی (آبیاری و بارندگی موثر) و عملکرد دانه کلزا به ترتیب، بین 2921 تا 6762 مترمکعب بر هکتار و 00/1 تا 70/3 تن بر هکتار متغیر بود (به ترتیب، با میانگین 4798 مترمکعب بر هکتار و 64/2 تن بر هکتار). نیاز آبی خالص کلزا در مزارع مورد مطالعه طی فصل زراعی 99-1398 و میانگین 10 ساله آن به ترتیب، در دامنه 285 تا 399 و 282 تا 354 میلی متر قرار داشت (به ترتیب، با میانگین 325 و 304 میلی متر). میانگین آب کاربردی فصلی در مزارع با روش آبیاری شیاری (4328 مترمکعب بر هکتار) به طور معنی داری (p < 0.01) بیشتر از مقدار نظیر آن برای مزارع تحت آبیاری بارانی سنترپیوت و کلاسیک ثابت (به ترتیب، 2154 و 2633 مترمکعب بر هکتار) بود. نمایه های بهره وری مجموع آب کاربردی و بارش موثر (WPI+Pe) و بهره وری آب کاربردی (WPI) در مزارع مورد بررسی به ترتیب، بین 28/0 تا 95/0 و 41/0 تا 45/1 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر بود (به ترتیب، با میانگین 58/0 و 77/0 کیلوگرم بر مترمکعب). بر اساس نتایج تحلیل رگرسیونی خطی چندمتغیره، عواملی شامل شوری آب آبیاری، تاریخ کشت، تراکم کشت بذر، تاریخ اعمال اولین آبیاری، طول دوره رشد گیاه، وزش بادهای شدید در دوره های زمانی مقارن با زمان برداشت محصول، ارتفاع مزارع از سطح دریا، شدت جریان آب تحویلی، متوسط دور آبیاری و میزان رطوبت و ناخالصی محصول در زمان برداشت به عنوان مهمترین عوامل موثر بر عملکرد دانه کلزا و نمایه های بهره وری آب در دشت مغان شناسایی شد.
کلید واژگان: تاریخ کشت, تراکم کشت بذر, زه آب, عملکرد, فائو پنمن-مانتیثIn this work, the seasonal applied water and physical water productivity of rapeseed (Brassica napus L.) were evaluated through monitoring 26 farmer fields (including 18, five, and three farmer fields with furrow, center-pivot, solid-set irrigation systems, respectively) over Moghan Plain, Ardabil Province, Iran, during the growing season 2019-2020. The rapeseed seasonal water use (irrigation + effective precipitation) and the grain yield value ranged from 2921-6762 m3 ha-1 and 1.00-3.70 ton ha-1, respectively (with a mean of 4798 m3 ha-1 and 2.64 ton ha-1, respectively). The net rapeseed water requirement during the growing season 2019-2020 and its 10-year mean value ranged from 285-399 mm and 282-354 mm, respectively (with a mean of 325 and 304 mm, respectively). The mean seasonal applied water at farmer fields with furrow irrigation (4328 m3 ha-1) was significantly (p < 0.01) higher compared to the farmer fields with center pivot and solid set sprinkler irrigation (2154 and 2633 m3 ha-1, respectively). Total water productivity (WPI+Pe) and irrigation water productivity (WPI) ranged from 0.28 to 0.95 kg m-3 and 0.41 to 1.45 kg m-3, respectively (with a mean of 0.58 and 0.77 kg m-3, respectively). Based on the results of multivariate linear regression analysis, the factors, including irrigation water salinity, sowing date, seeding rate, date of the first irrigation, growth period length, strong winds near harvest time, the latitude of farmer fields, flowrate of delivered water, mean irrigation interval, and rapeseed grain moisture content and impurity rate were recognized as the most important factors affecting the grain yield and the physical water productivity indices.
Keywords: Drainage Water, planting date, seeding rate, Yield, FAO Penman-Monteith -
زمینه و هدف
تبخیر و تعرق به عنوان یکی از مولفه های اصلی چرخه هیدرولوژی، نقش قابل توجهی در برنامه ریزی صحیح آبیاری و مدیریت منابع آب دارد. بنابراین برآورد دقیق این پارامتر ضروری است. به دلیل فقدان داده و کمبود ایستگاه های هواشناسی، تخمین تبخیر و تعرق با محدودیت روبه رو است. بنابراین امروزه مدل های عددی مانند WRF ابزاری قدرتمندی برای تولید و پیش بینی کمیت های هواشناسی (سرعت باد، رطوبت و غیره) مورد نیاز برای تخمین تبخیر و تعرق به حساب می آیند. تاکنون تحقیقی در زمینه ی بررسی تاثیر طرحواره های مختلف مدل WRF بر روی تخمین تبخیر و تعرق برنج انجام نشده است. هدف این مطالعه ارزیابی کارایی مدل WRF و به دست آوردن تنظیمات بهینه برای تخمین تبخیر و تعرق گیاه برنج در جلگه مرکزی گیلان می باشد.
روش پژوهشمقادیر واقعی تبخیر و تعرق با نصب یک لایسیمتر شالیزاری در یکی از مزارع پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور به ابعاد 150 در 100 متر (5/1هکتار) با مختصات منطقه 37 درجه شمالی و 49 درجه شرقی و ارتفاع 24 متر از سطح دریا اندازه گیری شد. FAO روش پنمن- مانتیث را به عنوان بهترین روش برای تخمین ETo برای انواع اقلیم ها توصیه کرده است. برای برآورد ETo به روش پنمن- مانتیث نیاز به کمیت های آب و هوایی است که این کمیت ها از خروجی مدل WRF حاصل شد. از آنجا که این کمیت ها تاثیر بسزایی در برآورد تبخیر و تعرق دارند، چهار پیکربندی مختلف با استفاده از فیزیک تابش طول موج کوتاه و بلند، لایه سطحی و لایه مرزی برای مدل WRF انتخاب و مورد آزمایش قرار گرفتند. در مرحله بعد، مقادیر اندازه گیری شده تبخیر و تعرق توسط لایسیمتر با مقادیر برآورده شده از خروجی های مدل (با به کارگیری 4 طرحواره های مختلف محلی و غیر محلی) مقایسه و تنظیمات بهینه مدل برای تخمین میزان تبخیر و تعرق مشخص شد.
یافته هامقادیر تبخیر و تعرق در بازه ی 7/2 تا 5/8 میلی متر در روز در تغییر است. میانگین ET در طی سه دوره ی مختلف رشد گیاه شامل دوره ی ابتدایی، میانی و انتهایی به ترتیب برابر 63/4، 97/5 و 98/5 میلی متر در روز برآورد شده است. سه پیکربندی 1، 2 و 4 عمدتا در پیش بینی تبخیر و تعرق گیاه برنج، بیش برآورد داشته و مقادیر محاسباتی بیشتر از مقدار اندازه گیری شده توسط لایسیمتر تخمین زده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین میزان RMSE در پیکربندی شماره 4 و به میزان 47/8 و کمترین میزان آن در پیکربندی شماره 3 و به میزان 26/1 رخ داده است. جمع بندی نتایج نشان می دهد که پیکربندی شماره 3 در هر چهار معیار ذکر شده در مقایسه با دیگر پیکربندی ها در پیش بینی تبخیر و تعرق روزانه گیاه برنج بهتر عمل کرده است. نتایج نشان داد که طرحواره ی غیر محلی بکار گرفته شده در مدل نسبت به طرحواره های محلی، تبخیر و تعرق روزانه گیاه برنج را بهتر شبیه سازی می کند. یافته ها نشان می دهد که در طرحواره محلی YSU، دقت پیش بینی ها به طور قابل توجهی افزایش یافته و تنها به میزان 64/0 میلی متر به طور متوسط نسبت به داده های لایسیمتری کمتر برآورد شده است.
نتایجنتایج نشان داد کاربرد طرحواره مناسب در لایه سطحی و لایه مرزی مدل WRF بر دقت پیش بینی های تبخیر و تعرق تاثیر دارد. نتایج این تحقیق نشان داد که این مدل با کاربرد طرحواره ی لایه مرزی غیر محلی YSU قادر است که مقادیر تبخیر و تعرق گیاه برنج را با دقت قابل قبولی برای یک روز بعد پیش بینی کند که دلیل آن قابلیت بالاتر این طرحواره در پیش بینی پارامترهای موثر بر تبخیر و تعرق (از جمله دما و باد) است. بنابراین مدل WRF می تواند با استفاده از داده های پیش بینی GFS برای چند روز آینده اجرا و با اعمال معادله ی فایو- پنمن- مانتیث بر خروجی های مدل، مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل برای مناطق مختلف کشور محاسبه گردد. از آنجایی که تبخیر و تعرق در ارتباط مستقیم با فرآیندهای ترمودینامیکی جو است، کاربرد دیگر طرحواره های مختلف فیزیک جو (که در این تحقیق مد نظر نبوده است) می تواند نتایج متفاوتی تولید کند.
کلید واژگان: پیش بینی تبخیر و تعرق, لایسیمتر, مدل WRF, فائو- پنمن- مانتیث, نیاز آبیBackground and AimEvapotranspiration as one of the main components of the hydrological cycle, has a significant role in proper irrigation planning and water resources management. In this case, estimating evapotranspiration is limited due to a lack of data and a deficiency of meteorological stations. Therefore, today numerical models such as WRF are a powerful tool for generating and predicting meteorological quantities (wind speed, humidity, etc.) that are needed to estimate evapotranspiration. So far, no research has been conducted to investigate the effect of different schemes of the WRF model on the estimate of rice evapotranspiration. The purpose of this study is to evaluate the efficiency of the WRF model and obtain the result for estimating evaporation for rice plant in the central plain of Guilan.
MethodEvapotranspiration rates vary from 2.7 to 8.5 mm per day. The average ET during three different periods of plant growth, including the initial, middle, and final periods, is estimated to be 4.63, 5.97, and 5.98 mm per day, respectively. The three configurations 1, 2, and 4 are mainly overestimated in predicting evapotranspiration of rice plants, and the computational values are estimated to be higher than the values measured by the lysimeter. The results show that the highest amount of RMSE occurred in configuration No. 4 at 8.47 and the lowest rate occurred in configuration No. 3 at 1.26. Summary of results shows that configuration No. 3 in all four criteria mentioned has performed better than other configurations to predict daily evapotranspiration of rice. The results showed that the non-local schema used in the model, simulates better than the local schemas for the daily evapotranspiration of the rice plant. Findings show that in the local YSU schema, the accuracy of predictions is significantly increased and is only 0.64 mm on average less than the estimated lysimetric data.
ResultsThe results showed that using appropriate schemas in the surface layer and boundary layer of the WRF model, affects on accuracy of evapotranspiration predictions. The results of this study showed that, this model by using the YSU non-local boundary layer scheme can accurately predict the evapotranspiration rates of the rice plant for the next day and this is due to the higher ability of this schema in predicting the parameters affecting evapotranspiration (including temperature and wind). Therefore, the WRF model can be implemented by using GFS forecast data for the next few days and by applying the FAO-Penman-Monteith equations to the model outputs, the values of potential evapotranspiration for different regions of the country can be calculated. Since evapotranspiration is directly related to atmospheric thermodynamic processes, so using other different atmospheric physics schemas (not considered in this study) can produce different results.
Keywords: Prediction of evapotranspiration, lysimeter, WRF model, FAO-Penman-Monteith, Water requirements of paddy fields -
ضریب گیاهی () یکی از پارامترهای بسیار مهم و ضروری در تدوین برنامه ریزی آبیاری به شمار می آید. هدف از این پژوهش برآورد ضریب گیاهی ذرت علوفه ای تحت سطوح مختلف آبیاری به روش بیلان آب خاک و ارایه معادله برآورد ضریب گیاهی بر حسب روزهای پس از کاشت (DAS) برای دوره ی تابستانه در منطقه ورامین است. در این راستا ضریب گیاهی () از تقسیم تبخیر-تعرق واقعی () به تبخیر-تعرق گیاه مرجع () محاسبه شد. برای تعیین تبخیر-تعرق واقعی گیاه () در طول دوره رشد از معادله بیلان آب خاک استفاده شد. آزمایش ها در قالب کرت های نواری خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1398 در منطقه پیشوای ورامین اجرا شد. فاکتور اصلی شامل سه سطح تامین 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی گیاه (1I، 2I و3I) و فاکتور فرعی شامل دو سطح مدیریت آبیاری پالسی(P) و پیوسته (C) بودند. مقادیر تبخیر-تعرق واقعی محاسبه شده از روش بیلان آب خاک برای سطوح مختلف آبیاری از 5/242 تا 6/319 متغیر بود. هم چنین میزان آب مصرفی در طول دوره رشد برای تیمار آبیاری کامل و تیمارهای کم آبیاری در محدوده 325 و 195 میلی متر بود. مقادیر میانگین ضرایب گیاهی مراحل ابتدایی، میانی و انتهایی رشد برای تیمارهای آزمایشی آبیاری کامل به ترتیب 27/0، 04/1 و 89/0 به دست آمد. برای تیمارهای کم آبیاری نیز مقادیر ضرایب تنش آبی در طی دوره رشد محاسبه گردید. بررسی آماری بین مقادیر تبخیر-تعرق برآوردی با استفاده از ضرایب گیاهی حاصل از معادله ارایه شده در پژوهش حاضر و ضرایب تنش آبی و مقادیر تبخیر-تعرق واقعی حاصل از روش بیلان آب خاک حاکی از دقت قابل قبول معادله و ضرایب ارایه شده در منطقه مطالعاتی داشت. بنابراین برای برآورد هرچه دقیق تر تبخیر-تعرق گیاه ذرت علوفه ای در منطقه مورد نظر می توان از معادله ضریب گیاهی ارایه شده در این پژوهش استفاده نمود.
کلید واژگان: تبخیر-تعرق واقعی, فائو- پنمن- مانتیث, آبیاری قطره ای پالسی, سطوح آبیاریThe Crop coefficient (Kc) is one of the most important parameters in irrigation scheduling. The purpose of this study is to determine silage maize Kc under different irrigation levels using the soil water balance method and presenting the equations for estimating silage maize crop coefficients in terms of the days after sowing during the summer growing season in the Varamin region. The Kc was calculated from the division of actual evapotranspiration (ETa) to reference evapotranspiration (ETo). Soil water balance equation was used to determine silage maize ETa during the growing season. An experiment in the form of split-strip plots based on a randomized complete block design with three replications was conducted in 2019. The main factor included three levels of irrigation, supplying 100, 80, and 60% of maize water requirement (I1, I2, and I3, respectively) and the sub-main factor included two types of irrigation management: pulsed (P) and continuous (C). The value of ETa calculated from the soil water balance method for different treatments ranged from 319.6 to 242.5 mm. Also, the value of irrigation depth during the growing season for full and deficit irrigation treatments ranged from 325 to 195 mm. The mean values of silage maize crop coefficient for initial, middle and final growing stages of full irrigation treatments were 0.27, 1.04, and 0.89, respectively. The water stress coefficients were calculated for deficit irrigation treatments during the growing season. Statistical analysis between ETc calculated from Kc values obtained from the proposed equation in this study and Ks values and Eta obtained from the water balance method indicated that the proposed Kc equation and Ks values in this study have good accuracy in the research area. Therefore, the extracted Ks and proposed Kc equations can be used to estimate silage maize evapotranspiration in the studied region with good accuracy.
Keywords: actual evapotranspiration, pulsed drip irrigation, FAO-Penman-Monteith, irrigation levels -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و پنجم شماره 2 (پیاپی 96، تابستان 1400)، صص 237 -253
فایوپنمن مانتیث روشی مبنا، برای برآورد تبخیر- تعرق مرجع است. در خیلی از موارد دسترسی به همه اطلاعات مورد نیاز، مشکل است، لذا جایگزینی مدل های با ورودی های اولیه کم و دقت مناسب ضرورت می یابد. هدف از این پژوهش بررسی قابلیت مدل های تجربی، برنامه ریزی بیان ژن، رگرسیون گام به گام و شبکه بیزین در برآورد تبخیر- تعرق مرجع است. برای اطلاعات ورودی مدل از اطلاعات روزانه ایستگاه سینوپتیک بروجرد در بازه زمانی 1396- 1375 استفاده شد. بر اساس همبستگی بین پارامترهای ورودی و خروجی، شش الگوی ورودی برای مدل سازی تعیین شد. نتایج نشان داد از بین مدل های تجربی، مدل کیمبرلی پنمن دارای عملکرد بهتری است. برنامه ریزی بیان ژن با الگوی چهارم و عملگرهای پیش فرض مدل، دارای 0/98=R2 و 9/0 =RMSE، شبکه بیزین با الگوی ششم، دارای 0/91= R2 و 01/1 =RMSE و رگرسیون گام به گام با الگوی ششم دارای 0/91=R2 و 9/0 =RMSE در مرحله آموزش دقیق ترین الگوها هستند. مقایسه عملکرد مدل ها حاکی از برتری مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به بقیه مدل ها بود به طوری که دارای متوسط قدر مطلق خطای نسبی (AARE) به میزان 0/12 و نسبت میانگین (MR) به میزان 0/94 بود. نتایج به دست آمده نشان داد که برنامه ریزی بیان ژن دارای توانایی قابل قبولی در تخمین تبخیر- تعرق مرجع تحت شرایط آب وهوایی بروجرد بوده و و می تواند به عنوان یک مدل مناسب ارایه شود.
کلید واژگان: فائوپنمن مانتیث, تبخیر- تعرق مرجع, شبکه بیزین, برنامه ریزی بیان ژنThe FAO Penman-Monteith is a baseline method to estimate reference evapotranspiration. In many cases, it is difficult to access all data, so replacing simpler models with lower input data and appropriate accuracy is necessary. The purpose of this study is to investigate the capability of the experimental models, gene expression programming, stepwise regression, and Bayesian network in estimating reference evapotranspiration. In this research, daily information of the Boroujerd synoptic station in the period of 1996 -2017 was used as model inputs. Based on the correlation between input and output parameters, six input patterns were determined for modeling. The results showed that the Kimberly-Penman model has the best performance among the experimental models. Gene expression programming with fourth pattern and Default Model Operators (R2 = 0.98 and RMSE = 0.9), Bayesian Network with sixth pattern (R2=0.91 and RMSE = 1.01), and stepwise regression with sixth pattern have the most accurate patterns at R2 = 0.91 and RMSE = 0.9 in the training stage. Comparison of the performance of the three models showed that the gene expression programming model was superior to the other two models with the Average Absolute Relative Error (AARE) of 0.12 and the Mean Ratio (MR) of 0.94. The results showed that gene expression programming had an acceptable ability to estimate reference evapotranspiration under the weather conditions of Boroujerd and could be introduced as a suitable model.
Keywords: FAO-Penman-Monteith, Reference evapotranspiration, Bayesian network, Gene expression programming -
باتوجه به کمبود منابع آب در جهان به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، تعیین دقیق تبخیر-تعرق گیاه به منظور برنامه ریزی و مدیریت صحیح آبیاری در مزرعه ضروری است. یکی از روش های معمول برآورد تبخیر-تعرق گیاه، استفاده از پارامترهای تبخیر-تعرق گیاه مرجع و ضریب گیاهی است. پارامتر بسته به واریته گیاهی، شرایط آب و هوایی، نوع مدیریت آب و خاک و گیاه می تواند متغیر باشد بنابراین، برای برآورد هرچه دقیق تر تبخیر-تعرق گیاه نیاز به استفاده از ضرایب گیاهی محلی است. هدف از این تحقیق تعیین ضریب گیاهی ذرت علوفه ای تحت یک سیستم آبیاری قطره ای پالسی به روش بیلان آب خاک و ارایه معادله برآورد ضریب گیاهی ذرت علوفه ای بر اساس درجه-روز-رشد برای دو دوره رشد بهاره و تابستانه در منطقه ورامین است. بدین منظور تبخیر-تعرق واقعی ذرت علوفه ای به روش بیلان آب خاک طی دو دوره رشد بهاره و تابستانه به ترتیب برابر با 466 و 373 میلی متر تعیین و سپس پارامتر ضریب گیاهی ذرت علوفه ای بر اساس آن ( برای مرحله ابتدایی، میانی و انتهایی دو دوره رشد بهاره و تابستانه به ترتیب 24/0-27/0، 28/1-3/1 و 8/0-88/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از مقادیر) در برآورد تبخیر-تعرق ذرت علوفه ای باعث حدود 8 درصد کم برآورد نسبت به مقادیر می شود. هم چنین نتایج آزمون تی استیودنت نیز بیان گر اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد بین مقادیر و بود، درحالی که استفاده از معادله درجه سوم ارایه شده در این پژوهش مقادیر تبخیر-تعرق ذرت علوفه ای را با دقت قابل قبولی (RMSE=0.7 , MAE=0.53, d=0.98) در منطقه مطالعاتی برآورد می کند. بنابراین استفاده از مقادیر ضرایب گیاهی محلی بر مبنای مراحل رشد گیاه باعث مدیریت صحیح آبیاری و کاربرد دقیق تر آب آبیاری در منطقه می شود.کلید واژگان: تبخیر-تعرق واقعی, پایش رطوبت خاک, درجه-روز-رشد, فائو-پنمن-مانتیث, نیاز آبی گیاهDue to the scarcity of water around the world especially in arid and semi-arid regions, accurate determination of crop water requirement is essential for proper irrigation planning and management. One of the common methods for estimating crop evapotranspiration is the use of reference evapotranspiration and crop coefficient (Kc) (or the FAO-56 Kc-ETo approach). Different climatic conditions, plant variety, and differences in crops, soils and irrigation management practices result in variations in crop coefficient for the same crop between the locations, therefore locally developed Kc values are necessary for more accurate estimation of crop evapotranspiration. The aims of this research were to estimate silage maize crop coefficient using water balance method under pulsed drip irrigation system during two growing seasons (spring and summer) and to develop an equation to calculate silage maize crop coefficient based on growing-degree-days in Varamin. Silage maize actual evapotranspiration based on water balance method was 465 and 373 mm for spring and summer growing seasons respectively. Silage maize crop coefficient for initial, mid and late growth stages of spring and summer growing seasons were calculated 0.24-0.27, 1.28-1.3 and 0.8-0.88 respectively. The results showed that using silage maize crop coefficient proposed by FAO-56 caused 8% underestimation in crop evapotranspiration. Significant difference ( ) was found between and , while using the equation presented in this study estimates silage maize evapotranspiration reasonably well, with the mean absolute error (MAE) of 0.53 mm/day, the root mean square error (RMSE) of 0.7 mm/day and the agreement index (d) of 0.98. Therefore, using developed regionally based and growth-stage-specific Kc helps in irrigation management and provides precise water applications for this region.Keywords: actual evapotranspiration, Soil moisture monitoring, Growing-Degree-Days, FAO-Penman-Monteith, Crop water requirement
-
تبخیر و تعرق از اثرگذارترین پارامترها در چرخه آب در طبیعت و نیز طراحی صحیح سامانه های آبیاری بوده و برآورد دقیق آن منجر به کاهش تلفات آب و برنامه ریزی بهتر آبیاری می گردد. با توجه به توانمندی شبکه های عصبی مصنوعی در تحلیل محاسباتی فرآیندهای پیچیده، این پژوهش با هدف کاربرد این تکنیک برای تحلیل داده های موثر در برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) و مقایسه آن با نتایج حاصل از نرم افزار ETo-calculator صورت گرفت. ETo با استفاده از داده های هواشناسی (آمار 10 ساله روزانه 12 ایستگاه هواشناسی استان تهران) و با کاربرد نرم افزار ETo-calculator محاسبه شد. برای مدل سازی ETo، مجموعه ورودی ها به شبکه های عصبی مصنوعی شامل مقادیر دمای حداقل و حداکثر، رطوبت نسبی حداقل و حداکثر، سرعت باد و تعداد ساعات آفتابی در شبانه روز در نظر گرفته شدند. پس از نگاشت داده ها و با بهینه سازی تعداد لایه های پنهان و الگوریتم های شبکه، مقادیر خروجی برآورد شدند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی تکنیک بسیار مناسبی برای تحلیل ETo است (R^2≅98%) . شیوه آموزش پرسپترون چند لایه ای با دو لایه میانی، توابع انتقال تانژانت خطی و تانژانت برای لایه های پنهان و خروجی، قانون آموزش لونبرگ مارکوات برای هر دو لایه پنهان و خروجی و ساختار 1-14-11-6 به عنوان بهترین شبکه برای برآورد ETo پیشنهاد می شود. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که شبکه منتخب و نرم افزار ETo-calculator روند مشابهی داشته و پارامترهای دمای حداکثر و تعداد ساعات آفتابی در شبانه روز، به ترتیب موثرترین و کم اثرترین پارامترها در برآورد ETo هستند. همچنین بر مبنای نتایج حاصل از تحلیل مولفه های اصلی، سناریوی استفاده از چهار پارامتر دمای حداقل و حداکثر، رطوبت نسبی حداکثر و سرعت باد به عنوان تنها ورودی ها به شبکه عصبی مصنوعی منتخب، می تواند با دقت قابل قبولی تبخیر و تعرق گیاه مرجع را برآورد کند (R^2≅94%) .
کلید واژگان: بهینه سازی, پارامترهای هواشناسی, فائو پنمن مانتیث, هوش مصنوعی, تحلیل مولفه های اصلیReference evapotranspiration (ETo) is one of the most critical parameters in proper design of irrigation systems. Accurate estimation of ETo leads to reduction of water losses. Due to the ability of Artificial Neural Networks (ANNs) in computational analysis of complex processes, the main objective of this study was to investigate the sensitivity of the ETo trends to key climatic factors in Tehran province using the artificial neural networks, and compare it with the ETo-calculator software results. The ETo was calculated using meteorological data (10-year data of 12 meteorological stations in Tehran province) using the ETo-calculator software. In order to model ETo, a set of inputs to artificial neural networks including the minimum and maximum air temperature (Tmax and Tmin), the minimum and maximum relative humidity (RHmin and RHmax), sunshine hours (n), and wind speed (U2) were considered. After data tagging, by optimizing the number of hidden layers and network algorithms, output values were estimated. The results indicated that artificial neural network is a suitable technique for ETo analysis(R^2≅98% ). The best model for estimation of ETo is feed-forward Multi-Layer Perceptron (MLP) with two hidden layers in its structure (6-11-14-1), Levenberg–Marquardt training algorithm for both hidden and output layers and Linear Tanh and Tanh transfer functions for hidden and output layers, respectively. The sensitivity analysis of the model for input parameters showed that the optimal artificial neural network model and ETo calculator software have the same trend and the Tmax and n are the most effective and least effective parameters in ETo estimation, respectively. Also, based on PCA analysis results the scenario of using of four parameters (Tmax, Tmin, RHmax and U2) as the only inputs to the selected artificial neural network, can estimate ETo with an acceptable accuracy〖(R〗^2≅94% ).
Keywords: Artificial intelligence, FAO-Penman-Monteith, Meteorological parameters, optimization, Principal component analysis
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.