تخمین نیاز آبیاری با استفاده از توابع توزیع احتمال (مطالعه موردی: گندم پائیزه)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

اطلاعات اندک ناشی از شرایط اقلیمی غیرقابل ‌پیش‌بینی، به عدم قطعیت در تصمیم‌گیری‌های بخش کشاورزی منجر می­شود. به همین دلیل، تحلیل‌های احتمالاتی با احتمال وقوع متفاوت ضمن افزایش انعطاف­پذیری در تصمیم­گیری‌ها، می‌تواند ضریب اطمینان تصمیمات را نیز بالا برد. در این تحقیق با بهره‌گیری از اطلاعات ایستگاه هواشناسی سینوپتیک تبریز نسبت به تعیین مقادیر بارش مؤثر و تبخیر- تعرق گیاه موردمطالعه (گندم) در طول دوره­های میانی و پایانی رشد در منطقه موردمطالعه (دشت تبریز) در دوره آماری 29 ساله (از سال 1982 تا 2010) اقدام شد. با تجزیه و تحلیل مقادیر بارش مؤثر و تبخیر­- تعرق به‌عنوان متغیر­های احتمالاتی، روشی مطمئن برای تخمین نیاز آبیاری بر اساس توابع توزیع احتمال ارائه شد. با بررسی 12 تابع توزیع احتمال مختلف، مشخص شد که برای داده­های بارش ماهانه با مقادیر بیش­تر از 30 میلی­متر، تابع توزیع لوگ نرمال سه پارامتری بهترین نتایج را به دست داد اما برای داده­های تبخیر تعرق، تابع توزیع مشخصی به دست نیامد. هم­چنین، یکی از مزیت‌های روش ارائه‌شده، به دست دادن فرمول‌های جامع برای برآورد مقدار نیاز آبیاری گیاه با ترکیبی از احتمالات وقوع متفاوت (برای دوره­های مختلف رشد) است. نتایج به‌دست‌آمده هم­چنین نشان داد که مقدار نیاز آبیاری گزارش‌شده در برنامه NETWAT که در واقع در سطح احتمال 50 درصد بوده و در بسیاری از طرح‌های آبیاری در ایران از آن استفاده می­شود، با مقادیر محاسبه‌شده در این تحقیق متفاوت است. لذا با توجه به گزارش‌های مشابه در پژوهش­های مختلف، استفاده از روش ارائه‌شده در این تحقیق به‌منظور تخمین دقیق­تر نیاز آبیاری گیاه (در سطوح احتمالاتی مختلف) به‌ویژه برای شرایط بحرانی (تبخیر­- تعرق زیاد و بارندگی کم) و یا برای گیاهان حساس به تنش آبی (در سطح احتمال 80 درصد و یا بالاتر) توصیه می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Irrigation Water Requirement using Probability Distribution Functions (PDF ( Case study: (TriticumAestivum L.)

نویسندگان [English]

  • Seyed Saber Sharifi Bonab 1
  • Amir Hossein Nazemi 2
  • Ali Ashraf Sadraddini 2
  • Ahmad Fakheri Fard 2
  • Farzin Salmasi 3
1 M.Sc. Graduated, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz., Tabriz., Iran
2 Professor of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Iran,
3 Associate Prof of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz., Tabriz., Iran
چکیده [English]

Imperfect knowledge due to unpredictable climatic conditions leads to uncertainty in decision making in agriculture. Therefore, a probabilistic analysis of the various possibilities besides increasing flexibility in decision-making can also enhance the reliability of decisions. Using Tabriz Synoptic station’s data, the values ofthe crop (TriticumAestivum L.) evapotranspiration and effective rainfall in mid to late season in the study area (Tabriz plain) were estimated. Analyzing the effective rainfall and crop evapotranspiration as probabilistic variables, a reliable method for estimating the irrigation water requirement was described using the “probability distributionfunctions”.By examining 12 different probability distribution function, it was found that the log normal distribution function achieves the best results for the monthly precipitation data with values greater than 30 mm, but there is no unique probability distribution function for evapotranspiration data.This method can also provide a general formula for calculations of irrigation water requirement with different probability levelsduringthe growing season. Results showed thatthe reported values of irrigation requirement in the NETWAT program that is atthe 50 % probability level andused in most of irrigation projects in Iran, were different the calculated values in this study.According to similar reports in different researches, the represented method is recommended for more precise estimation of irrigation water requirements (with different probabilities) especially in critical situations (with high evapotranspiration and low rainfall values) or for crops that are sensitive to water stress in 80% probabilitylevelor higher. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Effective Rainfall
  • evapotranspiration
  • Irrigation Water Requirement
  • NETWAT program
  • Probablity Distribution Functions (PDF)

احمدی،ج.، زالی،ع.، یزدی صمدی،ب.، طالعی،ع.، قنادها،م.ر.، فابریکی اورنگ،ص. 1383. مطالعه ژنتیکی خصوصیت ریشه گندم (Triticumaestivum L.) در شرایط تنش خشکی. مجله علوم زراعی ایران، 6: 4.

جعفر زاده،ع.ا.، کسرائی،ر.، نیشابوری،م.ر. 1375. مطالعات تفصیلی 18 هکتار از اراضی و خاک­های ایستگاه تحقیقاتی کرکج. مجله دانش کشاورزی. 1: 7.

عرفانیان،م.، علیزاده،ا  و محمدیان،آ.  1389. بررسی تغییرات احتمالی نیاز کنونی آبیاری گیاهان نسبت به ارقام مندرج در سند ملی آبیاری (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی). مجله آبیاری و زهکشی ایران. 4: 3. 492-478.

علیزاده،ا. 1385. طراحی سیستم‌های آبیاری. جلد اول: طراحی سیستم‌های آبیاری سطحی. انتشارات دانشگاه امام رضا (ع). 450 ص. چاپ دوم.

علیزاده،ا، کمالی،غ.ع.،  کشاورز،ع و دهقانی،م. 1387. نیاز آبی گیاهان در ایران. انتشارات دانشگاه امام رضا (ع). 228 ص. چاپ دوم.

فاضلی نسب،ب.، مهرابی،ع.ا.، ایزدی دربندی، ع. 1389. بررسی تنوع ژنتیکی ژنو تیپ‌های مختلف گندم با استفاده از نشانگر­های پروتئین­های ذخیره­ای و ریز ماهواره‌ها. فصل­نامه ژنتیک نوین. دوره پنجم. شماره 2. ص: 93-81.

فرج زاده اصل،م. کاشکی،ع و شایان،س. 1387. تحلیل تغییر­پذیری عملکرد محصول گندم دیم با رویکرد تغییرات اقلیمی (منطقه مورد مطالعه استان خراسان رضوی).  فصل­نامه مدرس علوم  انسانی.13: 3. 256-227.

فولادمند،ح.ر. 1388. تخمین نیاز آبیاری گندم و جو در شرایط بحرانی و سطوح احتمالاتی متفاوت در مناطق مختلف استان فارس. همایش ملی مدیریت بحران آب. مرودشت، اسفند 1388.

فولادمند،ح.ر. 1389 تخمین نیاز آبیاری میانگین و بحرانی گیاهان زراعی مهم استان فارس. دانش آب ‌و خاک. 20: 2. 187-196

فولادمند،ح.ر. 1390. تخمین نیاز آبیاری گیاهان زراعی مهم استان فارس در سطوح گوناگون احتمال. مجله­ی مهندسی منابع آب. ایران. 4: 2. 74-65.

فولادمند،ح.ر. 1392. برآورد نیاز آبی گوجه‌فرنگی در شرایط ایده­آل، بحرانی و سطوح احتمالاتی مختلف در استان فارس. اولین همایش ملی بحران آب، خوراسگان (اصفهان). اردیبهشت 1392.

کمالی،غ.، صدقیانیپور،ع.، صداقت کردار،ع. 1387. بررسی پتانسیل اقلیمی کشت گندم دیم در استان آذربایجان شرقی. مجله آب ‌و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 22: 2. 483-467.

نیکبخت،ج ومیرلطیفی،س.م.  1381. تأثیر روش محاسبه ETO ، احتمال وقوع و طول دوره حداکثر مصرف آب بر تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع. مجله علوم خاک و آب. 16: 2.231-223.

نیکبخت،ج.، محمدی،ک  و احتشامی،م.  1386. برآورد تبخیر و تعرق واقعی گیاه در سطح احتمالاتی متفاوت: مطالعه موردی در مراغه، آذربایجان شرقی. علوم کشاورزی. 13: 1. 106-95.

Allen,R.G., Pereira,L.S., Raes,D and Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration For Computing CropWater Requirements. FAO Irrigation and DrainagePaper, NO. 56, Rome, Italy.

Azhar,A.H., Murty,V.V.N., Phien,H.N. 1992. Modeling irrigation schedules for lowlandrice with stochastic rainfall. Journal of Irrigation and Drainage Engineering.118: 1.36-55

Dastane,N.G., 1978. Effective rainfall in irrigated agriculture. FAO Irrigation and Drainage Paper, NO.25, Rome, Italy.

Hess,T. 2010. Estimating green waterfootprint in a temperate environment.Water. 2. 351-362. (open access journal; Availableonline: http://www.mdpi.com/2073-4441/2/3/351).

Anonymous. 1993. Irrigation water requirements. In National Engineering Handbook, Part 623 ed.; United States. Department of Agriculture Soil Conservation Service (USDA): washington DC, USA, 1993.

Marinus,G.B., Rob,A.L., K.,Richard,G.A., David,J.M. 2009. Water Requirements for Irrigation and the Environment.1st Ed. PB-Springer NetherlandsDA.81-103.

Nixon,P.R., Lawless,G.P  and V.Richardson, G. 1972. Coastal Californiaevapotranspiration frequencies. Proceeding ofthe American Society of Civil Engineers, Journal of Irrigation and Drainage. 2: 185-191.

Pruitt,W.O., Von Oettigen,S  and Morgan,D. L. 1972. Central California evapotranspiration frequencies. Proceeding of the American Society of Civil Engineers, Journal of Irrigation and Drainage. 2: 177-184.

Vijayaraghavan,K., Padmesh,T.V.N., Palanivelu,K., Velan,M. 2006. Biosorption ofnickel (II) ions onto Sargassumwightii: application of two-parameter and three parameter isotherm models. Journal of Hazard. Mater. 133: 304–308.

Wright,J.L., and Jensen,M.E.  1972. Peakwater requirements in southern Idaho. Proceeding of the American Society of Civil Engineers. Journal of Irrigation and  Drainage. 2: 193-201.

Yoo,S.H, Choi,J.Y, Jang,M.W. 2008. Estimation of design water requirement using FAO Penman–Monteith and optimal probability distribution function in South Korea. Agricultural water management. 95 :845 – 853