تحلیل تأثیر مدیریت زهکشی بر شوری زه‌آب در تناوب کشت برنج- کلزا

نویسنده

استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

زهکشی زیرزمینی علی­رغم ایجاد شرایط تنوع کشت و بهبود بهره­وری شالیزارهای شمال کشور، می­تواند به­عنوان تهدیدی برای منابع آب پایین دست باشد. در این تحقیق، اثرات اعمال دو نوع از مدیریت­های آب متداول در سیستم­های کشت برنج شامل زهکشی میان­فصل و آبیاری و زهکشی متناوب به­همراه زهکشی آزاد در فصل کشت کلزا بر شوری زه­آب زهکشی زیرزمینی بررسی شد. آزمایش­های لازم در اراضی شالیزاری مجهز به سیستم­های زهکشی زیرزمینی در طول چهار فصل برنج و دو فصل کلزا (از سال 1390 تا 1394) انجام شد. هر یک از این مدیریت­ها طی دو فصل کشت به اجرا در آمد. در طول دوره­های زهکشی در فصول کشت مختلف، عمق سطح ایستابی و دبی زهکش­ها به­صورت روزانه اندازه­گیری شد. هم‌چنین، شوری زه­آب زهکش­ها در زمان­های مختلف تعیین شد. زهکشی متناوب در فصل کشت برنج و افزایش عمق سطح ایستابی در فصل کلزا، باعث افزایش شوری زه­آب زهکش­ها شدند. در اثر آبیاری و زهکشی متناوب، دفع نمک از سیستم­های مختلف زهکشی به میزان 121 تا 420 کیلوگرم در هکتار در مقایسه با زهکشی میان­فصل افزایش یافت. با توجه به شرایط زهکشی آزاد در فصول کشت کلزا، تخلیه نمک در این فصول به­ مقدار قابل توجهی بیش­تر از مقدار آن در فصول کشت برنج بود. کل بار نمک خروجی از سیستم­های مختلف زهکشی تحت زهکشی میان­فصل برنج، آبیاری و زهکشی متناوب برنج و کشت کلزا به­ترتیب از 4/78 تا 365، 240 تا 695 و 3056 تا 5656 کیلوگرم در هکتار متغیر بود. بر اساس نتایج، مدیریت سطح ایستابی از طریق نصب زهکش­های کم­عمق دارای فاصله مناسب، می­تواند در کاهش تخلیه نمک از شالیزارهای دارای زهکشی زیرزمینی موثر باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of the Effect of Drainage Management on Drainage Water Salinity in Rice-canola Cropping Rotation

نویسنده [English]

  • abdolahe Darzi-Naftchali
Assistant Professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University., Sari., Iran
چکیده [English]

While providing conditions for crop diversification and improving productivity of northern Irans paddy fields, subsurface drainage can be a threat to downstream water resources. This research was done to quantify the effects of two types of conventional water management in rice cultivation systems including midseason drainage and alternate irrigation and drainage as well as free drainage in canola growing season on salinity of subsurface drainage effluents. Required experiments were conducted on subsurface drained paddy fields during 4 rice growing seasons and two canola growing seasons (2011- 2015). Each type of management strategy was repeated twice during the study period. Measurements of water table depth and drain discharge were done during drainage periods of different growing seasons. Moreover, drainage water salinity was measured in due times. Alternate drainage and increase in water table depth raised drainage water salinity in rice and canola seasons, respectively. Compared with midseason drainage, alternate irrigation and drainage resulted in 121- 420 kg ha-1 increase in salt loss in different drainage systems. Salt discharge was considerably higher in canola season than rice season due to free drainage condition in canola seasons. Total salt load under midseason drainage, alternate irrigation and drainage and canola cropping through different drainage systems ranged, respectively, 78.4-365, 240- 695 and 3056- 5656 kg ha-1. Based on the results, water table management through installation of shallow- suitable spaced drains can be effective to decrease salt load from subsurface drained paddy fields. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alternate irrigation and drainage
  • Midseason drainage
  • Paddy field
  • water table depth
درزی نفت­چالی،ع.، میرلطیفی،س.م.، شاهنظری،ع.، اجلالی،ف و مهدیان،م.ح. 1391. تاثیر زهکشی سطحی و زیرزمینی بر تلفات فسفر از اراضی شالیزاری در فصل کشت برنج، نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 3. 6 :225-215.
درزی نفت­چالی،ع.، میرلطیفی،س.م.، شاهنظری،ع.، اجلالی،ف و مهدیان،م.ح. 1392. تاثیر زهکشی سطحی و زیرزمینی بر تلفات نیتروژن از اراضی شالیزاری در فصل کشت برنج، نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 3. 7: 305-294.
کیاء،ع. 1384. زهکشی زیرزمینی در اراضی شالیزاری. مرکز توسعه منابع انسانی کشاورزی هراز، 22 ص.
وزارت جهاد کشاورزی. 1384. آمارنامه کشاورزی (جلد اول)، محصولات زراعی و باغی، سال زراعی 83-1382.
وزارت جهاد کشاورزی. 1394. آمارنامه کشاورزی (جلد اول)، محصولات زراعی، سال زراعی 93-1392.
Ayars,J.E., Grismer,M.E., Guitjens,J.C. 1997. Water quality as design criterion in drainage water management system. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 123: 148–153.
Ayars,J.E., Christen,E.W. andHornbuckle,J.W. 2006. Controlled drainage for improved water management in arid regions irrigated agriculture. Agricultural Water Management. 86: 128-139.
Azhar,A.H., Alam,M.M and Rafiq,M. 2005. Agricultural impact assessment of subsurface drainage projects in Pakistan– crop yield analysis. Pakistan Journal of Water Resources. 9.1: 1-7.
Christen,E.W and Skehan,D. 1999. Design and management of subsurface drainage for improved water quality: a field trial. CSIRO Land and Water Technical Report 6/99. CSIRO Land and Water, Griffith.
Colombani,N., Osti,A., Volta,G and Mastrocicco,M. 2016. Impact of climate change on salinization of coastal water resources. Water Resources Management. 30: 2483–2496.
Darzi-Naftchali,A., Shahnazari,A. 2014. Influence of subsurface drainage on the productivity of poorly drained paddy fields. European Journal of Agronomy. 56:1-8.
Darzi-Naftchali,A., Mirlatifi,S.M., Shahnazari,A., Ejlali,F., Mahdian,M.H. 2013. Effect of subsurface drainage on water balance and water table in poorly drained paddy fields. Agricultural Water Management, 130: 61– 68.
FAO. 2014. Fao statistical year book, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.
Faostat. 2016.http://faostat3.fao.org/browse/Q/QC/E. Date visited: 1/10/2016. (January 10, 2016).
Furukawa,Y., Shiratori,Y and Inubushi,K. 2008. Depression of methane production potential in paddy soils by subsurface drainage systems. Soil Science and Plant Nutrition. 54:950–959.
Guo,H.Y., Zhu,J.G., Wang,X.R., Wu,Z.H and Zhang,Z. 2004. Case study on nitrogen and phosphorus emissions from paddy field in Taihu region. Environmental Geochemistry and Health.26: 209–219.
Hornbuckle,J.W., Christen,E.W and Faulkner,R.D. 2007. Evaluating a multilevel subsurface drainage system for improved drainage water quality. Agricultural Water Management. 89.3: 208–216.
Jury,W.A. 1975. Solute travel-time estimates for tile-drained fields. I. Theory. Soil Science Society of AmericaProceeding. 39: 1020–1023.
Kamra,S.K., Rao,K.V.G.K and Singh,S.R. 1995. Modeling solute transport in sub-surface drained soil aquifer system of irrigated lands. Irrigation and Drainage systems. 9: 189-204.
Lampayan,R.M., Samoy–Pascual,K.C., Sibayan,E.B., Ella,V.B., Jayag,O.P., Cabangon,R.J and Bouman,B.A.M. 2014. Effect of alternate wetting and drying (AWD) threshold level and plant seedling age on crop performance, water input, and water productivity of transplanted rice in Central Luzon Philippines. Paddy Water Environment. 13: 215-227.
Liu,Y., Wan,K.Y., Tao,Y., Li,Z.G., Zhang,G.S., Li,S.I., Chen,F. 2013. Carbon dioxide flux from rice paddy soils in Central China: effects of intermittent flooding and draining cycles. PLOS ONE. 8.2: e56562, http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0056562.
 
Masanneh-Ceesay, M. 2004. Management of rice production systems to increase productivity in the Gambia, West Africa. A Dissertation Presented to the Faculty of the Graduate School of Cornell University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy, Pp: 159.
Mathew, E.K., Panda,R.K and Nair,M. 2001. Influence of subsurface drainage on crop production and soil quality in a low-lying acid sulphate soil. Agricultural Water Management. 47:191-209.
Nangia, V., Gowda, P.H., Mulla,D.J and Sands,G.R. 2010. Modeling Impacts of Tile Drain Spacing and Depth on Nitrate-Nitrogen Losses.Vadose Zone Journal. 9: 61–72.
Noory, H. and Liaghat, A. 2009. Water Table Management to Improve Drainage Water Quality in Semiarid Climatic Conditions of Iran. Irrigation and Drainage Engineering (ASCE) 135.5: 665-670.
Owusu-Sekyere,J.D. 2005. Water table control for rice production in Ghana. Cranfield University, Silsoe College, National Soil Resources Institute. Ph.D. Thesis, Pp: 225.
Ritzema,H.P., Satyanarayana,T.V., Raman,S and Boonstra.J. 2008. Subsurface drainage to combat waterlogging and salinity in irrigated lands in India: Lessons learned in farmers’ fields. Agricultural Water Management. 95.3: 179-189.
Ritzema,H.P and Stuyt,L.C.P.M. 2015. Land drainage strategies to cope with climate change in the Netherlands. Acta Agriculturae,Scandinavica, Section B — Soil and Plant Science. 65.1: 80-92.
Ritzema,H.P., Wolters,W., Bhutta,M.N., Gupta,S.K  and Abdel-Dayem,S. 2007. The added value of research on drainage in irrigated agriculture. Irrigation and Drainage. 56: S205–S215.
SAS Institute. 2004. Version 9.1.3. SAS Institute, Cary, NC, USA.
Satyanarayana,T.V and Boonstra.J. 2007. Subsurface drainage pilot area experiences in three irrigated project commands of Andhra Pradesh in India. Irrigation and Drainage. 56: 245–252.
Singh,M., Bhattacharya,A.K., Nair,T.V.R and Singh,A.K. 2001. Ammonium losses through subsurface drainage effluent from rice fields of coastal saline sodic clay soils. Water, Air, and Soil Pollution, 127: 1–14.
Vandersypen,K., Keita,A.C.T., Coulibaly,B., Raes,D and Jamin,J.Y. 2007. Drainage problems in the rice schemes of the Office du Niger (Mali) in relation to water management.Agricultural Water Management. 89: 153–160.