ارزیابی مزرعه‌ای مدل SALTMED در شبیه‌سازی توزیع و دینامیک آب و نمک خاک تحت سامانه آبیاری قطره‌ای زیرسطحی باغ پسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه ولیعصر (عج)، رفسنجان، ایران

2 دانشیار گروه آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشیار پژوهشی، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

در دهه­های اخیر، پیش­بینی تغییرات رطوبت خاک و شوری آن به منظور مدیریت آبیاری در اراضی تحت کشت و در مناطق با محدودیت­های روزافزون در دستیابی به منابع آب، امری ضروری می­باشد. مدل SALTMED 2013 یکی از محدود مدل­های گیاهی دردسترس است که با درنظر گرفتن سامانه­های مختلف آبیاری، انواع خاک و لایه­بندی آن و انواع گیاهان رویکرد جامعی نسبت به مدیریت آب، خاک و محصول در مزرعه دارد. مبنای فیزیکی این مدل بر اساس معادلات انتقال آب و املاح، تبخیر-تعرق و جذب آب است. در این تحقیق از مدل SALTMED 2013 برای واسنجی و اعتباریابی دینامیک و نیم­رخ­های رطوبتی و شوری در خاک سیلت لومی باغ پسته واقع در اقلیم خشک و بیابانی استان کرمان (شهرستان سیرجان) استفاده شد. درختان پسته با سامانه آبیاری قطره­ای زیرسطحی (SDI) آبیاری شدند و شوری آب آبیاری 5/2 دسی­سیمنز بر متر بود. آبیاری هر سه روز یک­بار و بر اساس اندازه­گیری­های رطوبت خاک با استفاده از TDR انجام شد. شبیه­سازی تغییرات رطوبت و شوری نیم­رخ خاک در فواصل 10، 40، 60 و 90 سانتی­متری از قطره­چکان و فواصل 20، 40، 60، 80 و 100 سانتی­متری از سطح خاک انجام شد. طبق نتایج مدل قادر به پیش­بینی روند مشاهده­ای رطوبت در فواصل نزدیک به قطره­چکان بود اما در فواصل دورتر، اندکی بیش­برآورد صورت گرفت. نتایج واسنجی و اعتبارسنجی مدل برای بخش املاح، بیانگر کارآیی مطلوب آن در پیش­بینی توزیع دینامیکی و مکانی شوری در سیستم SDI است. بنابراین می­توان از مدل SALTMED به عنوان ابزاری مفید برای مدیریت آب، خاک و گیاه استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Field Evaluation of SALTMED Model for Simulating Distribution and Dynamics of Soil Water and Salt Content under Subsurface Drip Irrigation in Pistachio Orchards

نویسندگان [English]

  • Akram Seifi 1
  • Seyed Majid Mirlatifi 2
  • Hossein Dehghanisanij 3
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, Vali-e-Asr University., Rafsanjan., Iran
2 Associate Professor, Department of Irrigation and Drainage Engineering, Tarbiat Modares University., Tehran., Iran
3 Associate Professor, Department of Agricultural Engineering Research Institute (AERI)., Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO)., Karaj., Iran
چکیده [English]

In recent decades, predicting variations of soil moisture and soil salinity is require for irrigation management in agricultural fields at areas with limited access to water resources. The SALTMED 2013 model is one of the available common models that is including different irrigation systems, different soil types and crop types, and can be used to water, soil, and crop management in field. The physical base of this model is the water and solute transport, evapotranspiration, and water uptake equations. In this paper, the SALTMED 2013 model was used to calibrate and validate of soil moisture and salinity profiles of pistachio tree grown on loam silt soil in a region under desert climate at Southeast Iran, Sirjan. Pistachio trees irrigated by subsurface drip irrigation (SDI) system and saline water with EC = 2.5 dS/m. Irrigation frequency was once every 3 days and was done based on the moisture reading using time domain reflectometry (TDR) tube. Soil moisture and salinity variation simulated at distances of 10, 40, 60, and 90 cm from emitter and at depths of 20, 40, 60, 80, and 100 cm from soil surface. The results showed that model accurately simulates soil moisture content near the emitters, but has over-estimate in distances away from the emitter. The results of calibration and validation of the SALTMED model for solute simulate indicated its ability in predicting dynamic distribution of salinity in SDI systems. So, the model can be used as a useful tool in soil- water- plant relations and their management.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pistachio Orchard
  • SALTMED model
  • Soil Salinity Profile
  • Soil Moisture Profile
  • subsurface drip irrigation
فروغی،ف و قائمی،ع.ا. 1384. تعیین عمق بهینه آب آبیاری گندم بر اساس خط مشی­های مختلف مدیریتی در آبیاری بارانی عقربه­ای. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی.2. 9:1-15
ابریشمی،م.ح. 1373. پ‍س‍ت‍ه‌ ای‍ران‌: ش‍ن‍اخ‍ت‌ ت‍اری‍خ‍ی. م‍رک‍ز ن‍ش‍ر دان‍ش‍گ‍اه‍ی‌ تهران، 669 ص.
زارع نظری،ا. 1392. پسته. ماهنامه انجمن پسته ایران. 19. 56 ص.
صداقتی،ن.، حسینی فرد،س.ج و محمدی محمدآبادی،ا. 1391. مقایسه اثرات دو سیستم آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی بر رشد و عملکرد درختان بارور پسته. نشریه آب و خاک، 3.26: 585-575.
قربانیان،م.، منجزی،م.ص.، ابراهیمیان،ح. و لیاقت،ع. 1393. ارزیابی مدل­های HYDRUS-2D و SEEP/W در برآورد پیاز رطوبتی آبیاری قطره­ای ثقلی سطحی و زیرسطحی. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 1. 28: 189-179.
Armstrong, F.C and Wilson, T.V. 1983. Computer model for moisture distribution in stratified soils under tickle source. Transcation of the ASAE. 26: 1704–1709.
Badr,A.E and Abuarab,M.E. 2013. Soil moisture distribution patterns under surface and subsurface drip irrigation systems in sandy soil using neutron scattering technique. Irrigation Science. 31.3: 317-332.
Cardon,E.G and Letey,J. 1992. Plant water uptake terms evaluated for soil water and solute movement models. Soil Science Society of America. 56:1876–1880.
Coelho,F.E and Or, D. 1996. A parametric model for two-dimensional water uptake intensity by corn roots under drip irrigation. Soil Science Society of America. 60: 1039–1049.
Cote, C.M., Bristow, K.L., Charlesworth, P.B., Cook, F.J and Thorburn, P.J. 2003. Analysis of soil wetting and solute transport in subsurface trickle  irrigation. Irrigation Science. 22: 143–156.
Elmaloglou, S and Diamantopoulos, E. 2009. Simulation of soil water dynamics under subsurface drip irrigation from line sources. Agricultural Water Management. 96.11:1587–1595.
FAO. 1998. Crop evapotranspiration. Irrigation and Drainage PaperNo 56. Rome, Italy.
Hirich, A., Choukr-Allah, R., Ragab, R., Jacobsen, S.E., El Youssfi, L and El Omari, H. 2012. The SALTMED model calibration and validation using field data from Morocco. Materials and Environmental Science. 3.2: 342-359.
Kamra, S.K., Singh, S.R., Rao, K.V.G and Van Genuchten,M.Th. 1991. A semi discrete model for water and solute movement in tile-drained soils. I. Governing equations and solution. Water Resource Research. 27: 2439–2447.
Kandelous, M.M and Simunek. J. 2010. Numerical simulations of water movement in a subsurface drip irrigation system under field and laboratory conditions using HYDRUS-2D. Agricultural. Water Management. 97: 1070-1076.
Loague, K and Green, R.E. 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. Contaminant hydrology. 7:51–71.
Logan, J.D. 1996. Solute transport in porous media with scale-dependent dispersion and periodic boundary conditions. Hydrology. 184: 261–276.
Lunt, I.A., Hubbard, S.S and Rubin, Y. 2005. Soil moisture content estimation using ground-penetrating radar reflection. Hydrology. 307(1–4):254–269.
Montenegro, S.G., Montenegro, A and Ragab, R. 2010. Improving agricultural water management in the semi-arid region of Brazil: experimental and modelling study. Irrigation Science. 28: 301–316.
Phogat, V., Mahadevan, M., Skewes, M and Cox, J.W. 2012. Modelling soil water and salt dynamics under pulsed and continuous surface drip irrigation of almond and implications of system design. Irrigation Science. 30.4: 315-333.
Phogat, V., Skewes, M.A., Cox, J.W., Sanderson, G., Alam, J and Šimůnek, J. 2014. Seasonal simulation of water, salinity and nitrate dynamics under drip irrigated mandarin (Citrus reticulata) and assessing management options for drainage and nitrate leaching. Journal of Hydrology. 513: 504-516.
Pulvento, C., Riccardi, M., Lavini, A., D'andria, R and Ragab, R. 2013. SALTMED model to simulate yield and dry matter for quinoa crop and soil moisture content under different irrigation strategies in south Italy. Irrigation and drainage. 62.2: 229-238.
Ragab, R. 2002. A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management: the SALTMED model. Environmental Modelling & Software. 17.4: 345-361.
Ragab, R. 2013. User’s Guide for SALTMED 2013 Model.  Centre for Ecology & Hydrology, CEH-NERC, Wallingford, OX10 8BB, UK, 149 p.
Ragab, R., Feyen, J and Hillel, D. 1984. Simulating two-dimensional infiltration into sand from a trickle line source using the matric flux potential concept. Soil Science. 137: 120–127.
Ragab, R., Malash, N., Abdel Gawad, G., Arslan, A. and Ghaibeh, A. 2005. A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management. 1. The SALTMED model and its calibration using field data from Egypt and Syria. Agricultural Water Management, 78:67–88
Ragab, R., Malash, N., Abdel Gawad, G., Arslan, A and Ghaibeh, A. 2005b. A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management. 2. The SALTMED model validation using field data of five growing seasons from Egypt and Syria. Agricultural Water Management, 78:89–107
Silva, L.L., Ragab, R., Duarte, I., Lourenço, E., Simões, N and Chaves, M.M. 2013. Calibration and validation of SALTMED model under dry and wet year conditions using chickpea field data from Southern Portugal. Irrigation Science, 31(4): 651-659.
Simunek, J., Sejna, M and Van Genuchten, M.Th. 1998. The HYDRUS-1D software package for simulating the one-dimensional movement of water, heat and multiple solutes in variably saturated media. Version 2.0.I GWMC-TPS-70.International Ground Water Modelling Centre, Colorado School of Mines, Golden, CO, 186 pp.
Sivakumar, M.V.K and Glinni, A.F. 2002. Applications of crop growth models in the semiarid regions. In: Ahuja LR, Ma L, Howell TA (eds) Agricultural system models in field research and technology transfer, chap. 9. Lewis Publishers, London, pp 177–205.
Van Dam, J.C., Stricker, J.N.M and Droogers, P. 1994. Inverse method to determine soil hydraulic functions from multistep outflow experiments. Soil Science Society of America, 58: 647–652.
Van Genuchten, M.Th. 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America, 44: 892–898.