نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

اثربخشی زهکشی لانه‌موشی اراضی شالیزاری بر تغییرات خصوصیات شیمیایی خاک و عملکرد برنج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
کسری آهیخته 1
مریم نوابیان 2
محمد حسن بیگلویی 1
1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
2 گروه مهندسی آب- دانشکده علوم کشاورزی- دانشگاه گیلان- رشت- ایران
10.22034/idj.2025.522530.2585
چکیده
پژوهش حاضر، با هدف ارزیابی اثر زهکشی لانه‌موشی در مدیریت‌های متداول آبیاری کشت برنج بر خصوصیات شیمیایی خاک اراضی شالیزاری و عملکرد برنج به‌صورت کرت‌های یک‌بار خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال‌های زراعی 1402-1401 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گیلان به اجرا درآمد. تیمارها شامل شاهد (بدون زهکشی (D0))، زهکش لانه‌موشی در دو حالت سنتی (D1) و پر شده با گراول (D2) و مدیریت آبیاری غرقاب دائم (I1) و غرقاب تناوبی (I2) بودند. زهکشی میان‌ و پایان فصل در مرحله پنجه‌زنی و در زمان برداشت محصول اعمال شد. برای بررسی تغییرات شیمیایی خاک، در چهار مرحله و در دو عمق خاک نمونه‌برداری و پارامترهای اسیدیته، هدایت‌الکتریکی و غلظت‌ یون‌های نیترات، آمونیوم، مقادیر سدیم، کلسیم و منیزیم خاک اندازه‌گیری شدند. همچنین پس از برداشت برنج، عملکرد دانه برنج اندازه‌گیری شد. نتایج تجزیه آماری لایه سطحی و عمقی خاک نشان داد که اثر سامانه زهکشی لانه‌موشی (به غیر از نیترات و اسیدیته)، اثر زمان (به غیر از اسیدیته) و اثر متقابل سامانه زهکشی لانه‌موشی و زمان بر تمام پارامترهای شیمیایی خاک مورد اندازه‌گیری در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بودند. مقایسه پیش و پس از زهکشی میان‌فصل نشان داد که زهکشی به‌طور میانگین منجر به کاهش غلظت آمونیوم (43 و 26 درصدی) و افزایش غلظت نیترات (47 و 46 درصدی) به ترتیب در لایه سطحی و عمقی خاک شد. زهکشی هدایت‌الکتریکی خاک در لایه سطحی را 27 درصد کاهش و در لایه عمقی 12 درصد افزایش داد. بیشترین عملکرد دانه با مقدار 24/5187 کیلوگرم بر هکتار در تیمار زهکشی لانه‌موشی با گراول به دست آمد که نسبت به زهکشی لانه‌موشی سنتی و تیمار شاهد به‌ترتیب 8/2 و 5/10 درصد افزایش داشت. بنابراین استفاده از زهکش لانه‌موشی به خصوص در ترکیب با گراول، خصوصیات شیمیایی خاک را تغییر داد و منجر به افزایش محصول برنج شد.
کلیدواژه‌ها
آبیاری تناوبی
آبیاری غرقاب
آمونیوم
هدایت‌ الکتریکی
زهکشی میان و پایان‌فصل

عنوان مقاله English

Effectiveness of Mole Drainage in Paddy Fields on Changes in Soil Chemical Properties and Rice Yield

نویسندگان English

Kasra Ahikhteh 1
Maryam Navabian 2
Mohammad Hassan Biglouei 1
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Science, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Science, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده English

This study was conducted to evaluate the effect of a mole drainage under irrigation management practices in paddy rice cultivation on the chemical properties of paddy soils and rice yield. The experiment was implemented as a split-plot arrangement within a randomized complete block design with three replications during the 2022–2023 at the research farm of the University of Guilan, Rasht, Iran. Treatments included a control without drainage (D0), traditional mole drainage (D1; ), and gravel-filled mole drainage (D2), combined with continuous flooding (I1) and alternate wetting and drying (I2) irrigation regimes. Mid and end-season drainage was applied at the tillering stage, and harvest time. To assess temporal changes in soil chemical properties, soil samples at four growth stages and from two soil depths. Soil pH, electrical conductivity, nitrate and ammonium concentrations, and sodium, calcium, and magnesium contents were measured. After harvest, rice grain yield was determined. Statistical analysis of surface and subsurface layers showed that the effect of mole drainage (except for nitrate and pH), the effect of sampling time (except for pH), and the interaction between mole drainage and sampling time were significant at the 1% probability level for all measured soil chemical parameters. Comparison of soil conditions before and after mid-season drainage indicated that drainage reduced ammonium concentrations by 43% and 26% and increased nitrate concentrations by 47% and 46% in the surface and subsurface layers, respectively. Drainage also decreased soil electrical conductivity by 27% in the surface layer but increased it by 12% in the deeper layer. The highest grain yield (5187.24 kg ha⁻¹) was obtained under gravel-filled mole drainage , which represented increases of 2.8% and 10.5% compared with traditional mole drainage and the control, respectively. The application of mole drainage, particularly when combined with gravel, altered soil chemical properties and led to increased rice yield.

کلیدواژه‌ها English

Permanent Flooding
Intermittent Flooding
Ammouium
Electro conductivity
Mid and End Season Drainage
آقاجانی مازندرانی، ق. 1395. تاثیر سیستم های مختلف زهکشی زیرزمینی بر بهبود حرکت آب در خاک اراضی شالیزاری. مجله آب و خاک. 30 (6): 1848-1859.
آهیخته، ک.، نوابیان، م. و بیگلویی، م. ح. 1402. ارزیابی عملکرد محیطزیستی زهکشی لانه‌موشی در شالیزارها. تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی. 24 (92): 106 – 131.
آهیخته، ک. 1403. ارزیابی و شبیه‌سازی عملکرد فنی و زیست‌محیطی زهکشی لانه‌موشی در کشت برنج رقم هاشمی در رشت. پایان‌نامه کارشناسی ارشد گرایش آبیاری و زهکشی. گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان.
امین صالحی، آ.، نوابیان، م.، اسمعیلی ورکی، م. و پیرمرادیان، ن. 1394. بررسی اثر عمق زهکش زیرزمینی بر مقادیر نیترات خاک و زه‌آب در مقیاس مدل فیزیکی اراضی شالیزاری. کنگره ملی آبیاری و زهکشی ایران. دانشگاه فردوسی مشهد.
کرمیان، ا. 1402. ارزیابی و شبیه‌سازی زهکش لانه‌موشی و مدیریت کود نیتروژن بر عملکرد گیاه کلزا و کیفیت زه‌آب در اراضی شالیزاری. پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان.
محمدپور، ف. و نوابیان، م. 1399. شبیه‌سازی عملکرد زهکش زیرزمینی ترانشه‌دار در مقیاس مدل فیزیکی اراضی شالیزاری با مدل HYDRUS-2D. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 14(6): 2163-2148.
معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری. 1387. دستورالعمل تجزیه‌های آزمایشگاهی نمونه‌های خاک و آب. نشریه شماره 467، 276 صفحه.
Abdel-Razek, M.K. 2019. Feasibility of Sub-Soiling, Mole Drain and Suger Beet Compost Applications to Improve Soil Properties and Production of Sorghum and Barley at Nubaria Area. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering. 10(6): 355-362. https//:doi.org/ 10.21608/jssae.2019.48309.
Aiad, M.A. 2014. Effect of mole drains and compost application on some soil properties, water relations and its productivity at north delta. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering. 5(2): 219-236. DOI: 10.21608/jssae.2014.49082.
Anonymous .1970. Moldrainage: (Mole drainage). (Literatuurlijst / Centrum voor landbouwpublikaties en landbouwdocumentatie; No. no. 3166).
Ashour, D.S., Adday, S.H., and Al-Mosawi, K.A. 2022. Effect of Gravel-Sand Mole Drains on Soil Electrical Conductivity and Exchanged Sodium Percentage. Basrah Journal of Agricultural Sciences. 35(2): 326-340. . https//:doi.org/ 10.37077/25200860.2022.35.2.25.
Baird, R., Rice, E., and Eaton, A. 2017. Standard methods for the examination of water and wastewaters. Water Environment Federation, Chair Eugene W. Rice, American Public Health Association Andrew D. Eaton, American Water Works Association.
Bayoumi, M. 2019. Impact of mole drains and soil amendments application on management of salt affected soils. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering. 10(4): 209-217. https//:doi.org/ 10.21608/jssae.2019.36779.
Bennett, D.L., George, R., and Russell, B. 2005. Mole drainage for increased productivity in the south west irrigation area. Department of Primary Industries and Regional Development, Western Australia, Perth. Bulletin 4610. https://library.dpird.wa.gov.au/bulletins/119.
Burt, R. 2011. Soil survey laboratory information manual. Soil Survey Investigations Report No. 45, Version 2.0. United States Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service, Soil Survey Laboratory.
Dhakad, S.S., Rao, K.V.R., Mishra, K.P., Agrawal, V.K. and Verma, S.K. 2014. Parameters that influence the mole drain (pipeless) formation in vertislos of MP. International Journal of Agriculture Engineering. 7(1): 33-37.
FAO. 2021. Standard Operating Procedure for Soil pH Determination. Rome, Italy.
Kathirvel, L., Manikandan, M., Raviraj, A., and Baskar, M. 2021. Evaluation of Parallel Pipe Subsurface Drainage System in a Waterlogged Paddy Field. Madras Agricultural Journal. 107: 1-8. . https//:doi.org/ 10.29321/MAJ.2020.000382.
Kolekar, O.L., Patil, S.A., Patil, S.B. and Rathod, S.D. 2011. Effect of different mole spacing on the yield of summer groundnut. International Journal of Agricultural Engineering. 4(01): 82-85.
Lee, S. 2021. Recent advances on nitrogen use efficiency in rice. Agronomy. 11: 753. https//:doi.org/ 10.3390/agronomy11040753.
Maas, E.V. 1984 Salt tolerance of plants. In: The Handbook of Plant Science in Agriculture. B.R. Christie (ed). CRC Press, Boca Raton, Florida.
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(3): 191-209. https//:doi.org/ 10.1016/S0378-3774(00)00110-4.
Ponnamperuma, F. N. 1972. The chemistry of submerged soils. Advances in agronomy. 24: 29-96.
Rashed, S.H. 2020. Effect of Mole Drain Spacing, Some Soil Amendments and Boron Fertilization on Improving some Soil Properties and Sugarbeet Productivity in Salt-Affected Soils. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering. 11(7): 341-347.  https//:doi.org/ 10.21608/jssae.2020.109701.
Rhoades, J.D. 1977 Potential for using saline agricultural drainage waters for irrigation. Proc. Water Management for Irrigation and Drainage. ASCE, Reno, Nevada. 85– 116.
Shabana, M.M., Kheir, A., Khalifa, R.M. and Antar, A. S. 2018. Influence of Mole Drains and N-Fertilizer Sources on Rhizosphere Activity and Rice Yield in Heavy Clay Salt-affected Soil at North Nile Delta. Journal of Sustainable Agricultural Sciences. 44(2): 63-78. https//:doi.org/ 10.21608/jsas.2018.3578.1063.
Singh, A.N., Sorokhaibam, S., Pramanik, K. and Nabachandra, L. 2017. Effect of planting time and nitrogen fertilization on yield, nutrient uptake and nitrogen use efficiency of hybrid rice under rainfed shallow land condition of North East India. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 6(11): 21. https//:doi.org/ 10.20546/ijcmas.2017.611.249.
Tarbush, I.M. and Morad, M.M. 2017. Design and performance evaluation of some different farm drainage techniques. Zagazig Journal of Agricultural Research. 44(2): 677-691.
Tuohy, P., Humphreys, J., Holden, N. and Fenton, O. 2015. Mole drainage performance in a clay loam soil, in NJF Congress: Nordic view to sustainable rural development, (Riga: NJF).
Unhanand, K. and Kadir, T.N. 1975. A theory of the combined Mole‐Tile Drain System. Water Resources Research. 11(1): 111-119. https//:doi.org/ 10.1029/WR011I001P00111.
Vice Presidency for Planning and Supervision. 2009. Guidelines for Laboratory Analysis of Soil and Water Samples, No.467. 276 pages. (In Persian)
Smedema, L.K., Vlotman, W., and Rycroft, D. 2005. Modern land drainage: Planning, design and management of agricultural drainage systems. Taylor & Francis e-Library. 443 pages.
Yoshida, S. and Adachi, K. 2001. Effects of cropping and puddling practices on the cracking patterns in paddy fields. Soil science and plant nutrition. 47(3): 519-532. https//:doi.org/ 10.1080/00380768.2001.10408416.
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 116
فروردین و اردیبهشت 1405
صفحه 147-164