کاربرد مدلHydrus-2D در بررسی تغییرات رطوبت خاک زیر درختان پسته با سیستم قطره‌ای زیر‌سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار پژوهش، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی‌، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 کارشناس ارشد بخش مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز، ایران

3 دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

4 کارشناس مهندسی آب، گروه آبیاری و زهکشی دانشگاه بین‌الملل امام خمینی قزوین، ایران

چکیده

سامانه آبیاری قطره­ای زیر­سطحی روش مناسبی برای تأمین آب مورد نیاز گیاهان در محیط ریشه می­باشد. مدیریت این روش آبیاری متکی بر علم توزیع آب در حجم خاک مرطوب است. مدل­های شبیه­ سازی کامپیوتری می­توانند در بدست آوردن این دانش ارزشمند بکارگرفته شوند. در این پژوهش شبیه­ سازی توزیع رطوبت خاک در منطقه ریشه گیاه تحت سامانه آبیاری قطره ­ای زیر­سطحی با استفاده از مدل HYDRUS-2D و بر­اساس یک تحقیق میدانی در در یک باغ پسته در منطقه صفاییه از توابع شهرستان سرخه در استان سمنان در طی سال زراعی 1392-1391 مورد ارزیابی قرار گرفت. تیمارهای پژوهش شامل سه رژیم آبیاری منطبق بر مدیریت زارع (I1)، نیاز آبی (I2) و نیاز آبی و آبشویی (I3)، سه عمق نمونه ­گیری 25، 50 و 75  سانتی­متری و در زمان قبل و بعد از آبیاری بود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در منطقه ریشه گیاه، درصد رطوبت حجمی مشاهده­ ای و برآورد شده نسبتاً بهم نزدیک بودند و حاکی از آن بود که مدل HYDRUS-2D قادر به شبیه­سازی میزان رطوبت خاک در منطقه ریشه گیاه پسته است و این توانایی را دارد که شرایط رطوبتی خاک را در طول دوره آبیاری و تحت شرایط رژیم­های مختلف آبیاری و در اعماق مختلف خاک با دقت بالایی تخمین بزند. روند برآورد مدل در توزیع افقی و عمودی رطوبت نسبت به مقادیر مشاهده ­ای حالت بیش ­برآورد داشت. ارزیابی ­های آماری نیز با توجه به پارامتر­های ضریب تبیین بین 0/76 تا 0/90 و RMSE  بین 2/23 تا4/01 حاکی از دقت خوب مدل عددی HYDRUS-2D و توانایی خوب مدل در پیش­بینی مقدار رطوبت در شرایط مزرعه­ای بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Hydrus-2D Model to Investigate the Soil Moisture Changes under Different Irrigation regimes of pistachio trees in Subsurface Drip Irrigation

نویسندگان [English]

  • Hossein Dehghanisanij 1
  • Hamidreza Haji Agha Bozorgi 2
  • Elahe. Kanani 3
  • Ghazal Dehghanisanij 4
1 Associate Researcher, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization, Karaj, Alborz, Iran
2 Master of Science (MSc), Faculty of Agriculture, Shiraz University
3 PhD student, Department of Water Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
4 Bachelor's degree, Department of Water Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Subsurface drip irrigation is the most suitable irrigation method to provide the water requirements for plants in the root environment. The management of this irrigation method is based on the science of water distribution in wet soil volumes. Simulation models can be used in obtaining this valuable knowledge. In this study, was evaluated simulation the distribution of soil moisture in the plant root zone under subsurface drip irrigation using the HYDRUS-2D model and based on a field research in a pistachio garden, in Sorkhe, Safaeieh, Semnan province, during two years of cultivation 2012-2013. The treatments were three irrigation regimes; control (I1), Irrigation based on irrigation requirement (I2) and I2 plus leaching requirement (I3), three soil depth of 25, 50, and 75 cm from soil surface at before and after irrigation event. The results of this study showed that in the root zone of the plant, the percentage of moisture content measured and estimated were relatively close, and showed that the HYDRUS-2D is able to simulate the soil moisture content in the root zone of the pistachio plant, and has this ability that it estimates conditions the soil moisture with highly accurate, during irrigation under different irrigation regimes at different depths of the soil. Model estimation process in the horizontal and vertical distribution of moisture, it was more than estimated in relation to the measured values. The statistical evaluations also showed that the accuracy of the HYDRUS-2D numerical model with respect to the coefficients of determination between 0.76 to 0.9 and RMSE ranged from 2.23 to 4.01, and the good ability of the model in predicting moisture content in field conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • HYDRUS-2D
  • Irrigation Management
  • Irrigation Regime
  • Irrigation Scheduling
افشار جهانشاهی، م.، زارع ابیانه، ح.، نقوی، ه و اسلامی، ا. 1391. بررسی تاثیر دو عمق نصب قطره­چکان با دبی­های یکسان بر توزیع رطوبت در سیستم آبیاری قطره­ای زیرسطحی و شبیه­سازی آن با مدل .HYDRUS-2D فصلنامه مهندسی آبیاری و آب، 10: 113-101.
حسینی­نیا، م.، کریمی گوغری، ش.، نقوی، ه و ایراندوست، م. 1389. مدیریت سیستم های آبیاری قطره ای زیرسطحی با استفاده از مدل HYDRUS-2D. دومین کنفرانس سراسری مدیریت جامع منابع آب.
خلیلی، م.، هزارجریبی، ا.، اکبری، م و ذاکری­نیا، م. 1391. تعیین پروفیل رطوبتی در آبیاری قطره­ای زیرسطحی. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
صمدیان­فرد، س.، صدر الدینی، س.ع.ا.، ناظمی، ا.ح و فرسادی‌زاده، د. 1391. شبیه سازی عددی و تحلیلی پیشروی جبهه رطوبتی در آبیاری قطره­ای. مجله دانش آب و خاک، 3: 16-1.
فرشی، ع ا.، شریعتی، م ج.، جارالهی، ر.، قائمی، م. ح.، شهابی فر، م و تولائی، م م. 1376. برآورد آب موردنیاز گیاهان عمده باغی و زراعی کشور.‎ جلد دوم. تحقیقات آب و خاک ایران. 394 ص.
ملایی­کندلوس، م.، لیاقت، ع و عباسی، ف. 1387. استفاده از آنالیز ابعادی در تعیین ابعاد پیاز رطوبتی در آبیاری قطره­ای زیر سطحی(SDI). علوم کشاورزی ایران، 2: 378-371.
Allen, RG., Pereira, LS., Raes, D and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration –guidelines for computing crop water requirements. Irrigation and Drainage Paper 56. FAO: Rome, Italy
Ayers, R.S and Westcot, D.W. 1985. Water quality for agriculture. irrigation and drainage. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, Italy, 29: 1-117.
Dos Santos, L.N., Matsura, E.E., Gonçalves, I.Z., Barbosa, E.A., Nazário, A.A., Tuta, N.F., Elaiuy, M.C., Feitosa, D.R and de Sousa, A.C. 2016. Water storage in the soil profile under subsurface drip irrigation: Evaluating two installation depths of emitters and two water qualities. Agricultural Water Management, 170: 91-98.
Elmaloglou, S and Diamantopoulos, E. 2009. Simulation of water dynamics under subsurface drip irrigation from line sources. Agricultural Water Management, 96: 1587-1595
Mguidiche, A., Provenzano, G., Douh, B., Khila, S., Rallo, G and Boujelben, A. 2015. Assessing Hydrus‐2D to Simulate Soil Water Content (SWC) and Salt Accumulation Under an SDI System: Application to a Potato Crop in a Semi‐Arid Area of Central Tunisia. Irrigation and drainage, 64(2): 263-274.
M-Kandelous, 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: 1080-1076.
M-Kandelous, M., Simunek, J., van Genuchten, M.Th and Malek, K. 2011. Soil water content distributions between two emitters of a subsurface drip irrigation system. Soil Science Society of America Journal, 75(2): 488-497.
Patel, N and Rajput, T.B.S. 2008. Dynamics and modeling of soil water under subsurface drip irrigated onion. Agricultural Water Management, 95(2008): 1335-1349.
Phogata, V., Skewesa, M.A., Mahadevana, M. and Coxa, J.W. 2013. Modelling water and salinity distribution in soil under advance fertigation systems in horticultural crops. In 20th International Congress on Modelling and Simulation, Adelaide, Australia, 635-641.
Phull, A. M and Babar, M. M. 2012. Summulation of soil wetting pattern of subsurface drip irrigation system. In Sixteenth International Water Technology Conference, IWTC (Vol. 16).
Provenzano, G. 2007. Using HYDRUS-2D simulation model to evaluate wetted soil volume in subsurface drip irrigation system. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 133: 342-349.
Roberts, T., Lazarovitch, N., Warrick, A.W and Tompson, T.L. 2009. Modeling salt accumulation with subsurface drip irrigation using HYDRUS-2D. Soil Science Society of America Journal, 73:233–240
Simunek, J., Van Genuckten, M.Th and Sejna, M. 2006. The Hydrus Software Package for Simulating the Two- and Three-Dimensional Movement of Water, Heat, and Multiple Solutes in Variably – Saturated Media. Technical Manual.
Siyal, a. a and Skaggs, T. H. 2009. Measured and simulated soil wetting patterns under porous clay management. Journal of Agriculture water Management, 96(6):893-904.
Zhang, Y.Y.; Wu, P.T., Zhao, X.N. and Wang, Z.K. 2017. Simulation of soil water dynamics for uncropped ridges and furrows under irrigation conditions. Can. Soil Science Society of America Journal, 93: 85–98.