برنامه ‏ریزی دور آبیاری گیاه نیشکر و توزیع رطوبت خاک با مدل AquaCrop

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد آبیاری و زهکشی و کارشناس مؤسسه تحقیقات و آموزش توسعه نیشکر

2 استاد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشیار دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

چکیده

محدودیت منابع آب، عدم برنامه‏ ریزی آبیاری و استفاده نامطلوب از آب، عامل اصلی محدود کننده توسعه کشاورزی و افزایش تولیدات غذایی در ایران است. مدل‏ های گیاهی و ریاضی برای شبیه‏ سازی برآورد رطوبت خاک و برنامه ‏ریزی آبیاری گیاه، ابزار مناسبی برای بهبود مدیریت آبیاری، افزایش محصول و راندمان آبیاری می‏ باشند. این پژوهش در سال 1396 با هدف بررسی توانایی مدل AquaCrop در برنامه ‏ریزی آبیاری و برآورد رطوبت خاک در اراضی کشت نیشکر دعبل خزاعی واقع در جنوب استان خوزستان انجام شد. به‏ همین‏ منظور نتایج شبیه‏ سازی رطوبت خاک و برنامه‏ ریزی آبیاری توسط مدل AquaCrop با مقادیر اندازه‏ گیری شده در مزرعه مقایسه شد. به‏ طور کلی نتایج نشان داد، دقت مدل در برآورد برنامه ‏ریزی آبیاری، از برآورد رطوبت خاک بیشتر است. دقت مدل در برآورد رطوبت خاک با مقادیر اندازه‏ گیری شده در سطح مزرعه به طور میانگین تا 2.25 درصد بیشتر نشان داد. به‌طوری‌که جزر میانگین مربعات خطا (RMSE)، جزر میانگین مربعات خطا نرمال شده (NRMSE)، ضریب تعیین (R²)، شاخص سازگاری (d) و ضریب باقیمانده (CRM) به ترتیب 2.12درصد، 0.08، 0.71، 0.88 و 0.035 - به دست آمد. همچنین نتایج شبیه‏ سازی دور آبیاری نیشکر در مزرعه نشان داد تعداد 4 دور آبیاری به طور میانگین معادل 4800 مترمکعب در هر هکتار نسبت به مزارع شاهد صرفه‏ جویی شد. میزان عملکرد محصول این مزرعه 128 تن در هکتار و متوسط عملکرد مزارع شاهد برابر103.60 تن در هکتار بدست آمد. نتایج تحقیقات نشان داد که مدل AquaCrop می‏تواند روش مناسبی برای برنامه ‏ریزی و مدیریت آبیاری اراضی کشت نیشکر مورد استفاده قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Planning of sugarcane irrigation and soil moisture distribution using AquaCrop model

نویسندگان [English]

  • jamal Mohammadimoalezade 1
  • Abdali Naseri 2
  • Abdolrahim hooshmand 3
1 Master of Irrigation and Drainage and Expert of Sugar Cane Research and Development Institute
2 Professor of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
3 Associate Professor, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Limitation of water resources, lack of irrigation planning and undesirable use of water are the main factors limiting agricultural development and increasing food production in Iran. Plant and mathematical models are suitable tools for improving irrigation management, crop increase and irrigation efficiency to simulate soil moisture estimation and plant irrigation planning. This study was conducted in 2017 with the aim of investigating the ability of AquaCrop model to irrigate and estimate soil moisture in sugarcane cultivation lands located in the south of Khuzestan province. The results of soil moisture simulation and irrigation planning were compared with the values measured in the field by AquaCrop model. Overall, the results showed that the accuracy of the model in estimating irrigation planning is more than the soil moisture estimation. The accuracy of the model was somewhat higher in estimating soil moisture with the measured values at the farm level. So that the mean square tide of error (RMSE), tide mean squares of normalized error (NRMSE), coefficient of determination (R²), compatibility index (d) and residual coefficient (CRM) were 2.12%, 0.08, 0.71, 0.88 and -0.035, respectively. Also, the results of simulation of sugarcane irrigation round in the field showed that four irrigation rounds, which on average were 4800 cubic meters per hectare, were saved compared to the control farms. The yield of this field was 128 tons per hectare and the average yield of control farms was 103.60 tons per hectare. The results showed that AquaCrop model can be used as a suitable method for planning and irrigation management of sugarcane cultivation lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil Moisture
  • Irrigation Management
  • Irrigation Planning
  • AquaCrop
انصاری، ح.، سالاریان، م.، تکرلی، ع.، بایرام، م. 1393. تعیین عمق بهینه آبیاری برای محصول گندم و گوجه فرنگی به‌کمک مدل Aquacrop (مطالعه موردی مشهد). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 8 (1): 95-86.
بابازاده، ح. و سرائی، تبریزی، م. 1391. ارزیابی مدل AquaCrop تحت شرایط مدیریت کم آبیاری سویا. نشریه آب و خاک. 26 (2): 339-329.
جوزی، مهدی. قربانی، زهرا. قدمی فیروزآبادی، علی. سپهری، نبی الله. و زارع ابیانه، حمید. 1399. ارزیابی مدل AquaCrop تحت مدیریت کم‌آبیاری کلون‌های جدید سیب‌زمینی در همدان، نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 14 (1): 240-230.
قوچانیان، م.، انصاری، ح. و فشائی، م. 1398. ارتقای بهره وری مصرف آب در محصول گندم تحت سناریوهای آبیاری مختلف با استفاده از مدل Aquacrop (مطالعه موردی مشهد). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 13 (3): 666-657.
Abedinzadeh, M., Bakhshandeh, A., Andarziyan, B. and Jafari, S. 2021. Optimization and Management of Water Consumption in Sugarcane Using the AquaCrop Simulation Model (Case Study: Amirkabir Industrial Cultivation, Khuzestan). JWSS-Isfahan University of Technology. 25(3): 95-114.‏
Andarzian, ‌., Bannayan, M., Steduto, P., Mazraeh, H., Barati, M. E., Barati, M. A. and Rahnama, A. 2011. Validation and testing of the AquaCrop model under full and deficit irrigated wheat production in Iran. Agricultural Water Management. 100(1): 1-8.
Bahmani, O. and Eghbalian, S. 2018. Simulating the response of sugarcane production to water deficit irrigation using the AquaCrop model. Agricultural research. 7(2): 158-166.‏
Doorenbos, J. and Kassam, A. H. 1979. Yield response to water. Irrigation and drainage paper. (33): 257.‏
Farahani, H. J., Izzi, G. and Oweis, T. Y. 2009. Parameterization and evaluation of the AquaCrop model for full and deficit irrigated cotton. Agronomy journal. 101(3): 469-476.‏
McCuen, R. H. 1973. The role of sensitivity analysis in hydrologic modeling. Journal of Hydrology. 18(1): 37-53.‏
Mawardhi, A. D. 2022. Smulating water balance and crop yield for sugarcane plantation in pasuruan using aquacrop model. OISAA Journal of Indonesia Emas. 5(2): 120-127.
Hussein, F., Janat, M. and Yakoub, A. 2011. Simulating cotton yield response to deficit irrigation with the FAO AquaCrop model. Spanish Journal of Agricultural Research. (4): 1319-1330.‏
Liu, J., Pattey, E. and Admiral, S. 2013. Assessment of in situ crop LAI measurement using unidirectional view digital photography. Agricultural and Forest Meteorology. 169: 25-34.‏
Idso, S.B. 1982. Non-Water Stressed Baselines: A Kay to Measuring and Interpreting Plant Water Stress. Agricultural Meteorology. 27:59-70.
Sandhu, R. and Irmak, S. 2019. Performance of AquaCrop model in simulating maize growth, yield, and evapotranspiration under rainfed, limited and full irrigation. Agricultural Water Management. 223: 105687.‏
Zeleke, K. T., Luckett, D. and Cowley, R. 2011. Calibration and testing of the FAO AquaCrop model for canola. Agronomy Journal. 103(6): 1610-1618