نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

تاثیر میدان مغناطیسی بر الگوی توزیع آب شور تحت زمان در آبیاری قطره ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی آب. دانشگاه شهید باهنر کرمان. کرمان
2 گروه مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان. کرمان
3 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی. دانشگاه شهید باهنر کرمان
4 بخش مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
چکیده
در پژوهش حاضر تاثیر اعمال میدان مغناطیسی بر ابعاد الگوی توزیع رطوبت در خاک در شرایط کاربرد آب شور در سیستم آبیاری قطره‌ای بررسی شد. بدین منظور ابتدا یک مدل فیزیکی در آزمایشگاه آبیاری دانشگاه شهید باهنر کرمان (سال 1400) ساخته شد و آزمایش‌‌ها در قالب طرح اسپلیت پلات بر پایه زمان با پنج سطح میدان مغناطیسی (9400، 7600، 5600 ، 3600 ،1500 MF= گوس در مقایسه با نمونه شاهد) و پنج سطح شوری (12، 9، 6 ، 3، 5/1 S= دسی‌زیمنس بر متر) با سه تکرار بر روی سه بافت خاک رسی شنی، لومی رسی شنی و شنی لومی انجام شد و صفات حداکثر قطر سطح ، عمق ، قطر و عمق نظیر قطر دایره عظیمه الگوی توزیع رطوبت در 10 بازه‌‌ زمانی 30 دقیقه ثبت و بررسی شد. تجزیه و تحلیل مقادیر ثبت‌شده نشان داد که در بازه‌‌های زمانی نیم ساعته، اثر سه طرفه مغناطیس×‌ شوری× زمان بر صفات عمق، حداکثر قطر سطح و قطر دایره عظیمه الگوی توزیع رطوبت در هر سه بافت در سطح 1درصد معنی‌‌دار شد. نتایج بدست آمده نشان داد که شوری باعث کاهش صفات و اعمال میدان مغناطیسی باعث تعدیل اثر شوری (در سطوح پایین) و بهبود صفات در مقایسه با تیمار شاهد شد. به‌طوری‌که بیشترین گسترش عمق الگوی توزیع رطوبت در30 دقیقه اول در بافت شنی لومی (5/25 سانتیمتر) تحت تیمار MF9400S9 مشاهده شد که نسبت به حداکثر مقدار ثبت شده در بافت رسی شنی و لومی رسی شنی به ترتیب 72/39 و 20 درصد افزایش داشت. همچنین حداکثر قطر سطح و قطر دایره عظیمه الگوی توزیع رطوبت در 30 دقیقه اول در بافت رسی شنی (به ترتیب به مقدار 75/46 و 5/55 سانتیمتر) تحت تیمار MF9400S3 مشاهده شد که نسبت به حداکثر مقدار مشاهده شده در بافت شنی لومی و در بافت لومی رسی شنی افزایش داشت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of Magnetic Fields on Saline Water Distribution Pattern Under Time in Drip Irrigation

نویسندگان English

milad saeidi 1
soudabeh golestani kermani 2
mehdi mohayeji 3
Mohammad Zounemat-Kermani 4
1 water engineering department, shahid bahonar university of kerman,
2 Water Engineering Department, Shahid Bahonar University of Kerman. Kerman
3 Plant Production and Genetics Department, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman
4 Water Engineering Department, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده English

this research investigated the effect of applying a magnetic field on the dimensions of soil moisture distribution pattern using saline water in the drip irrigation system. For this purpose, a physical model was built and experiments were performed as a time-based split-plot design at five levels of magnetic field (MF= 1500, 3600, 5600, 7600 and 9400 Gauss compared to the control sample) and five levels of salinity (S= 1.5, 3, 6, 9 and 12 ds.m-1) at three iterations on three soil textures of sandy clay, sandy clay loam and loamy sand. In the moisture distribution pattern, the maximum wetted width on the soil, maximum depth of wetted zone, maximum wetted width in the soil and maximum depth of wetted width were recorded at ten 30-minute intervals. Analyzing the recorded values indicated the significant effect of magnetic field × salinity × time on the depth of wetted zone, wetted width on the soil and wetted width in the soil at 30-minute intervals in all the three textures.The obtained results showed that salinity reduced the traits and application of magnetic field modified the effect of salinity (at low levels) and improved the traits in comparison with the control treatment. So, in the first 30 minute, the maximum depth of wetted zone was observed in loamy sand texture (25.5 cm) under MF9400S9 treatment, which is increased by 39.72 and 20% compared to the maximum value recorded in sandy clay and sandy clay loam textures respectively. Also, in the first 30 minutes, the maximum wetted width on the soil and maximum depth of wetted zone were observed in the sandy clay texture under the MF9400S3 treatment (46.75 and 55.5 cm respectively) which was increased compare to maximum value recorded in loamy sand and sandy clay loam

کلیدواژه‌ها English

Laboratory model
Properties of soil wetting zone
Saline water magnetized
Soil texture
پیرسته انوشه، ه.، امام، ی.، کاظمینی، س.ع. و دهقانی، ف. 1396. تاثیر شوری آب آبیاری بر عملکرد جو، رطوبت و شوری خاک در طول فصل رشد و بهره­وری آب. نشریه پژوهش­های خاک (علوم خاک و آب). (2) 31 : 167-155.
تقی­زاده قصاب، ا.، صفادوست، آ. و مصدقی، م. 1396. تاثیر شوری و سدیم آب ابیاری و بافت خاک بر برخی ویژگی­های مکانیکی خاک و رطوبت مناسب برای خاک­­ورزی. پژوهش­های خاک (علوم آب و خاک). (1) 33: 125-115.
تقی­زاده قصاب، ا.، صفادوست، آ. و مصدقی، م. 1398. اثر شوری و سدیمی بودن آب ابیاری بر برخی ویژگی­های فیزیکی خاک. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. (2) 6: 144-133.
جهان­تیغ، م. و جهان­تیغ، م. 1401. تاثیر آب شور و نوع آبیاری بر رطوبت و ویژگی­های فیزیکی شیمیایی خاک. مدیریت جامع حوزه­های آبخیز. 78:4-67. 
خوش­روش، م. و کیانی، ع. 1394. اثر آب شور مغناطیس شده بر نفوذ پذیری و هدایت الکتریکی بافت­های مختلف خاک. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. (4) 9: 654-646.
صداقتی، ن.، حسینی فرد، س. ج. و نیکویی دستجردی، م. 1396. بررسی اثرات استفاده از آب شور مغناطیسی بر خصوصیات شیمیایی و نفوذ پذیری خاک و رشد و عملکرد درختان پسته. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. (4) 31: 623-609
نیکبخت، ج. و عبدالهی سیاهکلرودی، م. 1393. اثر مغناطیسی کردن آب آبیاری بر ویژگی­های الگوی رطوبتی در آبیاری قطره­ای سطحی. نشریه دانش آب و خاک. (4)24: 152-139.
Abdelghany, A. E., Abdo, A. I., Alashram, M. G., Eltohamy, K.M., Li, J., Xiang, Y. and Zhang F. 2022. Magnetized saline water irrigation enhances soil chemical and physical properties. Water. 14(24):4048. https://doi.org/10.3390/w14244048
Abdel-Magid, T. I. M., Mohammed Hamdan, R. M., bukhari abdelgader, A. A., Attaelmnan Omer, M. E. and Rizg-allahahmed, N. M. 2017. Effect of magnetized water on workability and compressive strength of concrete. Procedia Engineering.193: 494-500.
Algarra, R. M., Zamora, L. L., Fos, G. A. and López, P.A. 2008. Magnetized water: science or fraud. Chemical Education. 85(10):1416.
Al-Mana, F. A., Algahtani, A. M., Dewir, Y. H., Alotaibi, M. A., Al-Yafrsi, M. A. and Elhindi, K. M. 2021.Water magnetization and application of soil amendments enhance growth and productivity of snapdragon plants. Hort Science. 56(12):1464–1470. https://doi.org/10.21273/HORTSCI15671-20
Al-Ogaidi, A. A. M., Wayayok, A., Rowshon, M. K. and Abdullah, A. F. 2017. The influences of magnetized water on soil water dynamics under drip irrigation systems. Agricultural Water Management. 180: 70-77.
AQUASTAT; Aqua Statistics of Food and Agriculture Organization of the United Nations: Rome, Italy, 2016;
Available online: http://www.fao.org/nr/water/aquastat/main/index.stm (accessed on 1 January 2016).
Both, R. L. 2004. Soil moisture distribution and wetting front pattern from a point source. Proceeding of the Second International Drip Irrigation Congress. 246-251.
Carbonell, M.V., Martinez, E., Diaz, J. E., Amaya, J. M. and Florez, M. 2004. Influence of magnetically treated water on germination of signal grass seeds. Seed Science and Technology. 32: 617619.
Coey, J. M. D. and Cass, S. 2000. Magnetic water treatment. Journal of Magnetism and Magnetic Material. 209:71-74.
Elhindi, K. M., Al-Mana, F. A., Algahtani, A. M. and Alotaibi, M.A. 2020. Effect of irrigation with saline magnetized water and different soil amendments on growth and flower production of Calendula officinalis L. plants. Saudi Journal of Biological Sciences. 27(11: 3072–3078.
Esmaeilnezhad, E., Jin Choi, b. H., Schaffie, M., Gholizadeh, d. M. and Ranjbar, M. 2017. Characteristics and applications of magnetized water as a green technology. Cleaner Production.161: 908-921.
Fitton, N., Alexander, P., Arnell, N., Bajzelj, B., Calvin, K., Doelman, J., Gerber, J.S., Havlik, P. and et al. 2019. The vulnerabilities of agricultural land and food production to future water scarcity. Global Environmental Change 58: 101944.
Hassan, S. M., Ridzwan, A. R., Madlul, N. S. and Umoruddin, N. A. 2018. Exposure effect of magnetic field on water properties in recirculation aquaculture systems (ras). Iraqi Journal of Agricultural Sciences. 49(6):1018-1031.
Ji, A. C., Xie, X. C. and Liu, W. M. 2007. Quantum magnetic dynamics of polarized light in arrays of micro cavities. Physical Review Letters. 99: 183602–183605.
Kandelous, M. M. and Simunek, J. 2010 Comparison of numerical, analytical, and empirical models to estimate wetting patterns for surface and subsurface drip irrigation. Irrigation Science. 28:435-444.
Karandish, F. 2021. Socioeconomic benefits of conserving Iran’s water resources through modifying agricultural practices and water management strategies. Ambio 50: 1824-1840. https://doi.org/10.1007/s13280-021-01534-w
Karandish, F. and Hoekstra, A.J. 2017. Informing national food and water security policy through water footprint assessment: the case of Iran. Water 9:831.doi:10.3390/w9110831
 Khaskhoussy, K., Bouhlel, M., Dahmouni, M. and Hachicha, M. 2023. Performance of different magnetic and electromagnetic water treatment devices on soil and two tomato cultivars. Scientia Horticultuare. 322: 112437. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112437 
 Khoshravesh, M., Mirzaei, S. M. J., Shirazi, P. and Norooz Valashedi, R. 2018. Evaluation of dripper clogging using magnetic water in drip irrigation. Applied Water Science. 8(81): 80-89. https://doi.org/10.1007/s13201-018-0725-7
Khoshravesh, M., Mostafazadeh-Fard, B., Mousavi, S. F. and Kiani, A. R. 2011. Effects of magnetized water on the distribution pattern of soil water with respect to time in trickle irrigation. Soil Use and Management. 27:15-522. doi: 10.1111/j.1475-2743.2011.00358.x
Kishore, G., Singh, R. K., Saxena, C. K., Al-Ansari, N., Vishwakarma, D. K. and Heddam, S. 2023. Magnetic treatment of irrigation water and its effect on French bean (Phaseolus vulgaris). Water Reuse. 0(0): 1-14. doi: 10.2166/wrd.2023.064
Latva, M., Inkinen, J., Rämö, J., Kaunisto, T., Mäkinen, R., Ahonen, M., Matilainen, J. and Pehkonen, S. 2016. Studies on the magnetic water treatment in new pilot scale drinking water system and in old existing real-life water system. Journal of Water Process Engineering. 9: 215–224.
Lebkowska, M., Rutkowska Narowniak, A., Pajor E. and Pochanke, Z. 2011. Effect of a static magnetic field on formaldehyde biodegradation in wastewater by activated sludge. Bioresource Technology. 102: 8777-8782.
Li, W., Hai, X., Han, L., Mao, J. and Tian, M. 2020. Does urbanization intensify regional water scarcity? Evidence and implications from a megaregion of China. Cleaner Production. 244: 1-25.
Lin, L., Wenbin, J., Xuesong, X. and Pei, X. 2020 A critical review of the application of electromagnetic fields for scaling control in water systems: mechanism, characterization and operation. NPJ Clean Water. 3: 25. Doi:10.1038/s41545-020-0071-9
Lipus, L., Krope, J. and Crepinsek, L. 2001. Dispersion destabilization in magnetic water treatment. Colloid and Interface Science. 236: 60-66.
Madani, K. 2014. Water management in Iran: What is causing the looming crisis? Journal of Environmental Studies and Sciences. 4:315–328.
Mostafazadeh-Fard, B., Khoshravesh, M., Mousavi, S. F. and Kiani, A.R.  2011. Effects of magnetized water and irrigation water salinity on soil moisture distribution in trickle irrigation. Irrigation and Drainage Engineering. 137(6): 398-402.
Pathak, H., Pramanik, P., Khanna, M. and Kumar, A. 2014. Climate change and water availability in Indian agriculture: impacts and adaptation. Indian Journal of Agricultural Sciences. 84 (6): 671–679.
Raisen, E. 1984. The control of scale and corrosion in water systems using magnetic fields. Corrosion 84, National Association of Corrosion Engineers, New Orleans. Paper 117. (https://www.gmxinternational.com/downloads/pdf/c84/Corrosion_84_Paper_117.pdf)
Ran, C., Hongwei, Y., Jinsong, H. and Wanpeng, Z. 2009. The effects of magnetic fields on water molecular hydrogen bonds. Molecular Structure. 938:15-19.
Rawaa, A., Hichem, H. and Mahmoud, M. 2023. Effects of electromagnetic treated saline water on potatoes (Solanum tuberosum L.) physiological and nutritional characteristics. Journal of Horticulture and Postharvest Research. 6(3):247-260. DOI: 10.22077/jhpr.2023.6041.1307
Siyal, A. A. and Skaggs, T. H. 2009. Measured and simulated soil wetting patterns under porous clay pipe subsurface irrigation. Agricultural Water Management. 96: 893-904.
Surendran, U., Sandeep, O. and Joseph, E. J. 2016. The impacts of magnetic treatment of irrigation water on plant, water and soil characteristics. Agricultural Water Management. 178: 21-29. http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2016.08.016
Thabet, M. and Zayani, K. h. 2008. Wetting patterns under trickle source in a loamy sand soil of south Tunisia. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences. 3:38-42.
Toledo, E. J., Ramalho, T. C. and Magriotis, Z. M. 2008. Influence of magnetic field on physical chemical properties of the liquid water: insights from experimental and theoretical models. Molecular Structure. 888: 409-415. doi.org/ 10.1016/j.molstruc.2008.01.010
Vanclooster, M., Mallants, D., Vanderborght, J., Diels, J., Van Orshoven, J. and Feyen, J. 1995. Monitoring solute transport in a multi-layered sandy lysimeter using time domain reflectometry. Soil Science Society of America Journal. 59: 337-344.
XiaoFeng, P. and Bo, D. 2008. Investigation of changes in properties of water under the action of a magnetic field. Science in China Series G: Physics, Mechanics & Astronomy. 51:1621–1632.
Xiao-Feng, P. and Bo, D. 2008. The changes of macroscopic features and microscopic structures of water under influence of magnetic field. Physica B. 403:3571-3577.
Yadollahpour, A., Rashidi, S., Rezaee, Z. and Jalilifar, M. 2014. Magnetic water treatment in environment management, a review of the recent advances and future perspective. Current World Environment. 9(3):1008-1016
Yi, G., Quanjiu, W., Kang, W., Zhang, J., Wei, K. and Yang, L. 2023. Spring irrigation with magnetized water affects soil water-salt distribution, emergence, growth, and photosynthetic characteristics of cotton seedlings in Southern Xinjiang, China. BMC Plant Biology. 23: 174. https://doi.org/10.1186/s12870-023-04199-7
Zieliński, M. M., Anna Hajduk, A. and Dębowski, M. 2017. Influence of static magnetic field on removal of biogenic compounds from dairy wastewater in sequencing batch reactor. Ecological Engineering. 18(4): 7-12. doi: 10.12912/23920629/74970