نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

اثر مدیریت کم‌آبیاری مبتنی بر زمان قطع جریان بر عملکرد و بهره‌وری آب ذرت علوفه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
2 استاد، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
چکیده
این پژوهش با هدف بررسی اثر کم‌آبیاری مبتنی بر زمان قطع جریان ورودی به جویچه بر عملکرد و بهره‌وری آب ذرت علوفه‌ای در مزرعه پژوهشی دانشگاه تهران در کرج با بافت خاک لومی رسی انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با پنج تیمار زمان قطع جریان بر اساس رسیدن جبهه رطوبتی به عمق مشخص خاک در فواصل مختلف از ابتدای جویچه و در سه تکرار اجرا گردید. حسگرهای رطوبتی TDR در فواصل 100 (L2)، 90 (L3)، 60 (L4) و 0 (L5) متری از ابتدای جویچه قرار گرفتند. در تیمار شاهد (L1)، قطع جریان پس از تأمین عمق آب مورد نیاز گیاه در انتهای جویچه انجام شد. چهار عمق 18، 20، 22 و 24 سانتی‌متر برای حسگرها تعیین و در طول فصل کشت، پیش از هر آبیاری با توجه به عمق آب آبیاری، عمق حسگر انتخاب شد. عمق آب آبیاری در تیمارهای L1، L2، L3، L4 و L5 به‌ترتیب معادل 100، 9/82، 4/75، 8/69 و 1/64 درصد نیاز آبی شد. بالاترین مقادیر عملکرد زیست‌توده تر و خشک و دانه، شاخص برداشت، وزن هزار دانه و ارتفاع گیاه به‌ترتیب با 265/67، 196/27 و 858/13 تن در هکتار، 77/50 درصد، 89/367 گرم و 2/258 سانتی‌متر در تیمار L1 و کم‌ترین مقادیر نیز با 272/34، 150/17 و 511/7 تن در هکتار، 40/43 درصد، 67/252 گرم و 9/177 سانتی‌متر در تیمار L5 ثبت شد. کم‌آبیاری سبب کاهش معنی‌دار هر شش صفت گردید. بهره‌وری آب آبیاری مبتنی بر عملکرد زیست‌توده تر، خشک و دانه تفاوت معنی‌داری در تیمارهای مختلف نشان نداد اما در هر سه مورد، کم‌ترین مقادیر مربوط به تیمار L5 بود. روش پیشنهادی این تحقیق با تمرکز بر مدیریت کم‌آبیاری بر اساس حصول اطمینان از رسیدن آب به ناحیه ریشه می‌تواند به بهبود مدیریت و خودکارسازی آبیاری سطحی کمک نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of Deficit Irrigation Management Based on Cut-Off Time on Yield and Water Productivity of Forage Maize

نویسندگان English

Khashayar Peyghan 1
Abdolmajid Liaghat 2
Khaled Ahmadaali 1
Masoud Parsinejad 2
1 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده English

This study aimed to investigate the effect of deficit irrigation based on the cut-off time of the inflow into the furrow on the yield and water productivity of forage maize in the research field of the University of Tehran in Karaj with clay loam soil texture. The experiment was conducted in a randomized complete block design with five treatments of the cut-off time based on the arrival of the wetting front to a specific soil depth at different distances from the furrow inlet and in three replications. TDR moisture sensors were placed at distances of 100 (L2), 90 (L3), 60 (L4) and 0 (L5) meters from the furrow inlet. In the control treatment (L1), the cut-off was after providing the required water depth of the plant at the end of the furrow. Four depths of 18, 20, 22 and 24 cm were determined for the sensors and during the growing season, before each irrigation, the sensor depth was selected according to the required irrigation water depth. The irrigation water depth in treatments L1, L2, L3, L4 and L5 was 100, 82.9, 75.4, 69.8 and 64.1 % of the water requirement, respectively. The highest values of fresh and dry biomass and grain yield, harvest index, 1000 kernel weight and plant height were recorded as 67.265, 27.196 and 13.858 tons/ha, 50.77 %, 367.89 g and 258.2 cm in L1 treatment, respectively, and the lowest values were recorded as 34.272, 17.150 and 7.511 tons/ha, 43.40 %, 252.67 g and 177.9 cm in L5 treatment. Deficit irrigation caused a significant decrease in all six traits. Irrigation water productivity based on fresh and dry biomass and grain yield did not show significant differences in different treatments, but in all three cases, the lowest values were related to L5 treatment.

کلیدواژه‌ها English

Furrow Irrigation
Smart Irrigation
Surface Irrigation
TDR
احمدوند، م.، شریفی‌پور، م. و نصرالهی، ع. 1400. اثر کم‌آبیاری تنظیم‌شده و آبیاری جویچه‌ای یک در میان بر بهره‌وری آب ذرت علوفه‌ای در شرایط اقلیمی خرم‌آباد. فصلنامه علوم و مهندسی آبیاری. 44 (3): 129-143.
امداد، م.، نوابی، ف. و دهقانی، م. 1396. تاثیر توام مدیریت آبیاری جویچه‌ای یک در میان متناوب در مراحل مختلف رشد بر عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت در بافت‌های مختلف خاک. مجله پژوهش آب ایران. 11 (25): 71-78.
پهلوانی، ع.، ابراهیمیان، ح. و عباسی، ف. 1401. تاثیر محل کارگذاری مالچ پلاستیکی در آبیاری جویچه‌ای بر بهره‌وری آب ذرت علوفه‌ای. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 36 (1): 93-104.
تواضع، م.، حبیبی، د. گل زردی، ف. ایلکایی، م. و پاک‌نژاد، ف. 1401. ارزیابی عملکرد، بهره‌وری آب و تحمل به خشکی ارقام سورگوم علوفه‌ای [Sorghum bicolor (L.) Moench] تحت روش‌ها و رژیم‌های مختلف آبیاری، فصلنامه تحقیقات غلات، 12 (2): 115-133.
حقیقتی، ب.، برومند نسب، س. و ناصری، ع. 1394. تاثیر مدیریت‌های مختلف کم‌آبیاری در روش آبیاری جویچه‌ای و قطره‌ای نواری بر عملکرد سیب‌زمینی و بهره‌وری آب. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 29 (2): 181-193.
دهقانی، م.، نوری امام‌زاده‌ای، م. شاهنظری، ع. و قیصری، م. 1398. تاثیر مدیریت‌های مختلف آبیاری جویچه‌ای بر صرفه‌جویی و کارآیی مصرف آب ذرت علوفه‌ای در اصفهان. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 50 (8): 1899-1910.
سرگلزایی، ع.، چاری، م. م. دلبری، م. و افراسیاب، پ. 1400. تعیین زمان قطع و طول بهینه آبیاری نواری با انتهای بسته. مجله محیط زیست و مهندسی آب. 7 (3): 533-540.
شمسی پاپکیاده، س. م.، محمدیان روشن، ن. صادقی، س. م. امیری، ا. و عاشوری، م. 1401. اثر نیتروژن و تراکم کشت بر تولید و بهره‌وری آب ذرت دانه‌ای در شرایط آبیاری و دیم، مجله آبیاری و زهکشی ایران. 16 (1): 231-241.
علیزاده، ا. 1401. رابطه آب و خاک و گیاه. انتشارات دانشگاه امام رضا، چاپ سیزدهم.
مهری، ا.، سلطانی محمدی، ا. ابراهیمیان، ح. و برومندنسب، س. 1401. بررسی اثر کم‌آبیاری موجی و یک در میان بر عملکرد و بهره‌وری آب ذرت دانه‌ای. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 16 (6): 1124-1135.
نادری، م.، شایان‌نژاد، م. حقیقتی، ب. کریمی، س. و حیدری، س. 1396. بهینه‌سازی اقتصادی مشخصه‌های طراحی آبیاری جویچه‌ای در شرایط کم‌آبیاری برای ذرت علوفه‌ای در شهرکرد. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). 21 (3): 181-192.
وزارت جهاد کشاورزی. 1403. آمارنامه کشاورزی محصولات زراعی 1401-1402. وزارت جهاد کشاورزی، معاونت برنامه‌ریزی اقتصادی مرکز آمار، فناوری اطلاعات و ارتباطات.
وطن‌خواه، ا.، ابراهیمیان، ح. و معارفی، ط. 1398. بررسی شاخص‌های عملکرد آبیاری و تولید ذرت علوفه‌ای براساس کم‌آبیاری در انتهای جویچه. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. 6 (2): 147-156.
Akbari, M. and Farahani, S. 2025. Enhancement of border irrigation systems: Leveraging simulation–optimization techniques. Agricultural Water Management. 321: 109891.
Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D. and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. Fao, Rome. 300(9): D05109.
Ashine, E. T., Bedane, M. T., Kedir Chota, M. and Admassu, R. 2024. Effect of Deficit Irrigation on Maize (Zea Mays L.) Crop Under Conventional, Fixed, and Alternate Furrow Irrigation for Effective Irrigation Water Management. Air, Soil and Water Research. 17: 11786221241254289.
Aslam, M. A., Cheema, M. J. M., Saleem, S., Basit, A., Hussain, S. and Waqas, M. S. 2023. Application of Sensor-Based Precision Irrigation Methods for Improving Water Use Efficiency of Maize Crop. Environmental Sciences Proceedings. 23(1): 38.
Ayers, R. S. and Westcot, D. W. 1985. Water quality for agriculture (Vol. 29, p. 174). Rome: Food and agriculture organization of the United Nations.
Bayisa, G. D., Hordofa, T., Tezera, K., Tesfaye, A., Ashame, G. and Wondimu, T. 2021. Maize yield and water use efficiency under different irrigation levels and furrow irrigation methods in semiarid, tropical region. Air, Soil and Water Research. 14: 11786221211058177.
Biswas, A., Sarkar, S., Das, S., Dutta, S., Choudhury, M. R., Giri, A. and Paul, D. 2025. Water scarcity: A global hindrance to sustainable development and agricultural production–A critical review of the impacts and adaptation strategies. Cambridge Prisms: Water. 3, e4.
Capra, A., Consoli, S. and Scicolone, B. 2008. Deficit irrigation: Theory and practice. Agricultural irrigation research progress. 4: 53-58.
Chai, Q., Gan, Y., Zhao, C., Xu, H. L., Waskom, R. M., Niu, Y. and Siddique, K. H. 2016. Regulated deficit irrigation for crop production under drought stress. A review. Agronomy for sustainable development. 36(1): 3.
Egea, I., Estrada, Y., Flores, F. B. and Bolarín, M. C. 2022. Improving production and fruit quality of tomato under abiotic stress: Genes for the future of tomato breeding for a sustainable agriculture. Environmental and Experimental Botany. 204: 105086.
Ehtisham, M., Saeed-Ul-Hassan, M. and Poater, A. 2025. A comprehensive review of approaches, systems, and materials used in adsorption-based atmospheric water harvesting. Science of the Total Environment. 958: 177885.
Evans, L. T. 1975. Crops and world food supply, crop evolution, and the origins of crop physiology. Crop Physiology. Cambridge University Press. Cambridge. 1-22.
FAO. 2024. Agricultural Production Statistics 2010–2023. FAOSTAT Analytical Briefs. No. 96.
Fereres, E. and Soriano, M. A. 2007. Deficit irrigation for reducing agricultural water use. Journal of experimental botany. 58(2): 147-159.
Geerts, S. and Raes, D. 2009. Deficit irrigation as an on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agricultural water management. 96(9): 1275-1284.
Geries, L. S. M., El-Shahawy, T. A. and Moursi, E. A. 2021. Cut-off irrigation as an effective tool to increase water-use efficiency, enhance productivity, quality and storability of some onion cultivars. Agricultural Water Management. 244: 106589.
Ghorbanian, M., Ojaghlou, H. and Ebrahimian, H. 2025. An approach to estimate optimal cut-off time under deficit irrigation. Irrigation Science. 43(4): 855-869.
Hamdi Ahmadabad, Y., Liaghat, A., Sohrabi, T., Rasoulzadeh, A. and Ebrahimian, H. 2021. Improving performance of furrow irrigation systems using simulation modelling in the Moghan plain of Iran. Irrigation and Drainage. 70(1): 131-149.
Hassanli, M., Ebrahimian, H., Mohammadi, E., Rahimi, A. and Shokouhi, A. 2016. Simulating maize yields when irrigating with saline water, using the AquaCrop, SALTMED, and SWAP models. Agricultural water management. 176: 91-99.
Kim, D. H., Her, Y., Cheng, L. and Jang, T. 2025. Improving wheat yield and water use efficiency through soil water-guided furrow irrigation and hydraulic simulation. Agricultural Water Management. 318: 109746.
Lakhiar, I. A., Yan, H., Zhang, C., Wang, G., He, B., Hao, B. and Rakibuzzaman, M. 2024. A review of precision irrigation water-saving technology under changing climate for enhancing water use efficiency, crop yield, and environmental footprints. Agriculture. 14(7): 1141.
Maachi, D., Toppino, L., Ezquer, I., Cebeci, E., Filiz, B. H., Rotino, G. L. and Aberkani, K. 2025. Effect of water supply regimes on physiological parameters and productivity in eggplant grown under mediterranean climate conditions. Plant Biosystems-An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology. 1-24.
Mfarrej, M. F. B. 2025. Exploring the nexus between climate change, water scarcity, and security dynamics in the Middle East and North Africa. Next Research. 100168.
Narayanan, K. and Seid, M. M. 2015. Effect of deficit irrigation on maize under conventional, fixed and alternate furrow irrigation systems at Melkassa, Ethiopia. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 4: 119-126.
Patwardhan, A. S., Nieber, J. L. and Johns, E. L. 1990. Effective rainfall estimation methods. Journal of irrigation and Drainage Engineering. 116(2): 182-193.
Pawlak, K. and Kołodziejczak, M. 2020. The role of agriculture in ensuring food security in developing countries: Considerations in the context of the problem of sustainable food production. Sustainability. 12(13): 5488.
Rudnick, D. R., Irmak, S., West, C., Chávez, J. L., Kisekka, I., Marek, T. H. and Schlegel, A. 2019. Deficit irrigation management of maize in the high plains aquifer region: a review. JAWRA Journal of the American Water Resources Association. 55(1): 38-55.
Setu, T., Legese, T., Teklie, G. and Gebeyhu, B. 2023. Effect of furrow irrigation systems and irrigation levels on maize agronomy and water use efficiency in Arba Minch, Southern, Ethiopia. Heliyon. 9(7).
Stikić, R., Popović, S., Srdić, M., Savić, D., Jovanović, Z., Prokić, L. and Zdravković, J. 2003. Partial root drying (PRD): a new technique for growing plants that saves water and improves the quality of fruit. Bulgarian Journal of Plant Physiology. 29(3-4, Special issue).
Temesgen, T., Ayana, M. and Bedadi, B. 2018. Evaluating the effects of deficit irrigation on yield and water productivity of furrow irrigated onion (Allium cepa L.) in Ambo, Western Ethiopia. Irrigation & Drainage Systems Engineering. 7(1): 1-6.
Yadeta, B., Ayana, M., Yitayew, M. and Hordofa, T. 2022. Performance evaluation of furrow irrigation water management practice under Wonji Shoa Sugar Estate condition, in Central Ethiopia. Journal of Engineering and Applied Science. 69(1): 21.
Yang, B., Fu, P., Lu, J., Ma, F., Sun, X. and Fang, Y. 2022. Regulated deficit irrigation: an effective way to solve the shortage of agricultural water for horticulture. Stress Biology. 2(1): 28.
Zhao, R., Wang, Y., Yu, X., Liu, W., Ma, D., Li, H. and Li, S. 2023. Dynamics of maize grain weight and quality during field dehydration and delayed harvesting. Agriculture. 13(7): 1357.