عملکرد برنج تحت مدیریت‌های زهکشی سطحی و زیرزمینی و ارزیابی مدل آکواکراپ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس آبیاری و دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران، ساری

2 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری

3 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری،

چکیده

مدل­هایی که اثرات مقادیر مختلف آب بر عملکرد محصول را به صورت کمی شبیه­سازی می­کنند، ابزارهایی مفیدی برای مدیریت آب در سطح مزرعه و بهینه­سازی کارایی مصرف آب می­باشند. در این پژوهش از مدل AquaCrop جهت شبیه­سازی عملکرد برنج رقم طارم تحت مدیریت­های مختلف زهکشی زیرزمینی و سطحی استفاده شد. داده­های مورد نیاز از پایلوت زهکشی زیرزمینی اراضی شالیزاری تجهیز و نوسازی شده دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال­های زراعی 1390 و 1391 تهیه شد. برای کمی­سازی و صحت­سنجی اثرات مدیریت­های مختلف آب بر عملکرد برنج، واسنجی، اعتبارسنجی و آنالیز حساسیت مدل  براساس اندازه­گیری­های مزرعه­ای انجام شد. نتایج نشان داد که مدل توانست پارامترهای مختلف را با دقت بالایی (91/0d>) شبیه­سازی کند. در تیمارهای زهکشی زیرزمینی، دقت پیش­بینی بسیار بالا بود. خطای شبیه­سازی مدل در تیمار زهکشی سطحی بیشترین مقدار را داشت، به­طوری که برای عملکرد، 13 درصد و برای بیوماس 27 درصد به­دست آمد. متوسط مقدار ریشه میانگین مربعات خطا در شبیه‌سازی عملکرد دانه برنج، 5/191 و برای بیوماس برابر 8/745 کیلوگرم بر هکتار به­دست آمد. یافته­های این پژوهش، کارایی مناسب مدل AquaCrop در شبیه­سازی فرایند رشد و تاثیر زهکشی سطحی و زیرزمینی بر عملکرد برنج را تایید می‌کند و می­توان از این مدل جهت بهبود مدیریت آبیاری و زهکشی در اراضی شالیزاری استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Rice yield under surface and subsurface drainage managements and evaluation of AquaCrop model

نویسندگان [English]

  • Abolfazl zabihi 1
  • Abdullah Darzi-Naftchali 2
  • Mojtaba khoshravesh 3
1 Irrigation expert and MS Student of Irrigation and Drainage Engineering, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Assistant Professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Assistant professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
چکیده [English]

The simulation models that quantify the effects of different amounts of water on crop yield are useful tools for water management at the farm level and optimizing water use efficiency. In this study, the AquaCrop model was used for simulating rice yield under different surface and subsurface drainage managements. Required data were obtained from subsurface drainage pilot of consolidated paddy fields of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University during 2011and 2012 growing seasons. The calibration, validation and sensitivity analysis of the model was utilized to quantify and verify the effects of different water managements on rice yield using the measurements from field experiments. The model satisfactory (d> 0.91) simulated different parameters. The prediction accuracy was very high in the subsurface drainage treatments. The errors for grain yield and biomass simulations were, respectively, 13 % and 27 % for surface drainage treatment indicating the highest error under different drainage treatments. The average root mean square error for simulated grain yield and biomass was found to be 191.5 and 745.8 kg ha-1, respectively. The results demonstrated that the AquaCrop model is reliable in simulating growth and yield of rice under subsurface and surface drainage systems and can be used to improve irrigation and drainage management in paddy fields.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Irrigation management
  • Drainage of paddy fields
  • Grain yield
  • AquaCrop model

 بانک کشاورزی (اداره کل مطالعات و بررسی­های اقتصادی). 1388. خلاصه سیمای آب و هوا، اقلیم و منابع آب استان مازندران، 11 صفحه.

پیرمرادیان، ن. و س. مینایی. 1389. بهره­گیری از مدل AquaCrop جهت اصلاح مدیریت آبیاری در اراضی شالیزاری. سومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، 10 تا 12 اسفند، دانشگاه شهید چمران اهواز.

جواهردشتی، م. وم.  اصفهانی. ۱۳۸۱. برنج دیم. نشر علوم کشاورزی، ۱۲۸ صفحه.

درزی، ع.، س. م. میرلطیفی، ع. شاهنظری، ف. اجلالی و م. ح. مهدیان. 1391. تاثیر زهکشی سطحی و زیرزمینی بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج در اراضی شالیزاری. مجله پژوهش آب در کشاورزی، 26 (1): 70-61.

 علیزاده، ح.، ب. نظری، م. پارسی­نژاد، ه. رمضانی اعتدالی و ح. ر. جانباز. 1389. ارزیابی مدل AquaCrop در مدیریت کم آبیاری گندم در منطقه کرج. 2(4): 273-283.

 کیاء، ع. 1384. زهکشی زیرزمینی در اراضی شالیزاری. مرکز توسعه منابع انسانی کشاورزی هراز، 22 صفحه.

 معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور. 1388. نشریه شماره 2-471، مبانی و ضوابط طراحی، تجهیز و نوسازی اراضی شالیزاری، جلد دوم، آبیاری، 206 صفحه.

میرراشد، س. س.، ا. امیری و م. عاشوری. 1392. شبیه­سازی عملکرد دانه برنج رقم بهار با استفاده از مدل AquaCrop. دومین کنگره ملی کشاورزی ارگانیک و مرسوم، 30 تا 31 مرداد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.

Allen, R. G., L. S. Pereira, D. Raes and M. Smith. 1998. Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements. Irrigation and Drainage, Paper No.56, FAO, Rome, Italy, 300 pp.

Araya, A., S. Habtu, K. M. Hadgu, A. Kebede and T. Dejene. 2010. Test of AquaCrop model in simulating biomass and yield of water deficient and irrigated barley (Hordeum vulgare). Agricultural Water Management, 97: 1838-1846.

Carmelita, M., R. Alberto, R. Wassmann, T. Hirano, A. Miyata, R. Hatano, A. Kumar, A. Padre and M. Amante. 2011. Comparisons of energy balance and evapotranspiration between flooded and aerobic rice fields in the Philippines. Agricultural Water Management, (98): 1417–1430.

Carter, C. E. and C. R. Camp. 1994. Drain spacing effects on water table control and sugarcane yields. Transactions of the ASAE, 37(5): 1509-1513.

Darzi, A. and A. Shahnazari. 2014. Influence of subsurface drainage on the productivity of poorly drained paddy fields. European Journal of Agronomy, (56): 1-8.

Doorenbos, J., A. H. Kassam, C. L. M. Bentvelsen, V. Branscheid, J. M. G. A. Plusje, M. Smith, G. A. Uittenbogard and H. K. Vanderwal. 1979. Yield response to water. Irrigation and Drainage. Paper No. 33. FAO, Rome, Italy, 200 pp.

Geerts, S., D. Raes, M. Garcia, R. Miranda, J. A. Cusicanqui, C. Taboada, J. Mendoza, R. Huanca, A. Mamani, O. Condori, J. Mamani, B. Morales, V. Osco and P. Steduto. 2009. Simulating Yield Response of Quinoa to Water Availability with AquaCrop. Agronomy Journal, 101(3): 499–508.

Hsiao, T. C., L. Heng, P. Steduto, B. Roja-Lara, D. Raes and E. Fereres. 2009. AquaCrop- The FAO model to simulate yield response to water: III. Parameterization and testing for maize. Agronomy Journal, 101: 448-459.

Katoh, M., A. Iwata, I. Shaku, Y. Nakajima, K. Matsuya and M. Kimura. 2003. Impact of water percolation on nutrient leaching from an irrigated paddy field in Japan. Soil Use and Management, (19): 298-304.

Kuo, Sh. F., B. J. Lin and H. J. Shieh. 2006. Estimation irrigation water requirements with derived crop coefficients for upland and paddy crops in ChiaNan Irrigation Association, Taiwan. Agricultural Water Management, 82: 433-451.

Masanneh-Ceesay, M. 2004. Management of rice production systems to increase productivity in the Gambia, West Africa. A Dissertation Presented to the Faculty of the Graduate School of Cornell University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy, Pp: 159.

Ogino, Y. and S. Ota. 2007. The evolution of Japan’s rice field drainage and development of technology.Irrigation and Drainage, 56: 69–80.

Patel, N., P. Kumar, N. Sing. 2008. Performance evaluation of AquaCrop in simulating Potato yield under varying water availability condition. Indian Agricultural Research Institute, New Dehli- 110012, India.

Steduto, P., T. C. Hsiao, D. Raes and E. Fereres. 2009. AquaCrop-The FAO crop model to simulate yield response to water: I Concepts and Underlying Principles. Agronomy Journal, 101: 426-437.

Todorovic M., R. Albrizio, L. Zivotic, M. Abi Saab, C. Stöckle and P. Steduto. 2009. Assessment of AquaCrop, CropSyst, and WOFOST Models in the Simulation of Sunflower Growth under Different Water Regimes. Agronomy Journal, 101:509-521.