۲۰۷۱۷پ
per
توزیع شوری در ناحیه ریشه با آبیاری قطره‌ای زیرسطحی و اثر آن بر فراهمی آب برمبنای گنجایش آب انتگرالی و انرژی انتگرالی برای درخت پسته
Root zone salinity distribution under subsurface drip irrigation and studying its effect on soil water availability based on integral water capacity and integral energy for pistachio trees
/علی عطایی اینی علیا
: کشاورزی
، ۱۳۹۷
، میرزائی
۱۸۱ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
علوم خاک - گرایش فیزیک و حفاظت خاک
۱۳۹۷/۱۱/۱۷
تبریز
در شرایطی که اقلیم خشک و نیمه خشک کشور و کمبود منابع آب شیرین امر کشاورزی را با مشکلات جدی مواجه کرده است، کشت درختان پسته با آب شور می‌صتواند تضمینی بر اشتغال و درآمد ساکنان این مناطق باشد .یکی از اقدامات مؤثر در زمینه کاربرد آب شور در باغات، استفاده از سامانه آبیاری قطره‌صای به صورت سطحی و زیرسطحی است .افزایش اطلاعات در رابطه با اثرات تغییر سامانه‌صهای آبیاری قطره‌صای سطحی به قطره‌صای زیرسطحی بر الگوی توزیع رطوبت، تجمع املاح در ناحیه ریشه، چگونگی فراهمی آب خاک و پاسخ گیاهی در شرایط مزرعه ضروری می‌صباشد .لذا این پژوهش با هدف مطالعه و مدل‌سازی توزیع شوری و رطوبت خاک در سامانه‌صهای آبیاری مذکور همراه با تعیین فراهمی آب خاک با استفاده از شاخص‌صهای فیزیکی خاک و پاسخ گیاهی به اجرا در آمد .برای این منظور یک باغ پسته ۱۰ هکتاری با سامانه آبیاری قطره‌صای سطحی، واقع در شهرستان شهریار استان تهران انتخاب گردید .تیمارهای آبیاری شامل آبیاری قطره‌صای سطحی با آب شور(DI) ، آبیاری قطره‌صای زیر سطحی با آب شور (SDI) و آبیاری قطره‌صای سطحی با آب شیرین (A) در آن پیاده شد .برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در ابتدای فصل رشد نمونه‌صهای دست خورده و دست نخورده از عمق‌صهای۲۰- ۰،۴۰- ۲۰،۶۰ - ۴۰و۸۰ - ۶۰ سانتی‌صمتری تهیه گردید .در نیمه‌صهای فصل رشد از هر سامانه آبیاری سه درخت انتخاب و توزیع شوری و رطوبت حاصل از کاربرد آب شور در دامنه ریشه این درختان اندازه‌صگیری شد .همزمان با اندازه‌صگیری توزیع رطوبت خاک، پاسخ‌صهای گیاهی شامل دمای تاج گیاه، شاخص درجه روز - تنش(SDD) ، شاخص تنش آب محصول(CWSI) ، هدایت روزنه‌صای (gs) و جریان شیره آوندی (SF) در سه دور آبیاری اندازه‌صگیری شدند .در انتهای فصل رشد نیز صفات کمی و کیفی محصول پسته از قبیل درصد پوکی، درصد خندانی، وزن ۱۰ عدد پسته و انس پسته) تعداد پسته در یک انس معادل ۳۵/۲۸ گرم (برای هر درخت تعیین شد .بر طبق نتایج حاصله دمای تاج گیاه و اختلاف آن با دمای اتمسفر بین دو سامانه آبیاری تغییر معنی‌صداری را نشان نداد .در SDI به طور معنی‌صداری مقدار CWSI و SDD کمتر و هدایت روزنه‌صای بیشتر از DI بدست آمد .مقدار SF در طول دوره آبیاری کاهش یافت که میزان کاهش آن در سامانه DI بیشتر از SDI بود .با توجه به حجم یکسان آب آبیاری در این دو تیمار، اختلافات حاصله ناشی از چگونگی توزیع رطوبت و املاح در این دو سامانه می‌صباشد که به نحوی بیان کننده مزیت آبیاری SDI در فراهمی آب خاک است .از هدایت روزنه‌صای جهت تعیین پارامترهای مورد نیاز برای مدل‌سازی هایدروس استفاده شد .دو پارامتر h_m۵۰ و) EC_۵۰ معادل کاهش ۵۰ درصد جذب آب ریشه به دلیل خشکی و شوری (به ترتیب cm۸۹۲۵ و dS/m ۲۹.۷ بدست آمد .نتایج نشان داد که کمترین میزان تجمع املاح در نزدیکی قطره‌صچکان‌صها می‌صباشد و با دور شدن از آن، شوری خاک افزایش می‌صیابد .نتایج مدل‌سازی در محل‌صهای منطبق به اندازه‌صگیری‌صها با داده‌صهای رطوبت و شوری خاک اندازه‌صگیری شده مقایسه شد و با استفاده از آماره‌صهای صحت سنجی، صحت و دقت مدل هایدروس مورد بررسی قرار گرفت .مقادیر آماره‌صهایME ،RMSE ، NRMSE و E در برآورد توزیع شوری (dS/m)برای SDI به ترتیب۱۴۷/۰ -،۱۰۹/۱ ، ۶/۱۳ و ۶۳۳/۰ و برایDI ۵۸۲/۰ -،۴۲۵/۱ ، ۴/۱۶ و ۴۵۶/۰ بدست آمد .مقادیر این آماره‌صها برای برآورد توزیع رطوبت (m۳/m۳)در SDI به ترتیب۰۰۳/۰ -،۰۲۳/۰ ، ۹۹/۱۳ و ۸۲۲/۰ و درDI ۰۰۴/۰ -،۰۲۳/۰ ، ۱۵/۱۵ و ۸۶۳/۰ محاسبه گردید که این نشان می‌صدهد مدل هایدروس توزیع رطوبت را با دقت بیشتری نسبت به توزیع شوری برآورد می‌صنماید .تعرق روزانه و جذب آب ریشه محاسبه شده از مدل باCWSI ، هدایت روزنه‌صای و جریان شیره آوندی همبستگی معنی‌صداری را نشان داد .بر اساس اندازه‌صگیری گیاهی و نتایج مدل هایدروس مشخص شد که جذب آب ریشه در SDI به طور معنی‌صداری از DI بیشتر بود که نشان می‌صدهد SDI با کاهش تبخیر سطحی و توزیع مناسب رطوبت و شوری، باعث تنش رطوبتی کمتری می‌صگردد .مشاهدات نشان داد که کاهش رطوبت خاک از روز پنجم آبیاری، جذب آب ریشه را با محدودیت مواجه کرد، لذا کوتاه‌صتر کردن دور آبیاری برای جلوگیری از تنش رطوبتی ضروری می‌صباشد .محاسبه معیارهای فراهمی آب نشان داد که ظرفیت آب انتگرالی (IWC) به دست آمده ازSF (IWC_SF) ، کل آب قابل استخراج توسط گیاه را نشان می‌صدهد .اما بر اساس IWC_CWSI و IWC_gs مشخص شد که در زمان اوج تنش) میانه روز (فراهمی آب خاک برای رفع نیاز تعرق کافی نیست .با اعمال شوری از طریق رابطه ونگنوختن در محاسبهIWC ، مقدار آب قابل استفاده نزدیک به IWC_gs و مقدار انرژی جذب واحد آب نزدیک به IWC_SF بدست آمد .این یافته نشان می‌صدهد که ضرایب وزنی در نظر گرفته شده برای اعمال محدودیت‌صهای فیزیکی در IWC_VG از نظر انرژی جذب و میزان فراهمی آب بهترین برآورد را از شرایط فیزیکی خاک دارد .بر اساس تمامی معیارهای فراهمی آب خاک، سامانه آبیاری SDI آب قابل استفاده بیشتری و انرژی جذب آب کمتری را نسبت به DI نشان داد .این نتیجه با نتایج به دست امده از شاخص‌صهای پاسخ گیاهی همخوانی دارد
Cultivation of pistachio trees with saline water may greatly substantiate yield and improve farmer's income under arid and semi-arid climate conditions in Iran. Surface (DI) and subsurface drip-irrigation systems (SDI) are effective approach to use saline water in pistachio production. Understanding the effect of substituting DI by SDI on water and salt distribution in root zone, soil water availability and plant responses is essential to efficient water use. The present study was conducted to modeling water and salinity distribution in root zone of pistachio trees, as well as water availability and plant response under the two irrigation systems. A 10 ha pistachio garden with DI system located in Shahriar, Tehran province, was selected. Irrigation treatments including DI and SDI with saline water and DI with fresh water (A) were established. Appropriate soil physical and chemical properties were measured by using disturbed and undisturbed samples (in cylinders) taken from different depths of the soil profile. In mid growing season, three trees from each treatment were selected and water and salinity distribution in the root zone were measured. Plant responses including canopy temperature (Tc), stress degree day (SDD), crop water stress index (CWSI), stomata conductance (gs) and sap flow (SF) were also measured. At the end of growing season, quantitative and qualitative traits of pistachio yield such as percentage of pods, split rate, weight of 10 pistachios and number of pistachios per ounce were determined. There was no significant difference in the canopy temperature and canopyair temperature between DI and SDI. The CWSI and SDD in SDI were significantly lower than DI, and gs was greater than DI. Sap flow decreased progressively during the time period between successive irrigation periods but the decrease in DI was greater than SDI. With equal depth of irrigation water applied to DI and SDI, more favorable moisture and salinity distribution in the root zone were established in SDI compared to DI treatment. Leaf stomatal conductance was used to obtain water stress response function parameters (h_m50 and EC_50) that needed for HYDRUS-2D modeling. They represent, respectively, the matric pressure head and salinity at which water extraction is reduced by 50 and were calculated to be 8925cm and 29.7dS/m. The results showed that in the immediate vicinity of the emitters soil salinity was least and salt accumulation was observed far from the emitters at the wetting front edge. HYDRUS outputs were compared with the measured data. The ME, RMSE, NRMSE and E statistics for salinity distribution modeling were -0.147, 1.109, 13.6, 0.633 for SDI and -0.582, 1.425, 16.4, 0.456 for DI, respectively. These statistics for water distribution modeling likewise were calculated -0.003, 0.023, 13.99, 0.822 in SDI and -0.004, 0.023, 15.15, 0.863 in DI, respectively, implying that moisture distribution was predicted more accurate than salinity. Daily transpiration and root water uptake predicted by HYDRUS, were significantly correlated to CWSI, gs and SF. Plant measurements and HYDRUS results, show that root water uptake in SDI was significantly higher than DI, due to decrease in surface evaporation loss and development of more favorable water and salt distribution in the root zone, leading to less water and salinity stress and consequently more water uptake. Furthermore results revealed that soil moisture storage reduction after five days from irrigation limited root water uptake, so it is necessary to adjust irrigation period appropriately to avoid stress. IWC_SF in fact represents total plant extractable water in the root zone. IWC_CWSI and IWC_gs demonstrated that at the midday, soil water availability may not be sufficient to meet transpiration requirement. By considering salinity effect, calculated IWC_VG was very close to plant response based IWC_gs and the integral energy based on IWCVG and IWCSF were also similar. These findings indicate that weighting functions employed in IWC_VG calculation led to more realistic estimates of soil physical limitations to water availability and to integral energy. It is found that based on all soil water availability criteria, SDI provided more available water and less integral energy than DI. These results were in consistent with plant responses and production criteria
Root zone salinity distribution under subsurface drip irrigation and studying its effect on soil water availability based on integral water capacity and integral energy for pistachio trees
عطایی اینی علیا، علی
Ataee, Ali
نیشابوری، محمدرضا، استاد راهنما
اکبری، مهدی، استاد راهنما
عنابی میلانی، اژدر، استاد مشاور
زارع‌حقی، داود، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
