بررسی چگونگی توزیع رطوبت در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی و مقایسه داده‌ها با نتایج HYDRUS 2D

نویسندگان

1 مدیر گروه تحقیقات به‌زراعی، مؤسسه تحقیقات و آموزش نیشکر خوزستان

2 کارشناس محقق موسسه تحقیقات و آموزش نیشکر خوزستان

3 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد

10.22034/ws.2021.12155

چکیده

توزیع رطوبت یکی از فاکتورهای مهم و تعیین کننده در انتخاب روش آبیاری متناسب با گیاه است. در این مطالعه به بررسی توزیع رطوبت در آبیاری قطره‌ای زیر سطحی نیشکر در خاک با بافت رسی‌سیلتی پرداخته شده است. آزمایش‌ها به ازای دبی قطره‌چکان‌ها ۲/۱ لیتر در ساعت و دو فاصله قطره‌چکان ۵۰ و ۶۰ سانتی‌متر (50L و 60L) و کارگذاری لوله آبده در سه عمق ۱۵، ۲۰، ۳۰ سانتی‌متر (15d، 20d و 30d) در سه تکرار انجام شده است. نمونه‌برداری از خاک جهت تعیین رطوبت، در سه فاصله افقی 0، 30 و 60 سانتی‌متری از لوله آبده و به ترتیب از اعماق 0-30، 30-60 و 60-90 سانتی‌متری در سه مرحله طی شش ماه دوره آزمایش، انجام گرفت. با استفاده از نرم‌افزار هایدروس (دو بعدی) توزیع رطوبت در اطراف لوله‌های آبده در سه عمق کارگذاری شده برای فاصله 60 سانتی‌متری بین قطره‌چکان‌ها برآورد گردید. جهت بررسی دقت نرم‌افزار هایدروس، مقادیر رطوبت در طول دوره آزمایش با استفاده از دستگاه تی-دی‌آر، در 15 نقطه اطراف لوله‌های آبده مذکور اندازه‌گیری گردید. طبق رطوبت‌های اندازه‌گیری شده در مزرعه مقادیر رطوبت تا فاصله افقی ۶۰ و عمودی 90 سانتی‌متری از لوله‌های آبده در تمامی تیمارها بین حد ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم قرارگرفته‌اند. دقت نرم‌افزار هایدورس (دو بعدی) در شبیه سازی رطوبت خاک در اطراف لوله‌های آبده در حالت فاصله 60 سانتی‌متر بین قطره‌چکان‌ها با توجه به عمق قرارگیری لوله‌ها 15d، 20d و 30d طبق معیار جذر میانگین مربعات خطا نرمال شده(NRMSE)، به ترتیب در محدوده متوسط، خوب و متوسط قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Moisture Distribution in Subsurface Drip Irrigation and Comparison of the Data with HYDRUS-2D Results

نویسندگان [English]

  • Ali Sheni Dashtgol 1
  • Jalil Kermannezhad 2
  • Majid Hamoodi 2
  • E Ghanbari-Adivi 3
1 Expert of Sugar Cane Research and Education Institute, Khozestan, Iran.
2 Lorestan university
3 Assist. Prof., Dept. of Water Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

Moisture distribution is one of the most important factors in selecting the suitable irrigation method for a crop. In this study, distribution of soil moisture content in sugarcane subsurface drip irrigation in silty-clay soil, was investigated. The experiments were carried out with drippers having the discharge rate of 1.2 liter per hour, three installation depths of 15, 20 and 30 centimeters (d15, d20, d30), and two spaces of 50 and 60 centimeters (L50 and L60), at three replications. Soil water content sampling during the experiment was performed at the three stages with three horizontal distances of 0, 30 and 60 cm from the drip pipe and at depths of 0-30, 6-30 and 90-60 cm, respectively. Using HYDRUS-2D, moisture distribution around the supply pipes installed at three depths in the condition of 60 cm distance between the drippers, was determined. To evaluate the accuracy of HYDRUS, the moisture content was measured by TDR device at 15 observation points around supply pipe. The moisture content around the supply pipe within the horizontal distance of 60 cm and the vertical distance of 90 cm was within range of wilting point and field capacity. Accuracy of HYDRUS-2D software in simulation of soil moisture around the supply pipe for condition of 60 cm distance between the drippers at the depths of d15, d20, and d30 based on the NRMSE criterion, were in the medium, good and medium range, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • HYDRUS
  • Moisture distribution
  • Subsurface drip irrigation
  • Sugarcane
  • TDR
Bannayan M and Hoogenboom G, 2009. Using pattern recognition for estimating cultivar coefficients of a crop simulation model. Field Crops Research 111(3): 290-302.
Bazaneh M, Khorsand A, Zeinalzadeh K and Besharat S, 2016. Evaluation of HYDRUS 2D software to estimate storedwater and wetting pattern of surface drip Irrigation. Water and Soil Science- University of Tabriz 26(1.2):287-301. (In Persian with English abstract)
Bizari DR, Grecco KL, Oliveira PD, Querido DCM and Souza CF, 2014. Soil solution distribution under subsurface drip fertigation determined using TDR technique. Revista Brasileira de AgriculturaIrrigada 8(2): 139-146.
Camp CR, 1998. Subsurface drip irrigation: a review. Transactions of the ASAE 41(5): 33-53.
Consoli S, Stagno F, Roccuzzo G, Cirelli GL and Intrigliolo F, 2014. Sustainable management of limited water resources in a young orange orchard. Journal of Agricultural Water Management 132: 60-68.
Cook FJ, Fitch P, Thorburn PJ, Charlesworth PB and Bristow KL, 2006. Modelling trickle irrigation: comparison of analytical and numerical models for estimation of wetting front position with time. Journal of Environmental Modelling & Software 21(9): 1353-1359.
Cote CM, Bristow KL, Charlesworth PB, Cook FJ and Thorburn PJ, 2003. Analysis of soil wetting and solute transport in subsurface trickle irrigation. Journal of Irrigation Science 22: 143-156.
Douh B, Boujelben A, Khila S and Mguidiche A, 2013. Effect of subsurface drip irrigation system depth on soil water content distribution at different depths and different times after irrigation. Larhyss Journal 13: 7-16.
El-nesr M, Alazba A and Simunek J, 2014. Hydrus simulations of the effects of dual-drip subsurface irrigation and a physical barrier on water movement and solute transport in soils. Journal of Irrigation Science 32(2): 111–125.
Fan W and Li G, 2018. Effect of soil properties on hydraulic characteristics under subsurface drip irrigation. In IOP Conference Series. Earth and Environmental Science 121(5): 042-052
Irmak S, Djaman K and Rudnick DR, 2016. Effect of full and limited irrigation amount and frequency on subsurface drip‑irrigated maize evapotranspiration, yield, and water use efficiency and yield response factors. Irrigation Science 34: 271–286.
Khalili M, Akbari M, Hezarjaribi A, Zakerinia M and Abbasi F, 2014. Numerical versus empirical models for estimating wetting patterns in subsurface drip irrigation systems. Journal of Agriculture Engineering Research 15(2): 1-14. (In Persian with English abstract)
Khanmohamadi N and Besharat S, 2013. Simulating wetting front in drip irrigation using Hydrus-2D. Journal of Water and Soil Resource Conservation 4(2):15-27. (In Persian with English abstract)
Kumar D, Kumar A, Sarkar S, Mohodi D, Thakuria P and Das J, 2015. Optimal design of flow rate in drip irrigation system to enhance the tomato cultivation. International Journal of Agriculture. Environment and Biotechnology 8(1): 11-19.
Maurice B, Emile N and Charlotte U, 2016. Assessment of wetting pattern and moisture distribution under point source drip irrigation in NYAGATARE – RWANDA. International Journal of Innovation and Scientific Research 26(2): 484–493.
Norouzian Z, Sadraddini AA, Nazemi AH and Delirhasannia R, 2016.Experimental and numerical investigations of soil water distribution under subsurface drip irrigation in level and sloping layered soils. Water and Soil Science- University of Tabriz 26(4.2):13-27. (In Persian with English abstract)
Philip JR, 1984. Travel times from buried and surface infiltration point sources. Journal of Water Resources Research 20(7):990-994.
Schaap MG, Leij FJ and van Genuchten MTh, 2001. ROSETTA: a computer program for estimating soil hydraulic properties with hierarchical pedotransfer functions. Journal of Hydrology 25(1): 163–176.
Shaju N, 2017. Soil moisture distribution status and wetting pattern under SDI. International Journal of Engineering Science 34(2): 47-48.
Singh DK, Rajput TBS, Singh DK, Sikarwar HS, Sahoo RN and Ahmad T, 2006. Simulation of soil wetting pattern with subsurface drip irrigation from line source. Journal of Agriculture and Water Management 83(1): 130-134.
Souza CF, and Bizari DR, 2018, Soil solution distribution in subsurface drip irrigation in sugarcane. Journal of Engenharia Agrícola 38(2): 217-224.
Wang S, Jiao X, Guo W, Lu J, Bai Y and Wang L, 2018. Adaptability of shallow subsurface drip irrigation of alfalfa in an arid desert area of Northern Xinjiang. PLOS One. 13(4): 0195965.
Zur B, 1996. Wetted soil volume as a design objective in trickle irrigation. Journal of Irrigation Science. 16: 101-106.