ارزیابی مدل 2D HYDRUS در شبیه‌سازی حرکت آب و نیترات در آبیاری فارو ذرت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

2 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

چکیده

امروزه شبیه‌سازی حرکت آب و املاح در روش‌های آبیاری متفاوت با استفاده از مدل‌های مختلفی انجام و ارزیابی می‌گردد. هدف این تحقیق مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی تیمار‌های مختلف آبیاری فارو در مدل دو بعدی HYDRUS با آزمایش‌های تجربی مزرعه‌ می‌باشد. تیمار‌های مورد مطالعه شامل آبیاری سنتی (CI)‏، آبیاری یک در میان ثابت (FPRI) و کم‌آبیاری (DI) بود. مقادیر شاخص ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) مربوط به رطوبت برآوردی در سه تیمار‏، در بازه 03/0 تا 05/0 (cm3cm-3)محاسبه شده است. با توجه به نتایج شبیه‌سازی، با گذشت 10 روز از دوره شبیه‌سازی، نحوه توزیع رطوبت در اطراف منطقه جذب ریشه در حدود رطوبت سهل الوصول قرار داشته و امکان افزایش دور آبیاری تا 13 روز به‌جای 10 روز وجود داشت. میزان نیترات برآوردی تیمار FPRI و DI در مقایسه با مقادیر اندازه‌گیری شده، حالت بیش‌برآوردی از خود نشان داده است. پتانسیل آبشویی نیترات از عمق 40 (cm) در تیمارهای مختلف نیز به‌صورت CI> DI >FPRI بوده است. بدین‌ترتیب، در تیمارهای کم‌آبیاری نیتروژن بیشتری در اختیار گیاه قرار می‌گیرد. بنابراین، مدل دو بعدی HYDRUS به‌عنوان یک ابزار قدرتمند در شبیه‌سازی و اعمال مدیریت‌های مختلف مصرف آب و املاح در آبیاری فارو قابل توصیه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of HYDRUS - 2D Model in Water and Nitrate Transport Simulation at Maize Furrow Irrigation

نویسندگان [English]

  • E Rezaei Abajelu 1
  • S Besharat 2
  • V Rezaverdineghad 2
1 Ph.D. Student, Water Eng. Dept., Faculty of Agriculture, University of Urmia, Iran
2 Assist. Prof., Water Eng. Dept., Faculty of Agriculture, University of Urmia, Iran
چکیده [English]

Nowadays, Water and solute transport simulations in different irrigation methods are evaluated using different models. The purpose of this study was to compare the simulation results of HYDRUS-2D model for different furrow irrigation treatments with field experiments. Treatments included Conventional Irrigation (CI), Fixed Partial Root Irrigation (FPRI) and Deficit Irrigation (DI). Root Mean Square Error (RMSE) values were calculated in the range of 0.03 to 0.05 (cm3 cm-3) for the estimated water content in the treatments. According to the simulation results, after a period of a 10 days, the distribution of moisture around the root zone was in the range of the readily available water content, so it was possible to increase irrigation interval up to 13 days instead of 10 days. Estimated nitrate values of FPRI and DI treatments showed an overestimation in comparison with the measured values. The potential for nitrate leaching at 40 cm depth would be estimated in the order of CI> DI>FPRI for different treatments. Thus, more nitrogen was available to the plant in deficit irrigation treatments (DI, FPRI). Therefore, HYDRUS-2D model is advisable as a powerful tool in the simulation and management of water and solute consumptions in the furrow irrigation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deficit Irrigation
  • Fixed patrial root irrigation
  • Nitrate transport
  • Simulation
  • Water distribution
 
Abbasi F، 1386. فیزیک خاک پیشرفته., 2007. Advanced Soil Physics. انتشارات دانشگاه تهران. Tehran University Press. 260 صفحه، چاپ اول. 260 pages, first print (in Persian).
Abbasi F, Feyen J and van Genuchten MT, 2004. Two dimensional simulation of water flow and solute transport below furrows: Model calibration and validation. Journal of Hydrology 290(1–2): 63–79.
Beven KJ, Henderson DE and Reeves AD, 1993. Dispersion parameters for undisturbed partially saturated soil. Journal of Hydrology 143: 19–43.
Crevoisier D, Popova Z, Mailhol JC and Ruelle P, 2008. Assessment and simulation of water and nitrogen transfer under furrow irrigation. Agricultural Water Management 95(4): 354–366.
Deb SK, Sharma P, Shukla MK, Ashigh J and Šimůnek J, 2016. Numerical evaluation of nitrate distributions in the onion root zone under conventional furrow fertigation. Journal of Hydrologic Engineering 21(2): 1-12.
Ebrahimian H, Liaghat A, Parsinejad M, Abbasi F and Navabian M, 2011. Yield production and water use efficiency under conventional and alternate furrow fertigations. ICIDs 21st Int. Congress on Irrigation and Drainage, International Commission on Irrigation and Drainage (ICID), New Delhi, India.
Ebrahimian H, Liaghat A, Parsinejad M, Abbasi F and Navabian M, 2012. Comparison of One- and Two-dimensional models to simulate alternate and conventional furrow fertigation. Irrigation and Drainage Engineering 138(10): 929-938.
Feddes RA, Kowalik PJ and Zaradny H, 1978. Simulation of Field Water Use and Crop Yield, Wiley, New York.
Hu T, Kang Sh, Li F and Zhang J, 2009. Effects of partial root-zone irrigation on the nitrogen absorption and utilization of maize. Agricultural Water Management 96: 208-214.
Mailhol JC, Ruelle P and Nemeth I, 2001. Impact of fertilization practices on nitrogen leaching under irrigation. Irrigation Science 20: 139-147.
Rocha D, Abbasi F and Feyen J, 2006. Sensitivity analysis of soil hydraulic properties of subsurface water Flow in furrows. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 132(4): 418-424.
Šimůnek J, Bristow KL, Helalia SA and Siyal AA, 2016. The effect of different fertigation strategies and furrow surface treatments on plant water and nitrogen use. Irrigation Science 34(1): 53-69.
Slatni A, Zayani K, Zairi A, Yacoubi S, Salvador R and Playán E, 2011. Assessing alternate furrow strategies for potato at the Cherfech irrigation district of Tunisia. Biosystems Engineering 108(2): 154–163.
Tafteh A and Sepaskhah AL, 2012, Application of HYDRUS-1D model for simulating water and nitrate leaching from continuous and alternate furrow irrigated rapeseed and maize fields. Agricultural Water Management 113: 19– 29.
Thind HS, Buttar GS and Aujla MS, 2010. Yield and water use efficiency of wheat and cotton under alternate furrow and check-basin irrigation with canal and tube well water in Punjab, India. Irrigation Science 28(6): 489–496.
Tiercelin JR and Vidal A, 2006. Traite´ d’Irrigation (Irrigation Treatment), 2nd edition. Lavoisier edition, Paris, France.
Varlev I, Popova Z and Gospodinov I, 1998. Furrow surge irrigation as water saving technique. pp. 131–140. In: Pereira, L.S., Gowing, J. (Eds.), Selected Papers of the First Inter-Regional Conference of ICID Environment—Water: Innovative Issues in Irrigation and Drainage, Lisbon.
Vrugt JA, M Tvan Wijk, JW Hopmans and Šimůnek J, 2001. One, two and three-dimensional root water uptake functions for transient modeling, Water Resources Research 37(10): 2457-2470.