Selection of Appropriate Depth and Spacing of Subsurface Drainage and Comparison of Some Drainage Equations in Rice Cultivation

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD graduate student of irrigation and drainage, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Iran.

2 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Iran.

3 rice research institute of iran

4 Professor, Department of Irrigation, Natural Resources and Agriculture College, University of Tehran (Karaj),Iran.

5 Scientific staff/University of Zabol

Abstract

In rice cultivation, mid-season and end-season drainage at harvest time  are two important operations of water management which, respectively, increase yield and provide better conditions for harvesting rice. Due to the unique conditions of paddy fields of Guilan province, making decisions about the spacing and depth of drains and proper equation to determine the drainage spacing in paddy field requires research on the mid-season and end-season drainage. Therefore, in this research, the efficiency of drains spacing (L) and depth (D) of subsurface drainage in controlling water table and also accuracy of the steady and non-steady equations were evaluated at mid-season and end-season drainage stages in Guilan’s rice fields. Drainage treatments included six conventional subsurface drainage systems with rice husk envelope including drainage system with drain depth of 0.8 m and drain spacing of 7.5 m (L7.5 D0.8),  (L10 D0.8), (L15 D0.8),  (L7.5 D1), (L10 D1), and (L15 D1). All drain lines were 40 m long and made of PVC corrugated pipes with a diameter of 125 mm. Results showed that subsurface drainage with spacing of 15 m and depth of 80 cm (due to the proper water table depth and higher yield) and subsurface drainage with distance of 10 m and depth of 80 cm (due to the highest resistance to pentrometer penetration and the lowest soil moisture content) are recommended as the best drainage treatment for mid-season and end-season drainage, respectively. Dagan, Hooghoudt and Bouwer & Van Schilfgaarde equations combined with Hooghoudt equation were suitable equations for determining drainage spacing at mid-season drainage stage. Hooghoudt, Kirkham, Dagan, Bouwer & Van Schilfgaarde equations combined with Hooghoudt equation and Glover-Dumm equation were selected as suitable formulas for determining the spacing of subsurface drains for end-season drainage.

Keywords

References

  1. بای بوردی، م.، 1378. اصول مهندسی زهکشی و بهسازی خاک. چاپ هشتم، انتشارات دانشگاه تهران، 641 صفحه.
  2. پلنگی، م.، ن. پیرمرادیان، و. کریمی و ب. امیری لاریجانی. 1393. ﺗﺄثیر زهکشی سطحی میان­فصل بر روند رشد، شاخص­های فیزیولوژیک و عملکرد برنج رقم طارم هاشمی. مجله تحقیقات غلات،4(4): 267-278.
  3. چاکانی، پ. 1394. اثر زهکشی سطحی و زیرزمینی میان­فصل بر خصوصیات خاک و عملکرد برنج رقم هاشمی در منطقه رشت. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه گیلان، 71 صفحه.
  4. چاکانی، پ.، پیرمرادیان، ن.، یزدانی، م. ر و م. نوایبان. 1394. اثر متقابل تداوم زهکشی و فاصله زهکش­های زیرزمینی در زهکشی میان­فصل بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج رقم هاشمی. نشریه تحقیقات آب و خاک ایران. 46(4): 707-714.
  5. درزی نفت­چالی، ع.، م. میرلطیفی، ع. شاهنظری، ف. اجلالی و م. مهدیان. 1391 الف. ﺗﺄثیر زهکشی سطحی و زیرزمینی بر تلفات فسفر اراضی شا لیزاری در فصل کشت برنج. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 6(3): 225-215.
  6. درزی، ع.، میرلطیفی، س. م.، شاهنظری، ع.، اجلالی، ف و م. ح. مهدیان. 1391ب. ﺗﺄثیر زهکشی سطحی و زیرزمینی بر عملکرد برنج و اجزای آن در اراضی شالیزاری. پژوهش آب در کشاورزی. 26(1):61-70.
  7. دهقانی، ن. 1393. ارزیابی اثر زهکشی میان­فصل بر تحمل­پذیری خاک در زمان برداشت و بهره­وری آب برنج (Oryza sativa L.)  رقم طارم هاشمی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گیلان، 93 صفحه.
  8. دهقانی، ن.، ن. پیرمرادیان، و. کریمی و م. نوابیان. 1394. ﺗﺄثیر زهکشی سطحی میان­فصل بر مشخصات ترک­های ایجاد شده در خاک سطحی مزارع شالیزاری. مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 22(6): 259 تا 270.
  9. علیزاده، م. 1389. بررسی ﺗﺄثیر توامان مواد آلی و زئولیت روی خصوصیات هیدرولیکی خاک و  جلوگیری از بروز درز و ترک در آبیاری غرقابی تناوبی. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه تهران، 104 صفحه.
  10. علیزاده، م. 1395. مقایسه معادلات زهکشی برای تعیین فاصله زهکش­های زیرزمینی در اراضی شالیزاری (مطالعه موردی: اراضی ﻣﺆسسه تحقیقات برنج کشور). پایان­نامه دکتری آبیاری و زهکشی، دانشگاه زابل، 163 صفحه.
  11. علیزاده، م.، افراسیاب، پ.، یزدانی، م. ر.، لیاقت، ع و م، دلبری. 1395 الف. ﺗﺄثیر عمق و فاصله زهکش­های زیرزمینی بر شدت زهکشی اراضی شالیزاری (مطالعه موردی: اراضی ﻣﺆسسه تحقیقات برنج کشور). نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 23(4): 219-233.
  12. علیزاده، م.، افراسیاب، پ.، یزدانی، م. ر.، لیاقت، ع و م، دلبری. 1395ب. ارزیابی اثر فاصله و عمق زهکش­های زیرزمینی در اراضی شالیزاری، به­منظور توسعه کشت دوم در یک مزرعه نمونه در گیلان. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. 30(2): 159- 172.
  13. کیا، ع. 1382. زهکشی زیرزمینی در اراضی شالیزاری. انتشارات مرکز توسعه منابع انسانی کشاورزی هراز. صفحه 87.
  14. یزدانی، م. ر.، پارسی­نژاد، م.، سپاسخواه، ع.، دواتگر، ن. و ش، عراقی­نژاد. 1393. بررسی عوامل ﻣﺆثر بر رفتار ترک­پذیری خاک­های شالیزاری (مطالعه موردی استان گیلان). مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک. 69: 47-58.
  15. Darzi, A., Mirlatifi, S. M. and A. Asgari. 2014. Comparison of steady and unsteady state drainage equations for determination of subsurface drain spacing in paddy fields: A case study in northern Iran. Paddy and Water Environment Journal. 12(1): 103-111.
  16. Djurović. N and R. Stričević. 2003. Some properties of Kirkham’s method for drain spacing determination in Marshy - Gley soil.  Journal of Agricultural Sciences. 48(1): 59-67.
  17. Jafari Talukolaee, M., A. Shahnazari, M. Ahmadi and A. Darzi Naftchali. 2015. "Drain discharge and salt load in response to subsurface drain depth and spacing in paddy fields. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE. 141(11): 171–176.
  18. Hălbac-Cotoară-Zamfir, R. 2009. Results obtained in drainage arrangements design by using drain- space application. Research Journal of Agricultural Science. 41(1): 426-431.
  19. Ishiguro, M. 1992. Effects of shrinkage and swelling of soils on water management in paddy fields. Journal of Soil and Water Engineering for Paddy Field Management. 258-267.
  20. Islam, M. J., G. Mowla, M. S. Islam and P. B Leeds-Harrison. 2003. Model for efficient use of limited water for rice production. Pakistan Journal of Biological Sciences. 6(18): 1600-1607.
  21. Kumar, R., Bhakar, S .R. and P. K. Singh. 2013. Evaluation of hydraulic characteristics and management strategies of subsurface drainage system in Indira Gandhi Canal Command. Agriculture Engineering International: CIGR Journal. 15(2): 1-9.
  22. Mathew, E. K., R .K. Panda and M. Nair. 2001. Influence of subsurface drainage on crop production and soil quality in a low-lying acid sulphate soil. Journal of Agricultural Water Management. 47(3): 191-209.
  23. Oosterbaan, R J., 2002. Drainage research in farmer fields: Analysis of data. Part of project ‘‘Liquid Gold’’ of the International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI). Wageningen, The Netherlands.
  24. Pali, A. K., Katre, P and D. Khalkho. 2014. An unsteady subsurface drainage equation incorporating variability of soil drainage properties. Journal of Water Resources Management. 28(9): 2639–2653.
  25. Peng, Sh., He, Y., Yang, Sh and J. Xu. 2015. Effect of controlled irrigation and drainage on nitrogen leaching losses from paddy fields. Journal of Paddy and Water Environment. 13(4): 303–312.
  26. Rahman, S. M., K. Kakuda, Y. Sasaki, and H. Ando. 2013. Effect of mid-drainage on root physiological activities, N uptake and yield of rice in north east Japan. Journal of Agricultural Science. 16(4): 197-206.
  27. Ramesh Chandra, S. and K. Shyamsundar. 2007. Performance evaluation of subsurface drainage system under unsteady state flow conditions in coastal saline soils Of Andhra Pradesh, India. USCID Fourth International Conference. 303- 312.
  28. Satyanarayana, T.V. and J. Boonstra. 2007. Subsurface drainage pilot area experiences in three irrigated project commands of Andhra Pradesh in India. Journal of Irrigation and Drainage. 56: 245–252.
  29. Toung, T. P., R. J. Cabangon and M. C. S. Wopereis. 1996. Quantifying flow processes during land soaking of cracked rice soils. Journal of Soil Science Society of America. 60(3):872-879.
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 32, Issue 1
June 2018
Pages 1-14

Files

Share

How to cite

Statistics