برآورد جداگانه اجزای تبخیر و تعرق ذرت با استفاده از مدل‌های تجربی در شرایط تنش آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دکترای آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران.

چکیده

در برنامه‌ریزی آبیاری، اجزاءِ تبخیر- تعرق شامل نیاز آبی واقعی گیاه (تعرق) و تلفات آب (تبخیر) نقش  دارند. در این پژوهش، برای مدیریت کم‌آبیاری، مقادیر اجزاءِ تبخیر- تعرق ذرت در شرایط تنش آبی شبیه‌سازی شد. تنش آبی از طریق کاهش آب خاک نسبت به حد آب سهل‌الوصول اعمال شد. تیمارها شامل تخلیه مجاز آب خاک در چهار سطح (I0) 40%، (I1) 55%، (I2) 70% و (I3) 85% از کل آب قابل استفاده خاک بود. مقادیر تبخیر- تعرق ذرت و اجزاءِ آن (مقدار تبخیر و مقدار تعرق به‌طور جداگانه)، در بستر کشت مینی‌لایسیمتر اندازه‌گیری شد. جمع مقادیر تبخیر- تعرق، جزء تعرق و جزء تبخیر (در کل دوره رشد ذرت) به­ترتیب برابر با 443، 319 و 124 میلی‌متر (I0)، 401، 282 و 119 میلی‌متر (I1)، 303، 211 و 92 میلی‌متر (I2) و 201، 127 و 74 میلی‌متر (I3) بود. کمبود آب خاک باعث کاهش مقدار تبخیر- تعرق و اجزاءِ آن نسبت به حالت رایج در منطقه (تیمار I0) شد. کاهش تلفات تبخیر از نکات مطلوب در این شیوه کم‌آبیاری (دور آبیاری بلند) بود. برای شبیه‌سازی مقادیر تعرق و تبخیر، از داده‌های تبخیر- تعرق (در تیمار I0)، ضرایب تنش تبخیر- تعرق (Ks) و حساسیت مرحله رشد گیاه (Kpi) و کاربرد توابع خطی، نمایی، لگاریتمی، درجه دوم و توانی، به‌عنوان مدل‌های رگرسیونی استفاده شد. با استفاده از داده‌های واقعی، ضرایب مجهول در توابع توسط نرم‌افزار SPSS برآورد شد و مدل‌های رگرسیونی ایجاد شد. آماره‌های ارزیابی مدل‌ها نشان دادند که تابع خطی با ضریب تبیین (R2) 0/91 و تابع درجه دوم با ضریب تبیین (R2) 0/874، به‌ترتیب، مدل‌های بهینه برای برآورد مقدار تعرق و تبخیر در شرایط تنش آبی بوده‌اند. از طریق برآورد جداگانه اجزاءِ تبخیر- تعرق ذرت، می‌توان نیاز آبی واقعی گیاه و تلفات تبخیر را دقیق‌تر برآورد کرد. در این‌صورت معیار مناسبی برای برنامه‌ریزی آبیاری و محاسبه راندمان مصرف آب در دست خواهد بود. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Separate Estimation of Maize Evapotranspiration Components by Using Experimental Models under Water Stress Conditions

نویسنده [English]

  • reza saeidi
Assistant Prof., Irrigation and Drainage Engineering, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

For irrigation planning, parameters such as actual crop water needs (transpiration) and water losses (evaporation) are considered. In this research, for management of deficit irrigation, the amounts of maize evapotranspiration components were simulated under water stress conditions. Water stress was applied by reducing the soil water, relative to the readily available water. Four treatments were defined as depletion of the available soil water by 40% (I0), 55% (I1), 70% (I2), and 85% (I3). The amounts of maize evapotranspiration and its components (transpiration and evaporation rates separately) were measured in a mini-lysimeter. The seasonal total values of evapotranspiration and components of transpiration and evaporation were equal to 443, 319 and 124 mm (I0), 401, 282 and 119 mm (I1), 303, 211 and 92 mm (I2), and 201, 127 and 74 mm (I3), respectively. Soil water deficiency reduced the evapotranspiration and its components relative to the normal conditions (treatment I0). Reduction of evaporation losses was favorable point in this deficit irrigation method (long irrigation interval). Transpiration and evaporation values were simulated based on the evapotranspiration data (in I0), evapotranspiration stress coefficient (Ks), and crop growth stage sensitivity (Kpi). For this purpose, we used the linear, exponential, logarithmic, polynomial, and power functions as the regression models. By using the actual data, unknown coefficients in the functions were estimated by SPSS software and regression models were generated. Statistical analyses showed that the linear function (R2= 0.91) and polynomial function (R2= 0.874) were the optimal models for estimation of transpiration and evaporation components (under water stress conditions), respectively. The actual water requirement of crop and evaporation losses can be estimated more accurately by separate estimation of evapotranspiration components. This would provide a suitable criterion for irrigation planning and calculation of water use efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evaporation losses
  • Growth stage sensitivity
  • Regression modeling
  • Stress coefficient
  1. دهقانی سانیج، ح. کنعانی، ا. و س. اخوان. 1396. ارزیابی تبخیر-تعرق ذرت و اجزای آن و ارتباط آن‌ها با شاخص سطح برگ در سیستم آبیاری قطره­ای سطحی و زیرسطحی. مجله آب و خاک. 31(6): 1549-1560.
  2. سعیدی، ر. a اثر تنش خشکی و شوری در برآورد عملکرد ذرت علوفه‌ای از طریق تبخیر-تعرق دوره‌ای، با استفاده از مدل‌های مختلف. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 35(2): 107-122.
  3. سعیدی، ر. b جداسازی تبخیر و تعرق در کشت ذرت و بررسی پاسخ آن‌ها به سطوح مختلف آبیاری. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 52(5): 1263-1273.
  4. سعیدی، ر. c بررسی حساسیت درون فصلی تبخیر- تعرق ذرت به تنش آبی، در سطوح مختلف آبیاری. مجله آب و خاک. 35(3): 335-348.
  5. سعیدی، ر. و ع. ستوده‌نیا. 1400. واکنش عملکرد به تبخیر- تعرق ذرت، تحت تأثیر تنش آبی در مراحل مختلف رشد (در دشت قزوین). مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 52(3): 611- 620.
  6. سعیدی، ر. رمضانی اعتدالی، ه. ستوده‌نیا، ع. نظری، ب. و ع. کاوریانی. 1399. مدیریت مصرف آب شور و کود نیتروژن در کشت ذرت. مجله آب و خاک. 34(4): 861- 877.
  7. سعیدی، ر. ستوده‌نیا، ع. رمضانی اعتدالی، ه. کاویانی، ع. و ب. نظری. 1397. مطالعه تأثیر تنش‌های شوری آب و حاصلخیزی خاک، بر تبخیر‌‌ و‌‌‌ تعرق ذرت علوفه‌ای. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 49(4): 945- 954.
  8. ماهرخ، ع. نبی‌پور، م. روشنفکر، ح. و ر. چوکان. 1398. واکنش برخی صفات فیزیولوژیکی ذرت دانه‌ای به تنش خشکی و کاربرد هورمون‌های سیتوکینین و اکسین. مجله تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 12(1): 1-15.
  9. محمدی، م. لیاقت، ع. و ح. مولوی. 1389. بهینه‌سازی مصرف آب و تعیین ضرایب حساسیت گوجه فرنگی در شرایط توأمان تنش شوری و خشکی در منطقه کرج. مجله آب و خاک. 24(3): 583-592.
  10. محمدی بهمدی، م. و م. آرمین. 1396. اثر تنش خشکی بر عملکرد و اجزای عملکرد ارقام مختلف ذرت در شرایط کشت تأخیری. مجله تحقیقات کاربردی اکوفیزیولوژی گیاهی. 4(1): 17- 34.
  11. میرزایی الموتی، ل. و ه. رمضانی اعتدالی. 1396. بررسی اثر مدیریت‌های مختلف آبیاری بر سهم مجزا تبخیر و تعرق با استفاده از مدل AquaCrop. چهاردهمین همایش ملی آبیاری و کاهش تبخیر. 3 الی 4 آبان ماه، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان.
  12. همتی، ر. مقصودی، ک. و ی. امام. 1393. پاسخ‌های مورفو-فیزیولوژیک ذرت به تنش خشکی در مراحل مختلف رشد در منطقه نیمه‌خشک شمال فارس. مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی. 4(11): 67-74.
  13. Allen, R. G. Pereira, L. S. Raes, D. and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration. Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation Drainage Paper. 56: 1-326.
  14. Azizian, A. and A. R. Sepaskhah. 2014. Maize response to water, salinity and nitrogen levels: yield-water relation, water-use efficiency and water uptake reduction function. Journal of Plant Production. 8(2): 183- 214.
  15. Farre, I. and J. M. Faci. 2009. Deficit irrigation in maize for reducing agricultural water use in a Mediterranean environment. Journal of Agricultural Water Management. 96: 383–394.
  16. Ferreira, M. I. Silvestre, J. Conceic, N. and A. C. Malheiro. 2012. Crop and stress coefficients in rain fed and deficit irrigation vineyards using sap flow techniques. Journal of irrigation science. 30: 433–447
  17. Gimenez, L. Petillo, M. G. Paredes, P. and L. S. Pereira .2016. Predicting maize transpiration, water use and productivity for developing improved supplemental irrigation schedules in western Uruguay to cope with climate variability. Journal of water. 8(309): 1-22.
  18. Greaves, G. and Y. Wang. 2017. Yield response, water productivity, and seasonal water production functions for maize under deficit irrigation water management in southern Taiwan. Journal of Plant Production Science. 20(4): 353-365.
  19. Huner, N. and W. G. Hopkins. 2008. Introduction to Plant Physiology: Wiley, NewYork
  20. Kipkorir, E. D. and D. Raes. 2002. Transformation of yield response factor into Jensen’s sensitivity index. Journal of Irrigation and Drainage Systems. 16: 47–52.
  21. Lacerda, C. F. Ferreira, J. F. S. Liu, X. and D. L. Suarez. 2016. Evapotranspiration as a criterion to estimate nitrogen requirement of maize under salt stress. Journal of Agronomy and Crop Science. 202: 192-202.
  22. Li, F. and Y. Ma. 2019. Evaluation of the dual crop coefficient approach in estimating evapotranspiration of drip-irrigated summer maize in Xinjiang, China. Journal of Water. 11(1053): 125-140.
  23. Saeidi, R. Ramezani-Etedali, H. Sotoodenia, A. Kaviani, A. and B. Nazari. 2021. Salinity and fertility stresses modifies Ks and readily available water coefficients in maize (Case study: Qazvin region). Journal of irrigation science. 39: 299- 313.
  24. Salama, M. A. Yousef, Kh. M. and A. Z. Mostafa. 2015. Simple equation for estimating actual evapotranspiration using heat units for wheat in arid regions. Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 8: 418-427.
  25. She, R. Tong, L. Du, T. and M. Shukla. 2020. Response and Modeling of Hybrid Maize Seed Vigor to Water Deficit at Different Growth Stages. Journal of Water. 12(11): 1-20.
  26. Trout, T. J. and K. C. Dejonge. 2017. Water productivity of maize in the US high plains. Journal of Irrigation Science. 35: 251–266.
  27. Ucak, A. B. Ayasan, T. and N. Turan. 2016. Yield, quality and water use efficiencies of silage maize as effected by deficit irrigation treatments. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology. 4(12): 1228-1239.
  28. Xiao, X. Sauer, T. J. Singer, J. W. Horton, R. Ren, T. and J. L. Heitman. 2016. Partitioning evaporation and transpiration in a maize field using heat-pulse sensors for evaporation measurement. Journal of American society of agricultural and biological engineers. 59(2): 591- 599.
  29. Zhou, S. Liu, W. and W. Lin. 2017. The ratio of transpiration to evapotranspiration in a rain fed maize field on the Loess Plateau of China. Journal of water science and technology. 17(1): 221-228.
  30. Separate Estimation of Maize Evapotranspiration Components by Using the Experimental Models, under Water Stress Conditions.