Evaluation of Remote Sensing Technology in Estimation of Evapotranspiration of Alfalfa Using Evapotranspiration Data Estimated by Lysimeter in Alborz and Chaharmahal and Bakhtiari Provinces

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant Prof., Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education, and Extension Organization, Karaj, Iran.

2 Assistant Prof., Agricultural and Natural Resources Research Center, Chahar Mahal and Bakhtiari Province, Agricultural Research, Education, and Extension Organization, Shahrekord, Iran.

Abstract

Estimation of crop water requirement and evapotranspiration by lysimeter is costly and time-consuming and could not be applied to larger field scale. Remote sensing technology can overcome this limitation. The goal of this research was to estimate alfalfa actual evapotranspiration using satellite imagery and compare it with the in-situ measurement by lysimeter. The study was carried out from 2017 to 2020 in the agricultural lands of Alborz and Charmahal and Bakhtiari provinces employing Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) method. Lysimeter has been implemented under standard conditions. The cold pixels of each satellite image were extracted to estimate net alfalfa crop water requirement. In-situ net crop water requirement for Alborz and Charmahal and Bakhtiari provinces were obtained as 1383 and 1087 mm, respectively. The coefficients of determination (R2) were 73% and 76%, respectively, for the two studied provinces. The statistical analysis showed that there were small deviations from the mean values. The standard evapotranspiration measurements using lysimeter were higher than the satellite estimations. This technique can be useful for the estimation of crop water consumption since it is simple, cheap, fast, and can be used for large areas.

Keywords

References

  1. آمارنامه کشاورزی. 1399. وزارت جهاد کشاورزی.
  2. بانسوله، ب. ف.، کریمی، ع. ر. و حصادی، ه. 1395. برآورد تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم سبس و تصاویر لندست در ماهیدشت. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد30. شماره 3. ص. 716-706.
  3. جوانشیر ز.، ولیزاده کامران خ.، رسولی ع. ا. و رستم­زاده ه. 1400. بررسی عملکرد مدل سبال کوهستانی در برآورد تبخیروتعرق واقعی مطالعه موردی: شهرستان‌های شرق دریاچه ارومیه. جغرافیا و برنامه­ریزی. شماره 75. صفحات 100-91.
  4. خرسند، ا.، وردی­نژاد، و.ر. و شهیدی، ع. 1393. ارزیابی عملکرد مدل AquaCrop در پیش‌بینی عملکرد گندم، رطوبت و شوری نیمرخ خاک تحت تنش‌های شوری و کم‌آبی. مدیریت آب و آبیاری. دوره 4. شماره 1. ص. 104-89.
  5. راد، م. ه.، میرحسینی، س. ر.، م. مشکوه، م. ع. و سلطانی، م. 1387. بررسی تأثیر رطوبت خاک بر چگونگی توسعه ریشه گیاه تاغ. فصلنامه علمی - پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران. جلد16. شمارة 1. صفحه 113-112.
  6. زمانی­ثانی ا.، خورانی ا.، صادقی لاری ع. و سدیدی ج. 1396. ارزیابی برآورد تبخیر–‌تعرّق گیاه گندم با استفاده از الگوریتم سبال (مطالعۀ موردی: ایستگاه تحقیقات کشاورزی شهرستان حاجی‌آباد). پژوهش­های جغرافیای طبیعی. دوره 49 شماره 4. صفحات 681-667.
  7. سهیلی­فر، ز.، میرلطیفی، س. م.، ناصری، ع. ع. و عصاری، م. 1392. برآورد تبخیر - تعرق واقعی نیشکر با استفاده از داده‌های سنجش از دور در اراضی کشت و صنعت نیشکر میرزا کوچک خان. نشریه دانش آب و خاک. جلد23 شماره1 صفحه­های151 تا 163.
  8. صانع، م.،کوچک­زاده، م. و  شریفی، ف. ارزیابی الگوریتم سبال جهت برآورد تبخیر- تعرق واقعی در منطقه وردیج. مجله آبیاری و زهکشی ایران. دوره 14. شماره 1. صفحه 135- 125.
  9. غلامی سفیدکوهی، م.، و میرلطیفی، س.، و محمدی، ک.، و علی محمدی، ع. (1389). برآورد ضریب گیاهی و تبخیر-تعرق واقعی گندم با استفاده از سنجش از دور مطالعه موردی: حوضه گرگانرود. مجله آبیاری و زهکشی ایران, 4(2), 222-231.
  10. کریمی، ع.، ب. فرهادی بانسوله. ه. حصادی. 1391. برآورد تبخیر- تعرق واقعی در مقیاس منطقه‌ای با استفاده از الگوریتم سبال و تصاویر لندست. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 4، جلد 6، ص.364-353.
  11. مرشدی، ع. طباطبایی، س. ح. و مهدی، ن. 1395. صحت سنجی برآورد تبخیر و تعرق از مدل‌های سبال و هارگریوز– سامانی با استفاده از داده‌های لایسیمتر. مجله آب و خاک. شماره 2 دوره 30.
  12. ملک­پور م.، بابازاده ح.، کاوه ف. و ابراهیمی­پاک ن. ع. 1395. برآورد تبخیر- تعرق واقعی و بهره‌وری آب گندم با استفاده از الگوریتم سبال و تصاویر ماهوارهای لندست 5 در دشت قزوین. پژوهش آب در کشاورزی. دوره 4/30. شماره 4. 582-569.
  13. نوری ح. و فرامرزی. 1396. بررسی تبخیر- تعرق در کاربری­های مختلف اراضی مناطق کوهستانی با استفاده از الگوریتم سبال و ترکیب تصاویر ماهواره­ای MODIS و Landsat8. جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی. دوره 28. شماره2. صفحات 56-39.
  14. Allen RG, Tasumi M, and Trezza R, 2007. Satellite-based energy balance for mapping evapotranspiration with internalized calibration (METRIC) Model.” J. Irrig. Drain. Eng., 133- 4- 380–394.
  15. Allen RG, Pereira LS, Raes D, Smith M, 1998. Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements, irrigation and drain, paper No. 56. FAO, Rome, Italy, 300 pp
  16. Allen RG, Tasumi M, Trezza R, Bastiaanssen W, Morse T, Kramber W, and Wright J, 2005. METRIC: High Resolution Satellite Quantification of Evapotranspiration. Part Two – Energy Balance, University of Idaho, Kimberly, Idaho.
  17. Allen RG, Pereira LS, Raes D and Smith M, 1998. Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements. Irrigation and Drainage Paper 56. Food and Agricultural Organization of the United Nations, Rome, 300 p.
  18. Almhab A, and Busu I, 2008. Estimation of evapotranspiration with modified SEBAL model using Landsat-TM and NOAA-AVHRR images in aride mountains area. Proceedings of second Asia International Conference on Modelling & Simulation, 13-15 may, Kuala Lampur, 350-355.
  19. Bala A, Rawat KS, Misra AK, Srivastava A, 2015a. Assessment and validation of evapotranspiration using SEBAL algorithm and Lysimeter data of IARI agricultural farm, India. Geocarto International, DOI.10.1080/10106049.2015.1076062
  20. Bastiaanssen WGM, Ahmad MD, and Chemin Y, 2002. Satellite surveillance of evaporative depletion across the Indus Basin. Water Resource Research. 38(12): 1-9.
  21. Bastiaanssen, WGM, Menenti M, Feddes RA and Holtslag AAM, 1998. A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL): 1. Formulation. J. Hydrol., 212–213, 198–212.
  22. Bastiaanssen, WGM, Noordman EJM,  Pelgrum H,  Davids G, Thoreson BP,  and Allen RG, 2005. “SEBAL model with remotely sensed data to improve water-resources management under actual field condition”. J. Irrig. Drain. Eng., 131(1):85-93.
  23. George P, Prasanna HG, Prasad PVV, Terry AH, Scott AS, Christopher MUN, 2013. Lysimetric evaluation of SEBAL using high resolution airborne imagery from BEAREX08, Advances in Water Resources. Volume 59, page 157-168.
  24. Mokhtari MH, 2005. Agricultural Drought Impact Assessment Using Remote Sensing: A Case study Borkhar district –Iran. M.sc Thesis, ITC, Enschede, The Netherlands
  25. Rawat K, Bala SA, Singh SK, and Pal RK, 2017. Quantification of Wheat Crop Evapotranspiration and Mapping: A Case Study from Bhiwani District of Haryana, India. Agricultural Water Management 187: 200–209.
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 36, Issue 3
December 2022
Pages 253-267

Files

Share

How to cite

Statistics