Determination of Alfalfa Water Productivity in Different Regions of Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 Associated Professor, Agricultural Engineering Research Institute, AREEO, Karaj, Iran

2 Agricultural Engineering Research Institue, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran

3 Agricultural Engineering Research Department, East Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Tabriz, Iran.

4 Agricultural Engineering Research Department, Qazvin Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Qazvin, Iran

5 Instructor of Markazi Agricultural and natural Resources Research and Education Center. Arak.Iran.

6 Agricultural Engineering Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Fars, Iran

7 Agricultural Engineering Research Department, Isfahan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Isfahan, Iran

8 Agricultural Engineering Research Department, Chaharmahal and Bakhtiari Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Shahr-e Kord, Iran

9 Assistant Prof. of Agricultural Engineering Research Department, Kerman Agricultural and Resource Research Center

10 Agricultural Engineering Research Department, Hamedan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Hamedan, Iran

11 Assistant Prof, Department of Agricultural Engineering Research, Hamedan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Hamedan, Iran.

12 Agricultural Engineering Research Department, Agriculture and Natural Resources Research and Education Center of Khorasan Razavi

13 Academic member of Agricultural Engineering Research Institute (AERI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.

14 Agricultural Engineering Research Department,West Azerbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Urmiye, Iran

15 Janjan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center

16 Kerman Agricultural and Natural Resources Research and Education Center

17 Assistant professor of Irrigation and Drainage Engineering, Agricultural Engineering Research Institute (AERI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran

Abstract

In this study, volume of irrigation water, water productivity, and yield of alfalfa were measured in 300 farms in Zanjan, Fars, Chaharmahal and Bakhtiari, Hamedan, East Azerbaijan, Semnan, Khorasan-Razavi, Isfahan, West Azerbaijan, Central, Qazvin and Kerman provinces under farmers management and surface and sprinkler irrigation, various water sources, different water salinities, soil conditions, and varieties, during the growing season of 2018-2019. The results showed that the difference between average volumes of water applied by farmers, yield, and water productivity, in the studied sites were significant at 1% probability level. The average amount of applied water by farmers was 8502, 8901, 9226, 9459, 11481, 12796, 14311, 14821, 15198, 15916, 18351 and 23920 m3/ha, respectively, and the average was 13284 m3/ha. The dry yield of alfalfa varied from 2500 to 30000 kg/ha with an average of 13841 kg/ha. Irrigation water productivity varied from 0.2 to 4.5 and its average was 1.28 kg/m3. The average irrigation water plus effective rainfall productivity for alfalfa was 1.19 kg/m3. The results showed that the average applied water and alfalfa yield in surface and sprinkler irrigation methods were 15076 and 10653 m3/ha, respectively, (p<1%). These results showed that in sprinkler irrigation method, applied water was 30% less and irrigation water plus effective rainfall productivity was 41% higher. Accordingly, in order to reduce the volume of irrigation water and improve alfalfa water productivity, it is recommended to use sprinkler method in suitable climatic conditions where irrigation water is of good quality and the technical criteria of design, implementation, operation, and economic considerations are met.

Keywords

References

  1. احمدی، ک.، ح، عبادزاده، ف.، حاتمی.، ه.، عبدشاه و ا.، کاظمیان، 1397. آمارنامه کشاورزی سال 96-1395. وزارت جهاد کشاورزی و معاونت برنامه‌ریزی و اقتصادی، دفتر فناوری اطلاعات و ارتباطات، جلد اول: محصولات زراعی.
  2. احمدی، ک.، عبادزاده، ح.، حاتمی، ف.، حسین‌پور، ر.، و عبدشاه، ح، 1399. آمارنامه کشاورزی سال 98-1397. وزارت جهاد کشاورزی و معاونت برنامه‌ریزی و اقتصادی، دفتر فناوری اطلاعات و ارتباطات، جلد اول: محصولات زراعی.
  3. احمدی، ک.، عبادزاده، ح.، حاتمی، ف.، عبدشاه، ح.، و کاظمیان، ا، 1398. آمارنامه کشاورزی سال 97-1396. وزارت جهاد کشاورزی و معاونت برنامه‌ریزی و اقتصادی، دفتر فناوری اطلاعات و ارتباطات، جلد اول: محصولات زراعی.
  4. اکبری، م.، ناصری، ا.، خرمیان، م.، قدمی‌فیروزآبادی، ع.، هدایتی‌پور، ا.، و اسلامی، ا، 1397. تعیین آب مصرفی لوبیا در کشور. گزارش پژوهشی نهایی شماره 54027، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، کرج.
  5. باغانی، ج.، معیری، م.، ورجاوند،پو، سلامتی، ن.، اسلامی، ا.، شاهرخ‌نیا، م .ع.، کیانی،ع. ر.، قدمی‌فیروزآبادی، ع.، حقایقی‌مقدم، ا.، خسروی، ح.، اخوان، ک.، بهراملو، ر.، و ناصری، ا، 1397. تعیین آب مصرفی گندم در کشور. گزارش پژوهشی نهایی شماره 53636، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، کرج.
  6. بهراملو، ر. و قدمی فیروزآبادی.ع. 1396. برنامه ارتقاء بهره­وری آب کشاورزی استان همدان. سازمان تحقیقات، ترویج و آموزش کشاورزی (دردست چاپ). 81 صفحه.
  7. بهنام‌فر، ک.، سیاست، س. ع.، بخشنده، ع.م.، کاشفی‌پور، س.م.، عالمی سعید، خ.، و جعفری، ع.ا. 1393. بررسی اثر کم آبیاری بر عملکرد علوفه و کارآیی مصرف آب در چهار رقم یونجه در شرایط آب و هوایی خوزستان- اهواز. علوم و مهندسی آبیاری. جلد 37. شماره 3. ص 72-63.
  8. حقایقی مقدم، س. ا. 1389. مدیریت پایدار آب زیرزمینی با نگرش مصرف بهینه آب کشاورزی در استان خراسان رضوی (مطالعه موردی دشت نیشابور). گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی به شماره ثبت 995/89، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، کرج، ایران.
  9. حیدری، ن.، 1390. تعیین و ارزیابی شاخص کارایی مصرف آب محصولات زراعی تحت مدیریت کشاورزان در کشور. مدیریت آب و آبیاری. دوره 1، شماره 2، پاییز و زمستان 1390، ص. 57-43
  10. خرمیان م.، شوشی دزفولی، ا. و ع. عصاره، 1391 .بررسی تاثیر آبیاری بارانی قرقره­ای بر عملکرد علوفه و کارآیی مصرف آب یونجه در خوزستان. فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی 4(15)، 87-97.
  11. رضایی­راد، ه.، هوشمند، ع. و دوست محمدی، م. ۱۳۹۳. بررسی بهره­وری آب سه محصول زراعی جو، گندم و یونجه استان اصفهان (به تفکیک شهرستان)، همایش ملی تغییرات اقلیم و مهندسی توسعه پایدار کشاورزی و منابع طبیعی، تهران، شرکت علم و صنعت طلوع فرزین
  12. سرمد، ز.، بازرگان، ع.، و حجازی، ا، 1380. روش‌های تحقیق در علوم رفتاری. انتشارات آگاه. 405 صفحه.
  13. علی‌محمدی نافچی، ر. 1396. مقایسه راندمان و کارآیی مصرف آب در زراعت یونجه با استفاده از سامانه­های آبیاری بارانی و سطحی. سومین همایش ملی مدیریت آب در مزرعه (تقاضا محوری آب).
  14. غلامی، ز.، ابراهیمیان، ح. و نوری، ح. 1395. بررسی بهره‌وری آب آبیاری در سامانه‌های آبیاری بارانی و سطحی (مطالعه موردی: دشت قزوین. علوم و مهندسی آبیاری. جلد 39، شماره 3. ص 146-135.
  15. قدمی فیروزآبادی، ع. و سیدان، س.م. 1394. بررسی فنی و اقتصادی آب مصرفی و انرژی در سیستم­های مختلف آبیاری در مزارع سیب­زمینی و یونجه در شهرستان همدان. گزارش نهایی شماره 48012/94 موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی.
  16. لشنی‌زند، م. پیامنی، ک و ویسکرمی، ا. 1393. بررسی الگوی مصرف آبهای سطحی کشاورزی، مطالعه موردی: حوزه آبخیز هنام. نشریه علمی و پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. 6 (4): 406-400.
  17. مجیدی، م.1376. بررسی و تعیین مناسب­ترین زمان مدت قطع آبیاری در زراعت یونجه، گزارش نهایی. موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر. کرج.
  18. وفابخش، ج و حقایقی،س. ا. 1396. تدقیق مصارف و بهره‏وری آب در منابع آبی زیرزمینی بمنظور استفاده از نتایج آن در تدوین الگوی کشت (مطالعه موردی دشت مشهد- چناران و فریمان- تربت جام). گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی خاص، معاونت تولیدات گیاهی سازمان جهاد کشاورزی خراسان رضوی.
  19. اکبری، م.، کوهی‌چله‌کران، ن.، گودرزی، م.، ریاحی‌مدوار، ح.، علیمحمدی‌نافچی، ر.، ذوالفقاران، ا.، فرزام‌نیا، م.، یوسف‌گمرکچی‌، ا.، بهراملو، ر.، حقایقی‌مقدم، س.ا.، اسلامی، ا.، احمدآلی، ج.، ناصری، ا.، عباسی، م. 1399. تعیین آب کاربردی یونجه در کشور. گزارش پژوهشی نهایی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، شماره ثبت 58905، مرکز فناوری اطلاعات و اطلاع رسانی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
  20. اکبری، م.، ناصری، ا.، خرمیان، م.، قدمی‌فیروزآبادی، ع.، هدایتی‌پور، ا.، طاهری، م.، اسلامی، ا. 1397. تعیین آب مصرفی لوبیا در کشور. گزارش پژوهشی نهایی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، شماره ثبت 54027، مرکز فناوری اطلاعات و اطلاع رسانی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
  21. باغانی، ج.، اخوان، ک.، کیانی، ع.ر.، قدمی فیروزآبادی، ع.، شاهرخ نیا، ع.، معیری، م. و اسلامی، ا. 1397. تعیین آب مصرفی گندم در کشور. شماره ثبت 53636، مرکز فناوری اطلاعات و اطلاع رسانی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
  22. عباسی، ف.، اکبری، م.، اکرم، م. 1399. ارزیابی مدیریت آبیاری و برآورد آب مصرفی/مورد نیاز نیشکر در کشت و صنعت‌های نیشکر خوزستان. گزارش پژوهشی نهایی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، شماره ثبت 57247، مرکز فناوری اطلاعات و اطلاع رسانی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
  23. عباسی، ف.، پرچمی‌عراقی، ف.، کیانی، ع.ر.، آبیار، ن.م.، اخوان، ک.، کمالی‌پاشایی، م. ا. 1400. تعیین آب کاربردی سویا در کشور. گزارش پژوهشی نهایی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، شماره ثبت 60994، مرکز فناوری اطلاعات و اطلاع رسانی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
  24. Abdel-Daim, M. M. 2018. Pharmacodynamic interaction of Spirulina platensis with erythromycin in Egyptian Baladi bucks (Capra hircus). Small Rumin. Res. 120 (2-3): 234-241.
  25. Alimohammadi, R. 2016. Comparison of water use efficiency in Alfalfa using water and waste water. Journal of Agricultural Chemistry and Environment, 5: 191-199.
  26. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M., 1998. Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirement. FAO Irrig. Drain. Paper No. 56. FAO, Rome, Italy, 300 pp.
  27. Attram J., Acharya SN Woods SA, Smith E., Thomas JE. 2016. Yield and net return from alfalfa cultivars under irrigation in southe. Canadian Journal of Plant Science. 96(2): 165-175.
  28. Balik, m., M. E. Grismer and Todl. 2001; Reduced run off irrigation of alfalfa in Imperial Valley, California. J. Irrigation and Drainage Engineering 127: 123 – 130.
  29. Berrada, A., 2005. Water management for optimum crop production in SW Colorado. Agron. Abstracts, Amer. Soc. Of Agron, Madison, WI. (CD – Rom). ASA – CSSA – SSSA Annual Meeting, Oct. 31 – NOV. 4, 2004, Denver, Co.
  30. Bos, M.G., Kselik, R.A.L., Allen, R.G. and Molden, D. 2008. Water requirements for irrigation and the environment. Springer Science & Business Media.
  31. Cavero, J.; Faci, J.M.; Martínez-Cob, A. 2016. Relevance of sprinkler irrigation time of the day on alfalfa forage production. Agric. Water Manag, 178, 304–313.
  32. Cavero, J.; Faci, M.; Medina, E.T.; Martínez-Cob, A. Alfalfa forage production under solid-set sprinkler irrigation in a semiarid climate. Agric. Water Manag. 191, 184–192.
  33. Diatta, A.A., Min, D., Jagadish, S.V.K., 2021. Chapter Two - Drought stress responses in non-transgenic and transgenic alfalfa current status and future research directions. In: Sparks, D.L. (Ed.), Advances in Agronomy. Academic Press, pp. 35–100.
  34. Djaman, K.; Smeal, D.; Koudahe, K.; Allen, S. 2020. Hay yield and water use efficiency of alfalfa under different irrigation and fungicide regimes in a semiarid climate. Water, 12, 1721.
  35. Ebrahimian, H. and Z. Gholami. 2019. Water Productivity of Maize and Alfalfa in Sprinkler Irrigation Systems. International Conference on Food, Nutrition and Agriculture (ICFNA19) September 27-28, Istanbul (Turkey).
  36. Elgharably, A.; Benes, S. 2021. Alfalfa biomass yield and nitrogen fixation in response to applied mineral nitrogen under saline soil J. Soil Sci. Plant Nutr, 21, 744–755.
  37. 2021. Food and Agriculture Organization Corporate Statistical Database. http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
  38. Fink, K. P., Grassini, P., Rocateli, A., Bastos, L.M., Kastens, J., Ryan, L.P., Lin,X., Patrignani, A., Lollato, R.P., 2022. Alfalfa water productivity and yield gaps in the U.S. central Great Plains. Field Crops Research 289, 108728, 1-14.
  39. Gao, L.; Su, J.; Tian, Q.; Shen, Y. 2020. Contrasting strategies of nitrogen absorption and utilization in alfalfa plants under different water stress. J. Soil Sci. Plant Nutr, 20, 1515–1523.
  40. Irmak, S.; Odhiambo, L.; Kranz, W.; Eisenhauer, D. 2011. Irrigation efficiency and uniformity, and crop water use efficiency Biological Systems Engineering: Papers and Publications. 451.
  41. Kimbell, MK., miller, WW. And mahannah, CN. 1990. Applied water requirements for sprinkler irrigated alfalfa in western Nevada, Applied Agriculural-Research.
  42. Li, M.; Liu, Y.; Yan, H.; Sui, R. Effects of irrigation amount on alfalfa yield and quality with a center-pivot  system. Trans. ASABE, 60, 1633–1644.
  43. Li, Y.; Su, D. 2017. Alfalfa water use and yield under different sprinkler irrigation regimes in North Arid Regions of China. Sustainability, 9, 1380.
  44. Molden, D.J., Sakthivadivel, R., Perry, C.J., de Fraiture, C., 1998. Indicators for comparing performance of irrigated agricultural systems. Research Report No. 20, Colombo, Sri Lanka: International Wate Management Institute.
  45. Montazar, A. Deficit Irrigation Program Study. In Proceedings of the Law of Colorado River Conference, Scottsdale, AZ, USA, 12–13 March 2020.
  46. Qiu, Y., Fan, Y., Chen, Y., Hao, X., Li, S., Kang, S., 2021. Response of dry matter and water use efficiency of alfalfa to water and salinity stress in arid and semiarid regions of Northwest China. Agric. Water Manag. 254, 106934
  47. Yan, N., Wu, B. and Zhu, W. 2020. Assessment of agricultural water productivity in arid China. Water, 12 (4).
  48. Zhang, C.; Shi, S.; Wang, B.; Zhao, J. 2018. Physiological and biochemical changes in different drought-tolerant alfalfa (Medicago sativa ) varieties under PEG-induced drought stress. Acta Physiol. Plant, 40, 25.
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 37, Issue 2
September 2023
Pages 119-137

Files

Share

How to cite

Statistics