نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمد رضا یزدانی ¹
• ابراهیم اسعدی اسکویی ²
• اصغر رحمانی ³
• ناصر دوات گر ⁴
• بهاره دلسوز خاکی ⁵

¹ رئیس بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، موسسه تحقیقات برنج کشور

² سازمان هواشناسی گیلان

³ دانشجوی دکتری، دانشگاه تهران، گروه علوم خاک، کرج، ایران

⁴ دانشیار پژوهشی، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

⁵ محقق، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

محاسبه نیاز آبی برنج به‌عنوان مبنایی برای برآورد آب مورد‌نیاز آن در زمان استقرار این گیاه در شالیزار و تصمیم‌گیری در خصوص میزان تخصیص زمانی-مکانی منابع آب بسیار مهم و ضروری است. با این وجود شاخص مدونی در‌ مورد آب ناخالص مورد‌نیاز خاک‌ورزی شالیزار، قبل از استقرار نشا در مزرعه وجود ندارد. در‌این‌راستا، به‌منظور تحلیل تغییرات زمانی و مکانی مقدار آب موردنیاز خاک‌ورزی در سطح اراضی شبکه سپیدرود، داده‌های روزانه رطوبت خاک ماهواره SMAP اخذ و در دوره هفت ساله (2015 تا 2021) استفاده شد و مرحله خاک‌ورزی اراضی شالیزار از 20 فروردین تا 10 خرداد پس‌از دسته‌بندی بر‌اساس سطوح مختلف احتمال وقوع (1، 10، 25، 50، 75، 90 و 99 درصد) مورد ‌بررسی و با‌ استفاده از محاسبات رستری مورد تحلیل قرار گرفت. همچنین به‌منظور صحت‌سنجی محاسبات، مقادیر پیش‌بینی‌شده با استفاده از آماره‌های ارزیابی میانگین خطای مطلق (MAE)، میانگین اریب خطا (MBE) و ریشه میانگین نرمال شده مربعات خطا (NRMSE)، با مقادیر رطوبت اشباع 321 نمونه خاک با مختصات جغرافیایی معین، که توسط موسسه تحقیقات برنج کشور اندازه‌گیری شده بود، مقایسه شد. نتایج نشان داد که در تمام سناریوهای رطوبتی (از مرطوب‌ترین تا خشک‌ترین)، مناطق کوهپایه‌ای، رطوبت کمتری نسبت به اراضی جلگه‌ای و خصوصا پست دارند و رطوبت خاک در طول دوره رشد روند کاهشی را نشان‌داده‌است. سرعت این کاهش به‌تدریج بیشتر شده و در مناطقی مشاهده شد که در انتهای فصل (دهه اول خرداد) به دو درصد در روز رسید. حجم آب ناخالص مورد‌نیاز گلخرابی از مرطوب‌ترین به ‌خشک‌ترین سال‌ روند افزایشی داشته و در میانه فصل (13 تا 15 اردیبهشت) به‌ترتیب از 1693 تا 2983 مترمکعب در هکتار و در انتهای فصل (دهه اول خرداد) به‌ترتیب از 2496 تا 3602 متر‌مکعب در هکتار به‌دست آمد. نتایج صحت‌سنجی نشان داد که مقادیر MAE، MBE و NRMSE به‌ترتیب 26/4، 59/1،و 15% بودند که گویای برآورد مناسب مقادیر می‌باشد. یافته‌ها نشان داد که تاخیر زمانی در مرحله گلخرابی، میزان آب مصرفی مورد‌نیاز گلخرابی را افزایش می‌دهد (1/34 متر مکعب بر هکتار به‌ازای هر روز تاخیر در سال نرمال). بنابراین در اراضی این شبکه، در تمامی شرایط به‌ویژه در سال‌های خشک در صورت نبودن منبع آبی دیگر (آب‌بندان و چاه)، بهتر است رهاسازی و تامین آب مورد‌نیاز از سد سپیدرود برای عملیات گلخرابی در اوایل اردیبهشت انجام شود.

کلیدواژه‌ها

• رطوبت خاک
• نیاز آبی گِل‌خرابی
• گیاه برنج
• تحلیل‌های احتمالاتی

موضوعات

• آب موردنیاز، نیاز آبی ، پن من مانتیث

عنوان مقاله [English]

Analysis of Temporal and Spatial Variations of Requirement Water for puddling in paddy lands of Sefidrood irrigation network using SMAP satellite soil moisture information

نویسندگان [English]

• Mohammad Reza yazdani ¹
• Ebrahim Asadi Oskouei ²
• asghar Rahmani ³
• Naser Davatgar ⁴
• Bahareh Delsouz Khaki ⁵

¹ Rice research institute of Iran. Head of Department of Technical Research and Agricultural Engineering

² Assistant Professor in Atmospheric Science and Meteorological Research Center

³ Ph.D. student, Tehran University, Soil science group, Karaj, Iran

⁴ Associate Professor, Soil and Water Research Institute, Agricultural research, Education and extension organization (AREEO), Karaj, Iran

⁵ Researcher, Soil and Water Research Institute, Agricultural research, Education and extension organization (AREEO), Karaj, Iran

چکیده [English]

It is very important and necessary to calculate the rice water requirement as a basis for estimating its required water during the establishment of this plant in the paddy field. It also is considered in making decisions regarding the time-spatial allocation of water resources. Nevertheless, there is no compiled index for the gross water required for puddling before planting seedlings in the field. In this regard, in order to analyze the temporal and spatial changes in the amount of water required for cultivation on the surface of the Sapidroud network, daily soil moisture data from the SMAP satellite was obtained and used in a seven-year period (2015 to 2021) and the soil stage cultivation of paddy fields from April 20 to June 10 was analyzed after classification based on different probability levels and using raster calculations. In addition, in order to validate the calculations, the predicted values were compared with the saturated soil moisture values of 321 soil samples with certain geographic coordinates, which were measured by the Rice Research Institute of Iran. The comparison was conducted by using the mean absolute error, mean bias error, and normalized root mean square error (NRMSE) evaluation statistics. The results showed that in all moisture scenarios (from the wettest to driest), the foothills have less moisture than the plain lands and especially the down lands, and the soil moisture has shown a decreasing trend during the growth period. The speed of this reduction increases gradually and it was observed in some areas that it reached two percent per day at the end of the season. The amount of gross water required for puddling increased from the wettest to the driest year and in the middle of the season it was from 1693 to 2983 square meters per hectare and at the end of the season from 2496 to 3602 square meters per hectare, respectively. The validation results showed that the calculated MAE, MBE, and NRMSE values were 4.26, 1.59, and 15%, respectively, which indicate the accuracy is acceptable. The findings showed that the delay in the start of the puddling operation increases the water consumption required for the puddling operation. Therefore, in the lands of this network, in all circumstances, especially in dry years, if there is no other source of water, it is better to release and supply the required water from the Sepidroud Dam for the puddling operation in early May.

کلیدواژه‌ها [English]

• Soil moisture
• water requirement or puddling
• rice crop
• probabilistic analysis