Effects of Different Irrigation Methods on Water Productivity, Yield, and Its Components in Spinach under Climatic Conditions of Ahvaz

Document Type : Research Paper

Authors

1 Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

2 Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran

3 Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

4 Associate Prof., Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

5 Associate Prof., Department of Horticultural Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

Abstract

Due to the increasing growth of population and changes in lifestyle, the pressure on water and soil resources has increased, thus, proper management of these resources has vital importance. This research was conducted with the aim of evaluating and comparing the effects of furrow, surface, and subsurface drip irrigation on water productivity, yield, and yield components of spinach in arid and semi-arid climatic conditions of Ahvaz. For this purpose, an experiment in the form of randomized complete blocks with three treatments of irrigation methods including furrow irrigation (FI), surface drip irrigation (SDI) and subsurface drip irrigation (SSDI) was done in three replications in the research farm of the Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University, Ahvaz, in 2021. According to the results, the amount of irrigation water used in the FI treatment was 1066 m3/ha and in the SDI and SSDI it was 787 m3/ha, which showed a decrease of 26.17%. In FI, SDI, and SSDI, the average yield of spinach plant (total fresh weight of leaves and stems) was equal to 23.56, 30.17 and 19.28 g and irrigation water productivity was 0.353, 0.613 and 0.392 kg/m3, respectively. In both yield and irrigation water productivity, the SDI treatment had a significant advantage at 5% level compared to the other two treatments. The effects of irrigation treatment on the characteristics of root length, stem length, total length, number of leaves, number of fresh leaves, leaf chlorophyll content and harvest index were not significant. Generally, considering water productivity as criterion, surface drip irrigation is more suitable than furrow irrigation for spinach cultivation.

Keywords

References

  1. باغانی، ج.، علیزاده، ا.، و فریدحسینی ع. 1391. اثر آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی بر عملکرد کمی و کیفی در زراعت سیب‌زمینی. مجله آبیاری و زهکشی ایران، جلد 6، شماره 3، صفحه‌های 238 تا 244.
  2. بی‌نام. 1399. توصیه­های ساده برای مصرف آب. وزارت نیرو. گزارش دفتر مدیریت مصرف و ارتقای بهره‌وری آب و آبفا. تهران. صفحه‌های 4 تا 5.
  3. بی‌نام. 1400. آمارنامه هواشناسی. سازمان هواشناسی کشور. تهران. ایران.
  4. پوزش‌شیرازی، م.، و رخشنده‌رو، م.، 1387. بررسی اثرات رژیم آبیاری، تراکم بوته و روش کشت بر عملکرد گیاه اسفناج (Spinacia Oleracea L.) (مطالعه موردی: استان بوشهر). نشریه آب‌وخاک، شماره 22، جلد 2، صفحه‌‌های 187 تا 198.
  5. پهلوانی، ع.، ابراهیمیان، ح.، و عباسی، ف.، 1401. تأثیر محل کارگذاری مالچ پلاستیکی در آبیاری جویچه‌ای بر بهره‌وری آب ذرت علوفه‌ای. مجله پژوهش آب در کشاورزی، جلد 36، شماره 1، صفحه‌های 93 تا 104.
  6. جعفری، م س.، نوری، ح.، ابراهیمیان، ح.، لیاقت، ع م.، و سوهانی، ی.، 1400. بررسی تأثیر توأمان مقادیر مختلف آب آبیاری و کود نیتروژن بر عملکرد و بهره‌وری ذرت در آبیاری قطره‌ای. مجله مدیریت آب و آبیاری، جلد 11، شماره 4، صفحه‌های 669 تا 682.
  7. جعفری، م م.، اوجاقلو، ح.، و ابراهیمیان، ح.، 1401. ارزیابی عملکرد روش‌های برآورد ضرایب معادله نفوذ کوستیاکف در آبیاری جویچه‌ای با جریان موجی. فصلنامه دانش آب‌وخاک، جلد 32، شماره 4، صفحه‌های 17 تا 32.
  8. جلینی، م.، سبحانی، ع.، و کریمی، م.، 1393. مزیت کاربرد آبیاری قطره‌ای (نواری) زیرسطحی در کشت گوجه‌فرنگی تحت مدیریت‌های مختلف آبیاری. نشریه مدیریت آب در کشاورزی، جلد 1، شماره 1، صفحه‌های 13 تا 20.
  9. جمالی، ص.، انصاری، ح.، و صالح‌نیا، ن.، 1400. تحلیل بهره‌وری اقتصادی آب و کود نیتروژن در آبیاری جویچه‌ای یک در میان برای کشت کینوا. نشریه مدیریت آب در کشاورزی، جلد 8، شماره 2، صفحه‌های 1 تا 14.
  10. جمالی، ص.، سجادی، ف.، و هزارجریبی، ا.، 1398. امکان‌سنجی استفاده از آب دریای خزر جهت آبیاری گیاه اسفناج (Spinacia oleracea L.). مجله مدیریت آب و آبیاری، جلد 9، شماره 2، صفحه‌های 263 تا 275.
  11. خرمیان، م.، و ظریفی‌نیا، ن.، 1397. اثر مقادیر آبیاری قطره‌ای تیپ و آبیاری سطحی برنامه‌ریزی‌شده بر عملکرد و بهره‌وری مصرف آب دو رقم هندوانه در خوزستان. فصلنامه علوم و مهندسی آبیاری، جلد 41، شماره 1، صفحه‌های 73 تا 84.
  12. خشائی، ف.، بهمنش، ج.، رضاوردی‌نژاد، و.، و آزاد، ن.، 1398. تأثیر مقدار آبیاری و تقسیط کود نیتروژن بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره‌وری آب ذرت دانه‌ای در آبیاری قطره‌ای زیرسطحی. مجله پژوهش آب در کشاورزی، جلد 33، شماره 4، صفحه‌های 601 تا 612.
  13. دهقان، ه.، مکاری، م.، محمدی، م.، و رمضانی‌مقدم، ج.، 1400. اثر کم‌آبیاری با آب شور بر عملکرد و صفات رویشی گیاه اسفناج (Spinacia Oleraceae L.) در یک اقلیم خشک. مجله مهندسی آبیاری و آب ایران، شماره 12، جلد 46، صفحه‌های 92 تا 110.
  14. رحیمی‌پول، م.، اکبری‌نودهی، د.، اسدی، ر.، باقری، ع.، و شیردل‌شهمیری، ف.، 1400. تأثیر آبیاری قطره‌ای و غرقابی بر عملکرد و بهره‌وری آب در دو روش کشت برنج در مازندران. مجله پژوهش آب در کشاورزی، جلد 35، شماره 4، صفحه‌های 391 تا 404.
  15. رضایی‌نیک، م.، عباسی‌فر، م ر.، و ولی‌زاده‌کاجی، ب.، 1400. بهبود خصوصیات کمی و کیفی گیاه اسفناج با کاربرد سلنیوم و نانو ذرات سبز سلنیوم. مجله تغذیه گیاهان باغی، شماره 4، جلد 2، صفحه‌های 129 تا 144.
  16. رمضانی‌فر، ح.، یزدان‌پناه، ن.، گل‌کار حمزیی‌یزد، ح ر.، طاوسی، م.، و محمودآبادی، م.، 1400. اثرات سطوح مختلف آب، شوری و کود نیتروژن بر شاخص‌های رشد و کارآیی مصرف آب اسفناج. مجله آبیاری و زهکشی ایران، شماره 15، جلد 3، صفحه‌های 690 تا 700.
  17. رودبارانی، ج.، مظفری، ج.، و محسنی‌موحد، س ا.، 1400. مقایسه عملکرد لوبیا در سامانه‌های آبیاری شیاری، تیپ و رین فلت. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک، جلد 28، شماره 2، صفحه‌های 195 تا 210.
  18. زاغیان، گ.، و نوری، م.، 1395. مقایسه تأثیر روش‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی و آبیاری شیاری بر عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت علوفه‌ای. مجموعه مقالات دومین کنگره ملی آبیاری و زهکشی ایران. 4-2 شهریور ماه، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان.
  19. شاهین‌رخسار، پ.، و اسدی، م ا.، 1392. ارزیابی دو سیستم آبیاری قطره‌ای نواری (تیپ) و شیاری تحت رژیم‌های مختلف رطوبتی. مجله پژوهش آب در کشاورزی، جلد 27، شماره 1، صفحه‌های 89 تا 100.
  20. صدرقاین، س ح.، 1391. اثر سه روش آبیاری میکرو بر عملکرد و کارایی مصرف آب در زراعت خیار. نشریه آب‌وخاک، جلد 26، شماره 2، صفحه‌های 515 تا 522.
  21. عباسی، ف.، سهراب، ف.، و عباسی، ن.، 1395. ارزیابی وضعیت راندمان آب آبیاری در ایران. نشریه تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی، جلد 17، شماره 67، صفحه‌های 113 تا 128.
  22. کوهی‌چله‌کران، ن.، دهقانی‌سانیج، ح.، نقوی، ه.، و کنعانی، ا.، 1399. بررسی تغییرات عملکرد و بهره‌وری آب در ارقام مختلف ذرت دانه‌ای (KSC 704 و KSC 410) تحت مدیریت آبیاری با روش‌های آبیاری قطره‌ای نواری و شیاری. مجله آبیاری و زهکشی ایران، جلد 14، شماره 5، صفحه‌های 1639 تا 1649.
  23. محمدخانی، ا.، پورغلام‌آمیجی، م.، سهرابی، ت.، و لیاقت، ع م.، 1399. اثر سطوح مختلف تنش آبی در دو سامانه آبیاری قطره‌ای نواری سطحی و زیرسطحی بر عملکرد و بهره‌وری آب ذرت. مجله مدیریت آب و آبیاری، جلد 10، شماره 2، صفحه‌های 247 تا 264.
  24. مروانی، م.، 1400. مقایسه روش آبیاری شیاری، قطره‌ای نواری(تیپ) و آبیاری قطره‌ای با بطری بر عملکرد اجزای گیاه گوجه‌فرنگی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز.
  25. مظلومی، ف.، و رونقی، ع م.، 1391. اثر شوری و فسفر بر رشد و ترکیب شیمیایی دو رقم اسفناج. نشریه روابط خاک و گیاه، جلد 3، شماره 9، صفحه‌های 85 تا 96.
  26. نامداریان، د.، ناصری، ع ع.، برومندنسب، س.، و پرویزی‌آلمانی، م.، 1399. اثر روش‌های آبیاری قطره‌ای زیرسطحی و جویچه‌ای روی شاخص‌های رشد و عملکرد نیشکر. مجله تحقیقات آب‌وخاک ایران، جلد 51، شماره 6، صفحه‌های 1515 تا 1527.
  27. نوروزی، م.، و زلفی‌باوریانی، م.، 1399. اثر روش‌های آبیاری قطره‌ای نواری سطحی و زیرسطحی بر عملکرد و کارایی مصرف آب گوجه‌فرنگی و توزیع نمک در پروفیل خاک. مجله پژوهش آب ایران، جلد 14، شماره 39، صفحه‌های 77 تا 86.
  28. Adamu, T., Ayana, M., and Aregay, G., 2022. Optimization of furrow irrigation decision variables: the case of wonji shoa sugar estate. Ethiopia. Discover Water, 2(1):10.
  29. Al-Ghobari, H. M., and Dewidar, A. Z., 2018. Integrating deficit irrigation into surface and subsurface drip irrigation as a strategy to save water in arid regions. Agricultural Water Management, 209: 55-61.
  30. Allen, R. G., Pereira L. S., Raes D., and Smith M. 1998. Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome, 300(9): p.D05109.
  31. 2020. United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization. United Nations World Water Development Report 2020: water and climate change.
  32. 2021. Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAO Statistics. www.fao.org.
  33. Ashraf, S., Nazemi, A., and AghaKouchak, A,. 2021. Anthropogenic drought dominates groundwater depletion in Iran. Scientific Reports, 11(1): 1-10.
  34. Bai, M., Tao, Q., Zhang, Z., Lang, S., Li, J., Chen, D., Wang Y. and Hu X., 2023. Effect of drip irrigation on seed yield, seed quality and water use efficiency of Hedysarum fruticosum in the arid region of Northwest China. Agricultural Water Management, 278:108137.
  35. Bandian, L., Sae, H., and Abedy, B., 2016. Effect of bentonite on growth indices and physiological traits of spinach (Spinacia oleracea L) under drought stress. Journal of Productivity and Development, 2(4): 1-6.‏
  36. Enciso, J., Jifon, J., Anciso, J., and Ribera, L., 2015. Productivity of onions using subsurface drip irrigation versus furrow irrigation systems with an internet-based irrigation scheduling program. International Journal of Agronomy, 2015:1-6.
  37. Kachwaya, D S., Chandel, J S., Vikas, G., and Khachi, B., 2016. Effect of drip and furrow irrigation on yield and physiological performance of strawberry (Fragaria× ananassa Duch.) cv. Chandler. Indian Journal of Plant Physiology, 21(3): 341-344.
  38. Kamienski, C., Soininen, J P., Taumberger, M., Dantas, R., Toscano, A., Salmon Cinotti, T., Filev Maia, R., and Torre Neto, A., 2019. Smart water management platform: IoT-based precision irrigation for agriculture. Sensors, 19(2): 276.
  39. Karimi, B., Karimi, N., Shiri, J., and Sanikhani, H., 2022. Modeling moisture redistribution of drip irrigation systems by soil and system parameters: regression-based approaches. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 36(1): 157-172.
  40. Koksal, E S., Tasan, M., Artik, C., and Gowda, P., 2017. Evaluation of financial efficiency of drip-irrigation of red pepper based on evapotranspiration calculated using an iterative soil water-budget approach. Scientia Horticulturae, 226: 398-405.
  41. Liu, Z., She, H., Xu, Z., Zhang, H., Li, G., Zhang, S., and Qian, W., 2021. Quantitative trait loci (QTL) analysis of leaf related traits in spinach (Spinacia oleracea L.). BMC Plant Biology, 21(1): 1-14.
  42. Mittal, A., Brajpuriya, R., and Gupta, R., 2023. solar steam generation using hybrid nanomaterials to address global environmental water pollution and shortage crisis. Materials Today Sustainability, 21: 100319.
  43. Mohammed, AT., and Irmak, S., 2022. Maize response to irrigation and nitrogen under center pivot, subsurface drip and furrow irrigation: Water productivity, basal evapotranspiration and yield response factors. Agricultural Water Management. 271: 107795.
  44. Ors, S., and Suarez, D L., 2017. Spinach biomass yields and physiological response to interactive salinity and water stress. Agricultural Water Management, 190: 31-41.
  45. Parwada, C., Chigiya, V., Ngezimana, W., and Chipomho, J., 2020. Growth and performance of baby spinach (Spinacia oleracea L.) grown under different organic fertilizers. International Journal of Agronomy, 2020:1-6.
  46. Patra, K., Parihar, C M., Nayak, H S., Rana, B., Singh, V K., Jat, S L., Panwar, S., Parihar, M D., Singh, L K., Sidhu, H S., and Gerard, B., 2021. Water budgeting in conservation agriculture-based sub-surface drip irrigation in tropical maize using HYDRUS-2D in South Asia. Scientific Reports, 11(1): 1-17.
  47. Sezen, S M., Yazar, A., Daşgan, Y., Yucel, S., Akyıldız, A., Tekin, S., and Akhoundnejad, Y., 2014. Evaluation of crop water stress index (CWSI) for red pepper with drip and furrow irrigation under varying irrigation regimes. Agricultural Water Management, 143: 59-70.
  48. Thomas, R M., Verma, A K., Prakash, C., Krishna, H., Prakash, S., and Kumar, A., 2019. Utilization of Inland saline underground water for bio-integration of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and spinach (Spinacia oleracea). Agricultural Water Management, 222:154-160.
  49. Ukwu, U., Agbo, J., Muller, O., Schrey, S., Nedbal, L., Niu, Y., Meier‑Grull, M., and Uguru, M., 2023. Effect of organic photovoltaic and red-foil transmittance on yield, growth, and photosynthesis of two spinach genotypes under field and greenhouse conditions. Photosynthesis Research, 1-16.‏
  50. Vidya, K N., Nagarajan, K., Kannan, B., Ramanathan, S. P., and, Duraisamy, M R., 2022. Modelling of wetting patterns for surface drip irrigation in dense clay soil. Journal of Applied and Natural Science, 14(2): 437-442.
  51. Wang, X., Chen, Y., Fang, G., Li Z., and Liu, Y., 2022. The growing water crisis in Central Asia and the driving forces behind it. Journal of Cleaner Production, 378: 134574.
  52. Yadeta, B., Ayana, M., Yitayew, M., and Hordofa, T., 2022. Performance evaluation of furrow irrigation water management practice under Wonji Shoa Sugar Estate condition, in Central Ethiopia. Journal of Engineering and Applied Science, 69(1): 1-23.
  53. Yavuz, D., Kılıç, E., Seymen, M., Dal, Y., Kayak, N., Kal, Ü., and Yavuz, N., 2022. The effect of irrigation water salinity on the morph-physiological and biochemical properties of spinach under deficit irrigation conditions. Scientia Horticulturae, 304: 111272.‏
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 37, Issue 3
December 2023
Pages 255-268

Files

Share

How to cite

Statistics