Investigating the Effect of Drip and Furrow Irrigation Methods on the Simulation of Sugar Beet Yield by Using AquaCrop Model

Document Type : Research Paper

Authors

1 Associate Prof., Department of Water Science and Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran Research Group of Drought and Climate change, University of Birjand, Birjand, Iran.

2 Assistant Prof., Department of Soil Science and Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran. Research Group of Drought and Climate change, University of Birjand, Birjand, Iran.

3 M.Sc. of Irrigation and Drainage, Department of Water Engineering, University of Birjand.

4 M.Sc of Drainage and Drainge, Department of Water Engineering, University of Birjand

Abstract

Optimal use and management of water resources is very important. Also, choosing the appropriate irrigation method plays a vital role in saving water consumption in the agricultural sector. Therefore, in the current research, the effect of the irrigation method on the simulation of sugar beet yield was investigated using the AquaCrop model. In this study, the effect of two methods of drip irrigation (tape) and surface irrigation (furrow) and three levels of irrigation water (50%, 75%, and 100% of the plant's water requirement) on the yield of sugar beet plants was investigated in Sarayan-Ayask region, Iran. A factorial experiment was conducted based on a completely randomized design with 4 replications in 2021-22. The results showed that irrigation method had a significant effect on leaf diameter, leaf length, leaf weight, tuber diameter, and tuber length and weight of sugar beet tuber. Also, according to the results, drip irrigation had greater effect than furrow irrigation on the studied traits. Then, the grain and biomass yield was simulated using the AquaCrop model and the simulated values were calibrated and verified using observational data. Calibration was done using two replications of 100% and 50% stress levels, and validation was done using the replication of 75% stress level. The NRMSE, RMSE, RD and R2 coefficients of the model calibration values showed that the simulated and validated values were close to each other and these values were more precise in drip irrigation than in furrow irrigation. Validation values of two irrigation methods also showed the ability of model in simulating grain yield and biomass.

Keywords

References

  1. ابراهیمی پاک، ن.ع.، و اگدرنژاد، ا.، 1396. ارزیابی و تحلیل حساسیت مدل AquaCrop در شبیه­سازی عملکرد چغندرقند تحت تنش­های آبی در شهرکرد، مجله مدیریت آب و آبیاری، 7(2): 331-319.
  2. احمدی، ب.، حیدری شرف‌آبادی، ح.، عبدالهیان نوقابی، م.، محمدیان، ر.، و مختصی بیدگلی، ع.، 1401. مقایسه واکنش عملکرد کمی و کیفی ژنوتیپ‌های مختلف چغندرقند تحت شرایط تنش خشکی، فصلنامه علوم به‌زراعی گیاهی، 12(2): 102-119.
  3. اکبری، م.، 1377. تأثیر کم‌آبیاری بر عملکرد چغندرقند، نهمین همایش کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، نشر کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.
  4. امداد، م.ر.، تافته، آ.، و ابراهیمی­پاک، ن،ع.، 1401. کارایی مدل آکواکراپ در شبیه‌سازی عملکرد کینوا در مدیریت‌های مختلف کم‌آبیاری. نشریه آب‌وخاک، 36(3): 331-319.
  5. امیری، ا.، و خورسند، ا.، 1397. ارزیابی مدل AquaCrop در پیش­بینی ماده خشک کل و عملکرد دانه ذرت تحت مدیریت آبیاری و نیتروژن، مجله اکوفیزیولوژی گیاهی، 33(10): 185-174.
  6. برادران فیروزآبادی، م.، 1381. بررسی رابطه صفات مرفولوژی و فیزیولوژیکی ارقام چغندرقند با تنش خشکی. پایان‌نامه کارشناس ارشد زراعت. دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.
  7. ببران، ص.، و هنربخش، ن.، 1387. بحران وضعیت آب در جهان و ایران. مجله راهبرد، 8: 212-193.
  8. حکیمی نیا، ع.، و بلندنظر، ص.ع.، 1389. اثر آبیاری محدود بر عملکرد و کارایی مصرف آب پیاز خوراکی رقم قرمز آذرشهر. اولین همایش ملی کشاورزی پایدار و تولید محصول سالم. مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان. 23(3): 27-11.
  9. دبیری، ف.، خوشنویس­یزدی، س.، و زندی، ف.، 1392. اثرات بهره‌وری کشاورزی در رشد اقتصادی ایران، پژوهشنامه اقتصاد و کسب و کار، 4(5): 31-17.
  10. رحیمیان، م.ح.، و اسدی، ح.، 1379. تأثیر تنش آبی بر عملکرد کمی و کیفی چغندرقند و تعیین تابع تولید ضریب گیاهی آن. مجله خاک و آب ویژه‌نامه آبیاری. 12(10): 63-58.
  11. کوچکی، ع.، کوک، د.ا.، و سلطانی ا 1375. زراعت چغندرقند. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، مشهد.
  12. کیانیان، ن.، و عالی­نژادیان بیدآبادی، ا.، 1400. بررسی تأثیر کم‌آبیاری بر برخی خصوصیات عملکردی چغندرقند در منطقه ماهیدشت استان کرمانشاه. دومین همایش ملی کم‌آبیاری و استفاده از آب‌های نامتعارف در کشاورزی مناطق خشک، دانشگاه فسا.
  13. سعادتی، ز.، دلبری، م.، پناهی، م.، و امیری، ا.، 1397. شبیه‌سازی رشد چغندرقند تحت تنش آبی با استفاده از مدل AquaCrop، مجله حفاظت منابع آب‌وخاک، 3(3): 19-1.
  14. فرهادی، م.ع.، 1376. مقایسه آبیاری قطره‌ای و شیاری به خصوصیات کمی و کیفی خربزه در منطقه تربت‌جام. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
  15. قدیریان، ا.م.، یعقوب­زاده، م.، زمانی، غ.ر.، و شهیدی، ع.، 1399. واسنجی و صحت سنجی مدل گیاهی AquaCrop جهت شبیه‌سازی عملکرد سه رقم گندم تحت تنش رطوبتی مختلف، مجله آبیاری و زهکشی ایران، 14(6): 2267-2257.
  16. محمدجانی، ا.، و یزدانیان، ن.، 1393. تحلیل وضعیت بحران آب در کشور و الزامات مدیریت آن، 65 و 66: 144-117.
  17. محمدی، م.، داوری، ک.، قهرمان، ب.، انصاری، ح.، و حق‌وردی، ا.، 1394. واسنجی و صحت‌سنجی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد گندم بهاره تحت تنش هم‌زمان شوری و خشکی (مطالعه موردی : مشهد). نشریه پژوهش آب در کشاورزی (علوم و صنایع کشاورزی). 29(3) :295-277.
  18. مهـدی حـسین‌آبـادی، ز.، و قـائمی، ع.ا.، 1383. مقایـسه ضــرائب یکنـواختی و عملکـرد چغندرقنـد در آبیـاری نــواری قطره‌ای(Tape) و جویچه‌ای. دومین کنفرانس ملی دانشجویی منابع آب‌وخاک. دانـشکده کشاورزی. دانـشگاه شیراز.
  19. یعقوب زاده، م.، 1394. شبیه‌سازی تبخیر و تعرق و رطوبت خاک به‌منظور ارزیابی خشک‌سالی کشاورزی برای دوره­های پایه و آتی به کمک سنجش‌ازدور، رساله دکتری دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز.
  20. Al-Omran, A. M., Sheta, A. S., Falatah, A. M., and Al-Harbi, A. R., 2004. Clay Deposits for Water Management of Sandy Soils. Arid Land Res. Manage. 18: 171-183.
  21. Biswas, S. K., Sarker, P. K., Islam, A. M., Bhuiyan, M. A., & Kundu, B. C., 2003. Effect of irrigation on onion production. Pakistan Journal of Biological Sciences (Pakistan). 6(20) : 1725-
  22. Camposeo, S., Rubino, P., 2003 Effect of irrigation frequency on root water uptake in sugar beet. Springer Science, Business Media BV, Formerly Kluwer Academic Publishers BV, 253 (2) : 301–309.
  23. Cavazza, L., Venturi, G., Amaducci, M.T., 1976. Outlines on the state of irrigation of the sugar beet in the world. 39th Winter Congress, Bruxelles.
  24. English, M., James, L., and Chen, C. F., 1990. Deficit irrigation. II: observations in Columbia basin. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 116 (3): 413-426.
  25. Fabrio, C., Martin de Santa Olalla, Lopez, R., Dominguez, A., 2003. Production and quality of sugar beet (Beta vulgaris L.) cultivated under controlled deficit irrigation condition in semiarid – climate. Agricultural Water Management, 62: 215-227.
  26. Lamm-F., Manges, H.B., Stonc. L.R., Khan, A., and Rogers, D., 1995. Water requirement of subsurface drip irrigated corn in dorthuest kansus. AS. AE, 38(2) : 441-448.
  27. Kaboosi, K., & Kaveh, F., 2010. Sensitivity analysis of Doorenbos and Kassam (1979) crop water production function. African Journal of Agricultural Research, 5(17) : 2399-2417.
  28. Patel, N., Kumar, P., & Singh, N., 2008. Performance evaluation of AquaCrop in simulating potato yield under varying water availability conditions. Indian Agricultural Research Institute.
  29. Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., & Fereres, E., 2009. AquaCrop—the FAO crop model to simulate yield response to water: II. Main algorithms and software description. Agronomy Journal, 101(3) : 438-447.
  30. Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., & Fereres, E., 2012. FAO, Land and Water Division Rome, Italy.
  31. Sharmasarkar, FC., Held L.J., Miller, G., 2001. Agroeconomic analyses of drip irrigation for sugar beet production, Agron.J. (93) : 517-523.
  32. Sakellariou- Makrantonali, M., Kalfountzos, D., Vyrlas, P., 2002. Water saving and yield increase of sugarbeet with subsurface drip irrigation. Global Nest: the Int. J., 4(2-3): 85-91.
  33. Singh, R., 2004. Simulations on direct and cyclic use of saline waters for sustaining cotton–wheat in a semi-arid area of north-west India. Agricultural Water Management, 66(2): 153-162.
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 37, Issue 4
February 2024
Pages 323-335

Files

Share

How to cite

Statistics