Investigating the Effect of Design Parameters of a Subsurface Irrigation System with Perforated PVC Pipes on Soil Moisture Changes and Irrigation Frequency of Pistachio Trees

Document Type : Research Paper

Authors

1 Professor, Department of Soil Science, College of Agriculture, Vali-e-Asr University of Rafsanjan University, Iran.

2 Assistant prof. of Irrigation and Drainage, Pistachio Research Center, Horticultural Sciences Research Institute, Agriculture Research Education and Extension Organization (AREEO), Rafsanjan, Iran.

3 Associate prof. of Soil Science, Pistachio Research Center, Horticultural Sciences Research Institute, Agriculture Research Education and Extension Organization (AREEO), Rafsanjan, Iran.

4 Assistant prof. of Soil Science, Pistachio Research Center, Horticultural Sciences Research Institute, Agriculture Research Education and Extension Organization (AREEO), Rafsanjan, Iran.

5 MSc Graduate, Department of Soil Science, College of Agriculture. Vali-e-Asr University of Rafsanjan. Iran.

Abstract

In the present study, the effect of design parameters of a subsurface irrigation system with perforated PVC pipes on the irrigation frequency of pistachio trees was studied for two years in Kerman Province. A split-split plot experiment was conducted with four factors: canal depth (40 and 60 cm), pipe diameter (110 and 160 mm), pipe hole diameter (9 and 12 mm), and pipe hole spacing (15 and 25 cm) in a randomized complete block design with three replications. All treatments were irrigated with an amount of 75% of water requirement and an irrigation frequency of 24 days. To measure the volumetric soil moisture content, a TDR device was used. Statistical analysis of the data was performed using MSTAT-C software, and means were compared with an LSD test at a 0.05 probability level. The results indicated that the volumetric soil moisture of pistachio trees increased by 12% and 6.2%, respectively, between two consecutive irrigations (2 and 23 days after irrigation). The optimal irrigation frequency for pistachio trees in this system was determined to be 20 and 24 days, respectively. Therefore, by optimizing the design parameters of the subsurface irrigation system using perforated PVC pipes, water savings of approximately 50% can be achieved without exposing the plants to severe or harmful moisture stress. According to the results obtained, among the design factors, channel depth of 40 cm, pipe diameter of 110 mm, hole diameter of 12 mm and hole spacing of 15 cm had a better situation in terms of crop yield and water consumption efficiency. This optimal treatment produced a yield of 11.1 (kg/tree) and water use efficiency of 1325 gr/m3 after leaching and 828 gr/m3 before leaching, and was recommended as the best treatment.

Keywords

References

  1. اسماعیل‌پور، علی، امامی، سید یحیی، بصیرت، مهدی، تاج‌آبادی‌پور، علی، جوانشاه، امانالله، حکم‌آبادی، حسین، حسینی‌فرد، سید جواد، حق‌دل، معصومه، شاکر اردکانی، احمد، صداقت، رضا، صداقتی، ناصر، محمدی، امیرحسین، مهرنژاد، محمدرضا و هاشمی‌راد، حمید،1396. پسته از تولید تا مصرف. انتشارات تحقیقات آموزش کشاورزی، 130 صفحه.
  2. تافته، آرش و امداد، محمدرضا، 1403. استفاده از مدل Hydrus 2D در ارائه برنامه مناسب آبیاری باغات و شبیه سازی شوری خاک (مطالعه موردی باغات پسته سمنان). نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 15(1)، صص. 37-55
  3. صداقتی، ناصر، تاج‌آبادی‌پور، علی، و حیدری‌نژاد، علی، 1388. مقایسه عملکرد سیستم‌های آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی بر روی درختان پسته. گزارش نهایی طرح پژوهشی، مؤسسه تحقیقات پسته کشور. 51 صفحه.
  4. صداقتی، ناصر، حسینی‌فرد، سید جواد و عبدالهی عزت‌آبادی، محمد، 1393. بررسی امکان تغییر سیستم آبیاری سطحی غرقابی و زیرسطحی با لوله‌های PVC در باغ‌های پسته‌. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی پژوهشکده پسته رفسنجان، 26 صفحه.
  5. عباسی، فریبرز، عباسی، نادر، توکلی، علیرضا، 1396. بهره‌وری آب در بخش کشاورزی؛ چالش‎ها و چشم ‏اندازها. فصلنامه آب و توسعه پایدار، 4(1)، صص. 141-144. doi: 10.22067.jwsd.v4i1.67121
  6. عطایی، علی، اکبری، مهدی، نیشابوری، محمدرضا، غفاری، زهرا و زارع حقی، داوود، 1398. اثر آبیاری قطره‌ای سطحی و زیرسطحی با آب شور و غیرشور بر تغییرات جریان شیره آوندی، هدایت روزنه‌ای و دمای برگ درختان پسته. پژوهش آب در کشاورزی, 33(4)، صص. 583-599 doi: 10.22092.jwra.2020.121240.
  7. محمدی محمدآبادی‌، اکبر، 1384. بررسی امکان تغییر سیستم آبیاری‌ از روش‌ سطحی به زیرزمینی و تعیین‌ تأثیر تغییر سیستم‌ بر روی‌ میزان زودخندانی در درختان‌ بارور پسته. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی، مؤسسه تحقیقات پسته کشور، 31 صفحه.
  8. محمدی محمدآبادی‌، اکبر، 1386. مطالعه سیستم‌های آبیاری (سطحی، تراوا، کوزه‌ای، تی تیپ، قطره‌ای و بابلر) از زمان کاشت بر روی پسته. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی، مؤسسه تحقیقات پسته کشور، 40 صفحه.
  9. حسینی فرد، سید جواد.، بصیرت، مهدی، صداقتی، ناصر و اخیانی احمد، 1396. دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه درختان پسته، مؤسسه تحقیقات علوم باغبانی، پژوهشکده پسته.
  10. حکم آبادی، حسین، اسماعیل پور، علی، امامی، سید یحیی و همکاران، 1400. پسته ایران. انتشارات آموزش و ترویج کشاورزی.
  11. نی‌ریزی، سعید، 1377. نگرشی بر استفاده از آب‌های شور و لب‌شور در کشت آبی. مجموعه مقالات نهمین همایش کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.
  12. Alison, L.E. and Modie, C.D., 1965. Carbonate. pp. 1379-1396. In: C.A. Black et al. (Eds.) Methods of Soil Analysis. Part II, ASA and SSSA, Madison, WI.

Doi: 10.2134.agronmonogr9.2.c40

  1. Blake, G.R., 1965. Bulk density. In: C.A. Black et al. (Eds.) Methods of Soil Analysis. Part I, ASA and SSSA, Madison, WI.
  2. Bouyoucos, G.J.,1951. A recalibration of hydrometer method for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal, 43: 434-438.
  3. Estefan, G., Sommer, R. and Ryan, J.,2013. Methods of Soil, Plant, and Water Analysis: A manual for the West Asia and North Africa Region. ICARDA (International Center for Agricultural Research in the Dry Areas) Box 114.5055, Beirut, Lebanon, 244 p. https:..hdl.handle.net.20.500.11766.7512
  4. Goldhamer, D.A., 2005. Tree water requirements and regulated deficit irrigation. In: Ferguson, L. (Ed.), Pistachio Production Manual. 4thEdition, University of California, Oakland, California, pp. 147-157.
  5. Lamm, F.R., 2003. Advantages and disadvantages of subsurface drip irrigation. www.Oznet.Ksu.Edu.sdi.Reports.2000.
  6. Lanyon, L.E. and Heald, W.R.,1982. Magnesium, calcium, strontium and barium. In: Page et al. (Eds.) Methods of Soil Analysis. Part II, Agron. Monogar., ASA and SSSA, Madison, WI, pp. 247-260.
  7. Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanaable, F.S. and Dean, L.A.,1954. Estimation of available phosphorous in soil by extraction with sodium bicarbonate. USDA Cir. 939, U.S. Govern. Prin. Office, Washington, D. C., USA.
  8. Richards, L.A.,1954. Diagnosis and improvement of saline-alkali soils. USDA Hand book, No. 60, Washington, DC, USA.
  9. Rhoades, J.D.,1996. Salinity: electrical conductivity and total dissolved soils. In: D.L. Sparks (ed.), Methods of Soils Analysis, Part 3: Chemical methods. SSSA Book series Number 5, Soil Science Society of America, Madison, WI, pp. 417-435.
  10. Sepaskhah, A.R. and Maftoun, M.,1988. Relative salt tolerance of pistachio cultivars. Journal of Horticultural Science, 63,pp 157-162. doi:10.1080.14620316.1988.11515841.
  11. Krishnaprabu, S.,2020. Comparative study of subsurface drip irrigation and flood irrigation systems for quality and yield of sugarcane. Plant Archives, 20 (1), pp 2169-2176.
  12. Qadir, M., Quillérou, E., Nangia, V., Murtaza, G., Singh, M., Thomas, R.J. and Drechsel, P.,2014. Economics of salt-induced land degradation and restoration. Natural Resources Forum, 38(4), pp 282-295. doi:10.1111.1477-8947.12054
  13. Thompson, T.L., PANG, H.C. and LI, Y.Y.,2009. The potential contribution of subsurface drip irrigation to water-saving agriculture in the western USA. Agricultural Sciences in China, 8(7), pp 850-854. doi:10.1016.S1671-2927(08)60287-4
  14. Dastorani, M.T., Heshmati, M. and Sadeghzadeh, M.A., 2010. Evaluation of the efficiency of surface and subsurface irrigation in dryland environments. Irrigation and Drainage: The Journal of the International Commission on Irrigation and Drainage, 59(2), pp 129-137. ‏ doi:10.1002.ird.462
  15. Thamer, T.Y., Nassif, N. and Almaeini, A.H.,2021. The productivity of maize (Zea mays L.) water using efficacy and consumptive use under different irrigation systems. Periodicals of Engineering and Natural Sciences, 9(1), pp 90-103. ‏
  16. Çolak, Y.B., Yazar, A., Gönen, E. and Eroğlu, E.Ç.,2018. Yield and quality response of surface and subsurface drip - irrigated eggplant and comparison of net returns. Agricultural. Water Management, 206, pp 165 - 175. doi:10.1016.j.agwat.2018.05.010
  17. Yan, Z., Dyck, M., Huan -Jie, C., Li -Bing, S. and Hui, C.,2019. The effects of aerated irrigation on soil respiration, oxygen, and porosity. Journal of Integrative Agriculture, 18, pp 2–16. doi:10.1016.S2095-3119(19)62618-3
  18. Sayed, T., Derbala, A., Elmetwalli, A., Hassan, S., Elglaly, A. and Fayed, M.,2023. Effect of using trailing perforated pipe on irrigation efficiency for maize production. Al-Azhar Journal of Agricultural Engineering, 35(5), pp 1-7. Doi: 10.21608.azeng.2023.308721
  19. Piper, C.S. 2010. Soil and plant analysis: A laboratory manual of methods for the examination of soils and determination of the inorganic constituents of plants. Scientific Publishers, India.
  20. Zangen, M. 1962. Titration of carbonate‐bicarbonate leach solutions. Journal of Applied Chemistry, 12(2), pp 92-96.‏
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 39, Issue 1
June 2025
Pages 43-63

Files

Share

How to cite

Statistics