تعیین نسبت بهینه اختلاط آب چاه و پساب شهری برای بیشینه‌سازی عملکرد ذرت علوفه‌ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علومکشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک، دانشگاه تبریز.

10.22092/jwra.2026.371395.1101

چکیده

بهینه‌سازی پارامترهای کیفی آب آبیاری به عنوان یکی از راهکارهای کلیدی در افزایش عملکرد محصولات کشاورزی و مدیریت بهینه منابع آب محدود محسوب می‌شود. این پژوهش با هدف تعیین ترکیب بهینه پارامترهای کیفی آب برای حداکثرسازی عملکرد ذرت علوفه ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. در این مطالعه، داده‌های میدانی از ۴۵ واحد آزمایشی طی سه سال زراعی در استان مازندران جمع‌آوری گردید. پارامترهای کیفی آب شامل: هدایت الکتریکی (EC)، سدیم (Na+)، کلسیم (Ca+)، منیزیم (Mg2+) و نسبت جذب سدیم (SAR) اندازه‌گیری شد. پس از توسعه سه مدل رگرسیونی مختلف، مدل تعاملات به عنوان مدل برتر با ضریب تعیین تعدیل‌شده 9993/0 انتخاب گردید. بهینه‌سازی پارامترها با استفاده از الگوریتم ژنتیک با جمعیت اولیه ۵۰ کروموزوم انجام شد. نتایج بهینه‌سازی نشان داد که ترکیب بهینه پارامترها شامل هدایت الکتریکی 18/1 ds/m، سدیم 65/1 meq/lit، نسبت جذب سدیم 04/1، کلسیم 86/2 meq/lit و منیزیم 60/41 meq/lit می‌باشد. این ترکیب منجر به عملکرد پیش‌بینی شده 901/26 تن در هکتار گردید که بهبود 10% نسبت به بهترین تیمار موجود و 30/27% نسبت به میانگین عملکرد را نشان میدهد. بررسی نتایج نشان داد که مدل توسعه‌یافته از دقت پیش‌بینی بسیار بالایی برخوردار بوده و الگوریتم ژنتیک ابزار کارآمدی برای بهینه‌سازی چندپارامتری کیفیت آب آبیاری است. این رویکرد می‌تواند در مدیریت عملیاتی مزارع ذرت برای دستیابی به عملکرد بهینه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimizing Well Water and Wastewater Blending Ratios for Maximizing Forage Maize Yield Using Genetic Algorithm

نویسندگان [English]

  • Narjes Shakeri-Parkoohi 1
  • Mohammad Mirnaseri 2
  • Mojtaba KhoshRavesh 1
  • Reza Delir-Hasan nia 3
1 Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University.
2 Assistant Professor of Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University.
3 Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering, Tabriz University.
چکیده [English]

Optimization of irrigation water quality parameters is a key strategy for enhancing forage maize yield and managing limited water resources. This study aimed to determine the optimal combination of water quality parameters for maximizing forage maize (Zea mays L.) yield using Genetic Algorithm. Field data were collected from 45 experimental units over three growing seasons in Mazandaran province, Iran. Water quality parameters including electrical conductivity (EC), sodium (Na⁺), calcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), and sodium adsorption ratio (SAR) were measured. After developing three different regression models, the interactions model was selected as the superior model with an adjusted R² of 0.9993. Parameter optimization was performed using Genetic Algorithm with an initial population of 50 chromosomes. The optimization results revealed that the optimal parameter combination consisted of electrical conductivity 1.18 dSm-1, sodium 1.65 meq/L, sodium adsorption ratio 1.04, calcium 2.86 meq/L, and magnesium 41.60 meq/L. This combination yielded a predicted fresh biomass yield of 26.901 ton/ha, showing 10% improvement over the best existing treatment and 27.30% improvement over the mean yield. The developed model demonstrates high predictive accuracy, and Genetic Algorithm proves to be an efficient tool for multi-parameter optimization of irrigation water quality for forage production. This approach can be implemented in operational management of forage maize fields to achieve optimal biomass yield.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multi-objective Optimization
  • Nonlinear Regression Model
  • Irrigation Water Quality
  • Metaheuristic Algorithm
  • Sustainable Water Management