ارزیابی مدل SALTMED برای مدیریت آبیاری گندم با آب شور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی کشاورزی مرکز ملی تحقیقات شوری بخش تحقیقات زراعت و باغبانی

2 استادیار مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

3 استادیار، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

4 دانشیار، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

5 دانشجوی دکتری سابق دانشگاه اردکان، یزد، ایران

6 استادیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

7 استادیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران

چکیده

به‌منظور ارزیابی دقت مدل سالت‌مد (SALTMED)، داده‌های یک آزمایش دوساله روی گندم در سه تیمار کیفیت آب آبیاری برابر سه، پنج و هشت دسی‌زیمنس بر متر و چهار روش آبیاری شامل غرقابی و آبیاری قطره‌ای نواری (تیپ) با فاصله نوارهای 20، 40 و 60 سانتی­متر بررسی شد. از داده‌های سال اول آزمایش برای واسنجی و از داده‌های سال دوم برای اعتبارسنجی مدل استفاده شد. نتایج اعتبارسنجی مدل نشان داد که بدون در نظر گرفتن روش آبیاری، مقادیر شبیه‌سازی‌شده عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه به ترتیب با خطای اریبی 29/07 و 14/21 گرم در متر مربع گندم هم‌خوانی خوبی با مقادیر اندازه‌گیری داشتند؛ هرچند که دارای بیش‌برآورد بود. همچنین، بر اساس نتایج آزمون F و خطای استاندارد اگرچه در تیمار شوری سه دسی‌زیمنس بر متر بین مقادیر شبیه‌سازی و اندازه‌گیری شده عملکرد دانه تفاوت معنی‌دار وجود داشت (P≤0.05)، ولی با شورتر شدن آب آبیاری این تفاوت مشاهده نشد؛ به‌طوری‌که متوسط تفاضل مقادیر شبیه‌سازی و اندازه‌گیری شده عملکرد دانه در حدود 32 گرم در متر مربع بود. با توجه به آماره‌هایی نظیر r، R2، RMSE و NRMSE مربوط به اعماق 30-0 و 60-30 سانتی‌متر خاک، می‌توان چنین نتیجه‌گیری کرد که مدل مزبور، شوری خاک این لایه‌ها را به‌صورت رضایت‌بخش برآورد می‌کند؛ به‌طوری‌که متوسط تفاضل مقادیر مشاهداتی و شبیه‌سازی شوری خاک در این اعماق به ترتیب 0/64 و 0/88 دسی‌زیمنس بر متر بوده است. دقت مدل در شبیه‌سازی رطوبت خاک در عمق‌های مختلف ضعیف بود. شاخص بهره‌وری آب شبیه‌سازی‌شده با مدل دارای اندکی بیش‌برآورد بود (خطای اریبی 0/03 کیلوگرم بر مترمکعب)، ولی در هر سه تیمار شوری کارآیی قابل قبولی داشت. بر اساس نتایج، مدل را می‌توان برای برآورد عملکرد گندم، شاخص بهره‌وری آب و مدیریت شوری خاک، به‌ویژه در لایه‌های بالایی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assessment of SALTMED Model for Wheat Irrigation Management with Saline Water

نویسندگان [English]

  • Gholamhassan Ranjbar 1
  • Mohammadhassan Rahimian 2
  • Mehdi Karimi 3
  • Hossein Beyrami 4
  • Hassan Gholami 5
  • Seyed Alimohammad Cheraghi 6
  • Bita Moravej 7
1 Associate Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran
2 Assistant Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO)
3 Assistant Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran.
4 Associate Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran
5 Former Ph.D. student. Ardekan University, Yazd, Iran
6 Assistant Professor, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran
7 Assistant Professor, Isfahan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Isfahan, Iran.
چکیده [English]

To evaluate the accuracy of SALTMED model, data of a two-year experiment on wheat were used. Treatments included three irrigation water salinity levels of 3, 5 and 8 dS.m-1, four irrigation methods of flooded and drip irrigation (tape), with 20, 40 and 60 cm lateral spacing. The data of the first year of the experiment were used for calibration and the data of the second year were used for validation of the model. Results showed that, regardless of the irrigation method, the simulated values for wheat biological and grain yields with mean biomass error (MBE) of 29.07 and 14.21 g.m-2, respectively, were in good agreement with the measured values. According to the MBE values, the amounts of grain and biological yield were overestimated compared to the measured values. Based on the standard error of the estimates and the F-test results, although there was a significant difference between the simulated and measured performance values in the 3 dS.m-1 irrigation water salinity (P≤0.05), but with increase in irrigation water salinity, no significant difference was observed between the measured and simulated values. The average difference between simulated and measured values for grain yield was around 32 g.m-2. In the case of using r, R2, RMSE and NRMSE statistical indicators, this model can satisfactorily predict the soil salinity of 0-30 and 30-60 cm depths; where the model prediction deviations were about 0.64 and 0.88 dS.m-1, respectively. The accuracy of the model simulation was weak for soil moisture in different depths. Although, the SALTMED model had a slight overestimation of water productivity parameter (with MBE of 0.03 kg.m3), but its simulation was acceptable for all salinity and irrigation levels. Based on the results, the SALTMED model can be used to predict wheat yield, water productivity, and managing of soil salinity, especially in the upper soil layers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil salinity
  • Soil moisture
  • Drip irrigation (tape)
  • Water productivity

مراجع

  1. امداد، محمدرضا و تافته، آرش، 1399. بررسی کارایی مدل SALTMEDدر شبیه‌سازی عملکرد گندم و شوری در شرایط خاک شور و غیر شور. نشریه آب‌وخاک )علوم و صنایع کشاورزی(، 34(4)، صص.946-933. https://doi.org/10.22067/jsw.v34i4.84734
  2. بوعذار، ناجی، اگدرنژاد، اصلان و برومندنسب، سعید، 1403. بررسی کارایی مدل SALTMED در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب سیب‌زمینی تحت مدیریت‌های مختلف آب آبیاری در شهرکرد. مدل‌سازی و مدیریت آب‌وخاک، 4(3)، صص. 240-239.
  3. حسن‌لی، محمد، افراسیاب، پیمان و ابراهیمیان، حامد، 1394. ارزیابی مدل‌های AquaCrop و SALTMED در تخمین عملکرد محصول ذرت و شوری خاک. نشریه تحقیقات آب‌وخاک ایران، 46، صص. 498-487. 22059/ijswr.2015.56738
  4. رحیمیان، محمدحسن و غلامی، حسن، 1401. تحلیلی بر وضعیت شوری منابع آب در حال استفاده بخش کشاورزی، نشریه آب و توسعه پایدار، 6(3)، صص. 116-107.

 https://doi.org/10.22067/jwsd.v9i3.2204.1135

  1. رنجبر، آرش، رحیمی‌خوب، علی، ابراهیمیان، حامد و وراوی­پور، مریم، 1396. شبیه‌سازی توأمان انتقال توأمان رطوبت، نیترات و آمونیوم در خاک با استفاده از مدل HYDRUS-2D در آبیاری جویچه‌ای ذرت. نشریه پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب)، 31(2)، صص. 276-259. 22092/jwra.2017.113169
  2. عصاره، علی، درخشان‌نژاد، زهرا، سلطانی محمدی، امیر و گوشه، محی‌الدین، 1393. شبیه‌سازی رطوبت خاک با مدل HYDRUS-1D در شرایط کشت گندم. نشریه علوم و مهندسی آبیاری، 37(1)، صص. 92-81.
  3. نصرالهی، علی‌حیدر، برومند نسب، سعید، هوشمند، عبدالرحیم و حیدری­نیا، مولود، 1395. ارزیابی مدل SALTMED تحت شرایط مختلف مدیریت‌های آبیاری قطره‌ای با آب‌شور. مجله تحقیقات آب و خاک ایران (علوم کشاورزی ایران)، 47(3)، صص. 567-561. Doi/122059/ijswr.2016.59326
  4. نظرنژاد، حبیب، میریعقوب­زاده، میرحسن و عیشویی، ادیت، 1395. بررسی تغییرات شوری خاک در حاشیه غربی دریاچه ارومیه با استفاده از مدل . SALTMED پژوهش در اکوسیستم­های زراعی، 3، صص. 41-33.
  5. Abdelraouf R.E., El-Shawadfy M.A., Dewedar O.M., and Hozayn M., 2021. Field and modelling study for deficit irrigation strategy on roots volume and water productivity of wheat. Journal of Water and Land Development, 49(IV–VI), pp.129–138. Doi/24425/jwld.2021.137105
  6. Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., and Smith M., 1998. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop requirements. Irrigation and Drainage Paper, 56, FAO, Rome, Italy.
  7. Aly, A. A., Al-Omran, A. M., and Khasha, A. A., 2015. Water management for cucumber: Greenhouse experiment in Saudi Arabia and modeling study using SALTMED model. Journal of Soil and Water Conservation, 70(1), pp.1-11.
  8. Ayers, R. S. and Westcot, D. W., 1989. Water quality for agriculture. Irrigation and Drainage Paper, 29. FAO. Rome. Italy.
  9. Cardon, G. E., and Letey, J., 1992. Plant water uptake terms evaluated for soil water and solute movement models. Soil Science Society of American Journal, 56, pp.1876-1880. https://doi.org/10.2136/sssaj1992.03615995005600060038x
  10. Golabi, M., Naseri, A. A., and Kashkuli, H. A., 2009. Evaluation of SALTMED model performance in irrigation and drainage of sugarcane farms in Khuzestan province of Iran. Journal of Food, Agriculture & Environment, 7(2), pp.874-880.
  11. Hirich, A., Choukr-Allah, R., Ragab, R., Jacobsen, S.E., El Youssfi, L., and El Omari, H., 2012. The SALTMED model calibration and validation using field data from Morocco. Journal of Materials and Environmental Science, 3, pp.342-359.
  12. James, G., Witten, D., Hastie, T. and Tibshirani, R., 2013. An Introduction to Statistical Learning with Applications in R. Vol, 2. Springer, New York.
  13. Pulvento, C., Riccardi, M., Lavini, A., D'andria, R., and Ragab, R., 2013. SALTMED model to simulate yield and dry matter for quinoa crop and soil moisture content under different irrigation strategies in south Italy. Irrigation and Drainage, 62, pp.229-238. Doi/1002/ird.1727
  14. Ragab R., 2015. Integrated management tool for water, crop, soil and N‐fertilizers: The Saltmed Model. Irrigation and Drainage, 64(1), pp.1-12. 1002/ird.1907
  15. Ragab, R., 2002. A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management: the SALTMED model. Environmental Modelling & Software, 17(4), pp.345-361. Doi/1016/S1364-8152(01)00079-2
  16. Ragab, R., Malash, N., Gawad, G. A., Arslan, A., and Ghaibeh, A., 2005a. A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management. 1. The SALTMED model and its calibration using field data from Egypt and Syria. Agricultural Water Management, 78, pp.67–88. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.04.022
  17. Ragab, R., Malash, N., Gawad, G. A., Arslan, A., and Ghaibeh, A., 2005b. A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management: 2. The SALTMED model validation using field data of five growing seasons from Egypt and Syria. Agricultural Water Management, 78, pp.89-107.

https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.04.023

  1. Rameshwaran, P., Tepe, A., Yazar, A., and Ragab, R., 2014. The effect of saline irrigation water on the yield of pepper: experimental and modeling study. Wiley Online Library: Retrieved February 18, 2015, from http:// onlinelibrary. Wiley. com/

Doi/ 10. 1002/ird.1867/abstract

  1. Ramos, T. B., Šimůnek, J., Gonçalves, M. C., Martins, J. C., Prazeres, A., and Pereira, L. S., 2012. Two-dimensional modeling of water and nitrogen fate from sweet sorghum irrigated with fresh and blended saline waters. Agricultural Water Management, 111, pp.87-104. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2012.05.007
  2. Ranjbar, G. H., Ghadiri, H., Razzaghi, F., Sepaskhah, A. R., and Edalat, M., 2015. Evaluation of the SALTMED model for sorghum under saline conditions in an arid region. International Journal of Plant Production, 9(3), pp.373-392.

Doi/10.22069/ijpp.2015.2222

  1. Razzaghi, F., Plauborg, F., Ahmadi, S.H., Jacobsen, S.E., Andersen, M.N., and Ragab, R., 2011. Simulation of quinoa (Chenopodium quinoa) response to soil salinity using the Saltmed model. In IICID 21st International Congress on Irrigation and Drainage. Tehran, Iran.
  2. Saskia, 2019. How to normalize the RMSE. Retrieved June 18, 2021 from: https://www.marinedatascience.co/blog/2019/01/07/normalizing-the-rmse/#
  3. Silva, L.L., Ragab, R., Duarte, I., Lourenço, E., Simões, N., and Chaves, M.M., 2013. Calibration and validation of SALTMED model under dry and wet year conditions using chickpea field data from Southern Portugal. Irrigation Science, 31, pp.651-659. Doi/1007/s00271-012-0341-5
  4. Simunek, J., Sejna, M., and van Genuchten, M. Th., 1999. The HYDRUS-2D software package for simulating the two-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably saturated media, version 2.0, IGWMC-TPS-70, International Ground Water Modeling Center, Colorado School of Mines, Golden, Colo.
  5. Simunek, J., van Genuchten, M. Th., and Sejna, M., 2012. HYDRUS: model use, calibration and validation. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 55 (4), pp.1263-1274. Doi/13031/2013.42239
  6. Tanji, K.K. (1990). Agricultural Salinity Assessment and Management. ASCE. Publication. 619 p.
  7. Van Genuchten, M.T., Leij, F.J. and Yates, S.R., 1991. The RETC Code for Quantifying the Hydraulic Functions of Unsaturated Soils. EPA Report, 600/2-91/065, USA Salinity Laboratory, USDA.
  8. Zhou, H., and zhi Zhao, W., 2019. Modeling soil water balance and irrigation strategies in a flood-irrigated wheat-maize rotation system. A case in dry climate, China. Agricultural Water Management, 221, pp.286-302. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2019.05.011
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 40، شماره 1
جلد 40 شماره 1 با تاخیر در سامانه بارگذاری میگردد
مهر 1405
صفحه 1-17

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار