ارزیابی مدیریت‌های مختلف آبیاری به‌منظور هوشمند‌سازی سیستم آبیاری بارانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

3 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

4 دانش آموخته دکتری آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

چکیده

یکی از مسائلی که در بخش کشاورزی امروزه به نیازی مهم تبدیل شده، هوشمند‌سازی سامانه‌های آبیاری (تحت‌فشار) است. مقدار نیاز آبی و نحوه اعمال آن از جمله مباحث مهم در این موضوع است. هدف این مطالعه، مقایسه مقدار آب مورد‌نیاز تعیین شده بر اساس داده‌های رطوبت خاک و هواشناسی و همچنین مقایسه مقادیر آب اعمال شده بر اساس روش‌های حجمی و زمانی است. برای این منظور، چهار نوع مدیریت آبیاری که شامل ترکیبی از دو روش تعیین نیاز آبی (کمبود رطوبتی خاک و داده‌های هواشناسی) و دو روش اعمال آبیاری (زمانی یا حجمی) بود، در یک سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک در یک مزرعه ذرت، مورد ارزیابی قرار گرفتند. این چهار تیمار عبارت بودند از: کمبود رطوبتی خاک– زمانی (MT)، کمبود رطوبتی خاک– حجمی (MV)، هواشناسی- زمانی (WT) و هواشناسی– حجمی (WV). نتایج نشان داد که مقدار آبیاری در تیمار‌های موردمطالعه با‌ یکدیگر متفاوت بود. حجم آب کاربردی در تیمارهای مبتنی بر زمان (MT و WT) به ترتیب 14 و 8 درصد بیشتر از تیمارهای حجمی (MV و WV) بود. در بیشتر موارد، دبی آبپاش‌ها با دبی طراحی اختلاف داشت و اختلاف زیادی بین دبی آبپاش‌ها مشاهده شد. باتوجه‌به غیر‌یکنواختی نسبتاً بالای دبی آبپاش‌ها در نقاط مختلف مزرعه، اعمال آبیاری به روش زمانی پیشنهاد نمی‌گردد. در نهایت تیمار MV که در آن میزان آبیاری بر اساس کمبود رطوبتی خاک تعیین و با روش حجمی اعمال شده بود به‌عنوان روش مناسب جهت سامانه آبیاری در مزرعه مورد بررسی، پیشنهاد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ابول پور، بهروز.، شریفی، مستانه.، بذرافشان، محسن.، و جرعه نوش، محمد هادی. (1400). مدیریت هوشمند برنامه‌ریزی آبیاری به‌منظور افزایش بهره‌وری مصرف آب در گیاه چغندرقند. مهندسی آبیاری و آب ایران، 12(2)، 170-156. https://dx.doi: 10.22125/iwe.2021.14203
براتی، خدیجه.، عابدی کوپایی، جهانگیر.، درویشی، الهام.، آذری، آرش.، و یوسفی، علی. (1397). برآورد نیاز خالص آبیاری گیاهان الگوی کشت دشت کرمانشاه و مقایسه آن با داده‌های سند ملی آب. پژوهش آب در کشاورزی، 32 (4)، 553- 543.  https://dx.doi: 10.22092/jwra.2019.118523
پورغلام آمیجی، مسعود. (1399). مزایا، کاربرد‌ها و چالش‌های مربوط به اینترنت اشیاء در آبیاری. مدیریت آب در کشاورزی، 7(2)،66-47. https://wmaj. aid.ir/article_128249.html
سعیدالذاکرین، امیرناصر.، نظری، بیژن.، و رمضانی اعتدالی، هادی. (1398). میزان اثربخشی هوشمندسازی سامانه‌‏های آبیاری فضای سبز در کاهش مصرف مطالعه موردی: پارک رازی تهران. آب و توسعه پایدار، 6 (1)، 28-23.  https://dx.doi: 10. 2067/jwsd.v6i1.71208.
علیزاده، امین. (1384). اصول و عملیات آبیاری قطره‌ای. آستان قدس رضوی. انتشارات دانشگاه امام رضا (ع).
علیزاده، امین.، دهقانی سانیج، حسین.، و موسوی، مریم. (1389). تأثیر استفاده از داده‌های بهنگام هواشناسی مزرعه در محاسبه نیاز آبیاری بر افزایش کارایی مصرف آب در ذرت علوفه­ای. مجله آبیاری و زهکشی ایران، 4 (2)، 318-308. https://sid.ir/paper/131546/fa
میرموسوی، سید حسین.، پناهی، حمید.، اکبری، حمید.، اکبرزاده، یونس. (1391). واسنجی روش‎های برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع             (ET0) و محاسبة نیاز آبی گیاه (ETC) زیتون در استان کرمانشاه. جغرافیا و پایداری محیط، 2(2)، 64-45. https://ges.razi.ac.ir/article_166_en.html?lang=fa
Abolpour, B., Sharifi, M., Bazrafshan, M., & Jorenush, M. H. (2021). Intelligent management of Irrigation Planning on Increasing the Water Use Productivity in Sugar Beet (Beta vulgaris L.). Irrigation and Water Engineering, 12(2), 156-170.             http://dx.doi: 10.22125/iwe.2021.142031. [in Persian]      
Allen, R. G., Monteith, J. L., Perrier, A., Pereira, L. S., & Segeren, A. (1991). Report of the Expert Consultation on Procedures for Revision of FAO Guidelines for Prediction of Crop Water Requirements. Land and water development division. FAO. Roma (Italia). https://www.fao.org/publications/card/en/c/cb7185en.
Alizadeh, A. (2005). Principles and Operations of Drip Irrigation. Astan Qods Razavi. Imam Reza University (AS) Publishers. [in Persian]
Alizadeh, A., Dehghani Sanij, H., & Mousavi, M. (2010). The Effect of Using Real-time Field Meteorological Data in Calculating the Irrigation Requirement on Increasing the Efficiency of Water Consumption in Fodder Corn. Irrigation and Drainage Journal 2(4), 308-318. https://www.sid.ir/paper/131546/fa. [in Persian] 
Barati, K., Abedikoupaee, J., Darvishi, E., Azari, A., & Yousefi, A. (2018). Estimation of Net Irrigation Requirement of the Crop Pattern in Kermanshah Plain and Comparison with the Data in the National Water Document. Journal of Water Research in Agriculture, 32(4), 543-553.
      http://dx.doi: 10.22092/jwra.2019.118523. [in Persian]       
Camp, C.R., Karlen, D. L. & Lambert, J.R. (1985). Irrigation Scheduling and Row Configurations for Corn in the Southeastern Coastal Plain. Trans. ASAE. 28(4), 59-65. https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/60820000/Manuscripts/1985-1990/Man138.pdf.
Camposeo, S. & Rubino, P. (2003). Effect of Irrigation Frequency on Root Water Uptake in sugar Beet. Plant and Soil 253, 301–309. https://doi.org/10.1023/A:1024801312711.
Edison, SSR. (2011). Smart Irrigation Control System. Thesis at Bethlahem Institute of Engineering, Karungal. Available online at: www.worldcolleges. info.pdf.
Manashti, M. J., Farhadi Bansouleh, B., Amirian, S., Sadeghi, G. H., Kermajani, M. Mohammadnezhad, R., Amjadian, E. & Rezaei, S. (2013). Design and Implementation of a Web Based Automation System for Sprinkler Irrigation System. The Second International Conference on Agriculture and Natural Resources,Razi Univercity, Kermanshah, Iran, 1134-1136. https://www.researchgate.net/publication/261098083
Mirmousavi, H., Panahi, H., Akbari, H., & Akbarzadeh, Y. (2012). Calibration Methods to Estimate Reference Crop Evapotranspiration and Calculated Potential Water Requirements of Olive Plant in Kermanshah Province. Geography and Environmental Sustainability, 2(2), 45-64. https://ges.razi.ac.ir/article_166_en.html?lang=fa. [In Persian]  
Al-Naji, A., Fakhri, A.B., Gharghan, S.K. & Chahl, J. (2021) .Soil color analysis based on a RGB camera and an artificial neural network towards smart irrigation: A pilot study. Heliyon, 7(1), e06078. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06078
Pourgholam Amiji, M. (2021). The Benefits, Applications, and Challenges of the IoT in Irrigation. Water Management in Agriculture, 7(2), 47-66.  https://wmaj.iaid.ir/article_128249.html. [In Persian]      
Rehman, A.U., Abbasi, A. Z., Islam, N., & Shaikh, Z. A. (2014). A Review of Wireless Sensors and Networks' Applications in Agriculture. Computer standards and interfaces 36(2), 263-270. https://doi.org/ 10.1016/j.csi.2011.03.004.
Sable, R., Kolekar, S., Gawde, A., Takle, S., & Pednekar1, A. (2019). A Review on Different Irrigation Methods. International Journal of Applied Agricultural Research, 14(1), 49-60. https://www.ripublication.com/ijaar19/ijaarv14n1_06.pdf
Saeedolzakerin, A. N., Nazari, B., & Etedali, H. R. (2019). Effectiveness of smart landscape irrigation systems in reducing water usage (Case study: Razi Park, Tehran). Journal of Water and Sustainable Development 6 (1),  23-28. https://doi.org/10.22067/jwsd.v6i1.71208. [In Persian]      
Silva, D., Meza, F. J., & Varas, E. (2010). Estimating Reference Evapotranspiration (ETo) Using Numerical Weather Forecast Data in Central Chile. Journal of hydrology 382(1), 64-71. https://doi.org: 10.1016/j.jhydrol.2009.12.018.
Torres, A. F., Walker, W.R., & McKee, M. (2010). Forecasting Daily Potential Evapotranspiration Using Machine Learning and Limited Climatic Data. Agricultural Water Management, 98(4), 553-562. https://doi.org: 10.1016/j.agwat.2010.10.012.
Touil, S., Richa, A., Fizir, M., Argente García, J.A., &  Skarmeta Gómez, A.F.(2022). A review on smart irrigation management strategies and their effect on water savings and crop yield.Irrigation and Drainage. 71 (5), 1396-1416. https://doi.org/10.1002/ird.2735