توسعه یک سیستم تصمیم‌یار آبیاری و بررسی انطباق‌پذیری آن با شرایط شبکه آبیاری و زهکشی مهاباد

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مؤسسة تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، البرز، ایران

2 دانش‌آموختة دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانش‌آموختة کارشناسی‌ ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

4 استاد، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

5 استادیار، بخش تحقیقات فنی و مهندسی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان‌غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ایران

6 دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی و مدیریت آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

7 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی و مدیریت آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

8 دانشیار، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، البرز، ایران

چکیده

بر اساس اطلاعات منتشر شده توسط سازمان کشاورزی و غذا (FAO) برای تأمین غذا در آینده، بخش کشاورزی باید از روش‌های بهینة عملیاتی و سیستم‌های تصمیم‌ساز هوشمند استفاده کند. این امر از طریق توسعة کشاورزی دقیق با استفاده از دادة زیاد و هوشمندسازی امکان‌پذیر خواهد بود. کشاورزی سنتی توسط کشاورزان در حوضة دریاچة ارومیه موجب شده تا مصرف آب به مهم‌ترین معضل این حوضه تبدیل شود. توسعة سیستم‌های تصمیم‌یار به‌عنوان ابزاری در تصمیم‌گیری‌های پیچیده از جمله رویکردهایی است که توجه مدیران منابع آب در سطح بین‌المللی را به‌ خود جلب کرده است. به‌همین منظور در پژوهش حاضر، یک سامانة تصمیم‌یار آبیاری (IDSS) با هدف بهبود مدیریت آبیاری در اراضی کشاورزی دشت مهاباد واقع در جنوب‌شرقی دریاچة ارومیه در سال زراعی 1401-1400 توسعه داده شد. در ادامه، تطبیق‌پذیری IDSS با شرایط شبکة آبیاری و زهکشی مهاباد، منابع آب و خاک، داده‌های هواشناسی و رطوبت خاک بررسی شد. برای ارزیابی تطبیق‌پذیری IDSS، شاخص‌های آماری ضریب تبیین (R2)، ریشة میانگین مربعات خطا (RMSE)، ریشة میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، ضریب کارایی نش-‌ساتکلیف (EF) و شاخص توافق ویلموت (d)، استفاده شد. نتایج نتایج نشان داد IDSS سازگاری و تعامل مناسبی با منابع آب و خاک، عملکرد محصولات و داده‌های هواشناسی دارد. استفاده از IDSS به‌طور متوسط موجب کاهش 9/13 درصدی آب مصرفی و افزایش 7/6 درصدی عملکرد محصول شد. ایستگاه هواشناسی مجازی کشاورزی راه‌اندازی شده توسطIDSS، دمای حداقل و حداکثر و ساعات آفتابی و رطوبت نسبی را به‌ترتیب با درجة خوب و خیلی‌خوب نسبت به داده‌های ایستگاه سینوپتیک منطقه برآورد کرد. بر اساس شاخص‌های آماری، عملکرد IDSS برای شبیه‌سازی رطوبت حجمی خاک با درجة خوب تا خیلی‌خوب ارزیابی می‌شود. هم‌چنین، IDSS در تطبیق با شرایط اجتماعی، ساختار کشاورزی منطقة مطالعاتی و سطح دانش کشاورزان است. برای پژوهش‌های آتی ضروری است اطلاعات در مقیاس حوضه جمع‌آوری و انعطاف‌پذیری و کارایی IDSS بررسی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


References
Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome, 300(9), D05109.
Arman, N. (2015). Investigating decision support system (DSS) in dealing with water shortage and water crisis. National Congress of Irrigation and Drainage of Iran, . Isfahan, Iran. [In Persian]
Arabzadeh, R., Araghinejad, Sh., & Ebrahimi, K. (2016). A spatial decision support system for agricultural land management. The 6th Iranian National Water Resources Management Conference, Sanandaj, Iran, Pp. 1-10. [In Persian]
Araghinejad, Sh., Nikfal, M., & Heydari, H. (2011a). A new approach to spatial decision-making systems in water resources management. The 4th Iran Water Resources Management Conference, Theran, Iran, Pp. 1-11. [In Persian]
Araghinejad, Sh. (2011b). Development of a decision support system for regional drought assessment based on a geographic information system, case study: Gorganrood-Qarasu watershed. The 2nd Iranian National Conference on Applied Research in Ware Resources, Zanjan, Iran, Pp. 1-9. [In Persian]
Assadi, N., Davary, K., Ansari, H., Ziaei, A. N., & Faridhosseini, A. (2019). Development of a multi-criteria decision support system for water resources allocation in a basin (Case Study: Mazandaran-Golestan water conveyance system). Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(8), 2085-2097. doi: 10.22059/ijswr.2019.277053.668146. [In Persian]
Abdollahzadeh Kahrizi, R., Kokabinezhad Moghaddam, A. H., & Merufinia, E. (2023). Investigating virtual water and agricultural water productivity index in crops of Poldasht plain. Water and Soil Management and Modelling, 3(1), 54-68. doi: 10.22098/mmws.2022.11090.1100. [In Persian]
Bagheri, M.,   Mohammadi, H.,   Nouri, Gh.,   Mir, B., (2013). Determinants of sustainable use of water resources: The Case of Kohkilouye and Boyerahmad Province. Environmental Science and Technology, 15(1), 51-64. [In Persian]
Bahramzadeh, Kh. (2015). Application of neural network in predicting hydraulic changes of underground water resources. International Conference on Architecture, Urban Planning, Civil Engineering, Art and Environment; Future horizons, look to the past, Theran, Iran, Pp. 1-5. [In Persian]
Chauhan, Y.S., Wright, G.C., Holzworth, D., Rachaputi, R.C. & Payero, J.O. (2013). Aquaman: a web-based decision support system for irrigation scheduling in peanuts. Irrigation Science, 31, 271-283. doi:10.1007/s00271-011-0296-y
Chen, X., Qi, Z., Gui, D., Gu, Z., Ma, L., Zeng, F. & Sima, M.W. (2019). A model-based real-time decision support system for irrigation scheduling to improve water productivity. Agronomy, 9(11), 686. doi:10.3390/agronomy9110686 
Ge, Y., Li, X., Huang, C. & Nan, Z. (2013). A Decision Support System for irrigation water allocation along the middle reaches of the Heihe River Basin, Northwest China. Environmental Modelling & Software, 47, 182-192. doi:10.1016/j.envsoft.2013.05.010
Giusti, E. & Marsili-Libelli, S. (2015). A fuzzy decision support system for irrigation and water conservation in agriculture. Environmental Modelling & Software, 63, 73-86. doi:10.1016/j.envsoft.2014.09.020
Ghanian, M., & Mohammadzadeh, L. (2019). Analyzing the farmers’ professional competencies needed against climate change; The Case Study of Southern Basin of Urmia Lake. Journal of Geography and Environmental Planning, 30(3), 115- 136. doi:10.22108/gep.2020.118923.1198. [In Persian]
Hemmat, H., Farhadi, A., & Khademdaghigh, A.H. (2019). The role of decision making systems (GIS) in managing future crises. Defensive Future Studies, 4(12), 143-164. doi: 10.22034/dfsr.2019.36259. [In Persian]
Jewpanya, P., German, J.D., Nuangpirom, P., Maghfiroh, M.F.N. & Redi, A.A.N.P. (2022). A decision support system for irrigation management in thailand: case study of Tak City agricultural production. Applied Sciences, 12(20), 10508. doi:10.3390/app122010508
Jamali, R., Besharat, S., Yasi, M., & Amirpour Deylami, A. (2018). Assessment of the application efficiency, water use efficiency and productivity of irrigated water in the Urmia Lake Basin (Case Study: Zarineh Rood irrigation and Drainage Network). Journal of Water and Soil Science, 22(3), 117-130. doi:10.29252/jstnar.22.3.117 [In Persian]
Kukar, M., Vračar, P., Košir, D., Pevec, D. & Bosnić, Z. (2019). AgroDSS: A decision support system for agriculture and farming. Computers and Electronics in Agriculture, 161, 260-271. doi:10.1016/j.compag.2018.04.001
Li, H., Li, J., Shen, Y., Zhang, X., & Lei, Y. (2018). Web-based irrigation decision support system with limited inputs for farmers. Agricultural Water Management, 210, 279-285. doi:10.1016/j.agwat.2018.08.025
Li, M., Sui, R., Meng, Y. & Yan, H. (2019). A real-time fuzzy decision support system for alfalfa irrigation. Computers and Electronics in Agriculture, 163, 104870. doi:10.1016/j.compag.2019.104870
Marzban, H., Sadraei Javaheri, A., Zibaei, M., Nazemosadat, S.M.J., & Karimi, L. (2019). Study of the status of resources and water consumption in Iran and improving the situation. Journal of Water and Wastewater, 30(4), 16-32. doi: 10.22093/wwj.2018.126649.2663. [In Persian]
Moghali, M., Khademdaghigh, A., & Amini, H.H. (2016). The role of decision support systems in managing water crisis in tehran through vensim saftware. Journal Of Physical Geography, 9(1(31)), 39-54. https://sid.ir/paper/185047/en [In Persian]
Naderi, N., Ziyatabarahmadi, M., & Fazl Avali, R. (2015). Water, irrigation, and productivity: evaluation of irrigation application efficiency and water consumption efficiency in wheat fields. National Congress of Irrigation and Drainage of Iran. Isfahan, Iran. [In Persian]
 Nain, A.S. & Singh, K.K. (2016). Conceptualization of a framework of decision support system for agriculture in hilly region. Mausam, 67(1), 195-204. doi:10.54302/mausam.v67i1.1178
Navarro-Hellín, H., Martinez-del-Rincon, J., Domingo-Miguel, R., Soto-Valles, F. & Torres-Sánchez, R. (2016). A decision support system for managing irrigation in agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, 124, 121-131. doi:10.1016/j.compag.2016.04.003
Pereira, L.S., Paredes, P. & Jovanovic, N. (2020). Soil water balance models for determining crop water and irrigation requirements and irrigation scheduling focusing on the FAO56 method and the dual Kc approach. Agricultural Water Management, 241, 106357. doi:10.1016/j.agwat.2020.106357
Polinova, M., Salinas, K., Bonfante, A. & Brook, A. (2019). Irrigation optimization under a limited water supply by the integration of modern approaches into traditional water management on the cotton fields. Remote Sensing, 11(18), 2127. doi:10.3390/rs11182127
Rinaldi, M. & He, Z. (2014). Decision support systems to manage irrigation in agriculture. Advances in agronomy, 123, 229-279. doi:10.1016/B978-0-12-420225-2.00006-6
Simionesei, L., Ramos, T.B., Palma, J., Oliveira, A. R. & Neves, R. (2020). IrrigaSys: A web-based irrigation decision support system based on open source data and technology. Computers and Electronics in Agriculture, 178, 105822. doi:10.1016/j.compag.2020.105822
Servati, M., & Momtaz, H. (2019). Developing a Land suitability decision support tool for rice. Iranian Journal of Soil Research, 33(1), 89-99. doi: 10.22092/ijsr.2019.119058 [In Persian]
Servati, M., Jafarzadeh, A. A., Shahbazi, F., Mohammadi, H., & Teimourpour, N. (2016). Land use designation for agricultural and non-agricultural purposes by microleis dss. Journal of Soil Management and Sustainable Production, 5(3), 233-246. [In Persian]
Tsegay, A., Raes, D., Geerts, S., Vanuytrecht, E., Abraha, B., Deckers, J. & Gebrehiwot, K. (2012). Unravelling crop water productivity of tef (Eragrostis Tef (Zucc.) Trotter) through AquaCrop in northern Ethiopia. Experimental Agriculture, 48(2), 222-237. doi:10.1017/S0014479711001153
Yang, G., Liu, L., Guo, P. & Li, M. (2017). A flexible decision support system for irrigation scheduling in an irrigation district in China. Agricultural Water Management, 179, 378-389. doi:10.1016/j.agwat.2016.07.019
Yousefzadeh Chabok, M., Bagheri, A., & Davari, K. (2016). Water resources assessment using an integrated approach based on water accounting, A Case Study of Mashhad Plain. Journal of Water and Wastewater, 27(5), 3-16. [In Persian]