بررسی کارایی مدل SALTMED در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب سیب‌زمینی تحت مدیریت‌های مختلف آب آبیاری در شهرکرد

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

3 استاد، گروه آبیاری و زهکشی، دانشکدة مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران

چکیده

مدل SALTMED یکی از مدل‌های توانمند و با ارزش برای شبیه‌سازی عملکرد گیاهان زراعی و محاسبة بهره‌وری آب تحت سناریو‌های مختلف مدیریت آب آبیاری است. در این تحقیق، به‌منظور ارزیابی مدل SALTMED برای شبیه‌سازی اثر مدیریت‌های مختلف آب آبیاری بر عملکرد و بهره‌وری آب گیاه سیب‌زمینی از داده‌های مزرعه‌ای مستخرج از دو طرح تحقیقاتی دو ساله (1393-1392 و 1398- 1397) در ایستگاه تحقیقاتی چهارتختة شهرکرد استفاده ‌شد. عوامل مورد بررسی در این تحقیق شامل سه روش آبیاری (S: قطره‌ای سطحی، Su: قطره‌ای زیرسطحی و F: جویچه‌ای) و نیز سه مقدار آب آبیاری (FI: تأمین 100 درصد نیاز آبی، RDI80: تأمین 80 درصد نیاز آبی و RDI65: تأمین 65 درصد نیاز آبی) بود. از داده‌های سال اول برای واسنجی مدل و از داده‌های سال دوم برای صحت‌سنجی آن استفاده ‌شد. برای ارزیابی نتایج مدل از آماره‌های جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطای اریب (MBE)، کارایی مدل (EF)، شاخص توافق (d) و ضریب تبیین (R2) استفاده ‌شد. نتایج نشان داد که صحت مدل SALTMED برای شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب سیب‌زمینی در دستة عالی قرار دارد (1/0NRMSE<). گرچه این مدل دچار خطای کم‌برآوردی شد (0>MBE) و مقادیر عملکرد و بهره‌وری آب را کم‌تر از مقدار واقعی شبیه‌سازی کرد. کارایی مدل SALTMED براساس آماره‌های (EF) و (d) بیش‌تر از 9/0 به‌دست آمد و مطلوب بود. با استفاده از مدل واسنجی‌شدة SALTMED، شرایط تأمین آب آبیاری برای مقادیر 45، 55 و 90 درصد نیاز آبی نیز شبیه‌سازی و با نتایج شرایط تأمین آب آبیاری 100، 80 و 65 درصد نیاز آبی مقایسه شد. نتایج نشان داد که با کاهش میزان تأمین آب بیش‌تر از 80 درصد، عملکرد سیب‌زمینی به‌صورت متوسط 1/55 درصد کاهش یافت. لیکن بهره‌وری آب در مقدار 80 درصد نیاز آبی برای روش‌های آبیاری چویچه‌ای، قطره‌ای سطحی و قطره‌ای زیرسطحی به‌ترتیب برابر با 8/11، 9/11 و 2/10 کیلوگرم بر مترمکعب بود. بنابراین تأمین 80 درصد نیاز آبی سیب‌زمینی سبب عملکرد مطلوب و بهره‌وری آب مناسب (2/10<) می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Al-Omran, A., Louki, I., Alkhasha, A., Abd El-Wahed, M.H., & Obadi, A. (2020). Water saving and yield of potatoes under partial root zone drying drip irrigation technique: field and modelling study using SALTMED model in Saudi Arabia. Agronomy, 10(12). doi:10.3390/agronomy10121997
Djaman, K., Irmak, S., Koudahe, K., & Allen, S. (2021). Irrigation management in potato (Solanum tuberosum L.) production: A review. Sustainability, 13(3), 1504. doi:10.3390/su13031504
El-Shafie, A.F., Osama, M.A., Hussein, M.M., El-Gindy, A.M., & Ragab, R. (2017). Predicting soil moisture distribution, dry matter, water productivity and potato yield under a modified ‎gated pipe irrigation system: SALTMED model application using field experimental data. 184, 221-233. doi:10.1016/j.agwat.2016.02.002
FAOSTAT. (2021). Potatoes, production quantity (tons) for 267 countries. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
Geerts, S., & Raes, D. (2009). Defecit irrigation as on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agricultural Water Management. 96, 1275-1284. doi:10.1016/j.agwat.2009.04.009
Haghighati Boroujeni, B. (2015). Effect of different deficit irrigation management on water use efficiency of potato in furrow and tape drip methods. Ph.D. Thesis, Shahid Chamran University of Ahwaz, Ahwaz, Iran.  [In Persian]
Haghighati Boroujeni, B., Boromandnasab, S., & Naseri, A.A. (2015). Effect of different deficit irrigation managements in furrow and tape drip methods on potato yield and water productivity. Journal of Water Research in Agriculture, 29(2), 181-193. doi:10.22092/jwra.2015.101669. [In Persian]
Hirich, A., Choukr-Allah, R., Ragab, R., Jacobsen, S.E., Elyoussfi, L., & Elomari, H. (2012). The SALTMED model calibration and validation using field data from Morocco. Journal of Material Environment Science, 3(2),342-359.
Kheiri Shalamzari, K. (2018). Evaluation of crop water stress index (CWSI) for potato under different irrigation regimes in surface (T-tape) and subsurface drip irrigation systems. Ph.D. thesis of irrigation and drainage. Shahid Chamran university of Ahwaz, Ahwaz, Iran.  [In Persian]
Kheiri Shalamzari, K., Boromandnasab, S., Soltani Mohammadi, A., & Haghighati Brojeni, B. (2018). Evaluation of crop water stress index (CWSI) for potato under different irrigation regimes in surface and subsurface drip irrigation systems. Journal of Water and Irrigation Management, 9(1), 29-42. doi:10.22059/jwim.2019.279451.671. [In Persian]
Kheiri Shalamzari, K., Boromandnasab, S., Soltani Mohammadi, A., & Haghighati Brojeni, B. (2020). Effect of different irrigation management in surface and sub-surface drip irrigation systems on yield and water productivity of potato. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 14(1), 310-320. dor:20.1001.1.20087942.1399.14.1.27.0 [In Persian]
Mehanna, H.M., Sabreen, R.H.P., & El-Hagarey, M.E. (2012). Validation of SALTMED model under different conditions of drought and fertilizer for snap bean in delta, Egypt. Minta International Conferencefor Agdculture ana Irrigation in the Nile Basin Countries, 26-29 March, El-Minia, Egypt.
Montenegro, S.G., Montenegro, A., & Ragab, R. (2010). Improving agricultural water management in the semi-arid region of Brazil: experimental and modeling study. Journal of Irrigation Science, 28, 301-316. doi:10.1007/s00271-009-0191-y
Ragab, R. (2002). A holistic generic integrated approach for irrigation, crop and field management: the SALTMED model. Journal of Environmental Modelling & Software, 17, 345-361. doi:10.1016/S1364-8152(01)00079-2
Rameshwaran, P., Tepe, A., Yazar, A., & Ragab, R. (2014). The effect of saline irrigation water on the yield of pepper: experimental and modeling study. Journal of Irrigation and Drainage, 64(1), 41-49. doi:10.1002/ird.1867
Razzaghi, F., Plauborg, F., Ahmadi, S.H., Jacobsen, S.E., Andersen, M.N., & Ragab, R. (2011). Simulation of quinoa (chenopodium quinoa willd) response to soil salinity using the SALTMED model. ICID 21th International Congress on Irrigation and Drainage, Tehran, Iran, 15-23.
Riyahi Farsani, H. & Ghobadi Nia, M. (2016). Evaluation of the SALTMED model efficiency for potato crop yield estimation under surface irrigation (case study: Borujen plain). The 2nd National Congress on Irrigation and Drainage, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. [In Persian]
Samaee, M., Modares Sanavi, A.M., Mousapour Gorji, A., & Zand, E. (2016). Water use efficiency and water productivity in potato genotypes under water stress conditions. Journal of Water and Soil Resources Conservation6(1), 15-32. [In Persian]
Silva, L.L., Ragab, R., Duarte, I., Lourenc, E., Simo˜es, N., & Chaves, N.N. (2013). Calibration and validation of SALTMED model under dry and wet year conditions using chickpea field data from Southern Portugal. Irrigation Science, 31, 651–659. doi:10.1007/s00271-012-0341-5