برآورد پارامترهای مدل جذب آب ریشه گیاه سیب‌زمینی تحت تنش شوری در شرایط گلخانه‌ای‌

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی آب و پژوهشکده مدیریت آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استاد، مرکز تحقیقات سرزمین‌های خشک، دانشگاه ملی توتوری، هماساکا 1390، توتوری، ژاپن

چکیده

پیش‌بینی دقیق جذب آب ریشه تحت تنش شوری برای مدیریت کارآمد آب در اراضی خشک و نیمه‌خشک ضروری است. در این تحقیق، با استفاده از روش بهینه‌سازی معکوس، پارامترهای مدل ماکروسکوپی جذب آب ریشه برای گیاه سیب‌زمینی در شرایط شوری برآورد شد. آزمایش‌های گلخانه‌ای در شش گلدان شامل سه گلدان تحت تنش شوری و سه گلدان شاهد برای تعیین تعرق بالقوه انجام گرفت. در هر گلدان، تعداد 2 سنسور رطوبت و هدایت الکتریکی در اعماق مختلف نصب شد و برای جلوگیری از تبخیر، سطح خاک پوشانده شد. وزن گلدان‌ها نیز روزانه اندازه‌گیری شد تا تعرق روزانه به‌دست آید. نتایج نشان داد که در تیمارهای بدون تنش، ضریب کاهش جذب آب ریشه در طول دوره آزمایش تقریباً ثابت و برابر یک بود. در مقابل، در تیمارهای دارای تنش شوری، با افزایش غلظت نمک و افزایش پتانسیل اسمزی از 100 به 10000 سانتی‌متر، ضریب کاهش جذب آب ریشه از 1 به صفر کاهش یافت که نشان‌دهنده افت شدید توان جذب آب توسط ریشه در شرایط شوری است. مقایسه پارامترهای برآوردشده نشان داد که میانگین P2  برابر 98/4 و میانگین ho50  برابر 4244 سانتی‌متر آب به دست آمد. همچنین تحلیل حساسیت نشان داد که مدل نسبت به P2  حساس‌تر از ho50  است. تعرق روزانه بهینه‌شده نیز تطابق خوبی با مشاهدات داشت. این نتایج نشان می‌دهد که پارامترهای برآوردشده می‌توانند برای بهبود شبیه‌سازی جذب آب ریشه در مدل‌های HYDRUS و SWAP و نیز برای مدیریت آبیاری در شرایط استفاده از آب شور مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع
رئوف، مجید (1401). تأثیر پارامترهای ورودی نرم­افزار Hydrus 3D روی شبیه سازی همزمان حرکت آب و جذب ریشه چغندرقند. مهندسی آبیاری و آب ایران، 10 (46)، 377-393. doi: 10.22125/iwe.2021.142421

رئوف، مجید، اکبری باصری، زینب، رسولزاده، علی، و عزیزی مبصر، جوانشیر (1401). تحلیل حساسیت نرم‌افزار Hydrus نسبت به داده‌های ورودی در شبیه‌سازی حرکت آب و جذب ریشۀ گیاه مرجع چمن. مدل­سازی و مدیریت آب و خاک، 2(3)، 94-107. doi: 10.22098/mmws.2022.10847.1090

 
References
Abrol, I.P., Yadav, J.S.P., & Massoud, F.I. (1988). Salt-aff ected soil and their management. FAO Soils Bull. 39. FAO, Rome. doi:10.4060/CA9215EN
Amiri, Z., & Verdi, A. (2025). Modeling root water uptake of landscape groundcovers with HYDRUS-1D and particle swarm optimization. Agricultural Water Management. doi: 10.1016/j.agwat.2025.109972
Ayers, R.S., & Westcot, D.W. (1985). Water Quality for Agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome doi: 10.1596/978-1-4648-1459-4
Dudley, L.M., & Shani, U. (2003). Modeling plant response to drought and salt stress: Reformulation of the root-sink term. Vadose Zone Journal. 2:751–758. doi:10.2136/vzj2003.7510
Feddes, R.A., & Raats, P.A.C. (2004). Unsaturated-zone modeling: Progress, challenges, and applications parameterizing the soil–water–plant root system. pp. 1–95–141, Kluwer Academic, Dordrecht, the Netherlands. doi:10.2136/vzj2006.0162br
Feddes, R.A., Kowalik, P.J. & Zaradny, H. (1978). Simulation of field water use and crop yield. Simulation Monographs. Pudoc. Wageningen. 189 pp. doi:10.37501/soilsa/161944
Fujimaki, H., Ando, Y., Cui, Y. & Inoue, M. (2008). Parameter estimation of a root water uptake model under salinity stress. Vadose Zone Journal, 7:31–38. doi:10.2136/vzj2007.0025
Homaee, M., Feddes, R.A., & Dirksen, C. (2002). A macroscopic water extraction model for nonuniform transient salinity and water stress. Soil Science. Society of American Journal, 66:1764–1772. doi:10.2136/sssaj2002.1764
Hupet, F., Lambot, S., Javaux, M., & Vanclooster, M. (2002). On the identifi cation of macroscopic root water uptake parameters from soil water content observations. Water Resource Research, 38(12):1300. doi:10.1029/2002WR001556
Lapides, D. A., Dralle, D. N., Hahm, W. J., Dietrich, W. E., & Rempe, D. M. (2025). Root water uptake resolved by distributed moisture storage changes through soil and weathered bedrock. Water Resources Research, 61, e2025WR040778. doi:10.1029/2025WR040778
Marquardt, D.W. (1963). An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters. SIAM J. Applied Mathmatics. 11:431–441. doi:10.1137/0111030
Nimah, M.N., & Hanks, R.J. (1973). Model for estimating soil, water, plant, and atmospheric interrelations: I. Description and sensitivity. Soil Science. Society of American Journal, Proc. 37: 522–527. doi:10.1007/BF00296706
Rabbel, I.  Bogena, H.  Neuwirth, B., & Diekkrüger, B. (2018). Using sap flow data to parameterize the feddes water stress model for Norway spruce. Water, 10 (3), doi:10.3390/w10030279
Raoof, M. (2022). Effect of Hydrus 3D Input Parameters on Simultaneous Simulation of Water Movement and Sugar Beet Root Water Uptake. Iranian Journal of Irrigation and Water Engineering. 46(2), 377-393. (In Persain) doi: 10.22125/iwe.2021.142421
Raoof, M., Akbari Baseri, Z., Rasoulzadeh, A., & Azizi Mobaser, J. (2022). Sensitivity analysis of Hydrus software to input data in simulating water movement and root uptake of grass as a reference plant. Water and Soil Management and Modeling. 2(3): 94-107. (In Persian) doi:10.22098/mmws.2022.10847.1090
Rasiah, V., Carison, G. C., & Kohl, R. A. (1992). Assessment of functions and parameter estimation methods in root water uptake simulation. Soil Science. Society of American Journal, 56:1267–1271. doi:10.2136/sssaj
Šimůnek, J., van Genuchten, M.Th., & Šejna, M. (2006). The HYDRUS software package for simulating the two- and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably saturated media, PC Progress, Prague, Czech Republic. doi:10.1029/2002WR001340
Skaggs, T. H., Shouse, P. J., & Poss, J. A., 2006. Irrigation of forage crops with saline drainage waters: 2. Modeling root uptake and drainage. Vadose Zone Journal, 5:824–837. doi:10.2136/vzj2005.0120
Van Dam, J.C., Groenendijk, P., Hendriks, R.F.A., & J. G. Kroes, 2008. Advances of modeling water flow in variably saturated soils with SWAP. Vadose Zone Journal, doi:10.2136/vzj2007.0060
van Genuchten, M.Th., 1987. A numerical model for water and solute movement in and below the root zone. Research Report, U.S. Salinity Laboratory. USDA, ARS, Riverside, CA. doi:10.3390/w12061594
Vrugt, J.A., J.W. Hopmans., & J. Simunek. 2001. Calibration of a two-dimensional root water uptake model. Soil Science. Society of American Journal, 65(4):10271037.  doi:10.2136/sssaj2001.6541027x
Wagner, B., Tarnawski, V. R. Hennings., Müller, V., Wessolek, U., & Plagge, R. (2001). Evaluation of pedo-transfer functions for unsaturated soil hydraulic conductivity using an independent data set. Geoderma, 102, 275-297. doi:10.1016/S0016-7061(01)00037-4
Yanagawa, A., & Fujimaki, H. (2013): Tolerance of canola to drought and salinity stresses in terms of root water uptake model parameters. Journal of Hydrology and Hydromechanic, 61: 73–80. doi:10.2478/johh-2013-0009
Zuo, Q., M. Lei., & R. Zhang. 2004. Simulating soil water fl ow with root-water-uptake applying an inverse method. Soil Science, 169(1):13–24. doi:10.1097/01. ss.0000112018.97541.85
Zurmühl, T., & W. Durner. 1998. Determination of parameters for bimodal hydraulic functions by inverse modeling. Soil Science Society of American Journal, 62(4): 874–880. doi:10.2136/sssaj1998