مدیریت آب در کشاورزی

مدیریت آب در کشاورزی

اثرات بافت و اصلاح‌کننده زایتونیک بر دقت اندازه‌گیری رطوبت خاک با روش انعکاس سنجی زمانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
صابر جمالی 1
فرشته رحیمی آغ چشمه 2
محمد جواد امیری 3
1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
2 دانشجوی دکتری،گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3 دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فسا، فسا، ایران.
چکیده
با توجه ‌به افزایش استفاده از زایتونیک به‌عنوان یک اصلاح‌کننده خاک، در این پژوهش به واسنجی دستگاه TDR جهت بهبود دقت اندازه‌گیری رطوبت خاک در شرایط استفاده از زایتونیک همراه با بافت‌ خاک بر اساس روش وزنی (روش مستقیم) پرداخته شد. این تحقیق در شرایط گلخانه‌ای در سه نوع خاک (رس سیلتی، لوم رسی و لوم شنی) و در 2 سطح زایتونیک (صفر و یک کیلوگرم در مترمربع) و در سه تکرار انجام شد. بر اساس نمودار همسانی (1:1) ترسیم‌شده برای نتایج روش TDR و روش حجمی، بیشترین و کمترین همسانی بین دو روش به ترتیب در تیمارهای لوم رسی + زایتونیک (با ضریب تبیین 98/0) و رس سیلتی + تیمار شاهد (با ضریب تبیین 87/0) مشاهده شد. نتایج نشان داد که دستگاه TDR در اندازه‌گیری رطوبت در بافت لوم رسی دقت بالایی دارد. نتایج آنالیز رگرسیون بین مقادیر اندازه‌گیری شده با روش TDR (ϴTDR) و روش حجمی (ϴv) نشان‌دهنده همبستگی بالا بین مقادیر رطوبت در دو روش در تیمارهای رس سیلتی + زایتونیک (R2=0.92)، لوم رسی + زایتونیک (R2=0.98) و لوم شنی + زایتونیک (R2=0.96) است. نتایج نشان داد که افزایش زایتونیک منجر به افزایش دقت دستگاه در بافت‌ موردبررسی شده است. بنابراین، نتایج این پژوهش ضرورت استفاده از خصوصیات خاک برای اندازه‌گیری محتوای آب خاک در شرایط مختلف توسط TDR را تأیید می‌کند و همچنین نشان می‌دهد که با استفاده از روش‌هایی می‌توان از این دستگاه برای اندازه‌گیری رطوبت در خاک‌های با رس بالا استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها
TDR
رطوبت حجمی
روش غیرمستقیم
زایتونیک
لوم رسی

عنوان مقاله English

The effects of soil texture and Zytonic on accuracy of soil moisture measurement by time domain reflectometry method

نویسندگان English

Saber Jamali 1
Fereshte Rahimi Aghcheshme 2
Mohammad Javad Amiri 3
1 Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.
2 2. PhD Candidate, Department of Range and Watershed management, Faculty of Natural Resource and Environment, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.
3 Associate Professor, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Fasa University, Fasa, Iran.
چکیده English

Considering the increased interest in zytonic as a soil amendment, we evaluated the calibration method using direct gravimetric and indirect time domain reflectometry (TDR) for soil moisture measurements to improve TDR measurement accuracy underused zytonic and different soil types conditions. Three soil textures: silty clay, sandy loam, and clay loam as well as two levels of zytonic: 0 (control), and 1 (Kg m-2 zytonic) were considered under greenhouse conditions. The drawing of the coherence chart between the results of the TDR method and the volumetric method values showed that the highest and the least coincidence between the two methods were observed in clay loam + used zytonic (1.0 Kg.m-2 zytonic) (R2=0.98) and silty clay + control treatment (R2=0.87). The results showed that the TDR method has high accuracy for measuring soil water content in clay loam soils. Regression analysis between TDR-Volumetric water content (ϴTDR) and weighing method (ϴv) showed a good correlation with an R2 of 0.92 (silty clay+ zytonic), 0.96 (sandy loam+zytonic), and 0.98 (clay loam+zytonic). The results showed that increasing zytonic in soils increased the accuracy of the device in all of the studied soil textures. These results confirm the necessity of using soil properties for soil sensors like the TDR for estimating soil water content in different soil environments and also suggest that TDR sensors may provide an opportunity to improve soil moisture measurements in higher-clay-content soils.

کلیدواژه‌ها English

TDR
Volumetric moisture
indirect method
Zytonic
clay loam
ایران پور، م.، ایراندوست، م. و استخروئیه، ع. 1395. تأثیر آبیاری شیاری و قطره‌ای در شرایط اعمال سطوح مختلف آبیاری بر عملکرد ذرت دانه‌ای در کرمان. مدیریت آب و آبیاری. 6(1): 61-72.
بلابادی، ح.، افراسیاب، پ.، دلبری، م. و قائدی، س. 1396. تأثیر بافت خاک، و شوری و نسبت جذب سدیم آب آبیاری بر دقت اندازه‌گیری رطوبت خاک به‌وسیله‌ی دستگاه تتاپروب. علوم و مهندسی آبیاری. 40(4): 17-30.
جعفری‌کیا، ط.، قاسمی، ا.، قبادی‌نیا، م. و متقیان، ح. 1399. تأثیر مقدار و عمق توزیع ماده خام و بیوچار چوب گردو بر تبخیر و رطوبت خاک. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 27(3): 1-21.
جمالی، ص.، گلدانی، م. و زین‌الدین، س.م. 1398. بررسی اثر تنش آبی دوره‌ای بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گیاه کینوا (رقم NSRCQ). آبیاری و زهکشی ایران. 13(6): 1687-1697.
جمالی، ص. و شریفان، ح. 1399. بررسی اثر زایتونیک بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه کینوا تحت آبیاری با آب‌های نامتعارف. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 27(3): 229-244.
جمالی، ص.، انصاری، ح. و رحیمی آغ‌چشمه، ف. 1400. اثر توأم کدورت آب آبیاری و بافت خاک بر صحت اندازه‌گیری رطوبت خاک با روش انعکاس‌سنجی زمانی. روابط خاک و گیاه. 12(1): 65-78.
دیانت مهارلویی، ز.، صفرزاده شیرازی، ص. و موسوی، ع.ا. 1398. اثر دو اصلاح‌کننده آلی بر برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک‌های با بافت مختلف. تحقیقات کاربردی خاک. 7(4): 137-147.
صفری زاده ثانی، ع.، بانژاد، ح. و جمالی، ص. 1400. تأثیر آب مغناطیسی بر صحت اندازه‌گیری میزان رطوبت به‌وسیله‌ی دستگاه TDR در بافت‌های مختلف خاک. دانش آب و خاک-دانشگاه تبریز. 31(3): 61-72.
عالی نژادیان بیدآبادی، ا.، جورونی، ا.، برزگر، ع. و ملکی، ع. 1395. تأثیر سطوح مختلف آبیاری بر کارایی مصرف آب بر اساس دانة ذرت و تغییرات رطوبتی خاک. مدیریت آب و آبیاری. 6(1): 47-59.
 
 
علیزاده، ا. 1393. رابطه آب، خاک و گیاه. انتشارات دانشگاه صنعتی سجاد. 876 ص.
فراستی، م. و رحمانی، م. 1395. ارزیابی دقت دستگاه انعکاس سنجی حوزه زمانی در خاک‌های رسی و شنی شور. دانش آب و خاک-دانشگاه تبریز. 26(2-2): 43-52.
قائدی، س.، افراسیاب، پ. و دلبری، م. 1397. تأثیر کدورت آب آبیاری بر دقت اندازه‌گیری میزان رطوبت به‌وسیله‌ی دستگاه تتاپروب. تحقیقات آب و خاک ایران. 49(4): 729-737.
کشاورزی حسن‌آباد، م.، صدرالدینی، س.ع. و ناظمی، ا.ح. 1391. اثر بافت و ماده آلی خاک بر دقت معادله انعکاس سنجی حوزه زمانی در برآورد رطوبت خاک. مدیریت خاک. 1(1): 57-65.
کشاورزی حسن‌آباد، م.، ناظمی، ا.ح.، صدرلدینی، ع.ا.، نیشابوری، م.، ناصری، ا. و فاخری فرد، ا. 1392. تأثیر بافت خاک بر دقت روش انعکاس سنجی حوزه زمانی در برآورد رطوبت خاک. مهندسی آبیاری و آب ایران. 3(3): 14-23.
مزیدی، م. و معروف پور، ع. 1392. بررسی اثر ماده آلی خاک روی کالیبراسیون TDR برای اندازه‌گیری رطوبت. پژوهش آب در کشاورزی. 27(4): 513-522.
Ason, B., Ababio, F. O., Boateng, E. and Yangyuoru, M. 2014. Efficacy of zytonic soil conditioner on two Ghanaian soils using sweet pepper and maize as test crops. Advanced Journal of Agricultural Research. 10(2): 152-158.
Fares, A., Awal, R. and Bayabil, H. K. 2016. Soil water content sensor response to organic matter content under laboratory conditions. Sensors. 16(8): 1-11.‏
Gong, Y. Q. and Sun, Z. 2003. The effects of soil bulk density, clay content and temperature on soil water content measurement using time-domain reflectometry. Hydrological Processes. 17: 3601–3614.
Paiva Leão, T., da Costa, B. F. D., Bufon, V. B. and Aragón, F. F. H. 2020. Using time domain reflectometry to estimate water content of three soil orders under savanna in Brazil. Geoderma Regional. e00280: 1-38.‏
Payero, J. O., Qiao, X., Khalilian, A., Mirzakhani-Nafchi, A. and Davis, R. 2017. Evaluating the effect of soil texture on the response of three types of sensors used to monitor soil water status. Journal of Water Resource and Protection. 9(06):566-577.‏
Sarani, N. and Afrasiab, P. 2012. Effect of soil texture on moisture measurement accuracy with Theta probe ML2 in Sistan region. International Conference on Chemical, Ecology and Environmental Sciences (ICEES'2012) march 17-18, 2012 Bangkok.
Toková, L., Igaz, D., Aydin, E., Čimo, J. and Horák, J. 2020. The effect of fertilization on time domain reflectometry probe measurement accuracy in the field experiment in Slovakia. Acta Technologica Agriculturae. 23(3): 144-149.‏
Wanniarachchi, D., Cheema, M., Thomas, R. and Galagedara, L. 2019. Effect of biochar on TDR-based volumetric soil moisture measurements in a loamy sand podzolic soil. Soil Systems. 49(3): 1-12.‏
Wilson, T. B., Diamond, H. J., Kochendorfer, J., Meyers, T. P., Hall, M., Casey, N. W. and Palecki, M. A. 2020. Evaluating time domain reflectometry and coaxial impedance sensors for soil observations by the US Climate Reference Network. Vadose Zone Journal. 19(1): e20013