مدیریت آب در کشاورزی

مدیریت آب در کشاورزی

تاثیر سامانه آبیاری واترباکس بر بهره‌وری آب و اجزای عملکرد درختان مرتعی در شرایط اقلیمی گرم و خشک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
غلامرضا بستانیان 1
محمد الباجی 2
عبدعلی ناصری 3
سعید برومندنسب 3
ناصر عالم زاده انصاری 4
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی علوم آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
3 استاد گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
4 دانشیار گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
کشور ایران با برخورداری از 40 میلیون هکتار عرصه بیابانی، با چالش‌های زیادی جهت مقابله با پدیده بیابان‌زایی مواجه می‌باشد که مهم‌ترین آنها فرسایش بادی می‌باشد. با توجه به محدودیت کمی و کیفی منابع آبی، انتخاب روش مناسب آبیاری گیاهان مرتعی از اهمیت زیادی برخوردار است. برای تعیین مناسب‌ترین روش آبیاری برای کشت گیاهان مرتعی مختلف یک تحقیق به مدت دو سال (1400-1398) در دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. عامل اول نوع گیاه مرتعی در چهار سطح شامل کهور (T1)، کونوکارپوس (T2)، برهان (T3) و کنار (T4) و عامل دوم روش آبیاری در چهار سطح شامل سطحی (I1)، واترباکس (I2)، کوزه‌ای (I3) و بابلر (I4) بودند. نتایح تجزیه واریانس نشان داد نوع گیاه مرتعی از نظر شاخص‌های اندازه‌گیری شده شامل ارتفاع گیاه، قطر ساقه، وزن خشک و تر ساقه، وزن خشک و تر برگ، شاخص سطح برگ، حجم آب مصرفی و بهره‌وری مصرف آب اختلاف معنی‌داری در سطح 1 درصد با یکدیگر داشتند. روش‌های آبیاری استفاده شده نیز از نظر تمامی این شاخص‌ها به جز قطر ساقه و شاخص سطح برگ اختلاف معنی‌داری در سطح 5 درصد با یکدیگر داشتند. از بین انواع پوشش گیاهی، کهور با بیشترین میزان پوشش (شامل ارتفاع و وزن خشک و تر) و کمترین میزان مصرف آب با متوسط 996 لیتر در طول دو سال به ازای هر اصله و بالاترین بهره‌وری مصرف آب با متوسط 72/9 کیلوگرم بر متر مکعب مناسب گیاه بود. از بین روش‌های آبیاری، روش آبیاری بابلر از نظر میزان پوشش بهتر از سایر تیمارها بود ولی روش آبیاری واترباکس از نظر شاخص‌های مصرف آب و بهره‌وری مصرف آب تیمار برتر بودند و نسبت به روش آبیاری سطحی 87 درصد در مصرف آب صرفه‌جویی نمود و کارایی مصرف آب را 298 درصد افزایش داد.
کلیدواژه‌ها
آبیاری کوزه‌ای
بقاء گیاه
بهره‌وری مصرف آب
واترباکس

عنوان مقاله English

The effect of Waterboxx irrigation system on water productivity and performance components of pasture trees in hot and dry climatic conditions

نویسندگان English

Gholamreza Bostanian 1
Mohammad Albaji 2
Abd Ali Naseri 3
Saeed Boroomand Nasab 3
Naser Alemzadeh Ansari 4
1 Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Associate Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Associate Professor, Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده English

In Iran, where there are 40 million acres of desert land, faces many challenges in combating desertification, the most significant of which is wind erosion. Afforestation is the easiest solution to deal with this phenomenon. Given the quantitative and qualitative limitations of water resources, selecting the appropriate irrigation method for rangeland plants is of great importance.In order to determine the most appropriate irrigation method for various rangeland plants, this study was conducted for two years (2019-2021) at Shahid Chamran University of Ahvaz. The experiment was conducted in a factorial design within a randomized complete blocks design with three replications.The main levels included four types of rangeland plants (Prosopis cineraria (T1), Conocarpus (T2), Albezia lebbek (T3), and Ziziphus (T4)), and the sub-levels included four types of irrigation (surface (I1), waterboxx (I2), pitcher (I3) ) and Bubbler (I4)).The results of the analysis of variance showed that the types of rangeland plants had a significant difference at the 1%  level in terms of measured indices (plant height, stem diameter, stem dry and wet weight, dry and fresh leaf weight, leaf area index, and water consumption volume, and water productivity). There was also a significant difference between irrigation methods at the 5% level  for all indices except stem diameter and leaf area index. Among the plant species, mesquite had the highest coverage (including height and dry and fresh weight), and the lowest amount of water consumption (averaging 996 liters per plant over two years), and the highest water productivity (9.72 kg/m3). Among the irrigation methods, the bubbler irrigation method had better coverage than other methods. In contrast, the waterbox irrigation method was superior in terms of water consumption and water productivity, saving 87% of water compared to surface irrigation and  increasing water productivity by 298%. Therefore, the waterboxx irrigation method can replace other irrigation methods in afforestation and desertification projects

کلیدواژه‌ها English

Pitcher irrigation
plant survival
water use efficiency
waterboxx
امتحانی، م. ح.، عظیم زاده، ح.م. و اختصاصی، م.ح. ۱۳۸۷. وضعیت اکولوژیکی کهور ایرانی   Prosopis cineraria  و تأثیرات زیست‌محیطی آن در جنوب کشور. مجله محیط‌شناسی. 34 (۴۸): ۸۸-۸۱.
امیدبخش، م.، سلیمان نژادیان، ا.، حبیب پور، ب. و عصاره، م.ح. 1382. بررسی مقاومت درختان اراضی شنی خوزستان به موریانه. مجله پژوهش و سازندگی، 16(3): 51-44.
انصاری، ح.، نادریان فر، م.، رمضانی، ح. و جلینی، م. 1393. مقایسه و ارزیابی برخی شاخص‌های رشد گونه‌های غالب فضای سبز شهری در سیستم‌های آبیاری زیرسطحی سفالی، قطره‌ای و سطحی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 8 (2): 412-402.
 
سالمی، ح. و قاسمی، ا. 1380. ارزیابی تبدیل روش آبیاری سطحی به آبیاری قطره‌ای در درختان مسن سیب سمیرم. نشریه تحقیقات مهندسی کشاورزی. 2 (8): 40-25.
عصاره م. ح.1387. ویژگی‌های زیستی درختان کنار در ایران و معرفی سایر گونه‌های جنس Ziziphus. انتشارات  موسسه ‌تحقیقات‌ جنگل‌ها و مراتع.
میرزایی، ج.، صیدی، ف.، سبحان اردکانی، س. و بازگیر، م. 1392. اثرات جنگلکاری با گونه های بومی و غیر بومی بر میزان ترسیب کربن خاک در مناطق خشک زاگرس (مطالعه موردی: پارک جنگلی آبگرم دهلران). نشریه علمی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران. 21(3): 516-506.
Abbasi, F., Sohrab, F., Abbasi, N. 2017. Evaluation of Irrigation Efficiencies in Iran. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 17(67): 113-120.
Abdullah, W.A. 2017. Pilot Cocoon Planting Technology As a Model to Enable the Growing of Olive and Almond Trees in Arid Condition in Palestine. Special Report, Menaqua Land Restoration of the Middle East & North Africa.
Ansari, H., Naghedifar, M.R. and Faridhosseini, A. 2015. Performance evaluation of drip, surface and pitcher irrigation systems. A Case Study of Prevalent Urban Landscape Plant Species. International Journal of Farming and Allied Science. 4: 610-620.
Asmelash, A., Hadush, M. and Beyene, D. 2015. Preliminary Study on Effect of Waterboxx on Survival Rate of Fruit Trees (Apple, Avocado, Gouva and Orange) at Selame Elementary School Garden Wukro, Tigray North Ethiopia.
Babaheydari, H.A., Fatahi, R. and  Khojasteh, D.N. 2019. Comparison of surface, drip and water box irrigation methods on the establishment of hawthorn seedling for controlling desertification phenomenon.  Journal of Water and Soil . 245-258.
Bainbridge, D.A. 2001. Buried clay pot irrigation: a little known but very efficient traditional method of irrigation. Agric. Water Manage. 48: 79–88.
Çolak, Y.B., Yazar, A., Gönen, E., Ça, E. 2018. Yield and quality response of surface and subsurface drip-irrigated eggplant and comparison of net returns. Agric. Water Manag. 206: 165–175.
Costello, L. R. and Jones, K. S. 2000. A guide to estimating irrigation water needs of landscape plantings in California – the landscape coefficient method and water use classification of landscape species III (WUCOLS III). Available from: http://www.owue.water.ca.gov/docs/wucols00. Accessed 10 April 2013.
FAO. 2012. Coping with water scarcity. An action framework for agriculture and food security. Prepared by Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAO Water Reports, no. 38.
Faruqi, S., Wu, A., Brolis, E., Anchondo, A. and Batista, A. 2018. The Business of Planting Trees: a Growing Investment Opportunity. World Resources Institute and the Nature Conservancy. Available at https:// www.wri.org/ publication/ business-of-planting-trees.
Gärdenäs, A.I., Hopmans, J.W., Hanson, B.R. and Šimůnek, J. 2005. Two-dimensional modeling of nitrate leaching for various fertigation scenarios under micro-irrigation. Agric. Water Manag. 74: 219–242.
Guillermo, J. M. A. 2013. Evaluación de depósitos de agua de liberación lenta (Waterboxx©) en el establecimiento de repoblaciones en áreas adversas de la Comunidad Valenciana. (TRABAJO FINAL DE CARRERA) Universidad Politécnica de Valencia. Valencia.
Ismail, E.A., Ismail, M.N.H. and Eid, T.A. 2013. Effect of applying surface and bubbler irrigation systems on fruitful Washington navel orange trees production. Egypt. J. Agric. Res. 91: 1565–1580.
Jägermeyr, J., Gerten, D., Heinke, J., Schaphoff, S., Kummu, M. and Lucht, W. 2015. Water savings potentials of irrigation systems: global simulation of processes and linkages. Hydrol. Earth Syst. Sci. 19: 3073–3091.
Lauren, B. 2013. Wick irrigation systems for subsistence farming. Bachelor of science in mechanical engineering. 20-23 jon. Massachusetts, US.
Li, X., Yang, P., Shi, H., Ren, S., Li, Y., Li, P. and Wang, C. 2013. The effect of transpiration uncertainty on root zone soil water by Bayesian analysis. Math. Comput. Model. 58: 691–700.
 Li, Y., Yang, X., Liu, D., Chen, J., Zhang, D. and Wu, Z. 2019. Permeability of the porous Al2O3 ceramic with bimodal pore size distribution. Ceramics Int. 45: 5952–5957.
Liu, M., Li,  Z. and Ren, W. 2014. Effect of Waterboxx Technology on Haloxylon Ammodendron Afforestation in Arid and Semiarid Areas. Advanced Science, Engineering and Medicine. 236-239.
Mekonnen, M. and Hoekstra, A.Y. 2016. Four billion people facing severe water scarcity. Science Advances. 2 (2): e1500323.
Mills, T.M., Behboudian M.H. and Clothier B.E. 1996. Water relation growth and composition of Braeburn apple fruit under deficit irrigation. Journal of the American Society for Horticultural Science, 121(2): 286-298.
Namara, R.E., Nagar, R.K. and Upadhyay, B. 2007. Economics, adoption determinants, and impacts of micro-irrigation technologies: empirical results from India. Irrig. Sci. 25: 283–297.
Paredes, A.M.D. and San Jose, J.D. 2019. Pitcher irrigation: some theoretical and practical aspects. Irrig. Drain. 68 (3): 542-550.
Pal, A., Adhikary, R., Bera, M. and Garanayak, R. 2020. Pitcher irrigation: a water saving technique in arid region. International Journal of Engineering, Science and Mathematics. 9(2): 50-57.
Petros, w., Tesfahunegn, G.B., Berihu, M. and Meinderts, J. 2021. Effectiveness of water-saving techniques on growth performance of Mango(Mangifera Indica L.) Seedlings in Mihitsab-Azmati Watershed, Rama Area, Northern Ethiopia. Journal of Agric. Water Manage 243: 106476.
Rowell, D. L. 1994. The preparation of saturation extracts and the analysis of soil salinity and sodicity. In soil science methods and applications. Longman Group, UK (1994).
Siyal, A.A., Van Genuchten, M.T. and Skaggs, T.H. 2013. Solute transport in a loamy soil under subsurface porous clay pipe irrigation. Agricultural Water Management, 121: 73-80.
Soomro, K. B., H. A. Sahito, J. A. Rind, B. Mal and S. H. Kaleri. 2012. Effect of marginal quality water on okra yield under drip irrigation system. Glo. Adv. Res. J. Engg. Technol. Innova., 1(5): 103-112.
Tapia, P.I., Negoita, L., Gibbs, J.P. and Jaramillo, P. 2019. Effectiveness of water-saving technologies during early stages of restoration of endemic Opuntia cacti in the Gal´apagos Islands. Ecuador. PeerJ. 7, e8156. https://doi.org/10.7717/peerj.8156.
Tesfaye, T., Tesfaye, K., Woldetsadik, K. 2011. Clay pot irrigation for tomato (Lycopersicon esculentum Mill) production in the north east semiarid region of Ethiopia. Journal of Agriculture and Rural Development in the Tropics and Subtropics, 112: 11-18.
Vasudevan, P., Thapliyal, A., Tandon, M., Dastidar, M., Sen, P. 2014. Factors controlling water delivery by pitcher irrigation. Irrigation and Drainage. 63: 71-79.