مدیریت آب در کشاورزی

مدیریت آب در کشاورزی

فراتحلیل اثر سامانه‌های آبیاری تحت‌فشار بر مقدار آب آبیاری، بهره‌روی آب و عملکرد دانه ذرت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
داریوش رعنازاده 1
عبدالمجید لیاقت 1
فریبرز عباسی 2
آرزو نازی قمشلو 3
1 دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران.
2 عضو هیات علمی کرج، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی
3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
چکیده
افزایش جمعیت در جهان و کمبود منابع آب تهدیدی جدی برای توسعه پایدار کشاورزی است. از این رو روش‌هایی مانند آبیاری تحت‌فشار به منظور صرفه جویی در مصرف آب پیشنهاد می‌شود. به همین منظور مطالعه فراتحلیلی از ابتدا تا شهریور 1399 برای بررسی عملکرد دانه، مقدار آب آبیاری و بهره‌وری آب در روش‌های آبیاری تحت‌فشار بر روی گیاه ذرت انجام گرفت. پس از جست‌وجو در پایگاه‌های اطلاعات تعداد 17424 مطالعه جمع‌آوری گردید و با غربالگری نهایی 93 داده جفت شده بدست آمد. به طور کلی عملکرد دانه و مقدار آب آبیاری به‌ترتیب 6/7 درصد افزایش و 8/29 درصد کاهش معنادار را در روش‌های تحت‌فشار نسبت به سطحی نشان دادند. همچنین در هنگام استفاده از روش‌های آبیاری تحت‌فشار بهره‌وری آب افزایش معنادار 9/62 درصد نسبت به سطحی دارد. در این مطالعه روش‌ آبیاری بارانی بیشترین افزایش عملکرد دانه (4/10 درصد) و روش موضعی سطحی بالاترین کاهش مقدار آب آبیاری (6/24) و افزایش بهره‌وری آب (2/70 درصد) را نسب به روش‌های سطحی از خود نشان دادند. نتایج این پژوهش اهمیت استفاده از روش‌های آبیاری تحت‌فشار همراه با تعیین روش مناسب آبیاری تحت‌فشار را که باعث افزایش عملکرد دانه و بهره‌وری آب و همچنین کاهش مقدار آب آبیاری گیاه ذرت می‌شود، نشان داد.
کلیدواژه‌ها
آبیاری موضعی
آبیاری بارانی
مطالعه مروری
Meta-Analysis
CMA

عنوان مقاله English

Meta-analysis of the effect of pressurized irrigation systems on irrigation water amount, water productivity, and maize grain yield

نویسندگان English

Dariush Ranazadeh 1
Abdolmajid Liaghat 1
Fariborz Abbasi 2
Arezoo Nazi Ghameshlou 3
1 College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 Agricultural engineering group institute
3 Department of Irrigation & Reclamation Engineering Faculty of Agronomy Engineering & Technology College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده English

The increasing population of the world and the shortage of water resources, is a serious threat to sustainable development of agriculture. Therefore, methods such as pressurized irrigation are proposed to save water consumption. For this purpose, a meta-analysis study from the beginning until September 2020, was performed to investigate grain yield, irrigation water amount and water productivity in pressurized irrigation methods on maize plants. After searching databases, 17424 studies were collected and 93 paired data were obtained by final screening. Overall, grain yield and irrigation water amount showed a significant increase of 7.65% and a significant decrease of 29.89%, respectively, in pressure methods compared to surface methods. Also, when using pressurized irrigation methods, water productivity increased significantly by 62.98% compared to the surface irrigations. In this study, sprinkler irrigation showed the highest increase in grain yield (10.42%), and drip tape irrigation showed the highest decrease in irrigation water amount (24.61%) and the highest increase in water productivity (70.22%), compared to surface irrigation. The results of this study showed the importance of using pressurized irrigation methods along with determining the appropriate method of pressurized irrigation that increases grain yield, water productivity and decreases the amount of irrigation water for maize plants

کلیدواژه‌ها English

Drip Irrigation
Sprinkler Irrigation
Systematic Review
CMA
Meta-Analysis
احسانی، م. و خالدی، ه. 1381. شناخت و ارتقای بهره‌وری آب کشاورزی به‌منظور تأمین امنیت آبی و غذایی کشور. انتشارات کمیته ملی آبیاری و زهکشی. 674 – 656.
باغانی، ج. 1387. مقایسه اثرات تغییر روش آبیاری شیاری به قطرهای بر میزان و کارایی مصرف آب و عملکرد محصول در زراعت‌های ردیفی. مجله آبیاری و زهکشی ایران. ٢ (٢): ١٨-١1.
باقری خانقاهی، م.، میرهاشمی، س. ح. و پناهی، م. 1401. ارزیابی و تحلیل شاخص‌های بهره‌وری آب محصولات زراعی به روش آبیاری سنتی و تحت‌فشار (مطالعه‌ی موردی: دشت تجن مازندران). تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، 4 (1): 49-59.
دهقانیان، س. ا. و افضلی نیا، ص. 1397. بهره‌وری آب و عملکرد ذرت در تناوب با گندم در روش‌های مختلف آبیاری و خاک‌ورزی. پژوهش آب در کشاورزی، 32 (1): 15-27.
عابدی، س.، پیکانی، غ. و حسینی، س. ص. 1387. بررسی مزیت نسبی ذرت دانه‌ای در الگوی بهینه کشت در استان خوزستان. تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران (علوم کشاورزی ایران)، 39 (1): 85-97.
عباسی، ف.، ناصری، ا.، نخجوانی مقدم، م.، سلامتی، ن.، جلینی، م.، خرمیان، م.، دهقانیان، س ا.، گمرکچی، ا ی.، اسلامی، ع.، اخوان، ک.، فرزام نیا، م.، باغانی، ج. و اکبری، م. 1397. مقایسة برخی شاخص‌های مدیریت مصرف آب در تولید ذرت علوفه‌‌ای در پایاب شبکه‌های آبیاری مدرن و سنتی. تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی، 19 (73).
کوهی چله‌کران، ن.، علیزاده، ا.، و داوری، ک. 1394. اثر مقادیر مختلف آبیاری روی تراکم طول ریشه و عملکرد ذرت دانه‌ای در روش آبیاری قطره‌ای. پژوهش آب در کشاورزی، 29(3): 331–340.
معیری، م.، پذیرا، ا.، سیادت، ح.، عباسی، ف. و کاوه، ف. 1390. بررسی تأثیر مدیریت‌های زراعی و آبیاری در بهبود کارایی مصرف آب ذرت (مطالعه موردی شبکه آبیاری دز). تحقیقات مهندسی سازه‌های آبیاری و زهکشی، 12 (4): 35-50.
Al-Jamal, M. S., Ball, S. and Sammis, T. W. 2001. Comparison of sprinkler, trickle and furrow irrigation efficiencies for onion production. Agricultural Water Management, 46(3): 253–266.
Anjum, L., Ahmad, N., Arshad, M. and Ahmad, R. 2014. Effect of different irrigation and management practices on corn growth parameters. Pakistan Journal of Life and Social Sciences, 12(2): 106–113.
Barzegari, M., Sepaskhah, A. R. and Ahmadi, S. H. 2017. Irrigation and nitrogen managements affect nitrogen leaching and root yield of sugar beet. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 108(2): 211–230.
Bonachela, S., Orgaz, F., Villalobos, F. J. and Fereres, E. 2001. Soil evaporation from drip-irrigated olive orchards. Irrigation Science, 20(2): 65–71.
Borenstein, M., Hedges, L. V., Higgins, J. P. T. and Rothstein, H. R. 2009a. Identifying and Quantifying Heterogeneity. In Introduction to Meta-Analysis, 107–125.
Borenstein, M., Hedges, L. V., Higgins, J. P. T. and Rothstein, H. R. 2009b. Random-Effects Model. In Introduction to Meta-Analysis, 69–75.
Borenstein, M., Hedges, L. V., Higgins, J. P. T. and Rothstein, H. R. 2009c. Software. In Introduction to Meta‐Analysis, 391–403.
Carter, C. E., Halverson, B., Rogers, J. S. and Musgrave, M. 1990. Effects of excess soil water on sweet corn yield. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 33(4): 1203–1207.
Cheng, M., Wang, H., Fan, J., Zhang, S., Wang, Y., Li, Y., Sun, X., Yang, L. and Zhang, F., 2021. Water productivity and seed cotton yield in response to deficit irrigation: A global meta-analysis. Agricultural Water Management, 255: 107027.
Du, Y. D., Niu, W. Q., Gu, X. B., Zhang, Q., Cui, B. J. and Zhao, Y. 2018. Crop yield and water use efficiency under aerated irrigation: A meta-analysis. Agricultural Water Management, 210(26): 158–164.
Du, Y., Liu, X., Zhang, L. and Zhou, W. 2023. Drip irrigation in agricultural saline-alkali land controls soil salinity and improves crop yield: Evidence from a global meta-analysis. Science of the Total Environment, 880: 163226.
Duffy, J. E., Godwin, C. M. and Cardinale, B. J. 2017. Biodiversity effects in the wild are common and as strong as key drivers of productivity. Nature, 549(7671): 261–264.
Ghamarnia, H., Parandyn, M. A., Arji, I. and Rezvani, V. 2013. An evaluation and comparison of drip and conventional furrow irrigation methods on maize. Archives of Agronomy and Soil Science, 59(5): 733–751.
Guan, X., Yang, M., Bai, T., Han, J., Huang, J., Wang, J. and Wang, T., 2016. Suitable deep sowing increasing emergence rate and promoting summer maize growth in seeding stage under subsurface drip irrigation. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 32(13): 75-80.
Gurevitch, J. and Hedges, L. V. 1999. Statistical Issues In Ecological Meta-Analyses. Ecology, 80(4): 1142–1149.
Haddaway, N. R., Macura, B., Whaley, P. and Pullin, A. S. 2017. ROSES for Systematic Review Protocols. Version 1.0. Version 1.0.
 
Hanson, B. R. and May, D. M. 2006. Crop coefficients for drip-irrigated processing tomato. Agricultural Water Management, 81(3): 381–399.
Hedges, L. V., Gurevitch, J. and Curtis, P. S. 1999. The meta-analysis of response ratios in experimental ecology. Ecology, 80(4): 1150–1156.
Kang, Y., Wang, F. X., Liu, H. J. and Yuan, B. Z. 2004. Potato evapotranspiration and yield under different drip irrigation regimes. Irrigation Science, 23(3): 133–143.
Khan, A. G., Iqbal, M. and Ullah, E., 2015. Assessing the performance of different irrigation techniques to enhance the water use efficiency and yield of maize under deficit water supply. Soil & Environment, 34(2): 166–179.
Kijne, J. W., Tuong, T. P., Bennett, J., Bouman, B. and Oweis, T. 2003. Ensuring food security via improvement in crop water productivity. Challenge Program on water and Food Background Paper 1, 20-26
Light, R. J. and Pillemer, D. B. 1984. Summing up: The Science of Reviewing Research. Journal of Policy Analysis and Management, 5(1): 164.
Liu, X., Zhang, L. and He, X. 2022. Emitter clogging characteristics under reclaimed wastewater drip irrigation: a meta-analysis. Journal of the Science of Food and Agriculture, 102(10): 4171–4181.
Luo, Y., Hui, D. and Zhang, D. 2006.  Elevated Co 2 Stimulates Net Accumulations of Carbon and Nitrogen in Land Ecosystems: a Meta-Analysis . Ecology, 87(1): 53–63.
Mo, Y., Li, G. and Wang, D. 2017. A sowing method for subsurface drip irrigation that increases the emergence rate, yield, and water use efficiency in spring corn. Agricultural Water Management, 179: 288–295.
Orwin, R. G. 1983.  A Fail-Safe N for Effect Size in Meta-Analysis . Journal of Educational Statistics, 8(2): 157–159.
Perry, C., Steduto, P. and Karajeh, F. 2017. Does improved irrigation technology save water? A review of the evidence, Food and Agriculture Organization of the United Nations FAO, Cairo. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.35540.81280.
Rasool, G., Guo, X., Wang, Z., Ullah, I. and Chen, S. 2020. Effect of two types of irrigation on growth, yield and water productivity of maize under different irrigation treatments in an arid environment. Irrigation and Drainage, 69(4), 732–742.
Tawfik, G.M., Dila, K.A.S., Mohamed, M.Y.F., Tam, D.N.H., Kien, N.D., Ahmed, A.M. and Huy, N.T. 2019. A step by step guide for conducting a systematic review and meta-analysis with simulation data. Tropical medicine and health, 47(1), 1-9.
Tong, X., Wu, P., Liu, X., Zhang, L., Zhou, W. and Wang, Z. 2022. A global meta-analysis of fruit tree yield and water use efficiency under deficit irrigation. Agricultural Water Management, 260(22): 107321.
Wang, D., Li, G., Mo, Y., Zhang, D., Xu, X., Wilkerson, C. J. and Hoogenboom, G. 2021. Evaluation of subsurface, mulched and non-mulched surface drip irrigation for maize production and economic benefits in northeast China. Irrigation Science, 39(2): 159–171.
Yu, L., Zhao, X., Gao, X. and Siddique, K. H. M. M. 2020. Improving/maintaining water-use efficiency and yield of wheat by deficit irrigation: A global meta-analysis. Agricultural Water Management, 228.
Zheng, H., Ying, H., Yin, Y., Wang, Y., He, G., Bian, Q., Cui, Z. and Yang, Q. 2019. Irrigation leads to greater maize yield at higher water productivity and lower environmental costs: A global meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 273: 62-69. .