مدیریت آب در کشاورزی

مدیریت آب در کشاورزی

برنامه‌ریزی آبیاری در سطح مزرعه با استفاده ترکیبی از داده‌های پیش‌بینی هواشناسی و مدل AquaCrop

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
2 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
3 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
4 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
چکیده
برنامه‌ریزی صحیح و دقیق آبیاری ذرت علوفه‌ای نقشی اساسی در مدیریت پایدار منابع آب، ارتقای امنیت غذایی و دستیابی به خودکفایی در تولید محصولات استراتژیک ایفا می‌کند. در این پژوهش، رویکردی نوآورانه برای بهینه‌سازی برنامه‌ریزی آبیاری ارائه شد که بر پایه تلفیق همزمان پیش‌بینی‌های هواشناسی با مدل AquaCrop طراحی گردید. بکارگیری این رویکرد در طول فصل رشد امکان بهینه کردن برنامه‌ریزی آبیاری در مراحل فنولوژیکی گیاه را فراهم ساخت، به‌گونه‌ای که در هر نوبت آبیاری، حداقل عمق آبیاری لازم بدون ایجاد تنش تعیین شده و در نتیجه، بهره‌وری آب محصول به حداکثر خواهد رسید. آزمایش‌های مزرعه‌ای در تابستان ۱۴۰۳ بر روی ذرت علوفه‌ای رقم SC704 تحت آبیاری قطره‌ای سطحی و در قالب سه تیمار برنامه‌ریزی آبیاری شامل: ۱) بر مبنای محاسبات تبخیرتعرق و روش فائو 56 با استفاده از داده‌های هواشناسی به‌هنگام، ۲) بر پایه ترکیب داده‌های پیش‌بینی سه‌روزه هواشناسی و مدل AquaCrop، و ۳) مطابق با الگوی متداول کشت کشاورزان منطقه، هر یک در سه تکرار اجرا شد. هدف از این تحقیق، مقایسه و ارزیابی کارایی رویکرد استفاده ترکیبی مدل AquaCrop و داده‌های پیش‌بینی هواشناسی در برابر مدیریت رایج کشاورزان و روش‌های مبتنی بر تبخیرتعرق بود. نتایج نشان داد که به‌کارگیری روش برنامه‌ریزی آبیاری تیمار ۲ در طول فصل موجب صرفه‌جویی ۱۱۰ میلی‌متر آب (معادل 19 درصد کاهش در عمق آبیاری) نسبت به تیمار ۱ گردید. این رویکرد در مقایسه با روش‌های سنتی مبتنی بر تبخیرتعرق (تیمار ۱) و الگوی رایج کشاورزان (تیمار ۳)، عملکرد بالاتری در تولید زیست توده تر و خشک داشته و بیشترین بهره‌وری آب را بر اساس زیست توده تر و خشک به ترتیب با مقادیر 48/14 و 88/4 کیلوگرم بر مترمکعب فراهم ساخت. به‌طور کلی، یافته‌ها بیانگر پتانسیل بالای این روش در توسعه سامانه‌های آبیاری هوشمند، خودکارسازی عملیات و بهبود زمان‌بندی مدیریت آب مزرعه است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Field-Scale Irrigation Scheduling Using a Combined Approach of Weather Forecast Data and the AquaCrop Model

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Jafari 1
Farhad Mirzaei 2
Hamed Ebrahimian 3
Abdelmadjid Liaghat 4
1 Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 Associate Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
4 Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده English

Accurate and efficient irrigation scheduling of forage maize plays a crucial role in sustainable water resource management, enhancing food security, and achieving self-sufficiency in the production of strategic crops. In this study, an innovative approach for optimizing irrigation scheduling was developed based on the simultaneous integration of weather forecasts with the AquaCrop model. Applying this approach throughout the growing season allowed optimization of irrigation at different phenological stages, ensuring that the minimum required irrigation depth was applied at each event without inducing water stress, thereby maximizing crop water productivity. Field experiments were conducted in summer 2024 on forage maize (SC704) under surface drip irrigation, using three irrigation scheduling treatments: 1) based on evapotranspiration calculations and the FAO-56 method with real-time meteorological data, 2) combining three-day weather forecast data with the AquaCrop model, and 3) following the conventional farmer practice in the region, each with three replications. The aim was to compare and evaluate the efficiency of the combined AquaCrop and weather forecast approach against traditional farmer practices and ET-based scheduling methods. Results showed that the treatment using the combined approach (treatment 2) saved 110 mm of irrigation water (equivalent to a 19% reduction in irrigation depth) compared to treatment 1. Moreover, it outperformed both ET-based (treatment 1) and conventional farmer practices (treatment 3) in producing fresh and dry biomass, achieving the highest water productivity of 14.48 and 4.88 kg m⁻³ for fresh and dry biomass, respectively. Overall, the findings highlight the high potential of this approach for developing smart irrigation systems, automating irrigation operations, and improving water management scheduling at the field scale.

کلیدواژه‌ها English

AquaCrop
Meteorological Forecasts
Optimal Irrigation Scheduling
Water Productivity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 بهمن 1404