شبیه‌سازی اثر بلند مدت آبیاری نواری سطحی و زیرسطحی بر توزیع نمک با مدل HYDRUS-2D

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران.

2 دانشیار گروه علوم ومهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران.

3 استادیار گروه علوم ومهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران.

چکیده

بررسی‌های بلند مدت کاربرد سامانه ‏های آبیاری علاوه بر زمان‏بر بودن، هزینه ‏های زیادی را بر محقق تحمیل می‏کند، از این رو استفاده از مدل‏های عددی می‏تواند کمک موثری در چنین پژوهش‏هایی داشته باشد. در این تحقیق هدف اصلی شبیه‌سازی اثر بلند مدت استفاده از آبیاری نواری تیپ پلاک‌دار سطحی و زیرسطحی بر تجمع نمک در پروفیل خاک در مزرعه ذرت، با استفاده از مدل HYDRUS-2D بود. ابتدا با استفاده از داده‌های رطوبت حجمی و هدایت الکتریکی اندازه‌گیری شده، نسبت به واسنجی و اعتبارسنجی مدل اقدام و سپس شبیه‏سازی بلند مدت سامانه آبیاری تیپ انجام شد. برای ارزیابی از شاخص‌های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی ده ساله برای آبیاری سطحی نشان داد هدایت الکتریکی لایه‌های خاک به طور میانگین از مقدار یک به نه دسی‏زیمنس بر متر افزایش یافته است. همچنین، EC لایه‌های خاک برای سیستم زیرسطحی در مدت پنج سال به طور میانگین از 73/0 به 5/5 دسی‌زیمنس بر متر افزایش یافت. به دلیل فقدان آبشویی مؤثر در هر دو سیستم تجمع شوری در سطح خاک بیشتر بوده و با افزایش عمق، مقدار شوری خاک کاهش یافت. با توجه به نتایج بدست آمده برای هر دو روش آبیاری، آبشویی مؤثر خارج از فصل لازم بوده و پیشنهاد می‏گردد برای حفظ بیلان نمک در خاک و پایداری کشاورزی در منطقه، نمک‏های تجمع‏یافته در خاک از محیط ریشه خارج گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of long-term effect of surface and subsurface strip irrigation on salt distribution with HYDRUS-2D

نویسندگان [English]

  • Seyed Taghi Hosseini 1
  • Hadi Ramezani Etedali 2
  • Abbas Kaviani 2
  • Bijan nazari 2
  • Masoud Soltani 3
1 M.SC. Graduated, Water Sciences and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Associate Professor, Water Sciences and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
3 Assistant Professor, Water Sciences and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

Long-term studies of the effects of the use of irrigation systems, in addition to being time consuming, impose high costs on the researcher. On the other hand, environmental and non-uniform changes in long-term data collection can affect the accuracy of the experiment. The use of numerical models and long-term experimental simulations based on calibrated parameters for a short-term experiment can be an effective aid in such research. In this study, the main purpose was to simulate the long-term effect of surface and subsurface strip irrigation on salt accumulation in soil profiles using the HYDRUS-2D model. Firstly, the model was calibrated using volumetric moisture data and measured electrical conductivity, Then, to ensure that the model provides logical results, the model was validated using data that were not used in the calibration step. The RMSE (Root Mean Square Error) and NRMSE (Normalized Root Mean Square Error) statistical indices were used to assess the validity of the model. The results of ten years of simulation for surface irrigation showed that the electrical conductivity of soil layers increased on average from 1 dS / m to 9 dS / m. Also, the EC of soil layers for the subsurface system has increased from 0.73 dS / m to 5.5 dS / m on average over five years. Due to the lack of effective leaching for both systems, accumulated salt is much more at soil surface and decreasing by depth. Based on the results, soil leaching at out-season time is necessary and salt removing from root zone is highly recommended to preserve salinity balance and sustainability in farming.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Corn
  • modeling
  • Solutes transport
  • Water movement
  1. Bannayan, M., & Hoogenboom, G. (2009). Using pattern recognition for estimating cultivar coefficients of a crop simulation model. Field crops research, 111(3), 290-302.
  2. Ghorbani, B. (1997). A mathmatical model to predict surface runoff under sprinkler irrigation conditions. Silsoe College, Cranfield University, Bedford, UK.
  3. Jovzi, M., Moghaddam, N., Abyaneh, H., & Bagheri, H. (2021). Simulation of soil moisture profile in drip irrigation with HYDRUS-2D model. Journal of Irrigation and Water Engineering, 12(45), 241-256. (In Persian).
  4. Khanmohamadi, N., & Besharat, S. (2013). Simulating wetting front in drip irrigation using HYDRUS-2D. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 2(4), 15-27. (In Persian).
  5. Khalili, M., Akbari, M., Hezarjaribi, A., Zakerinia, M., Abbasi, F., & Koulaian, A. (2016). Evaluation of the soil moisture profile in subsurface drip irrigation using HYDRUS-2D model. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 2(10), 136-44. (In Persian).
  6. Mirzaie, A., & Nazemi, A. (2011). The simulation of salts movement in soil using HYDRUS-2D Model. Journal of Irrigation and Water Engineering, 1(3), 59-70. (In Persian).
  7. Naghavi, H., Hosseininia, M., karimi Googhari, SH., & Irandost, M. (2012). Capability of HYDRUS-2D simulation model for simulating wetting pattern in soil under subsurface drip irrigation systems. Journal of Water and Soil Science, 16(61), 59-69. (In Persian).
  8. Provenzano, G. (2007). Using HYDRUS-2D simulation model to evaluate wetted soil volume in subsurface drip irrigation systems. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 4(133), 342-349.
  9. Quinton, J. (1994). The validation of physically based erosion models. Silsoe College, Cranfield University.
  10. Ramezani, E. H., Pashazadeh, M., Nazari, B., Sotoudehnia, A., & Kaviani, A. (2019). Study of salinity changes in soil profile of four agricultural crops in qazvin plain under drip-tape irrigation with AquaCrop model. Journal of Water and Soil, 3(32), 475-87. (In Persian).
  11. Schilfgaarde, V. J., Bernstein, L., Rhoades, D. J., & Rawlins, L. S. (1974). Irrigation management for salt control. Journal of the Irrigation and Drainage Division, IR3, 321-338.
  12. Sheini-Dashtgol, A., Kermannezhad, J., Hamoodi, M., & Ghanbari-Adivi, E. (2021). Investigation of moisture distribution in subsurface drip irrigation and comparison of the data with HYDRUS-2D results. Journal of Water and Soil Science, 2(31), 103-115. (In Persian).
  13. Soltani, M., Rahimikhoob, A., Sotoodehnia, A., & Akram, M. (2018). Evaluation of HYDRUS_2D software in simulating dry drainage. Journal of Water Research in Agriculture, 31(4), 595-607. (In Persian).
  14. Tabei, M., Boroomandnasab, S., Soltani M. A., & Nasrollahi, H. A. (2015). Simulation of salinity distribution in soil under drip irrigation tape with saline water using SWAP model. Journal of Water and Soil, 29(3), 590-603. (In Persian).