
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 650 |
تعداد مقالات | 6,788 |
تعداد مشاهده مقاله | 9,560,977 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,995,462 |
بررسی روش آبیاری پالسی بر عملکرد گندم رقم حیدری در مدت زمانهای مختلف آبیاری | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 32، شماره 2، تیر 1404، صفحه 121-142 اصل مقاله (1.61 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2025.23130.3793 | ||
نویسندگان | ||
علی آدینه یامی1؛ حسین شریفان* 2؛ هادی افشار3؛ ابوطالب هزارجریبی4 | ||
1دانشجوی دکتری مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
3استادیار پژوهش ، بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی ، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران | ||
4دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف :امروزه، بحران آب یکی از چالشهای اساسی در کشاورزی پایدار به شمار میرود. توزیع نابرابر آب، استفاده ناصحیح از منابع آبی و بهرهگیری از روشهای آبیاری ناکارآمد از جمله عوامل اصلی تهدیدکننده امنیت آبی هستند. این مسائل بهویژه در مناطق خشک و نیمهخشک، مانند ایران که بخش قابلتوجهی از تولیدات کشاورزی آن به گندم وابسته است، اهمیت بیشتری پیدا میکنند. گندم بهعنوان یکی از محصولات استراتژیک جهانی، تأمینکننده حدود 36 درصد از غذای جمعیت جهان، پروتئینهای رژیم غذایی و بیش از نیمی از کربوهیدرات موردنیاز انسان است. با این حال، افزایش جمعیت و تغییرات اقلیمی نیاز به بهبود روشهای تولید این محصول را بیش از پیش ضروری ساخته است. در این راستا، طراحی برنامههای آبیاری کارآمد که بتوانند مصرف آب را بهینه کرده و همزمان عملکرد بالایی را حفظ کنند، از اهمیت بسزایی برخوردار است. یکی از روشهای نوین که در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته، آبیاری پالسی (تناوبی) است. این روش با اعمال آب در چرخههای مشخص، امکان تهویه بهتر خاک را فراهم میکند و با کاهش اشباع مداوم خاک، شرایط بهتری برای رشد ریشه و جذب مواد مغذی ایجاد میکند. این ویژگیها بهویژه در سیستمهای آبیاری قطرهای، که به دلیل دقت بالا و کاهش هدررفت آب در مناطق خشک رواج یافتهاند، میتوانند تأثیرات مثبتی بر بهرهوری آب و عملکرد محصول داشته باشند. با توجه به گسترش استفاده از آبیاری قطرهای در کشت گندم و کمبود اطلاعات دقیق در مورد اثرات روش پالسی در این سیستم، این پژوهش با هدف بررسی تأثیر آبیاری پالسی بر کارایی مصرف آب و عملکرد گندم در شرایط مختلف زمانی آبیاری انجام شد. هدف اصلی، یافتن راهکاری عملی برای افزایش بهرهوری آب و بهبود تولید گندم در شرایط محدودیت منابع آبی بود. مواد و روشها: آزمایش حاضر در سال زراعی 1402-1401 در منطقه مشهد، واقع در ایران، انجام شد. این منطقه به دلیل موقعیت جغرافیایی (طول جغرافیایی 737688 و عرض جغرافیایی 4011582) و ارتفاع 1006 متری از سطح دریا، دارای شرایط اقلیمی خشک و نیمهخشک است که آن را به محلی مناسب برای بررسی روشهای آبیاری کارآمد تبدیل میکند. آزمایش در قالب طرح کرتهای خردشده بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار طراحی شد. در این مطالعه، دو عامل اصلی مورد بررسی قرار گرفتند: تعداد پالسهای آبیاری (یک، دو و سه پالس) بهعنوان فاکتور اصلی و مدت زمان آبیاری (12، 15 و 18 ساعت) بهعنوان فاکتور فرعی. هر کرت آزمایشی با مساحت 30 مترمربع (10×3 متر) شامل پنج ردیف کاشت گندم رقم حیدری با فاصله 60 سانتیمتر و عمق کاشت 2-3 سانتیمتر بود. برای کاهش اثرات حاشیهای، دو ردیف کناری نیز کشت شدند. ویژگیهای خاک منطقه از طریق نمونهبرداری تصادفی در دو عمق (0-25 و 25-50 سانتیمتر) تعیین شد. خاک مورد مطالعه دارای بافت رسی-سیلتی-شنی با میزان نیتروژن، فسفر، پتاسیم و هدایت الکتریکی مشخص بود که در جدول نتایج ارائه شده است. آبیاری بر اساس نیاز گیاه و با دور 6 روزه انجام شد و عمق آبیاری با استفاده از اندازهگیری رطوبت خاک قبل از هر نوبت آبیاری محاسبه گردید. برای این منظور، نمونههای خاک از سه عمق (0-25، 25-50 و 50-75 سانتیمتر) جمعآوری و رطوبت جرمی و حجمی آنها با استفاده از معادلات استاندارد محاسبه شد. همچنین، با توجه به راندمان 90 درصدی سیستم آبیاری قطرهای، عمق ناخالص آبیاری تعیین گردید. از دادههای تشتک تبخیر نیز برای مقایسه رطوبت خاک و تنظیم آبیاری استفاده شد. در طول دوره رشد، کوددهی بر اساس آزمون خاک انجام شد و علفهای هرز با استفاده از علفکش مناسب کنترل شدند. پس از رسیدگی کامل محصول، شاخصهای عملکرد شامل ارتفاع بوته، وزن هزار دانه، تعداد دانه در سنبله، وزن سنبله، عملکرد دانه و کارایی مصرف آب اندازهگیری و تجزیه و تحلیل شدند. یافتهها :نتایج تجزیه واریانس نشان داد که هر دو عامل مدت زمان آبیاری و تعداد پالسهای آبیاری، بهصورت جداگانه و در تعامل با یکدیگر، تأثیر معنیداری بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب گندم دارند. این اثرات در سطح احتمال آماری 1 درصد و 5 درصد تأیید شدند. در میان تیمارهای مورد بررسی، بالاترین عملکرد دانه گندم برابر با 6/7839 کیلوگرم در هکتار در تیمار آبیاری 18 ساعته با سه پالس بهدست آمد. در مقابل، کمترین عملکرد دانه، معادل 7/5992 کیلوگرم در هکتار، در تیمار آبیاری 12 ساعته با یک پالس مشاهده شد. این نتایج نشاندهنده برتری روش سه پالس نسبت به سایر تیمارها بود؛ بهطوریکه عملکرد دانه در این روش نسبت به دو پالس و یک پالس بهترتیب 13/6و 26/18 درصد افزایش یافت. از نظر کارایی مصرف آب، بالاترین مقدار (053/1 کیلوگرم بر مترمکعب) در تیمار آبیاری 12 ساعته با سه پالس ثبت شد، در حالی که کمترین مقدار (827/0 کیلوگرم بر مترمکعب) در تیمار آبیاری 18 ساعته با یک پالس بهدست آمد. این یافتهها حاکی از آن است که روش سه پالس کارایی مصرف آب را نسبت به دو پالس و یک پالس بهترتیب 32/6 و 43/18درصد بهبود میبخشد. همچنین، تحلیل اجزای عملکرد نشان داد که تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و وزن سنبله در تیمارهای با تعداد پالس بیشتر و مدت زمان آبیاری طولانیتر بهطور معنیداری افزایش یافتهاند. این بهبودها بهویژه در تیمار 18 ساعته با سه پالس مشهود بود که نشاندهنده تأثیر مثبت چرخههای تناوبی آبیاری بر رشد و نمو گیاه است. نتیجهگیری :نتایج این پژوهش نشان داد که اثرات فازهای پر شدن و تخلیه آب در خاک به مدت زمان و تعداد پالسهای آبیاری وابسته است. هرچه مدت زمان پالس کوتاهتر باشد، تأثیر این فازها بر شاخصهای عملکرد آبیاری بیشتر میشود. این امر به دلیل کاهش تلفات آب و بهبود تهویه خاک در روش پالسی است. برای طراحی و مدیریت بهینه سیستمهای آبیاری قطرهای، شناخت دقیق آستانههای یکنواختی توزیع آب و کارایی کاربرد بالقوه در شرایط مختلف پالس ضروری است. این مطالعه نشان داد که روش آبیاری تناوبی با سه پالس، از طریق بهبود اجزای عملکرد مانند تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه، نهتنها عملکرد دانه گندم رقم حیدری را افزایش میدهد، بلکه کارایی مصرف آب را نیز بهطور قابلتوجهی بهبود میبخشد. بهطور کلی، آبیاری سه پالس با ایجاد چرخههای متناوب آبیاری، زمان کافی برای تهویه خاک فراهم میکند و با کاهش اشباع مداوم، شرایط بهتری برای رشد ریشه و جذب آب و مواد مغذی ایجاد میکند. این روش در مقایسه با آبیاری پیوسته یا تکپالس، به صرفهجویی در مصرف آب و افزایش بهرهوری کمک میکند. نتایج نشان داد که روش سه پالس با 18 ساعت آبیاری، بالاترین عملکرد دانه (6/7839کیلوگرم در هکتار) و با 12 ساعت آبیاری، بیشترین کارایی مصرف آب (053/1 کیلوگرم بر مترمکعب) را بهدست آورد. این روش نسبت به آبیاری پیوسته (تک پالس)، حدود 20-25 درصد در مصرف آب صرفهجویی کرد، که به دلیل کاهش تلفات آب و بهبود تهویه خاک است. استفاده از روش آبیاری پالسی با سه پالس در سطح وسیع، از نظر مدیریت اجرا، پتانسیل بالایی برای افزایش عملکرد و صرفهجویی آب دارد، اما موفقیت آن به زیرساختهای قوی (اتوماسیون، پمپاژ، فیلتراسیون)، آموزش نیروی کار، و مدیریت شوری وابسته است. در مزارع کوچک تا متوسط، اجرا آسانتر است، اما در مقیاس بزرگ، هزینههای اولیه بالا و نیاز به تقسیمبندی و پایش مداوم، چالشهایی هستند که با پشتیبانی فنی و اقتصادی قابل رفعاند. این یافتهها نشان میدهد که آبیاری پالسی با سه پالس، راهکاری مؤثر برای افزایش بهرهوری آب و تولید پایدار گندم در شرایط کمبود منابع آبی است این روش برای مناطق خشک با محدودیت آب و خاک مناسب (مانند مشهد) توصیه میشود. | ||
کلیدواژهها | ||
بهرهوری آب؛ سیستم قطرهای؛ آبیاری تناوبی؛ اجزای عملکرد | ||
مراجع | ||
1.Ahmadi, S. H., Mosavi, S. B., & Sepaskhah, A. R. (2023). Wheat as a global staple: Nutritional value and contribution to food security under changing climates. Journal of Cereal Science, 109, 103-112.
2.Rabieyan, E., Bihamta, M. R., Mostashari, M. M., Moghaddam, M. E., Mohammadi, V., & Alipour, H. (2023). Applying genetic biofortification for screening of Iranian bread wheat genotypes with high grain yield and nutritional quality. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(1), 1235-1253.
3.Zarei, M., & Hosseini, S. (2023). Enhancing wheat yield under climate change: Challenges and opportunities for sustainable production. Annals of Applied Biology, 182(1), 45-58.
4.Mohammadi, R., & Pour, H. (2023). Drought stress impacts on wheat yield: Mechanisms and mitigation strategies in semi-arid environments. Agricultural Water Management, 278, 108-119.
5.Wolny, E., Betekhtin, A., Rojek, M., Braszewska-Zalewska, A., Lusinska, J., & Hasterok, R. (2018). Germination and the early stages of seedling development in Brachypodium distachyon. International Journal of Molecular Sciences, 19(10), 2916.
6.Hosseini, S. J., Mozafari, V., & Karimzadeh, G. (2024). Climate change and its effects on rain-fed wheat cultivation in Mediterranean climates: A case study from Iran. Environmental Monitoring and Assessment, 196(3), 245-258.
7.Rabieyan, E., Bihamta, M. R., Moghaddam, M. E., Mohammadi, V., Alipour, H., & Cammarano, D. (2022). Imaging-based screening of wheat seed characteristics towards distinguishing drought responsive Iranian landraces and cultivars. Crop and Pasture Science, 73(4), 337-355.
8.Wolny, E., Betekhtin, A., Rojek, M., Braszewska-Zalewska, A., Lusinska, J., & Hasterok, R. (2018). Germination and the early stages of seedling development in Brachypodium distachyon. International Journal of Molecular Sciences, 19(10), 2916.
9.Reddy, Y. N., Reddy, Y. P., Ramya, V., Suma, L. S., Reddy, A. N., & Krishna, S. S. (2021). Drought adaptation: Approaches for crop improvement. In Millets and pseudo cereals, 1, 143-158.
10.Kızılgeçi, F., Tazebay, N., Namlı, M., Albayrak, Ö., & Yıldırım, M. (2017). The drought effect on seed germination and seedling growth in bread wheat (Triticum aestivum L.). International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 1(1), 33-37.
11.Mahpara, S., Zainab, A., Ullah, R., Kausar, S., Bilal, M., Latif, M. I., ... & Zuan, A. T. K. (2022). The impact of PEG-induced drought stress on seed germination and seedling growth of different bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. PloS One, 17(2), e0262937.
12.Si, Z., Zain, M., Li, S., Liu, J., Liang, Y., Gao, Y., & Duan, A. (2021). Optimizing nitrogen application for drip-irrigated winter wheat using the DSSAT-CERES-Wheat model. Agricultural Water Management, 244, 106592.
13.Rahimi, S., Moradi, P., & Rezaei, M. (2023). Drip irrigation adoption in arid regions: Enhancing water use efficiency in cereal production. Irrigation Science, 41(4), 387-399.
14.Li, X., Zhang, Y., & Wang, Q. (2022). Drip irrigation reduces greenhouse gas emissions while sustaining crop yields: Evidence from wheat fields in North China. Journal of Cleaner Production, 370, 133-145.15.Rank, P. H., & Vishnu, B. (2021). Pulse drip irrigation: A review. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 10(1), 125-130. 16.Almeida, W. F. D., Lima, L. A., & Pereira, G. M. (2015). Drip pulses and soil mulching effect on American crisphead lettuce yield. Engenharia Agrícola, 35, 1009-1018.
17.Li, J., Xu, X., Lin, G., Wang, Y., Liu, Y., Zhang, M., ... & Zhang, Y. (2018). Micro-irrigation improves grain yield and resource use efficiency by co-locating the roots and N-fertilizer distribution of winter wheat in the North China Plain. Science of the Total Environment, 643, 367-377.
18.Rahimi, S., & Moradi, P. (2023). Flexible irrigation scheduling in drip systems: Impacts on wheat productivity. Irrigation Science, 41(3), 305-317.
19.Silva, J., Costa, R., & Pereira, L. (2024). Pulse irrigation systems: Water savings and soil health benefits in dryland agriculture. Agricultural Water Management, 285, 106-115.
20.Khan, A., Ahmad, N., & Siddiqui, M. (2023). Pulse versus continuous irrigation: Comparative effects on wheat grain yield and water productivity. Field Crops Research, 292, 108-120.
21.Huang, L., Yang, P., Ren, S., & Cui, H. (2018). Effects of continuous and pulse irrigation with different nitrogen applications on soil moisture, nitrogen transport and accumulation in root systems. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 11(5), 139-149.
22.de Menezes, S. M., da Silva, G. F., da Silva, M. M., de Oliveira Filho, R. A., Jardim, A. M. D. R. F., Silva, J. R. I., ... & dos Santos, M. A. L. (2024). Pulse Drip Irrigation Improves Yield, Physiological Responses, and Water-Use Efficiency of Sugarcane. Water Conservation Science and Engineering, 9(1), 25.
23.Dar, E. A., Brar, A. S., Mishra, S. K., & Singh, K. B. (2017). Simulating response of wheat to timing and depth of irrigation water in drip irrigation system using CERES-Wheat model. Field Crops Research, 214, 149-163.
24.Zamora, V. R. O., da Silva, M. M., da Silva, G. F., Santos, J. A., Menezes, D., & Menezes, S. M. D. (2019). Pulse drip irrigation and fertigation water depths in the water relations of coriander. Horticultura Brasileira, 37, 22-28.
25.Bakeer, G. A. A., El-Ebabi, F. G., El-Saidi, M. T., & Abdelghany, A. R. E. (2009). Effect of pulse drip irrigation on yield and water use efficiency of potato crop under organic agriculture in sandy soils. Misr Journal of Agricultural Engineering, 26(2), 736-765.
26.Gendron, L., Létourneau, G., Cormier, J., Depardieu, C., Boily, C., Levallois, R., & Caron, J. (2018). Using pulsed water applications and automation technology to improve irrigation practices in strawberry production. HortTechnology, 28(5), 642-650.
27.Sezen, S. M., Yazar, A., Akyildiz, A., Dasgan, H. Y., & Gencel, B. (2008). Yield and quality response of drip irrigated green beans under full and deficit irrigation. Scientia Horticulturae, 117(2), 95-102.
28.Almeida, W. F. D., Lima, L. A., & Pereira, G. M. (2015). Drip pulses and soil mulching effect on american crisphead lettuce yield. Engenharia Agrícola, 35, 1009-1018.
29.El-Abedin, T. Z. (2006). Effect of pulse drip irrigation on soil moisture distribution and maize production in clay soil. Misr Journal of Agricultural Engineering, 23, 1032-1050.
30.Madane, D. A., Mane, M. S., Kadam, U. S., & Thokal, R. T. (2018). Study of white onion (Alium Cepa L.) on yield and economics under pulse irrigation (drip) for different irrigation levels. Hind Agri-Horticultural Society, 11, 128-134. 31.Abdelraouf, R. E., Azab, A., Tarabye, H. H. H., & Refaie, K. M. (2019). Effect of pulse drip irrigation and organic mulching by rice straw on yield, water productivity and quality of orange under sandy soils conditions. Plant Archives, 19, 2613-2621
32.Eid, A. R., Bakry, B. A., & Taha, M. H. (2013). Effect of pulse drip irrigation and mulching systems on yield, quality traits and irrigation water use efficiency of soybean under sandy soil conditions. Agricultural Sciences, 4, 249-261.
33.Coolong, T., Surendran, S., & Warner, R. (2011). Evaluation of irrigation threshold and duration for tomato grown in a silt loam soil. HortTechnology, 21(4), 466-473.
34.Segal, E., Ben-Gal, A., & Shani, U. (2006). Root water uptake efficiency under ultra-high irrigation frequency. Plant and Soil, 282, 333-341.
35.Dukes, M. D., Simonne, E. H., Davis, W. E., Studstill, D. W., & Hochmuth, R. (2003). Effect of sensor-based high frequency irrigation on bell pepper yield and water use. In Proceedings of 2nd International Conference on Irrigation and Drainage, 2, 12-15.
36.Vázquez, N., Pardo, A., Suso, M. L., & Quemada, M. (2006). Drainage and nitrate leaching under processing tomato growth with drip irrigation and plastic mulching. Agriculture, Ecosystems & Environment, 112(4), 313-323.
37.Zotarelli, L., Scholberg, J. M., Dukes, M. D., Munoz-Carpena, R., & Icerman, J. (2009). Tomato yield, biomass accumulation, root distribution and irrigation water use efficiency on a sandy soil, as affected by nitrogen rate and irrigation scheduling. Agricultural water management, 96(1), 23-34.
38.Lozano, D., Ruiz, N., Baeza, R., Contreras, J. I., & Gavilán, P. (2020). Effect of pulse drip irrigation duration on water distribution uniformity. Water, 12(8), 2276. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 95 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 58 |