محاسبه گنجایش آب تجمعی با بکارگیری دمای پوشش سبز گیاه در فشردگی های مختلف خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه تبریز

2 استاد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

3 استادیار علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

4 استادیار علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

چکیده

گنجایش آب تجمعی (IWC)، انتگرال تابع گنجایش آب دیفرانسیلی از مکش صفر تا بی­نهایت با اعمال توابع وزنی ناشی از محدودیت­های مختلف خاک است که هرکدام در دامنه­ای از مکش می­تواند فراهمی آب برای ریشه گیاه را کاهش دهد. انتخاب دامنه مکش برای هر محدودیت جهت ایجاد تابع وزنی اکثراً اختیاری و بدون توجه به رفتار و پاسخ گیاه معین بوده است. هدف این پژوهش محاسبه گنجایش آب تجمعی (IWCP) بر مبنای دمای پوشش سبز گیاه (TL) به عنوان پاسخ گیاه در مقابل محدودیت­های مختلف خاک بود. بدین منظور سه سطح فشردگی (جرم مخصوص ظاهری (Db) مساوی 35/1، 55/1 و 75/1 گرم بر سانتی­متر مکعب به ترتیب معادل D1، D2 و D3) با بکارگیری یک خاک لوم رس شنی (عبور کرده از غربال 76/4 میلیمتر) درلوله­های پلیکا (قطر 30 و ارتفاع 70 سانتی­متر) با سه تکرار ایجاد شد. پس از کاشت بذور جوانه زده آفتاب­گردان (Helianthus Annuus L.) در آنها و استقرار کامل گیاه، دو دوره تر و خشکی اعمال گردید. با اندازه­گیری روزانه رطوبت خاک در سه عمق گلدانها و تبدیل آن به مکش ماتریک خاک همراه با اندازه گیری نیمه روز TL، یک تابع وزنی بر مبنای پاسخ گیاه تعریف و IWCP محاسبه گردید. گنجایش آب تجمعی با توابع وزنی پیشنهادی گرانولت و همکاران(IWCG) نیز محاسبه و با هم مقایسه شدند. مقادیر IWCP و IWCG برای تیمار D1 به ترتیب 187/0 و 229/0 سانتی­متر مکعب بر سانتی­متر مکعب بدست آمد. در تیمار D3 این ارقام به 152/0 و 038/0 تنزل یافتند که معادل 19% و 84% کاهش در فراهمی آب بوده و اثر قابل توجه فشردگی خاک روی فراهمی آب را نشان می­دهد. در میانگین سه سطح فشردگی، IWCP و  IWCGبه ترتیب 169/0 و 140/0 حاصل شد و نشان می­دهد که فراهمی آب برای گیاه آفتاب­گردان بر مبنای پاسخ گیاه بطور متوسط 17 درصد بیشتر از رقمی است که IWCG برآورد کرده است. این تفاوت و تأثیر پذیری بیش از حد (84%) IWCG از فشردگی خاک نشان می­دهد که دامنه مکش­های پیشنهاد شده توسط گرانولت و همکاران برای محدودیت­های مختلف و روابط تجربی بکار رفته در ایجاد توابع انتقالی به منظور لحاظ تأثیر آنها در فراهمی آب، لازم است با توجه به نیاز و پاسخ­های گیاه مورد نظر اصلاح یا تعدیل شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Computation of Integral Water Capacity Using Plant Green Leaf Temperature at Different Soil Compaction Levels

نویسندگان [English]

  • Z. Kazemi 1
  • M. R. Neyshabouri 2
  • D. Zaree Haghi 3
  • H. Asgarzadeh 4
1 PhD Student, University of Tabriz
2 Professor, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz
3 Assistant Professor., University of Tabriz
4 Assistant Professor. of University of Urmia
چکیده [English]

Integral water capacity (IWC) is the integral of differential water capacity functions in the range of 0 to infinity soil matric potential multiplied [H1] by weighting functions each taking into account the effect of varioussoil limitations that may develop at a given soil matric potential domain and restrict soil water availability to plant roots. The domains selected for development of weighting functions in most studies have seldom been based on plant response, but rather arbitrary. The purpose of this study was implementing midday green leaf temperature (TL) as a plant-response-based variable to compute integral water capacity. For this purpose, a sandy clay loam soil passed through 4.76 mm sieve was evenly compacted to three bulk densities of D1=1.35, D2=1.55, and D3=1.75 g cm-3, each replicated thrice, in PVC tubes (called pots hereafter) with 30 cm diameter and 70 cm height. Sunflower (Helianthus Annuus L) seedlings were planted in the pots and, after their full establishment, two periods of wetting and drying cycles were imposed. By monitoring daily soil moisture content at the three depths in the pots and converting them to soil moisture suctions  along with the midday TL measurements, a plant-response-based weighting function was developed and integral water capacity (IWCP) was computed. Integral water capacity (designated as IWCG) was also computed by adopting the weighting functions proposed by Groenevelt et al. IWCP and IWCG in D1 treatment were obtained as 0.187 and 0.229 cm3cm-3, respectively. At the highly compacted D3 treatment, the corresponding values diminished to 0.152 and .038, respectively, equivalent to 19% and 84% reduction in soil water availability and reflecting the dominant effect of soil compaction on water availability. Averaged over the three compaction levels, IWCP and IWCG were 0.169 and 0.14 cm3cm-3,indicating that water availability determined on the plant response basis was 17% greater than that predicted by IWCG. This difference and over-susceptibility (84%) of IWCG to soil compaction imply that the soil suction domains proposed for the various soil limitations and the experimental relations employed in Groenevelt et al. approach to quantify their restricting effects as weighing functions need to be modified according to each particular plant needs or response.



 [H1]Affected ?

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sunflower
  • Plant response
  • Weighting function
  • Differential water capacity
  1. آلیاری، ه. ، شکاری، ف. و شکاری، ف. 1379. دانه­های روغنی زراعت و فیزیولوژی. نشر عمیدی، تبریز، ایران.
  2. زارع حقی، د.، نیشابوری، م. ر.، گرجی، م.، صادقزاده ریحان، م. ا. و عمارت­پرداز، جاوید.1393. ارزﯾﺎﺑﯽ داﻣﻨﻪ رﻃﻮﺑﺘﯽ ﺑﺎ ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﺤﺪودﯾﺖ در داﻧﻬﺎلﻫﺎی ﭘﺴﺘﻪ رﻗﻢ ﺳﺮﺧﺴﯽ. ﻧﺸﺮﯾﻪ ﭘﮋوﻫﺶ آب در ﮐﺸﺎورزی. جلد 28 .شماره 2: 363 -353.
  3. شرکت دانه­های روغنی. 1375.آمار تولید و مصرف روغن در طی دهه­های اخیر و دلایل افرایش و کاهش ان. انتشارات شرکت سهامی توسعه کشت دانه­های روغنی. تهران.
  4. عُنّابی میلانی، ا. 1395. ارزیابی شاخص‌های LLWR و IWC در سطوح مختلف شوری خاک با استفاده از سرعت صعود شیره آوندی در درخت بادام. پایان­نامه دکتری علوم و مهندسی خاک. دانشگاه تبریز.
  5. عُنّابی میلانی، ا.، ﻧﯿﺸﺎﺑﻮری، م.ر.، مصدقی، م.ر. و زارع حقی، د.،1394 . واﮐﻨﺶ ﻫﺪاﯾﺖ روزﻧﻪ ای ﺑﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ آب ﺑﺮگ و دﻣﺎی ﺗﺎج در درﺧﺖ ﺑﺎدام ﺗﺤﺖ ﺗﻨﺶ ﺷﻮری و ﮐﻤﺒﻮد آب. ﻧﺸﺮﯾﻪ ﭘﮋوﻫﺶ آب در ﮐﺸﺎورزی. جلد 29 .شماره 3: 316-297.
  6. ﮐﺎﻇﻤﯽ، ز.، ﻧﯿﺸﺎﺑﻮری، م.ر.، ﺑﯿﺎت،ح.، اوﺳﺘﺎن ش.، و ﻣقدم، م.1393. ﮐﺎراﯾﯽ ﻣﺪلﻫﺎی ﺑﺮآورد داﻣﻨﻪ رﻃﻮﺑﺘﯽ ﺑﺎ ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﺤﺪودﯾﺖ در ﺧﺎک.  ﻧﺸﺮﯾﻪ ﭘﮋوﻫﺶﻫﺎی خاک: ج. 28. شماره 4: 699-688.
  7. Asgarzadeh, H., Mosaddeghi, M.R., Mahboubi, A.A., Nosrati, A., and Dexter, A.R. 2010. Soil water availability for plants as quantified by conventional available water, least limiting water range and integral water capacity. Plant and Soil. 335(1-2): 229–244.
  8. Asgarzadeh, H., Mosaddeghi, M.R., and Nikbakht, A.M. 2014. SAWCAL: A user friendly program for calculating soil available water quantities and physical quality indices. Computers and electronics in agriculture. 109:86-93.
  9. Chahal, S.S. 2010. Evaluation of soil hydraulic limitations in determining plant-available-water in light textured soils. PhD thesis. School of Agriculture, Food and Wine. The University of Adelaide. Adelaide, South Australia, Australia.
  10. Chan, K.Y., Oates, A., Swan, A.D,, Hayes, R.C., Dear, B.S., and Peoples. M.B. 2006. Agronomic consequences of tractor wheel compaction on a clay soil. Soil Till Res 89:13–21
  11. da Silva, A.P., Kay, B.D., and Perfect, E. 1994. Characterization of the least limiting water range of soils. J. Soil Sci. Soc. Am. 58:1775–1781
  12. da Silvaو A.P., and Kay, B.D. 1997 Estimating least limiting water range of soils from properties and management. J. Soil Sci. Soc. Am. 61:877–883.
  13. FAO. 1985. Irrigation Water Management: Introduction to Irrigation Chapter 7: Salty Soils.
  14. García-Tejero, I., Durán-Zuazo, V.H., Arriaga, J., Hernández, A., Vélez, L.M., and Muriel-Fernández, J.L. 2012. Approach to assess infrared thermal imaging of almond trees under water-stress conditions. Fruits 67: 463–474.
  15. Gee, G.W., and Or, D. 2002.Particle size analysis. In Dane, J.H., Topp, C.G. (Eds.), Methods of Soil Analysis: Part 4, Physical Methods. SSSA Book Series 5.3.SSSA, Madison, WI. USA. pp: 255-293.
  16. Grant, C.D., Groenevelt, P.H., Robinson, N.I., and Chahal, S.S. 2010. The matric flux potential as a measure of plant-available water in soils restricted by hydraulic properties alone. 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World.
  17. Groenevelt, P.H., Grant, C.D, and Semetsa, S. 2001. A new procedure to determine soil water availability. Australian Journal of Soil Research 39: 577-598.
  18. Groenevelt, P.H., Grant, C.D., and Murray, R.S., 2004. On water availability in saline soils. Australian Journal of Soil Research 42: 833-840.
  19. Gonzalez-Dugo, V., P. Zarco-Tejada, J.A.J., Berni, L., Suarez, D., Goldhamer, and Fereres, E. 2012. Almond tree canopy temperature reveals intra-crown variability that is water stress-dependent. Agric. Forest Meteorol. 154–155: 156–165.
  20. Helyes, L., Pék, Z., and McMichael, B. 2006. Relationship between the stress degree day index and biomass production and the effect and timing of irrigation in snap bean (Phaseolus vulgaris var. Nanus) stands: results of a long term experiments. Acta Bot. Hung. 48: 311–321.
  21. Idso, S.B., Jackson, R.D., Pinter, P.J., Reginato, R.J. and Hatfield, J.L. 1981. Normalizing the stress-degree-day parameter for environmental variability. Agric. Meteorol. 24: 45–55.
  22. Jones, H. 2007. Monitoring plant and soil water status: established a novel revisited and their relevance to studies of drought tolerance. J. Exp. Bot. 58: 119–30.
  23. Klute, A., 1986. Water retention: Laboratory Methods: In: Klute, A., (Ed.) Methods of Soil Analysis: Part 1. Physical and Mineralogical Methods. SSSA Book Series. Agron. Monogr.9. ASA and SSSA, Madison, WI. USA. pp: 635-662.
  24. Mualem, Y., 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water. Resur. Res. 12 (3):513-522.
  25. Nang, N.D., Grant, C.D., and Murray, R.S. 2010. An evaluation of plant available water during reclamation of saline soils: Laboratory and field approaches, 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, Brisbane, Australia. Published on DVD.
  26. Neyshabouri, M.R., Kazemi, Z., Oustan, Sh., Moghaddam, M. 2014. PTFs for predicting LLWR from various soil attributes including cementing agents. Geoderma, Vol. b226-227: 179-187.
  27. Sparks, D.L., Page, A.L., Helmke, P.A. Leopert, R.H. (Eds), 1996. Methods of Soil Analysis Part 3-Chemical Methods. SSSA Book Ser 5.3.SSSA, ASA, Madison, WI.
  28. Van Genuchten, M.Th. 1980. A closed- form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 44: 892- 898.
  29. Van Genuchten, M.Th., Leyj, F.J., Yates, S.R., 1991. The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils.EPA/600/2-91/065, R.S.Kerr Environmental Research Laboratory, US Environmental Protection Agency, Ada, OK. 93.