تحلیل تغییرات مکانی هدایت هیدرولیکی اشباع و عوامل مؤثر بر آن در لایه‌های مختلف نیمرخ خاک شالیزارها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 استاد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

3 بخش مهندسی آب، دانشده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

4 موسسه تحقیقات برنج کشور

10.22092/ijsr.2024.364156.732

چکیده

تحلیل و آگاهی از تغییرات مکانی ویژگی­های هیدرولیکی خاک برای موازنه آب-خاک و مدیریت آبیاری شالیزار­ها مهم است. هدف این پژوهش تعیین تغییرات مکانی هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) و عوامل مؤثر بر آن (بافت خاک، کربن آلی و رطوبت اشباع خاک) در شالیزارها بود. با الگوی نمونه­برداری شبکه ردیفی تصادفی،  از 120 نیمرخ در زمین­های آبیاری غرقابی نمونه­برداری شد. در هر نیمرخ، از لایه­های گلخراب رویی، کفه­شخم فشرده، و خاک غیراشباع زیر این کفه­ نمونه­برداری شد. در این نمونه­ها، ویژگی­های بافت، کربن آلی، چگالی ظاهری، رطوبت اشباع و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (به روش بار افتان) اندازه­گیری شد. بیشترین غیریکنواختی با ضریب تغییرات (CV) بالا، چولگی مثبت و توزیع لوگ­نرمال در داده­های Ks مشاهده شد که نشان­دهنده جریان ترجیحی ناشی از وجود منافذ زیستی و ترک­های تنش­های خشکی پیشین است. نتایج تجزیه زمین­آمار نشان داد که متغیر Ks در لایه­های گلخراب و خاک غیراشباع زیر کفه شخم از مدل­های دارای سقف کروی و نمایی با ساختار مکانی به ترتیب متوسط تا ضعیف، و در کفه شخم فشرده از مدل خطی با شیب کم پیروی نمود. ضریب تغییرات Ks در کفه شخم 299% بود که از لایه­های بالایی 121% و پایینی 284% بیشتر بود. نزدیک بودن رفتار Ks به متغیرهای تصادفی در این افق عمدتاً ناشی از وقوع پیشامدهایی مانند وجود منافذ زیستی و کانال­هایی از ریشه گیاه و حرکت جانوران است که منجر به جریان ترجیحی می­گردد. باوجود ضعیف تا متوسط بودن ساختار مکانی متغیرها، روش درون­یابی کریجینگ برای Ks در مقایسه با وزن دادن عکس فاصله، صحت بیشتری داشت. الگوی توزیع مکانی Ks در لایه گلخراب رویی نشان داد که مقادیر زیاد Ks در این لایه در نقاطی با مقدار رس کم وجود دارد، اما در خاک­های کفه شخم واقع در نیمه غربی ناحیه موردمطالعه، باوجود زیاد بودن مقدار رس به علت وجود منافذ زیستی، مقدار Ks هم زیاد بود. این نتیجه نشان می­دهد که در شرایط این پژوهش، کفه شخم فشرده نمی­تواند نقش کلیدی خود را برای کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع و نگهداری آب در خاک اجرا نماید. الگو و اندازه تغییرات مکانی Ks و عوامل مؤثر بر آن به مدیریت آبیاری ویژه هر مکان وابسته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating Spatial Variability of Saturated Hydraulic Conductivity and the Factors Affecting It in Different Layers of Soil Profile of Paddy Fields

نویسندگان [English]

  • Naser Davatgar 1
  • Mohammad Reza Neyshabouri 2
  • AliReza Sepaskhah 3
  • Leila Rezaee 4
1 Associated Professor, Soil and Water Research Institute, agricultural research, education and extension organization (AREEO), Karaj, Iran
2 Professor, Department of Soil Science, College of Agriculture, Tabriz University, Tabriz
3 Water Engineering Department, School of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran
4 Rice Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht
چکیده [English]

Spatial variability of soil hydraulic properties is important for soil-water balance and irrigation management in paddy fields. The objective of this study was to determine the spatial variability of saturated hydraulic conductivity (Ks) and the factors affecting it. Soil samples from 120 profiles were collected using random stratified sampling scheme. Soil samples were taken from top soil, compacted plow pan, and non-saturated subsoil. In these samples, soil texture, organic carbon, bulk density, saturated moisture, and saturated hydraulic conductivity were measured (by the falling head method). The most heterogeneity with a maximum coefficient of variation (CV), positive skewness, and lognormal frequency distribution for Ks indicated preferential flow caused by the presence of biological pores and cracks from previous drought stress. The results of the geostatistical analysis showed that hydraulic conductivity followed spherical and exponent semi-variogram model in puddled top soil and the non-saturated subsoil, respectively. This variable followed linear semi-variogram model with low slope in plow pan. The CV of Ks in plow pan (299%) was 121% and 284% higher than, respectively, the upper and the lower layers. The closeness of the behavior of Ks to random variables in this layer was mainly due to the existence of biological pores and root channels and the movement of animals, which lead to preferential flow. Despite the weak and moderate spatial structure of the variables, the kriging interpolation method was more accurate for Ks compared to inverse distance weighting. The spatial distribution pattern of Ks in puddled top layer was inversely related to clay content. Despite the high clay content in the west half of the study area, the Ks values in this region were high due to the presence of biopores. These results indicate that the compacted plow pan cannot play its key role for reducing hydraulic conductivity and retaining water in the soil. The magnitude and spatial variability of soil hydraulic conductivity and the factors affecting it depend on the site-specific irrigation management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biopores
  • Kriging
  • Paddy fields
  • Puddled layer

مراجع

  1. احیایی، م.، و ع. 1. بهبهانی زاده. 1376. شرح روش‌های تجزیه شیمیایی خاک. مؤسسه تحقیقات خاک و آب. نشریه شماره 823.
  2. اصغری، ش.، و م. شهابی. 1398. تغییرات مکانی هدایت هیدرولیکی اشباع و مقاومت فروروی خاک در اراضی متأثر از نمک اطراف دریاچه ارومیه. نشریه اب و خاک. 33 (1): 103-116.
  3. ایزانلو، ص.، م. قره محمودلو، ن. جندقی و ح. قربانی واقعی. 1401. ارزیابی تغییرات هدایت هیدرولیکی اشباع در لایه‌های سطحی و زیرسطحی خاک‌های لسی شرق استان گلستان. تحقیقات کاربردی خاک. 10 (2): 103-119
  4. بردبار، م. 1353. ارزیابی منابع و استعداد اراضی استان گیلان. مؤسسه تحقیقات خاک و آب. نشریه شماره 414.
  5. ترابی گلسفیدی، ح. 1380. پیدایش، رده بندی و ارزیابی تناسب اراضی خیس برای کشت برنج در شرق استان گیلان. رساله دکتری خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان.
  6. دلبری، م.، م. خیاط خلقی و م.ح. مهدیان. 1383. ارزیابی روشهای زمین آمار در برآورد هدایت هیدرولیکی خاک در مناطق شیب آب و پشت آب پایین دشت سیستان. نشریه علوم کشاورزی ایران. 35 (1): 1-12.
  7. دوات­گر، ن.، م. کاوسی، م.ح. علی نیا و م. پیکان. 1384. بررسی وضعیت پتاسیم و خواص فیزیکی و شیمیایی خاک در شالیزارهای استان گیلان. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 40، 71- 89.
  8. سعدی پور، چ.، م. رودپیما، ع. کرمی، ن. دواتگر و م. صلاح الدین. 1395. ارزیابی تغییرات مکانی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از آمار مکانی (منطقه مورد مطالعه: دشت لاغر). پژوهش های حفاظت آب و خاک. 23 (6): 375-382.

محمدی، ج . 1385. پدومتری (آمار مکانی). جلد دوّم. انتشارات پلک

پژوهش های خاک
دوره 38، شماره 1
مرداد 1403
صفحه 1-24

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار