تبخیر - تعرق یکی از مهمترین مولفه های چرخه آب در طبیعت است اما اندازه گیری میزان واقعی آن (توسط لایسیمتر به عنوان دقیق ترین ابزار اندازه گیری) بسیار مشکل و در عمل غیرقابل اجراست، بنابراین به کارگیری رابطه هایی که تنها با استفاده از داده های هواشناسی موجود، تخمین قابل قبولی از آن ارایه دهند، ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه 4 روش مختلف برآورد تبخیر - تعرق شامل: پنمن - مانتیث - فائو 56 (PMF56)، پنمن - مانتیث - فائو با تابش ایرماک (PMFI)، جنسن - هیز شماره 1 (JH1) و جنسن - هیز شماره 2 (JH2) برای تخمین تبخیر - تعرق مرجع روزانه چمن (ETo) در یک اقلیم نیمه خشک، مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی ها نشان داد که در ازای افزایش و کاهش 5 و 10 درصد در مقدار پارامترهای تابش، درجه حرارت و باد، حساسیت مدل های برآورد تبخیر - تعرق به عامل تابش بیشتر می باشد، بنابراین برای برآورد میزان تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین از مدل های تابش آنگستروم، صباغ، گلور - مک کالور و بلک استفاده شد. واسنجی نتایج به دست آمده با داده های 3 میکرولایسیمتر وزنی در طول دوره رشد (می - اکتبر) در طی 95 روز و توسط معیارهای آماری مختلف از جمله ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای اریب (MBE) و آزمون t نشان داد که مدل پنمن - مانتیث - فائو 56 با مدل تابش آنگستروم که مقادیر معیارهای آماری ذکر شده برای آن به ترتیب برابر 0.625، 0.781، 0.038 و 0.468 می باشند، مناسب ترین مدل برای برآورد تبخیر - تعرق گیاه مرجع در این اقلیم بوده و مدل های جنسن - هیز شماره 1 و پنمن - مانتیث - فائو با تابش ایرماک، دقت پایینی دارند. به طور کلی در همه مدل های برآورد تبخیر - تعرق، مدل هایی که از تابش آنگستروم استفاده می کنند دقت بهتری دارند که تاییدی بر پیشنهاد فائو است. همچنین مدل های تابش گلور - مک کالور، صباغ و بلک در رده های بعدی قرار دارند.

برآورد دقیق میزان آب مصرفی یک گیاه در کل دوره رشد و آگاهی از چگونگی مصرف این میزان آب در دوره های مختلف رشد گیاه می تواند نقش بسیار مهمی در مدیریت حاکم بر منابع آب، مدیریت توام آب و خاک و اعمال برنامه های منظم و صحیح آبیاری داشته باشد. این موضوع در محیط درون گلخانه با شرایطی مختص به همین محیط همراه می گردد. هدف از این تحقیق ارایه یک مدل پیشنهادی به منظور برآورد مناسب و دقیق تبخیر - تعرق خیار گلخانه ای است. در این راستا از دو میکرولایسیمتر مشابه با قطر 28 و ارتفاع 30 سانتیمتر، به صورت همزمان، برای کشت خیار در گلخانه استفاده شد. تبخیر - تعرق این گیاه به روش وزنی و به صورت روزانه در هر دو میکرولایسیمتر اندازه گیری گردید. از داده های میکرولایسیمتر اول برای اشتقاق مدل های پیشنهادی و از داده های میکرولایسیمتر دوم برای اعتبار سنجی مدل های مذکور استفاده شد. مدل های پیشنهادی در تمامی مراحل رشد از طریق ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، رسم مقادیر اندازه گیری شده در مقابل مقادیر برآورد شده و آماره t ارزیابی شدند. مدل پیشنهادی در ابتدا برای تمام دوره رشد این محصول و در قالب یک تک معادله رگرسیونی با متغیرهای مستقلی نظیر شیب منحنی فشار بخار و رطوبت نسبی ارایه گردید. ولی از آنجا که عملکرد این تک معادله مناسب ارزیابی نشد (RMSE=46.61 درصد)، برای هر کدام از مراحل چهار گانه دوره رشد، معادله ای مجزا پیشنهاد گردید. نتایج نشان داد که مدل های پیشنهادی، برآورد مناسبی از تبخیر - تعرق خیار گلخانه ای داشته است. متوسط مقادیر تبخیر- تعرق به کمک مدل های پیشنهادی در چهار مرحله رشد به ترتیب 398/0، 79/1، 428/3 و 061/2 میلیمتر به دست آمد. مقادیر RMSE نیز برای چهار مرحله رشد به کمک مدل های پیشنهادی 78/15، 48/11، 11/9 و 08/7 درصد به دست آمد. ضریب تبیین حاصل از رسم مقادیر اندازه گیری و برآورد شده از 4/0 (استفاده از یک تک معادله) تا 95/0 (استفاده از معادلات مختلف در مراحل متفاوت رشد) متغیر بود. از سوی دیگر مدل های پیشنهادی بسیار معنی دار بودند (p<0.05).

آگاهی از میزان تبخیر - تعرق گیاه در هر زمان در مدیریت سیستم های آبیاری گلخانه بسیار حائز اهمیت می باشد. تغییرات تبخیر - تعرق گیاهی در طول دوره رشد بر اساس نسبت بین تبخیر - تعرق گیاه و تبخیر - تعرق مرجع که به آن ضریب گیاهی (Kc) اطلاق می شود، بیان می شود. به منظور تعیین میزان تبخیر - تعرق سه گیاه خیار، گوجه فرنگی و فلفل، مطالعه ای به مدت هفت ماه در داخل گلخانه شیشه ای دانشگاه صنعتی اصفهان، با استفاده از میکرولایسیمتر انجام شد. برای به دست آوردن بیلان رطوبتی خاک داخل میکرولایسیمترها از روش وزنی استفاده گردید. هم زمان، میزان تبخیر - تعرق مرجع با استفاده از یک لایسیمتر زهکش دار تعیین گردید. نتایج نشان داد که مقدار کل تبخیر - تعرق مرجع در گلخانه طی هفت ماه انجام پژوهش، 824 میلی متر بود. هم چنین مقدار کل تبخیر - تعرق خیار طی سه ماه و نیم دوره رشد 202 میلی متر، گوجه فرنگی طی شش ماه دوره رشد 524 میلی متر و برای فلفل طی هفت ماه دوره رشد 667 میلی متر به دست آمد. تغییرات هفتگی ضریب گیاهی گیاهان مختلف طی دوره رشد نشان دهنده روند متغیر ضریب گیاهی بود، به نحوی که برای خیار مقدار متوسط ضریب گیاهی در دوره های ابتدایی، رشد و توسعه، میانی و پایانی به ترتیب 0.41، 0.69، 0.98 و 0.77 به دست آمد. برای گوجه فرنگی، این مقادیر به ترتیب 0.44، 0.68، 1.15 و 0.68 بود. برای فلفل نیز مقادیر 0.25، 0.53، 1.03 و 0.75 برای این مراحل رشد به دست آمد. برای یافتن ارتباط میان داده های اقلیمی گلخانه با میزان تبخیر - تعرق گیاه، با استفاده از نرم افزار SPSS اقدام به مدل سازی فرایند تبخیر - تعرق گردید. نتایج نشان داد که بهترین مدل پیشنهادی شامل یک معادله رگرسیونی غیرخطی مبتنی بر دمای متوسط روزانه، تشعشع خورشیدی و ارتفاع گیاه می باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

فقدان سناریوهای صحیح مدیریتی در زمینه تدوین و اعمال برنامه ریزی های مناسب آبیاری از قبیل تعیین دقیق نیاز آبی گیاهان، منجر به هدررفت آب و کاهش راندمان آبیاری می گردد. در درون گلخانه این مهم از شرایط خاص درون گلخانه متاثر خواهد بود. در این تحقیق سعی شده تا میزان تبخیر- تعرق گیاه خیار گلخانه ای با استفاده از تکنیک های رگرسیون و شبکه های عصبی مصنوعی برآورد و نتایج با یکدیگر مقایسه گردد. از اینرو همزمان با کاشت خیار در داخل گلخانه از شش میکرولایسیمتر مشابه نیز استفاده شد تا مقادیر واقعی تبخیر-تعرق این گیاه به روش وزنی اندازه گیری شوند. از متوسط داده های سه میکرولایسیمتر برای ساخت توابع رگرسیونی (آموزش شبکه در شبکه عصبی) و از متوسط داده های سه میکرولایسیمتر دیگر برای اعتبارسنجی نتایج استفاده شد. به منظور ارزیابی نتایج به دست آمده از شاخص های ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب کارآیی نش- ساتکلیف (Ens)، درصد انحراف (PBIAS) و نسبت ریشه میانگین مربعات خطا به انحراف استاندارد (PSR) استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از یک تک معادله رگرسیونی برای تخمین تبخیر- تعرق خیار گلخانه ای عملکرد مناسبی به همراه نخواهد داشت. از اینرو دوره رشد خیار به 4 مرحله تقسیم و برای هر دوره معادله جدیدی ارائه شد. ضرایب همبستگی میان مقادیر اندازه گیری و برآورد شده تبخیر-تعرق از 0.4 (تمامی دوره رشد بعنوان یک مرحله در رگرسیون) تا 0.96 (در شبکه عصبی) متغیر بود. مقدار تبخیر- تعرق اندازه گیری شده در کل دوره رشد 273.45 میلیمتر و مقادیر برآورد شده آن به کمک تکنیک رگرسیون؛ قبل و بعد از تفکیک دوره رشد به ترتیب 275.7 و 275.6 میلیمتر و به کمک تکنیک شبکه عصبی 272.45 میلیمتر به دست آمد. اگرچه نتایج حکایت از بهبود چشمگیر در برآورد تبخیر-تعرق بواسطه تقسیم بندی دوره رشد خیار گلخانه ای در تکنیک رگرسیون دارد، با اینحال نتایج حاصل از شبکه عصبی بهتر ارزیابی شده است. نتایج آزمون آماری تی تست نشان داد که اختلاف میان مقادیر برآورد شده به کمک تکنیک شبکه عصبی با تکنیک رگرسیون بصورت یکجا و یا زمانی که مراحل رشد تفکیک شود به ترتیب معنی دار و غیر معنی دار بوده است (p<0.05). مقادیر شاخص های RMSE، Ens، PBIAS و PSR به ترتیب از 1.06، -0.59، -0.008، 0.77 در برآورد رگرسیون تا 0.267، -0.033، 0.003 و 0.194 در برآورد شبکه عصبی متغیر بوده است.

برآورد دقیق نیاز آبی گیاهان از پایه ای ترین ارکان طراحی مهندسی آب، خاک و گیاه به شمار می رود. جهت تدوین برنامه آبیاری مناسب و مدیریت کارآمد منابع آب، تعیین ضریب گیاهی ضروری می باشد. برای بسیاری از گیاهان زراعی و باغی ضریب گیاهی در چهار مرحله رشد (اولیه، توسعه، میانی و انتهایی) توسط سازمان فائو ارائه شده است. هدف از این مطالعه که در دانشگاه فسا واقع در 140 کیلومتری جنوب شرقی شیراز انجام شد، تعیین ضریب گیاهی گونه یونجه یکساله Medicago polymorpha می باشد. در این مطالعه ضریب گیاهی گونه مورد نظر در شرایط رطوبتی سهل الوصول با استفاده از میکرولایسیمتر وزنی دایره ای شکل با قطر دهانه 30 سانتی متر و عمق 40 سانتی متر، در سه تکرار تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد که طول دوره هریک از مراحل چهار گانه رشد این گونه (مرحله اولیه رشد، مرحله توسعه، مرحله میانی و مرحله پایانی) به ترتیب 5، 25، 35 و 15 روز می باشد. متوسط ضریب گیاهی این گونه در هریک از این مراحل به ترتیب 0.59، 0.95، 1.32 و 0.74 تعیین شد. بر اساس نتایج آزمون مقایسه میانگین (ANOVA)، ضرایب گیاهی تعیین شده برای این گونه در تکرار های مختلف در سطح P Value<0.05 دارای تفاوت معنی داری نیستند. همچنین کل آب مصرفی گیاه در یک دوره کامل رشد برابر با 541 میلی متر برآورد گردید که نشان داد این گونه دارای نیاز آبی کمی می باشد و می توان جهت اصلاح مراتع در مناطق خشک و نیمه خشک، استفاده از آن را توصیه نمود.

تحقیق حاضر، بر عملکرد روش پنمن-مانتیث فائو در برآورد تبخیر- تعرق بادنجان، ضرایب گیاهی و تنش آبی تحت سطوح مختلف کمبود آب و شوری، در گلخانه و مزرعه متمرکز شده است. مقادیر روزانه تبخیر - تعرق گیاه مرجع چمن و بادنجان از طریق توزین روزانه میکرولایسیمترها در طول فصل رشد تعیین گردید. روند تغییرات روزانه تبخیر-تعرق گیاه مرجع به خوبی در هر دو محیط برآورد گردید، هرچند در گلخانه برآوردها 12 درصد کمتر از مقدار واقعی بودند. بهترین برآوردهای مقادیر روزانه و میانگین 10 روزه تبخیر-تعرق بادنجاندر گلخانه و مزرعه، مربوط به تیمارهای آبیاری روزانه (I1 ) بوده اند. با توجه به ملایم شدن تغییرات روزانه داده های هواشناسی و رطوبت خاک، همبستگی بهتری میان مقادیر میانگین 10 روزه تبخیر-تعرق بادنجاناندازه گیری شده و محاسبه شده مشاهده گردید. در هر دو محیط، مقادیر ضریب تنشو دقت برآورد آنها با افزایش شدت تنش کاهش یافت. الگوی تغییرات روزانه ضریب گیاهی مشابه تبخیر-تعرق بادنجانبه دست آمد. برآوردهای مزرعه ای در تمامی تیمارها از دقت بالاتری برخوردار بودند.

از آنجا که مقدار قابل توجهی از بارندگی در حوضه های آبریز با کاربری کشاورزی صرف تبخیر- تعرق می گردد، بنابراین عامل مذکور نقش مهمی در بیلان آب و مدیریت منابع آب ایفا می نماید. بنابراین برآورد صحیح این مولفه بسیار حائز اهمیت است. الگوریتم توازن انرژی در سطح زمین (سبال) یکی از روش های برآورد تبخیر- تعرق واقعی می باشد که بر مبنای تکنیک سنجش از دور استوار است. در ساختار الگوریتم مذکور از شاخص ها و ضرایب تجربی مختلفی استفاده می شود که هر کدام در برآورد تبخیر- تعرق واقعی موثر می باشند. در این تحقیق تاثیر عدم قطعیت ناشی از مقادیر شاخص تعدیل خاک، پوشش گیاهی در قالب الگوریتم سبال، بر روی برآورد مقادیر تبخیر- تعرق واقعی در بخشی از حوضه ی آبریز نیشابور مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین مقدار بهینه ی شاخص مذکور از تصاویر ماهواره ای سنجنده ی مودیس در سال های 1392 و 1393 استفاده شد و تاثیر عدم قطعیت ناشی از مقادیر مختلف این شاخص بر روی برآورد مقادیر تبخیر- تعرق واقعی در سال 1393 مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ی مقادیر برآوردی تبخیر- تعرق و مقادیر اندازه گیری شده ی میکرولایسیمتری آن در پلیگون مورد بحث نشان داد که کم ترین و بیش ترین خطای برآورد تبخیر- تعرق به ترتیب به ازای مقدار (R2=0.99, RMSE=0.07) و یک (R2=0.12, RMSE=0.6) برای ضریب L در ساختار شاخص تعدیل خاک پوشش گیاهی به-دست آمد. هم چنین نتایج آزمون تی تست اختلاف معنی داری در سطح 95 درصد (p<0.05) بین مقادیر اندازه گیری و برآورد شده ی تبخیر- تعرق واقعی برای تمامی مقادیر ضریب L به جز مقدار 0.2 را نشان داد.