اندازه گیری و مدل سازی تبخیر- تعرق خیار در شرایط درون گلخانه

آب و خاک

مقاله 9، دوره 29، شماره 5، آذر 1394، صفحه 1247-1261   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v29i5.38053

نویسنده

روزبه موذن زاده^*

دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

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 4/0 (تمامی دوره رشد بعنوان یک مرحله در رگرسیون) تا 96/0 (در شبکه عصبی) متغیر بود. مقدار تبخیر- تعرق اندازه گیری شده در کل دوره رشد 45/273 میلیمتر و مقادیر برآورد شده آن به کمک تکنیک رگرسیون؛ قبل و بعد از تفکیک دوره رشد به ترتیب 7/275 و 6/275 میلیمتر و به کمک تکنیک شبکه عصبی 45/272 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 (05/0p

کلیدواژه‌ها

رگرسیون؛ شبکه عصبی مصنوعی؛ مراحل رشد؛ میکرولایسیمتر وزنی

مراجع

1- Ayas S., and Demirtas C. 2009. Deficit irrigation effects on cucumber (CucumissativusL. Maraton) yield in unheated greenhouse condition, Journal of Food, Agriculture and Environment, 7: 645-649.

2- Blanco F.F., and Folegatti M. 2003. Evapotranspiration and crop coefficient of cucumber in greenhouse, Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, 7(2): 285-291.

3- Boulard T., and Wang S. 2000. Greenhouse crop transpiration simulation from external climate conditions, Agricultural and Forest Meteorology, 100: 25-34.

4- Carmassi G., Bacci L., Bronzini M., Incrocci L., Maggini R., Bellocchi G., Massa D., and Pardossi A. 2013. Modelling transpiration of greenhouse gerbera grown in substrate with saline water in a Mediterranean climate, Scientia Horticulturae, 156: 9-18.

5- Casanova P.M., Messing I., Joel A., and Canete M.A. 2009. Methods to estimate lettuce evapotranspiration in greenhouse conditions in the central zone of Chile, Chilean journal of agricultural research, 69 (1): 60-70.

6- ChoY.Y., Oh S., Oh M.M., and Sun J.E. 2007. Estimation of individual leaf area, fresh weight, and dry weight of hydroponically grown cucumbers (Cucumis sativus L.) using leaf length, width, and SPAD value, Scientia horticulture, 111: 330-334.

7- Fathalian F., and Nouri-Emamzadei M.R. 2013. Determination of evapotranspiration and crop coefficient of cucumber using microlysimeter in greenhouse conditions, Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture, 3(12): 125-134. (in Persian with English abstract)

8- Fathalian F., Moazenzadeh R., and Nouri-Emamzadei M.R. 2009. Evaluation and Prediction of Greenhouse Cucumber Evapotranspiration at Different Growth Stages, Journal of Water and Soil, 23(4): 16-27. (in Persian with English abstract)

9- Ghaemi A.A., and Razmi Z. 2011. Crop and soil-water stress coefficients of tomato in the glass-greenhouse conditions, Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture, 2(7): 75-86. (in Persian with English abstract)

10- Grewal H.S., Maheshwari B., and Parks S.E. 2011. Water and nutrient use efficiency of a low-cost hydroponic greenhouse for a cucumber crop: An Australian case study, Agricultural Water Management, 98: 841-846.

11- Guerrero F.V., Kacira M., Rodriguez E.F., Kubota C., Giacomelli G.A., Linker R., and Arbel A. 2012. Comparison of three evapotranspiration models for a greenhouse cooling strategy with natural ventilation and variable high pressure fogging, ScientiaHorticulturae, 134: 210-221.

12- Harmanto Salokhe V.M., Babel M.S., and Tantau H.J. 2005. Water requirement of drip irrigated tomatoes grown in greenhouse in tropical environment, Agricultural Water Management, 71: 225-242.

13- Jolliet O.1994. HORTITRANS, a model for predicting and optimizing humidity and transpiration in greenhouses, Journal of Agricultural Engineering Research, 57: 23–37.

14- Lorenzo P., Garcia M.L., Sanchez-Guerrero M.C., Medrano E., Caparros I., and Gimenez M. 2006. Influence of mobile shading on yield, crop transpiration and water use efficiency, Acta Horticulturae, 719: 471-478.

15- Lovelli S., Pizza S., Caponio T., Rivelli A.R., and Perniola M. 2004. Lysimetric determination of muskmelon crop coefficients cultivated under plastic mulches, Agricultural water management, 72: 147-159.

16- Mao X., Liu M., Wang X., Liu C., Hou Z., and Shi J. 2003. Effect of deficit irrigation on yield and water use of greenhouse grown cucumber in the north China plain, Agricultural water management, 61: 219-228.

17- Medrano E., Lorenzo P., Sanchez-Guerrero M.C., and Montero J.I. 2005. Evaluation and modelling of greenhouse cucumber-crop transpiration under high and low radiation conditions, Scientia horticulture, 105: 163-175.

18- Moller M., Tanny J., Li Y., and Cohen S. 2004. Measuring and predicting evapotranspiration in an insect-proof screenhouse, Agricultural and forest meteorology, 127: 35-51.

19- Orgaz F., Fernandez M.D., Bonachela S., Gallardo M., and Fereres E. 2005. Evapotranspiration of horticultural crops in an unheated plastic greenhouse, Agricultural water management, 72: 81-96.

20- Papadakis G., Frangoudakis A., and Kyritsis S. 1994. Experimental investigation and modelling of heat and mass transfer between a tomato crop and the greenhouse environment, Journal of Agricultural Engineering Research, 57: 217–227.

21- Pollet S. 1999. Application of the Penman-Monteith model to calculate the evapotranspiration of head lettuce Lactuca sativa L. varcapitata in glasshouse conditions, Acta Horticulturae, 519: 151-161.

22- Qiu R., Song J., Du T., Kang S., Tong L., Chen R.,and Wu L. 2013. Response of evapotranspiration and yield to planting density of solar greenhouse grown tomato in northwest China, Agricultural Water Management, 130: 44-51.

23- Senyigit U., Kadayifci A., Ozdemir O.F., Oz H., and Atilgan A. 2011. Effects of different irrigation programs on yield and quality parameters of eggplant (Solanummelongena L.) under greenhouse conditions, African Journal of Biotechnology, 10: 6497-6503.

24- Wang Z., Liu Z., Zhang Z., and Liu X. 2009. Subsurface drip irrigation scheduling for cucumber (Cucumissativus L.) grown in solar greenhouse based on 20 cm standard pan evaporation in Northeast China, Scientia Horticulturae, 123: 51-57.

25- Yaghi T., Arslan A., and Naoum F. 2013. Cucumber (Cucumissativus, L.) water use efficiency (WUE) under plastic mulch and drip irrigation, Agricultural Water Management, 128: 149-157.

26- Zhang L., Gao L., Zhang L., Wang S., Sui X., and Zhang Z. 2012. Alternate furrow irrigation and nitrogen level effects on migration of water and nitrate-nitrogen in soil and root growth of cucumber in solar-greenhouse, Scientia Horticulturae, 138: 43-49.