بررسی انتقال آب در خاک با جذب آن توسط گیاه بر اساس مطالعات میدانی و حل معادلات حاکم

انتقال آب در خاک و جذب ریشه دو فرایند غیر قابل تفکیک می باشند که پیش بینی دقیق آنها در راستای ایجاد شرایط رطوبتی بهینه منطقه ریشه برای عملکرد بهتر گیاه اهمیت بسیار زیادی دارد. حرکت آب در خاک بر اساس جذب آب توسط ریشه کلید مراحل رشد گیاه و انتقال آب و نمک در سیستم خاک-گیاه می باشد. شناخت انتقال آب در خاک و جذب ریشه با حل معادله های حاکم در مهندسی آب از اهمیتی خاص برخوردار است که می تواند در مدیریت آبیاری نقش مهمی را ایفا کند. در این تحقیق معادله دیفرانسیلی حاکم بر انتقال آب در خاک بر مبنای تکنیک تفاضلات محدود به روش ضمنی چهار نقطه ای وزنی حل گردید. آزمایش ها میدانی برای واسنجی و صحت سنجی مدل انجام و بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش ها، یک مدل جدید برای بیان تغییرات مکانی و زمانی جذب آب توسط ریشه ارائه گردید. برای این منظور درصد حجمی رطوبت خاک در 12 نقطه اطراف درخت سیب تا عمق 2 متری در طول دوره (2 ماه) اندازه گیری شد. در این مدل پارامترهای جدید پیشنهاد شده تابع توزیع ریشه و تابع تنش، وارد گردید که توسط محققین قبلی مورد استفاده قرار نگرفته بود. دیگر پارامتر جدید ورودی به مدل، خاصیت مقاومت مکانیکی خاک است که در مدل ارائه شده به عنوان شاخصی جهت نشان دادن قدرت رشد ریشه در نظر گرفته شده است. مدل تلفیقی حاصل از معادله ریچاردز و مدل جذب پیشنهادی با اطلاعات مشاهداتی واسنجی و صحت آن مورد تایید قرار گرفت. همچنین در این تحقیق دو مدل حرکت آب در خاک شامل مدل پیشنهادی در این تحقیق (swmrum) و دیگری نرم افزارhydrus بر اساس اندازه گیری های صحرایی در باغ سیب مقایسه گردیدند. این مقایسه همبستگی قابل قبول بین داده های شبیه سازی شده و اندازه گیری شده را نشان داد. به طور متوسط ریشه مربع میانگین خطا (rmse) برای مدل hydrus مقدار 026/0 و برای مدل swmrum مقدار 014/0 بدست آمد. به عبارت دیگر اعمال تابع توزیع ریشه و تابع تنش جدید در مدل، منجر به حصول نتایج دقیق تری در شرایط میدانی شد. نتایج نشان می دهد که میزان جذب ریشه حداکثر در حدود (m3m-3d-1) 04/0 در عمق 30-25 سانتیمتر از خاک و حداقل جذب در حدود (m3m-3d-1) 005/0 در عمق 80 سانتیمتر اتفاق می افتد.