برآورد تبخير- تعرق واقعي، بهره‌وري تبخير- تعرق و بازده آبياري مزارع گندم در سيستم‌هاي آبياري سطحي و باراني با استفاده از سنجش از دور

Estimation of Actual Evapotranspiration, Water productivity, and Irrigation Efficiency of Wheat Fields in Surface and Sprinkler Irrigation Systems Using Remote Sensing

در مناطق خشك و نيمه¬خشك، مديريت منابع آب و بهينه سازي¬مصرف آب در تأمين نياز آبي از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. به منظور بهينه سازي مصرف آب در مزرعه بايد از ميزان تبخير- تعرق واقعي آگاه بود تا علاوه بر اجتناب از بروز تنش خشكي و كاهش محصول، از مصرف بيش از اندازه آب نيز جلوگيري شود. ازآنجايي كه برآورد تبخير- تعرق واقعي گياه با استفاده از روش¬هاي سنتي در مناطق وسيع امكان¬پذير نيست. بنابراين، استفاده از الگوريتم¬هاي سنجش از دور براي برآورد آن، دراين مناطق توصيه مي شود. در اين تحقيق، تبخير- تعرق واقعي گندم با استفاده از الگوريتم METRIC (الگوريتم تهيه نقشه تبخير- تعرق با توان تفكيك بالا به همراه واسنجي دروني)، داده هاي هواشناسي و تصاوير ماهواره Landsat8 در اراضي دانشكده كشاورزي دانشگاه شيراز در سال 1396-1395 برآورد شد. در فرايند اجراي مدل متريك، جهت محاسبه مقدار شار گرماي محسوس مزرعه گندم كه به تازگي آبياري شده بود به عنوان پيكسل سرد انتخاب شد و در نهايت مقدار تبخير- تعرق با استفاده از آن برآورد شد. مقادير حداكثر تبخير- تعرق برآورد شده با الگوريتم METRIC با استفاده از مقادير تهيه شده از مدل واسنجي¬شده AquaCrop با دقت خوبي با NRMSE (ريشه متوسط مربع خطاي نرمال شده) برابر 0/12 اعتبارسنجي شد. درنهايت با استفاده از مقادير برآوردشده تبخير- تعرق از تكنيك سنجش از دور با مدل متريك، حجم آب آبياري و مقدار كل محصول اندازه-گيري شده، بهره‌وري تبخير-تعرق و بازده آبياري براي تمام مزارع گندم به وسعت 179 هكتار به ترتيب برابر 0/86 كيلوگرم بر مترمكعب و 75% برآورد شد.

In arid and semi-arid regions, water resource management and optimization of applying irrigation water are particularly important. For optimization of applying irrigation water, the estimated values of actual evapotranspiration are necessary for avoiding excessive or inadequate applying water. The estimation of actual crop evapotranspiration is not possible in large areas using the traditional methods. Hence, it is recommended to use remote sensing algorithms for these areas. In this research, actual evapotranspiration of wheat fields was estimated using METRIC algorithm (Mapping EvapoTranspiration at high Resolution with Internalized Calibration), using ground-based meteorological data and satellite images of Landsat8 at the Faculty of Agriculture, Shiraz University, in 2016-2018. In the process of METRIC execution, cold pixels are located in well-irrigated wheat fields where there is no water stress and maximum crop evapotranspiration occurred. The estimated maximum values of evapotranspiration using the METRIC algorithm were validated favorably using the obtained values by the AquaCrop model with NRMSE (Normalized Root Mean Square Errors) equal to 0.12. Finally, the values of water productivity (grain yield per unit volume of evapotranspiration) and irrigation efficiency were estimated using the values of predicted actual evapotranspiration using remote sensing technique. The values of measured irrigation water and produced wheat grain yield in 179 ha were estimated at 0.86 kg m-3 and 75%, respectively.