Monitoring sugar beet rooting depth irrigated with recycled waste water and different irrigation methods for water savings in an arid climate


1 Department of Natural Resources and Environment, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, I. R. Iran; School of Natural and Built Environments, University of South Australia, Adelaide, SA, Astralia

2 Department of Natural Resources and Environment, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, I. R. Iran

3 School of Natural and Built Environments, University of South Australia, Adelaide, SA, Australia


ABSTRACT- A detailed understanding of crop rooting systems will facilitate water use reduction, optimized nutrient uptake and irrigation scheduling more efficiently. A field experiment was conducted during 2005-2006 to investigate sugar beet rooting depth growth, irrigated with three irrigation methods (subsurface drip, surface drip and furrow) and two water qualities (recycled wastewater: EC= 1.52 dS m-1 and fresh water: EC=0.51 dS m-1) in order to improve irrigation water management. A local rooting depth model was developed and three empirical models describing the root growth were evaluated. A significant reduction in sugar beet root depth was observed in the plots irrigated with furrows compared to those irrigated with the pressure irrigation methods. However, no significant difference (p<0.05) in root depth was observed for the crops irrigated with recycled wastewater and fresh water. A good correlation (R2 = 0.99) between root depth and time was observed. The results also showed that using a locally developed rooting depth model to predict the soil water depletion may lead to water savings of between 20% and 34% when compared to the empirical models developed in other regions. The highest root yield obtained was 80 tha-1 by surface drip irrigation with recycled waste water and the lowest was 41.4 t ha-1 by furrow irrigation with fresh water.


Article Title [Persian]

پایش توسعه عمقی ریشه چغندر قند در شرایط آبیاری با پساب فاضلاب بر صرفه جویی آب در یک اقلیم خشک

Authors [Persian]

  • شهرام احمدی راد 2
  • سیمون بیچام 3
2 دانشگاه شیراز،
3 دانشگاه استرالیای جنوبی، آدلاید
Abstract [Persian]

چکیده- آگاهی از جزییات سامانه توسعه ریشه گیاهان به کاهش مصرف آب،  بهینه سازی مصرف عناصر غذایی و برنامه ریزی آبیاری کمک می کند. به منظور بررسی اثر پایش توسعه عمقی ریشه چغندر قند در سه روش آبیاری(جویجه ای، قطره ای سطحی و قطره ای زیر سطحی) با دو کیفیت آب (پساب فاضلاب شهری تصفیه شده با شوری 52/1 و آب معمولی با شوری 51/0 دسی زیمنس بر متر) بر بهبود مدیریت آب، یک آزمایش دو ساله در سال های 6-1385 در مرودشت فارس انجام گردید.  یک مدل محلی برای تخمین توسعه عمقی ریشه گیاه چغندر قند برای منطقه مورد مطالعه  تدوین و  با سه مدل تجربی دیگر که توانایی تخمین توسعه عمقی ریشه گیاه را دارند مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان داد کاهش معنی داری (P<5%)در توسعه عمقی ریشه ها در پلات هایی که با سیستم جویچه ای آبیاری می شدند در مقایسه با پلات هایی که با سیستم های قطره ای آبیاری می‏شدند وجود دارد. اما تفاوت معنی داری (P<5%) در توسعه عمقی ریشه گیاه در پلات هایی که با پساب و آب معمولی آبیاری می شدند مشاهده نشد.  نتایج اندازه گیری های میدانی طول عمقی ریشه ها نشان داد همبستگی قوی R2=99)) بین رشد عمقی ریشه و زمان وجود دارد. همچنین نتایج بررسی ها نشان داد بهره گیری از مدل تدوین شده محلی، برای براورد ظرفیت ذخیره آب در محدوه ریشه برای برنامه ریزی آبیاری در برخی مراحل رشد ممکن است منجر به صرفه جویی آبیاری بین 20 تا 34% در مقایسه با بهره گیری از مدل های تجربی که برای مناطق با شرایط متفاوت تدوین شده اند گردد.در این تحقیق بیشترین عملکرد معادل 80 تن در هکتار  در پلات های آبیاری قطره ای سطحی با پساب و کمترین عملکرد معادل 4/41 تن در هکتار در پلات های آبیاری جویچه ای با آب  شیرین حاصل شد.

Keywords [Persian]

  • واژه های کلیدی:
  • مدل های عمقی ریشه
  • پایش عمقی ریشه
  • پساب فاضلاب
  • چغندر قند
Abrol, I.P., Yadav, J.J.P., & Massoud, F.I. (1988). Salt-affected soils and their management. FAO Soil Bull. No. 39. 131p

Borg, H., & Grimes, D.W. (1986). Depth development of roots with time: an empirical description. Trans. of the ASAE, 29(1), 194-197.

Bot, A., & Benites, J. (2005). Drought-resistant soils- optimization of soil moisture forsustainable plant production. FAO Land and Water Bull. No. 11. 82p

Clark, K.D. (1998).  CROPWAT for Windows: User guide. University of Southampton. Version 4.2. 43p.

Draycott, A.P.  (2006). Sugar beet, Blackwell Publishing Ltd. 474p.

Evans, R., Cassel, D.K., & Sneed, R.E. (1996). Soil, water and crop characteristics important to irrigation scheduling. North Carolina Cooperative Extension Servic. 20 August 2008.

Franzen, D.W., Anfirud, M., & Carson, P. (2004). Sugar beet rooting depth. Sugar beet Research and Extension Reports, No.35, 105 p.

Hassanli, A.M., Ebrahimizadeh, M.A., & Beecham, S. (2009). The effects of irrigation methods with effluent and irrigation scheduling on water use efficiency and corn yields in an arid region, Agricultural Water Management, 96, 93-99.

Hassanli, A.M., Ahmadirad, SH., & Beecham, S. (2010). Evaluation of the influenceof irrigation methods and water quality on sugar beet yields and water use efficiency. Agricultural Water Management, 97, 357-362.


Kücke, M., Schmid, H., & Spiess, A. (1995). A comparison of four methods for measuring roots of field crops in three contrasting soils.  Journal of Plant and Soil, 172(1), 63-71.

Larson, W.E., & Johnston, W.B. (1955). The effect of soil moisture level on the yield, consumptive use of water and root development by sugar beets. Soil Scince Society American Journal, 19, 275-279.

Martin, D.C., Stegman, E.C., & Feres, E. (1990). Irrigation scheduling principles. In: Hoffman, G.J., Howell, T.A. & Solomon, K.H. (1992). Management of farm irrigation systems. ASAE monograph, St. Joseph, 155-199.

Pierret, A., Moran, C., McLachlan, C.B., & Kirby, J.M. (2000). Measurement of root length density in intact samples using X-radiography and image analysis. Image Analis Sterology, 19, 145-149.

Rhoades, J.D., Kandiah, A., & Mashali, A.M. (1992). The use of saline waters for crop production. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 48. 133p.

Rinaldi, M., & Vonella, A.V. (2004). The response of autumn and spring sown sugar beet (Beta vulgaris L) to irrigation in Southern Italy: Water and radiation use efficiency. Field Crop Research, 95(2), 103-114.

Romo,  R., & Diaz,  D.H. (1985). Root system and nutritional status of peaches under drip and flood irrigation in warm climates. Acta Horticultural, 173, 167-175.

Smit, A.L., Bengough, A.G., Engels, C., Noordwijk, MV., Pellerin, S., & VanDeGeij, S.C. (2000). Root Methods: A Handbook, Springer,587p.