Determination of spatial pattern of wheat and alfalfa using groundwater quality (Case study: Shahrekord plain)

Authors

1 Ph. D. (graduated), Dept., of Water Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

2 Assoc. Prof., Dept., of Water Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran

3 Assist. Prof., Dept., of Agriculture, Payame Noor University, Tehran, Iran

4 Assoc. Prof., Dept., of Water Engineering, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

Abstract

A cultivation pattern in accordance with environmental conditions that reduces pollution of water and soil resources is one of the most important management strategies. This study aimed to simultaneously combine information related to soil, climate, crops and determine the potential of vulnerability and contamination of the aquifer, based on which susceptible cultivated areas (main cultivation -wheat and alfalfa) were evaluated. ArcGIS 10.3 software was used to investigate the effect of aquifer quality on cropping patterns. Climatic factors, soil parameters, and topographic characteristics were selected as effective parameters in selecting suitable cultivation sites. Nitrate content was collected in 46 wells in Shahrekord plain and averaged by kriging method, and a nitrate concentration map was obtained and combined with vulnerability map and aquifer quality area was investigated. Analytical Hierarchy Process was used to weight and finally, the layers were combined using the weighted linear combinationmethod. The results showed that areas without risk of contamination and with very low potential for contamination were 11 and 51%. Areas with low and medium to high risk of ontamination were 3 and 4%, respectively. About 25% of the aquifer area is in the high nitrate contamination range and its maximum nitrate concentration is 55 mg/l. Very high pollution (more than 75 mg/l) has not been estimated in Shahrekord plain aquifer. According to the results of this study, in terms of aquifer quality, the main part of the aquifer, about 41%, is in the safe range. 33% were classified in the low-risk group and 25% in the dangerous range. In Shahrekord plain, currently 4989 hectares are the area under irrigated wheat cultivation, which according to the results, can be increased to about 22,600 hectares. The current area under alfalfa is 3806 hectares, which according to the results, has the potential to increase the area under 28198 hectares.

Keywords

References

اعتدالی، س.، و گیوی، ج (1393) ارزیابی کیفی و اقتصادی تناسب اراضی برای نباتات زراعی مهم در منطقه شهرکرد با استفاده از برنامه ALES.  نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 28، شماره 1، ص 10-21.
 برزگر، ر.، اصغری­مقدم، ا.، ندیری، ع.، و فیجانی، ا (1394) استفاده از روش­های مختلف فازی برای بهینه­سازی مدل دراستیک در ارزیابی آسیب­پذیری آبخوان، مطالعه موردی: آبخوان دشت تبریز، نشریه علوم­زمین، جلد 24، شماره 95، ص 211-222.
جلالی، م.، و کلاهچی، ز (1384) غلظت نیترات در آب­های زیرزمینی منطقه بهار همدان. نشریه علوم خاک و آب. جلد 19، شماره 2، ص 194-202.
روحـانی، س (1382) مـحاسـبه بهـره­وری آب در دو نـظام بهره­برداری تعاونی­های تولید روستایی و زارعین خرده پا در استان همدان. گزارش نهایی کمیسیون کشاورزی، شورای پژوهش­های علمی کشور.
سروری­نیا، س.، فرقانی­تهرانی،گ.، باقری، ر.، و گنجی نوروزی، ز (1399) مکان‌یابی محل دفن پسماندهای جامد شهری به‌ روش GIS و تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در شهر کنگاور، استان کرمانشاه، نشریه یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، دوره 14، شماره 27، ص 100-111.
فتحی، ا (1390) اعتباریابی مدل­های دراستیک و سینتکس به منظور تعیین آسیب­پذیری آبخوان شهرکرد با استفاده از تغییرات فصلی غلظت­های نیترات و فسفات. پایان­نامه کارشناسی­ارشد آبیاری و زهکشی. دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد.
غفاری موفق، ف (1386) ارزیابی کیفی تناسب اراضی دانشگاه شـهرکرد با روش GIS، پایـان­نامـه کارشـناسی­ارشـد خاک­شناسی، دانشگاه شهرکرد.
لاله­زاری، ر.، طباطبائی، س. ح.، و یارعلی، ن. ا (1388) بررسی تغییرات ماهانه نیترات در آب زیرزمینی دشت شهرکرد و پهنه­بندی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجله پژوهش آب ایران، جلد 3، شماره 4، ص 9-17.
مهدوی، ع.، نوری امام‌زاده‌ای، م. ر.، میرعباسی نجف‌آبادی، ر.، و طباطبائی س. ح (1390) مکانیابی عرصه‌های مناسب تغذیه مصنوعی سفره‌های زیرزمینی به روش منطق فازی در حوضه آبریز دشت شهرکرد. مجله علوم آب و خاک. جلد 15، شماره 56، ص63-78.
محمدی، ج.، و گیوی، ج (1380) ارزیابی تناسب اراضی برای گندم آبی در منطقه فلاورجان (اصفهان)، با استفاده از نظریه مجموعه­های فازی. مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، جلد 5، شماره 1، ص101-116.
مومنی، ع.، و جعفری­زاده، ج (1401) مکان‌یابی محل دفن زباله‌های جامد شهری در شهرستان اسفراین، نشریه یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی. دوره 16، شماره 31.  doi: 10.22084/nfag.2021.23565.1447
میرزایی، س.، نادری خوراسگانی، م.، بیگی، ح.، و محمدی، ج (1391) ارزیابی آسیب­پذیری آبخوان دشت شهرکرد با استفاده از مدل  .DRASTIC مجله پژوهش آب ایران. جلد 6، شماره 11، ص143-51.
نصراللهی، ن.، کاظمی، ح.، و کامکار، ب (1394) امکان­سنجی کشت یونجه یکساله (Medicago scutellata) در شهرستان آق­قلا (استان گلستان) با استفاده از .GIS بوم شناسی کشاورزی. جلد 7، شماره 3، ص 397-411.
Abdullah, T., Salahalddin, A., and Al-Ansari, N (2015) Effect of agricultural activities on groundwater vulnerability: Case study of Halabja Saidsadiq Basin, Iraq. J. of Environmental Hydrology, 23)10(: 741-760.
Aller, L., Bennett, T., Lehr, J. H., Petty, R., and Hackett, G (1987) DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydro-geological setting. Environmental Protection Agency, 600/2–87–035:622.
Batarseh, M., Imreizeeq, E., Tilev, S., Al Alaween, M., Suleiman, W., Al Remeithi, A. M., and Al Alawneh, M (2021) Assessment of groundwater quality for irrigation in the arid regions using irrigation water quality index (IWQI) and GIS-zoning maps: case study from Abu Dhabi Emirate, UAE. Groundwater for Sustainable Development, 100611.
Li, R., Merchant, J. W., and Chen, X. H (2014) A geospatial approach for assessing groundwater vulnerability to nitrate contamination in agricultural settings. Water, Air, & Soil Pollution, 225 (12): 1-17.
Mahdavi, A., Tabatabaei, S. H., Nouri, M., and Mahdavi, R (2010) Identification of groundwater artificial recharge sites using Fuzzy logic: A case study of Shahrekord plain, Iran. In Proceeding of 5th edition international congress geotunis (Vol. 29). Tunisia.
Mahdavi, A., Tabatabaei, S. H., Mahdavi, R., and Nouri Emamzadei, M. R (2013) Application of digital techniques to identify aquifer artificial recharge sites in GIS environment. Digital Earth 6 (6): 589-609.
doi.org/10.1080/17538947.2011.638937.
Mohammadi, K., Niknam, R., and Majd Vahid, J (2009) Aquifer vulnerability assessment using GIS and fuzzy system: a case study in Tehran-Karaj aquifer, Iran. Enviroment Geology, 58: 437-446.
Phok, R., Wasantha, N. K. D., Bandara, W. S., Amarasooriya, P. H. M. T. G., and Arachchilage, D. H (2021) Using intrinsic vulnerability and anthropogenic impacts to evaluate and compare groundwater risk potential at northwestern and western coastal aquifers of Sri Lanka through coupling DRASTIC and GIS approach. Applied Water Science, 11(7): 1-18
Ramamurthy, V., Reddy, G. O., and Kumar, N (2020) Assessment of land suitability for maize (Zea mays L) in semi-arid ecosystem of southern India using integrated AHP and GIS approach. Computers and Electronics in Agriculture, 179: 105806.
doi.org/10.1016/j.compag.2020.105806.
Slama, T., and Sebei, A (2020) Spatial and temporal analysis of shallow groundwater quality using GIS, Grombalia aquifer, Northern Tunisia, J. of African Earth Sciences, 170. 103915.
Stigter, T., Ribeiro, L., and Dill, A (2006) Evaluation of an intrinsic and a specific vulnerability assessment method in comparison with groundwater salinization and nitrate contamination levels in two agricultural regions in the south of Portugal. Hydrogeology, 14 (1-2): 79-99.
Tabatabaei, S. H., Lalezari, R., Nourmahnad, N., and Khazaei, M (2010) Groundwater quality and land use change (a case study: Shahrekord aquifer, Iran). J. of Research in Agricultural science, 6 (10): 37-46.
Tercan, E., and Dereli, M. A (2020) Development of a land suitability model for citrus cultivation using GIS and multi-criteria assessment techniques in Antalya province of Turkey. Ecological Indicators, 117: 106549. doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106549.
Wen, X., Wu, J., and Si, J (2009) A GIS-based DRASTIC model for assessing shallow groundwater vulnerability in the Zhangye Basin, northwestern China. Enviromental Geology, 57: 1435–1442.
New Findings in Applied Geology
Volume 17, Issue 33 - Serial Number 33
November 2023
Pages 100-113

Files

History

  • Receive Date: 29 December 2021
  • Revise Date: 08 April 2022
  • Accept Date: 11 April 2022

Share

How to cite

Statistics