Understanding the Hydrological Dynamics of the Soil-Plant Interface Under Different Irrigation Scenarios in Arid Region - A Scaled Experiment. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Final PhD Thesis_Arya Pradipta.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only until 1 September 2024. Download (4MB)

Arabic Abstract

الجذور الدقيقة للنبات تلعب دورًا حيويًا في دورة المياه والمغذيات والكربون في النظم البيئية، ومع ذلك، فإن دراستها تتعقد بسبب صعوبة الوصول إليها. يركز هذا البحث على اكتشاف وتخطيط توزيع الجذور الدقيقة للنبات في أشجار الليمون باستخدام الرادار المخترق للأرض (GPR) والتصوير بالمقاومة الكهربائية (ERT) في ظروف محكمة. نجح الرادار المخترق للأرض في تحديد تركيزات الجذور، خاصة في الطبقة العليا من التربة، بينما سجل التصوير بالمقاومة الكهربائية نشاط الجذور وتغيراته على مدى سبعة أشهر، مما يبرز إمكانياته في الزراعة الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك، استخدم البحث نموذج HYDRUS-1D والتصوير بالمقاومة الكهربائية لمحاكاة امتصاص الماء بواسطة الجذور في البيئات القاحلة للغاية، مما أظهر ذروة الامتصاص في الصباح وعمقًا أكبر لامتصاص الماء مع ارتفاع درجات الحرارة. علاوة على ذلك، قام البحث بتقييم كفاءة الري باستخدام نموذج HYDRUS-1D تحت سيناريوهات مختلفة، حيث وجد أن الري الأقل تكرارًا بجرعات أكبر يقلل التبخر ويزيد من عملية النتح. باستخدام مؤشر معدل النتح النسبي (Ta/Tp) الذي يرتبط بشكل وثيق بإنتاجية الكتلة الحيوية، وجدت هذه الدراسة أن تردد الري كل 10 أيام (I10) كان السيناريو الأمثل حيث حقق أعلى نسبة من النتح الفعلي إلى النتح المحتمل. ومع ذلك، فإن التردد الأمثل للري ليس ثابتًا، حيث يتأثر بعدة عوامل مثل التربة والمناخ ونوع المحصول. لذلك، يجب على المزارعين وصانعي القرار أخذ هذه العوامل في الاعتبار عند تحديد تردد الري الأمثل.. توفر هذه النتائج رؤى قيمة لتحسين استراتيجيات الري وإدارة الموارد في النظم الزراعية القاحلة

English Abstract

Plant roots are vital for water, nutrient, and carbon cycling in ecosystems, yet their study is hindered by inaccessibility. This research focuses on detecting and mapping fine plant roots in lemon trees using Ground Penetrating Radar (GPR) and Electrical Resistivity Tomography (ERT) under controlled conditions. GPR successfully identified root concentrations, particularly in the topsoil, and ERT captured root activity variations over seven months, underscoring its potential for precision agriculture. Additionally, the study used HYDRUS-1D and ERT to simulate root water uptake (RWU) in hyper-arid environments, revealing peak RWU in the morning and deeper RWU with rising temperatures. Moreover, the study assessed irrigation efficiency using the HYDRUS-1D model under different scenarios, finding that less frequent irrigation with larger doses minimized evaporation and maximized transpiration. By employing the relative transpiration rate (Ta/Tp) indicator, which is closely related to biomass production, this study found that irrigation frequency every 10 days (I10) was the most optimum scenario as it generated the highest ratio of actual crop transpiration to potential transpiration. However, the optimum irrigation frequency is not constant, since it is affected by several variables, such as soil, climate, and crop type. Therefore, farmers and decision-makers should consider these variables in determining optimum irrigation frequency. These findings provide valuable insights for optimizing irrigation strategies and improving resource management in arid agroecosystems.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Environmental Earth Sciences
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Soupios, Panteleimon
Committee Co-Advisor:	Tawabini, Bassam Shafiq
Committee Members:	Hanafy, Sherif and Kourgialas, Nektarios and Al Farhan, Mohammed
Depositing User:	ARYA PRASETYO (g201506210)
Date Deposited:	14 Jul 2024 11:06
Last Modified:	14 Jul 2024 11:06
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142999