بخشی از مقاله
چکیده
تغییر اقلیم پدیده ای است که نمی توان تعریف ساده ای برای آن ارائه داد. بسیاری از دانشمندان معتقدند که مهم ترین مسایل ناشی از سوانح محیطی در قرن 21 به تغییر اقلیم و آثار ناشی از آن اختصاص خواهد یافت. بالا رفتن درجه حرارت محیط، سبب افزایش تنفس و تعرق گیاهان وبنابراین افزایش تلفات آب و به تبع نیاز به آبیاری بیشتر برای حفظ وضعیت بهینه پوشش گیاهی می شود.
در این تحقیق ابتدا با استفاده از میانگین پارامترهای هواشناسی ایستگاه های کرمانشاه، روانسر، اسلام آباد، سرارود وماهیدشت واقع در استان کرمانشاه عملکرد گیاه جو با استفاده از مدل شبیه سازی رشد گیاهی WOFOST بررسی شد. تعدادی سناریو تغییر اقلیمی بر اساس مقالات قبلی تعریف گردید.
سپس داده های هواشناسی - درجه حرارت و بارندگی - برای هر کدام از ایستگاهها و برای هر سناریو اقلیمی به روز شد. مدل WOFOST برای کلیه سناریوهای تغییر اقلیمی برای محصول جو اجرا گردید. نتایج مربوط به عملکرد دانه، عملکرد اندامهای هوایی، میزان تعرق فصلی و طول دوره رشد در ایستگاههلی مختلف و سناریوهای مختلف با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد که به ترتیب حداکثر 18 و 24 درصد کاهش عملکرد دانه و عملکرد کل با مدل LarsWG قابل انتظار است.
مقدمه
یکی از چالش های پیش روی بشردر قرن حاضر تغییر اقلیم است. مهمترین تبعات تغییر اقلیم تاثیر گذاری آن بر پدیده های حدی و جوی اقلیمی نظیر طوفان، سیل، تگرگ، خشکسالی، امواج گرمایی و سرماهای نابهنگام خواهد بود. با توسعه روش های عددی در علم هواشناسی، افق جدیدی در پیش بینی های هواشناسی پدید آمده است. در این روش معادلات حرکت هوا با یکسری ساده سازیها، به روش تفاضل محدود و بر روی یک شبکه گسترده سه بعدی در اطراف کره زمین حل می شوند
روشهای متعددی در زمینه پیش بینی تغییر اقلیم ارایه شده است که در این میان میتوان به مدلهای LARS-WG و مدل های گردش عمومی اشاره نمود.
مدل LARS-WG یک تولید کننده جوی تصادفی است که برای شبیه سازی داده های اقلیمی در یک ایستگاه خاص در شرایط حال حاضر و در شرایط آینده تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم بکار میرود. داده های آن به صورت سریهای زمانی روزانه برای یک سری از متغیرهای اقلیمی مانند بارندگی - mm - و حداقل و حداکثر دما - - °C می باشد
مدل های گردش عمومی علیرغم برخی کاستی های موجود در آنها، ابزار مناسبی جهت پیش بینی وضعیت آینده اقلیمی جهان می باشند . اساس کار مدلهای گردش عمومی بر گرمایش جهانی و اثر افزایش غلظت گازهای گلخانه ای استوار است و پی آمدهای بعدی اقلیمی همگی براساس افزایش دمای سطح زمین پیش بینی می شوند
مدل های گردش عمومی با شبیه سازی تأثیر افزایش درجه حرارت بر چرخه خشکی-اقیانوس-آتمسفری قادرند شدت و وسعت بروزتغییرات اقلیمی آینده را برای مناطق مختلف جهان پیش بینی کنند
بر حسب سناریو های مختلف مدل های تغییر اقلیم، افزایش درجه حرارت ناشی از تغییرات اقلیمی در اغلب نقاط جهان پیش بینی شده و نتایج مختلفی ارایه گردیده است. بر اساس این پیش بینی ها میانگین درجه حرارت در مقیاس جهانی برای سال 2050 میلادی در سناریوهای مختلف تغییر اقلیم بین 3.5 تا 5 درجه ی سانتی گراد افزایش می یابد هر چند که شدت این تغییرات در مناطق مختلف تفاوت زیادی خواهد داشت
کوچکی و همکاران - 1386 - به پیش بینی پارامترهای هواشناسی کشور در شرایط تغییر اقلیم با مدل گردش عمومیUKMO برای سالهای 2025 و 2050 میلادی پرداختند. با اجرای این مدل مقادیر ماهانه درجه حرارت حداقل، حداکثر و نزولات ماهانه برای ایستگاههای مختلف محاسبه و اثرات تغییر اقلیم براساس سناریوی تعریف شده در مدل براین پارامترهای اقلیمی تعیین گردید.
نتایج آنها نشان میدهد که متوسط افزایش دمای فصل بهار برای سالهای 2025 و 2050 در کل ایستگاههای مطالعه شده 3,1 و 3,9 برای ماههای فصل تابستان به ترتیب3,8و4,7 درجه برای فصل پائیز و 2.3 و 3درجه سانتی گراد برای فصل زمستان2 و2,4 درجه سانتی گراد می باشد . براساس پیش بینی های بدست آمده متوسط کاهش بارندگی پاییزه برای تمام ایستگاههای تحت بررسی در سالهای 2025و 2050 میلادی به ترتیب 8 و 11 درصد و برای ماههای فصل تابستان تقریبا ناچیز می باشد. همچنین الگوی مکانی تغییرات بارش در سالهای 2025 و 2050 میلادی تا حد زیادی مشابه الگوی تغییرات درجه حرارت می باشد.
رشد و عملکرد گیاهان زراعی تابع شرایط اقلیمی است. با افزایش دما تنفس نگهداری یا تنفس مضر منجر به کاهش تولید خالص گیاهان زراعی نیز افزایش می یابد . در رابطه با روابط آبی بایستی متذ کر شد که افزایش دما ناشی از گازهای گلخانه ای با افزایش نیاز اتمسفری گیاه، افزایش تبخیر و تعرق بالقوه و بالفعل منجر به مصرف آب گیاهان زراعی می گردد.
همچنین افزایش دما منجر به کاهش رطوبت خاک، کم شدن حاصلخیزی خاک، رقابت بیشتر علفهای هرز و کاهش جذب علف کشها توسط علفهای هرز خواهد شد. فاکتورهای اصلی که بر نیاز آبی گیاهان مؤثرند وابسته به چندین پارامتر اقلیمی نظیر رواناب، بارش و ساعات آفتابی می باشند. هر گونه تغییر در این پارامترهای اقلیمی در اثر تغییراقلیم بر تبخیر و تعرق گیاه نیز تأثیرگذارخواهند بود
افزایش دمای کره زمین، باعث افزایش قدرت تبخیر کنندگی هوا و در نتیجه افزایش تبخیروتعرق مرجع شده و به تبع آن افزایش مصرف آب در بخش کشاورزی را به دنبال دارد. هم چنین تغییرات اقلیم بر میزان بارندگی، درجه حرارت و رطوبت هوا موثر است که هر کدام به نحوی در تبخیروتعرق و نیاز آبی گیاه تاثیر گذار هستند
با وجودیکه تغییر اقلیم در برخی از مناطق جهان بویژه نواحی واقع درعرض های شمالی بالاتر از 55 درجه اثرات مثبتی بر تولیدات کشاورزی بهمراه خواهد داشت - علیزاده و همکاران، - 1389 ولی اثرات منفی این تغییرات در مناطق گرم و خشک بسیار شدیدتر - جرگوری و همکاران، 2005و پاری و همکاران، - 2004 خواهد بود.
افزایش غلظت CO2 که بیشترین سهم را در گرمایش جهانی دارد، به تنهایی افزایش فتوسنتز و در نتیجه عملکرد بیشتر را برای اغلب گیاهان زراعی به همراه خواهد داشت - اینسورت و همکاران،2005 وبورکارت و همکاران، . - 2004 با این وجود بنظر می رسد افزایش درجه حرارت ناشی از گرمایش جهانی و کاهش میزان بارش اثرات سودمند افزایشCO2 را خنثی خواهد کرد
با توجه به اینکه پارامترهای موثر در رشد گیاه از جمله فاکتورهای هواشناسی از سالی به سال دیگر متفاوت می باشند و تاثیر این پارامترها روی رشد گیاه و نهایتا میزان عملکرد پیچیده می باشد تاریخ کشت بهینه برای یک منطقه بر اساس نتایج یک یا چند سال مطالعات مزرعه ای بایستی با احتیاط بیان گردد
افزایش دمای زمستان و کاهش طول دوره سرد موجب گلدهی زودهنگام محصولات باغی و وارد آمدن خسارات سرمازدگی به محصولات کشاورزی و کاهش عملکرد محصولات به دلیل عدم تکمیل دوره رشد و دریافت واحد های سرمایی مورد نیاز محصول می گردد. یکی از مشخصه های رفتاری اقلیم آتی افزایش ناهنجاریها و پدیده های حدی و بدنبال آن عدم اعتماد به میانگین های بارش و کاهش اعتماد پذیری به منابع آب خواهد شد. با کاهش میزان برف، نقش آن در نفوذ و تامین منابع آبهای زیرزمینی کاهش می یابد -
علیزاده و کمالی - - 1381 اثر تغییر اقلیم بر افزایش مصرف آب در دشت مشهد را مورد بررسی قرار داده و نشان دادند که در اثر افزایش دما به میزان 2 درجه سانتی گراد، نیاز خالص آبیاری با الگو و ترکیب کشت کنونی در آینده 6 درصد افزایش خواهد یافت.
رحیمی - - 1382 در رساله خود آثار بلند مدت گرمایش جهانی را بر محیط زیست ایران ، مورد تحلیل قرار داده و پیامدهای بوم شناختی ناشی از آن را پر اهمیت دانسته است. علیزاده و همکاران - 1389 - اثرات احتمالی تغییر اقلیم بر تبخیر -تعرق حوضه آبریز رودخانه کشف رود را با استفاده از ریز مقیاس نمایی خروجی مدل گردش عمومی جو HADCM 3 تحت سناریوی اقلیمی A2 و برای سه دوره2010-2039 ،2040-2069 و2070-2099 مورد بررسی قرار داده و نشان دادند که در اثر افزایش دما میزان تبخیر - تعرق در تمامی ماهها برای هر سه دوره تحت مطالعه افزایش خواهد یافت.
کوروبو - 2002 - اثرات تغییراقلیم را بر تولید حبوبات در مالدیو بررسی کرد .طبق نتایج وی گرمایش جهانی پیش بینی شده منجر به وقوع خشکی در طول دوره های رشد گیاه خواهد شد. شرایط اقلیمی آینده بر تولید حبوبات وگندم زمستانه اثراتی منفی خواهد داشت. مال و همکاران - 2004 - نیز کاهش عملکرد سویا در هندوستان را حتی در شرایط دو برابر شدن CO2 گزارش کرده اند بعلاوه شواهدی نیز وجود دارد که اثرات سودمند افزایش CO2 به اندازه ای که قبلا تصور می شد، چشمگیر نخواهد بود.
بنابراین ارزیابی تاثیر تغییرات اقلیمی آینده بر عملکرد محصولات زراعی مستلزم توجه به افزایشCO2 و در عین حال افزایش درجه حرارت بویژه در مراحل حساس رشد می باشد. ردریگز و همکاران - - 2007 تاثیرات تغییر اقلیم بر نیاز آبی در حوضه رودخانه گودالکویر در اسپانیا را بررسی کردند نتایج آنان نشان داد که نیاز آبی یک فصل زراعی دردهه 2050 بین 15 تا 20 درصد افزایش خواهد یافت ودوره و مقدار اوج نیاز آبی طولانی تر و بیشتر می شود که در طراحی سیستم های آبیاری در آینده باید به آن توجه شود.
امروزه از مدلهای شبیه سازی رشد گیاهی به عنوان ابزاری جهت بررسی عوامل موثر بر رشد گیاه و همچنین تاثیر تغییرات اقلیمی روی رشد محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. مدلهای شبیه سازی رشد و نمو گیاهان زراعی ابزار علمی هستند که براساس اصول علمی و روابط ریاضی استوار بوده و می توانند اثرات متفاوت اقلیم هوا خاک و عملیات مدیریت زراعی را روی رشد و نمو گیاهان زراعی مورد ارزیابی قرار دهند
مدلسازی فرآیند رشد و نمو گیاهان زراعی که جایگاه فعلی خود را مدیون بنیانگذار آن یعنی پروفسور دویت می باشد در طی 30 سال گذشته گسترش فراوانی یافته است. یکی از این مدلها که در دانشگاه واگنینگن هلند تهیه شده است به نام WOFOST می باشد. WOFOST یک مدل شبیه سازی رشد محصولات کشاورزی می باشد که قادر است رشد گیاهان زراعی یک ساله را به صورت روزانه در شرایط پتانسیل وآبیاری محدود - کم آبیاری - براساس خصوصیات گیاهی، اطلاعات روزانه هواشناسی وخصوصیات فیزیکی خاک شبیه سازی کند - بوگارد و همکاران، WOFOST . - 1998 به عنوان ابزاری برای ارزیابی عملکرد نسبت به فاکتورهای موثر بر رشد گیاه و تعیین فاکتورهای حساس استفاده می گردد.
پیش بینی عملکرد محصول و نیاز آبی گیاه با توجه به پیش بینی های هواشناسی از دیگر قابلیتهای این مدل می باشد - فرهادی بانسوله و احمدی،. - 1389 امیری - 1388 - از مدل WOFOST جهت پیش بینی رشد ونمو برنج در شرایط خشکی استفاده نمود. این تحقیق در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی با 6مدیریت آبیاری به عنوان تیمار،در سه تکرار اجرا گردید. مدیریت ها شامل غرقاب دائم،آبیاری پس از 3،1،و5 روز محو شدن آب از سطح زمین وآبیاری با دوره های 5و8 روزبود.
از این تحقیق نتیجه گرفته شد که مدل WOFOST در شبیه سازی بیوماس کل وبیوماس پانیکول از دقت مناسبی برخوردار است در صورتی که این مدل مقدار شاخص سطح برگ را در این مطالعه بیشتر از مقدار اندازه گیری شده آن شبیه سازی نموده است. هر چند که این مدل به منظور برآورد عملکرد در ایران مورد استفاده قرار گرفته است ولیکن از آن به منظور بررسی آثار تغییر اقلیم روی عملکرد محصولات کشاورزی در کشور استفاده نشده است. هدف از مطالعه کنونی بررسی تاثیرات تغییر اقلیم روی عملکرد محصول جو تحت تاثیر سناریوهای مختلف تفییر اقلیمی با مدل شبیه سازی رشد گیاهی WOFOST می باشد.
