بخشی از مقاله
چکیده:
آب و نیتروژن از مهمترین پارامترهاي موثر در عملکرد محصولات مختلف، از جمله ذرت می باشند. تیمارهاي آبی شامل تیمار شاهد - I100، تامین 100 در صد نیاز آبی - ، اعمال دو سطح تنشی 80 و 60 در صد نیاز آبی به ترتیب در مراحل رشد رویشی IR80 - و - IR60، گلدهی IG80 - و - IG60 و پر شدن دانه IP80 - و - IP60 و تیمارهاي نیتروژن شامل دو سطح N100 - 100،ذhح - N=220kg و 50 درصد N50 - ،ذhح - N= 110 kg نیاز کودي می باشد. در سطح پتانسیل، شبیه سازي عملکرد دانه توسط مدل در همه مراحل رشد و توسعه گیاه کمتر از مقادیر اندازه گیري شده، پیش بینی شده است.
مدل با دقت خوبی زمان و مقدار شروع تشکیل دانه را تخمین زده است، اما پس از آن با تجمع و افزایش مقدار عملکرد دانه، مقادیر شبیه سازي شده از مقادیر اندازه گیري شده فاصله می گیرد و بطور کلی مدل در روزهاي پایانی فصل - مرحله پر شدن دانه - ، عملکرد دانه را با دقت کمتري شبیه سازي کرده است نتایج شبیه سازي نیز بیان می کند که مدل Aquacrop به خوبی تجمع عملکرد دانه را در طول فصل شبیه سازي کرده است.
دقت مدل در پیش بینی عملکرد نهایی دانه سطح % 80 تنش آبی زمان گلدهی به مراتب کمتر از پیش بینی این پارامتر در تنش هاي سطح 80 و % 60 تنش آبی زمان رشد رویشی می باشد. مدل در تیمارهاي پتانسیل، IR80N100، IR60N100، IG89N100، IG60N100، IP80N100 و IP60N100 به ترتیب 0,93، 0 ,51، 0,9، 1 ,57، 3,5، 1,3 و 2,2 تن در هکتار کمتر میزان عملکرد نهایی را شبیه سازي نموده است.
مقادیر RMSE و E به ترتیب نزدیک به صفر و 1، بیانگر دقت بالاي عملیات می باشد. کمترین مقادیر RMSE و بزرگ ترین مقادیر E - بیشترین دقت - عملکرد دانه شبیه سازي شده به ترتیب مربوط به تیمارهاي تتذNتتذ I وتتذNتنIR می باشد. به عبارتی مدل در این تیمارها مقادیر عملکرد دانه در طول فصل را دقیق تر و بهتر از سایر تیمارهاي اعمال شده، شبیه سازي کرده است.
بیشترین ضرایب کارائی مصرف آب عملکرد دانه شبیه سازي شده نیز به ترتیب در تیمارهاي تتذN تخIG ، تتذN تنIG و تتذNتنIP با مقادیر برابر با 1/09، 1/05و 1/03 کیلوگرم بر متر مکعب و کمترین ضرایب آن در تیمارتتذNتخIR با مقایر برابر با به ترتیب 0/88 کیلوگرم بر متر مکعب بدست آمده است. به جز سطوح بدون تنش آبی در سایر تیمارها، مدل مقادیر کارائی مصرف آب عملکرد دانه را بیشتر شبیه سازي کرده، ضمن آنکه با کاهش مصرف نیتروژن، از مقدار ضریب کارائی مصرف آب عملکرد دانه اندازه گیري و شبیه سازي شده، کاسته شده است.
مقدمه
ارزیابی واکنش محصولات نسبت به میزان آب مصرفی در ترکیب با کود نیتروژن می تواند کمک شایانی به تعیین بهترین تخصیص منابع آب در دسترس بر اساس کسب حداکثر سود و کمترین آلودگی آب هاي زیرزمینی کند. این موضوع در نوشتجات بیشماري مورد ارزیابی قرار گرفته است . - Oktem et al., 2003 - امروزه تکنیک هاي مدل سازي جهت شبیه سازي رشد گیاه تحت یک سري شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. در مورد ذرت چندین مدل مورد آزمایش قرار گرفته اند، از جمله مدل هاي - Jones and Kiniry., 1986 - Ceres – Maize، - Cavero et al., 2000 - EpicPhase، - Stockle et al., 2003 - Cropsyst، مدل هیبرید – ذرت - Yang et al., 2004 - و نهایتا مدل Aquacrop فائو - . - 2009
این مدل ها در تعداد پارامترهاي ورودي، سطح پیچیدگی تشریحی توسعه گیاه و در اصول پایه اي شبیه سازي با یکدیگر تفاوت هاي اساسی دارند. مدل هاي مبتنی بر تشعشع مانند مدل هاي EPIC و CERES ، بیومس را مستقیما از تشعشع دریافتی و بوسیله ضریب راندمان مصرف نور - - RUE بدست می آورند. مدل CropSyst بر اساس اصول آبی و تشعشع استوار است، در حالی که مدل AquaCrop اصولا مبتنی بر آب می باشد.
امتیازات و برتري هاي عمده مدل هاي مبتنی بر آب - همانند - Aquacrop ن سبت به سایر مدل ها را می توان به صورت زیر دسته بندي نمود: - - i ساختار ساده و تعداد ورودي هاي کمتر به علت نداشتن زیر مجموعه هاي جزئی تر، - ii - کاربرد وسیع تر در مقیاس زمان و مکان به علت WP نرمالیزه شده براي اقلیم - لCO و ت ET - ، - - iii ساخت و توسعه مدل AquaCrop براي دامنه گسترده اي از کاربران - کشاورزان، محققان، مدیران آب - و تحت سناریوهاي مختلف آبی و کودي و نهایتا اینکه - - iv تمرکز مدل AquaCrop بر روي آب می باشد و همانگونه که آب مهم ترین فاکتور رشد گیاهی و محدود کننده ترین پارامتر رشد گیاه در مناطق خشک و نیمه خشک و براي سال هاي آینده می باشد، مدلی با قابلیت کاربرد بالا است. لذا در این تحقیق جهت شبیه سازي مدیریت هاي مختلف آبی و نیتروژن از مدل جدید AquaCrop استفاده شد.
مدل AquaCrop از رویکرد دورنبوس و کسام - 1979 - استنتاج شده است و اثرات کمبود آب بر گیاه در مدل، بوسیله چهار ضریب عکس العمل بیان می شود که این ضرایب تابعی از تخلیه جزئی کل آب در دسترس در منطقه ریشه می باشند. این چهار ضریب مربوط به رشد برگ، هدایت روزنه، پیري کانوپی و شکست تلقیح هر کدام با حساسیت ویژه به تنش آبی می باشند.
مروري بر منابع
تاثیر سطوح مختلف آبیاري بر عملکرد و اجزاي عملکرد گیاه ذرت در سطح % 1 معنی دار گزارش گردیده، آبیاري مطلوب باعث بالاترین تجمع ماده خشک بلال شده و تنش خشکی در مرحله رویشی کمترین وزن خشک بلال را به همراه داشته است
در این تحقیق نتیجه گرفته شده که سطوح مختلف نیتروژن، تاثیر معنی داري بر عملکرد و اجزاي عملکرد دا شته و با افزایش میزان نیتروژن، میزان کل ماده خ شک بلال افزایش یافته ا ست. بنابراین تنش رطوبتی و مقدار نیتروژن می تواند عملکرد دانه، تعداد دانه در بلال و وزن هزار دانه را تحت قرار دهد - الباجی و همکاران، . - 1389 تنش هاي رطوبتی اعمالی در مرحله رویشی، گل دهی و پر شدن دانه به ترتیب کاهش 17، 23، 9 درصدي عملکرد دانه را در پی داشته
ضمن آنکه کاهش 15/8 – 22/1 درصدي عملکرد دانه طی تنش آبی اعمال شده در مرحله رشد رویشی نیز در مطالعات زیادي گزارش شده است
تنش خشکی اعمالی در یک مرحله از رشد مثلا قبل از آنتسیز نیز بطور معنی داري تعداد دانه در بلال و وزن هزار دانه را کاهش داده و کاربرد نیتروژن باعث افزایشو بهبود این شاخص ها شده است .
تنش خشکی می تواند تمامی مشخصات گیاه از جمله بیومس - Gheysari et al., 2008 - ، مقدار سطح برگ - Pandeyet al., 2000 - ، ارتفاع گیاه - Soler - et al., 2007، رشد ساقه - Ston et al., 2001 - و عملکرد دانه - Payero et al., 2006 - را کاهش دهد. اثرات آب و نیتروژن روي ر شد گیاه در برخی مدل ها از قبیل - Jones and Kiniry., 1986 - ENVIRO –CERES، - Leonard et al., 1987 - GLEAMSو - Hutson and Wagenet., 1992 - LEACHM شده است
استفاده از مدل Aquacropدر شبیه سازي اثرات تنش هاي آبی و نیتروژن بر عملکرد و اجزاي عملکرد گیاهان مختلف نیز نشان می دهد که هر چند مدل AquaCropعملکرد و بیومس را همواره کمتر شبیه سازي می نماید اما این شبیه سازي در محدوده قابل قبول بوده است - الباجی و همکاران، - 1389 ارزیابی مدل AquaCropبراي گیاهان پنبه، آفتابگردان و ذرت نیز ن شان می دهد بی شترین در صد خطاي پیش بینی مربوط به پنبه بوده و دقیق ترین شبیه سازي ها به ترتیب در ذرت، آفتابگردان و پنبه بدست آمده و مدل از دقت بالایی در شبیه سازي برخوردار است
مواد و روش ها
این تحقیق در مرکز تحقیقات نی شابور اجرا گردید. پس از آماده کردن زمین، ذرت رقم KSC704 روي پ شته هایی به عرض 75 سانتیمتر کشت گردید. سپس عملیات آبیاري، سبز شدن، وجین علف هاي هرز تا مرحله 6 برگی ادامه یافت. پس از این مرحله، تو سط پ شته هایی قطعات از هم جدا شده و پس از چیدمان طرح آماري، اعمال تیمارها اجرا گردید.
در این تحقیق ف صل ر شد گیاه ذرت کشت شده، به سه مرحله - I - از مرحله استقرار 4-6 - برگی - تا مرحله ظهور تاسل - II - از مرحله ظهور تاسل تا مرحله شیري شدن - III - و از مرحله شیري شدن تا بلوغ فیزیولوژیکی تقسیم گردید و تیمارها، شامل تیمارهاي آبیاري کامل و اعمال دو سطح تنش آبی 80% و 60% نیاز آبی - ETc - در هر یک از مراحل سه گانه I، IIو IIIفوق الذکر می با شد، تیمارهایی که در مرحله رویشی - مرحله - Iتحت تاثیر دو سطح تنشی 80% و ETc 60% قرار گرفته اند در سایر مراحل رشد - مراحل گلدهی IIو پر شدن دانه 100% - III نیاز آبی را دریافت می نمایند - این کار جهت تشخیص حساسیت مراحل مختلف رشد گیاه به تنش آبی است - .
اندازه گیري ها در سطح مزرعه شامل مراحل رشد، شاخص سطح برگ، بیومس خشک بالاي سطح زمین، عملکرد و اجزاي عملکرد و همچنین سایر پارامترهاي ورودي مدل مربوط به آب، خاك و هوا می باشد. مقادیر بیومس خشک بالاي سطح زمین و عملکرد دانه پس از قرار دادن نمونه ها در درون آون و در دماي 70 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت و شاخص سطح برگ توسط دستگاه مساحت سنج - Leaf Area Meter - ، هر دو هفته یکبار اندازه گیري شد. در اواخر فصل نیز بیومس، شاخص سطح برگ، عملکرد و تمامی اجزاي عملکرد گیاه اندازه گیري و مورد آنالیز قرار گرفت. اجراي مدل Aquacropبا استفاده از پارامترهاي اندازه گیري شده در مزرعه انجام و نتایج با مشاهدات مزرعه اي مقایسه گردید.
نتایج:
تجمع عملکرد دانه در شرایط پتانسیل - سطح اول شبیه سازي -
در سطح پتانسیل، شبیه سازي عملکرد دانه توسط مدل در همه مراحل رشد و توسعه گیاه کمتر از مقادیر اندازه گیري شده، پیش بینی شده است. مدل با دقت خوبی زمان و مقدار شروع تشکیل دانه را تخمین زده است، اما پس از آن با تجمع و افزایش مقدار عملکرد دانه، مقادیر شبیه سازي شده از مقادیر اندازه گیري شده فاصله می گیرد
