بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه، مدل AquaCrop برای شبیهسازی دینامیکی رشد گیاه کلزای بهاره تحت شرایط محدودیت آب در شرایط اقلیمی تبریز مورد استفاده قرار گرفت. طرح آزمایشی شامل 4 تیمار آبیاری I1، I2، I3 و I4 بترتیب برابر آبیاری معمولی کلزا، 20 ، 35 و 50 درصد کمتر از نیاز بالقوه آن در 4 تکرار بصورت طرح بلوک های کامل تصادفی برای دو سال زراعی 89 و 90 پیاده گردید. مدل AquaCrop با استفاده از دادههای اندازهگیری شده در سال 89 واسنجی و دادههای اندازهگیری شده در سال 90 اعتبار سنجی گردید. براساس نتایج، مدل AquaCrop عملکرد دانه و بیوماس را برای هر دوسال با دقت زیاد شبیهسازی کرد. نتایج کلی بر اساس اعتبار سنجی و واسنجی نشان داد که AquaCrop یک مدل معتبر است و میتواند با دقت قابل قبولی جهت بهینهسازی کلزای بهاره در منطقه مورد مطالعه استفاده شود.
واژههای کلیدی: مدل آکواکراپ، کلزای بهاره، بیوماس و عملکرد
-1 مقدمه
تلاش در مدلکردن شبیهسازی محصول در درجه اول با هدف ادغام دانش فیزیولوژیکی، در اواخر سال 1960 توسط چندین گروه تحقیقاتی که در میان آنها دی ویت و همکاران بودند آغاز گردید . - Brouwer and de Wit, 1969. Saadati et al., 2011 - مدلهای گیاهی ثابت کردهاند که جهت برآورد عملکرد محصولات و ترکیب جامعی از مقادیر در شرایط فیزیولوژیکی .Steduto et al., 2009 - - Tafadzwanashe et al., 2014 و همچنین برای ارزیابی گزینهی مدیریت محصول ابزارهای مفیدی میباشند - Tafadzwanashe et . - al., 2014 بیشتر مدلهای شبیهسازی اغلب تصنعی بوده و استفاده از آنها مستلزم مهارت زیاد کاربر در واسنجی آنها، نیاز به پارامترهای ورودی و تغییرپذیر زیاد که بعضا اندازهگیری آنها سخت و یا برای دامنه وسیعی از گونههای زراعی و مکانهای مختلف دنیا غیرقابل دسترسی میباشند.
بنابراین تلاشهای زیادی از طرف FAO برای رسیدن به یک مدل جدید که از دقت، سادگی و توانایی زیادی برخوردار باشد صورت گرفت و این تلاش باعث بوجود آمدن مدل AquaCrop که یک مدل مهندسی است، شد . - Steduto et al., 2009 - این مدل عملکرد اقتصادی و ماده خشک محصولات مختلف را شبیه سازی می نماید. مدل AquaCrop به نسبت مدلهای شبیهساز دیگر، بر پاسخ عملکرد گیاه نسبت به آب تمرکز میکند، پارامترها و دادههای ورودی کمتری برای شبیهسازی واکنش گیاه به آب احتیاج دارد و برای محدوده وسیعی از محصولات زراعی شامل علوفهای، سبزیجات، غلات، میوه ای، روغنی و غدهای در سراسر جهان قابل استفاده است. این پارامترها اغلب مستقیما تعیین میشوند و مدل از سادگی، دقت و توانایی زیادی برخوردار است. مدل AquaCrop را با دو مدل CropSyst و WOFOST در شبیهسازی رشد آفتابگردان تحت رژیم-های مختلف آبی در جنوب ایتالیا ارزیابی کردند .
بر اساس نتایج این تحقیق مدل AquaCrop با وجود نیاز به پارامترهای ورودی کمتر، شبیهسازی ماده خشک و عملکرد گیاه را مشابه دو مدل دیگر انجام داده است . - Steduto et al., 2009 - در این مدل، نمو و پوشش گیاهی، هدایت روزنهای، پیری کانوپی و شاخص برداشت پاسخهای اصلی فیزیولوژیکی گیاه به تنش آبی محسوب می شوند. تبخیر- تعرق بهصورت تعرق گیاه و تبخیر از سطح خاک شبیهسازی میگردد. تعرق روزانه برای بدست آوردن ماده خشک از طریق نرمالسازی کارایی مصرف آب مورداستفاده قرار می گیرد. مدل AquaCrop سیستمهای مختلف آبیاری از قبیل شرایط دیم، آبیاری تکمیلی، کمآبیاری و آبیاریکامل را دربر دارد.
یکی از اجزای اصلی دادههای ورودی مدل Aquacrop دادههای اقلیمی محیط گیاه است مهمترین این دادهها عبارتند از: حداقل و حداکثر دمای روزانه، بارش روزانه، تبخیر و تعرق مرجع . - ET0 - شبیهسازی میتواند براساس تقویم زراعی و یا براساس زمان گرمایی - روز- درجه - صورت گیرد. درحین شبیهسازی، کمبود احتمالی عناصر غذایی بویژه نیتروژن، تنش گرمایی نیز در نظر گرفته می شود. با مجزا کردن تبخیر از تعرق اثرات مقدار آبی که در تولید محصول مشارکت نمیکند از کل نیازآبی گیاه حذف میگردد و تفکیک نمودن عملکرد به مادهی خشک و شاخص برداشت به کاربر اجازه می دهد تا تفاوت بین اثرات محیط بر هریک از پارامترها بطور جداگانه تشخیص دهد.
این روابط در حقیقت اثرات تنش آب بر شاخص برداشت و ماده خشک را مشخص مینماید. این مدل به مدیران پروژه، مشاوران، مهندسان آبیاری و کشاورزان در افزایش بهرهوری آب کمک میکند. جهت واسنجی و اعتبار سنجی مدل AquaCrop برای ذرت در سه منطقه با شرایط کاملا متفاوت نشان داد که مدل رشد بیوماس، عملکرد دانه را تحت شرایط بدون تنش آبی و با تنشهای آبیمتوسط بهصورت رضایتبخش شبیهسازی میکند اما مدل AquaCropبرای تیمارهای با تنش آبی شدید مخصوصاً وقتی تنش آبی طی مرحله حساس رشد گیه اتفاق بیفتد نمیتواند این پارامترها را بهصورت رضایتبخش شبیهسازی نماید.هدف از این پژوهش بررسی کارآیی مدل AquaCrop میباشد، چنانچه ارزیابی نهایی مدل مثبت و قابل قبول باشد میتوان در جهت مدیریتی پایدار در منطقه تبریز از مدلهای مذکور به عنوان ابزاری مفید سود جست.
-2 معرفی مدل : AquaCrop
این مدل از معادله - 1 - دورنباس و کاسام - 1979 - از طریق تفکیک کردن تبخیر و تعرق حقیقی - ETa - به تبخیر از سطح خاک - Es - و تعرق از سطح گیاه زراعی - Ta - و عملکرد نهایی محصول - Y - به بیوماس - B - و شاخص برداشت - HI - ، استنتاج شد - : - Raes et al., 2012 که در آن :Yx حداکثر عملکرد گیاه زراعی، :Ya عملکرد واقعی گیاه زراعی، :ETx حداکثر تبخیر و تعرق، ETa تبخیر و تعرق و اقعی و :Ky فاکتور تناسب بین افت عملکرد نسبی و کاهش نسبی در میزان تبخیر و تعرق است. این ابعاد مدیریتی قادرند بر روی بیلان آبی خاک، رشد و نمو گیاه زراعی و در نتیجه عملکرد نهایی محصول اثر گذار باشند. برای محاسبه عملکرد از بیوماس، مدل AquaCrop از رابطه زیر استفاده میکند - 2 - که HIO شاخص برداشت مرجع - طی مرحله بلوغ فیزیولوژیک - ، Y عملکرد دانه و : ضریبی است که شاخص برداشت مرجع را تنظیم میکند و به کمبود آب، درجه حرارت هوا، طمان و شدت تنش در طول چرخه رشد محصول بستگس دارد. در AquaCropبرای شبیهسازی رشد گیاهان زراعی آفات، بیماریها و علفهای هرز مدنظر قرار نمیگیرند
-3 منطقه مورد مطالعه:
آزمایش مزرعهای بر روی رقم کلزای بهاره به منظور بررسی تآثیر کمآبیاری بر عملکرد و بیوماس در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز واقع در منطقه کرکج در طی سالهای 1389و1390 اجرا شد. طول و عرض جغرافیایی منطقه و ارتفاع آن از سطح دریا بترتیب برابر'46°37 شرقی، 37°03' شمالی و 1567/3 متر میباشد. اراضی کرکج دارای پستی و بلندیهایی بوده و بر طبق آزمایشاتی خاک منطقه با داشتن مقادیر شن، سیلت و رس بترتیب برابر 63/6، 24/2 و 12/2 درصد جزو خاکهای لومی شنی محسوب میشوند.برای تخمین مقدار رطوبت خاک در حالت ظرفیت مزرعهای یک کرت مربعی شکل2×2m2 در محل مزرعه ایجاد گردید.
مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک مزرعه برابر 35 سانتی متر بر روز میباشد. مقادیر هدایت هیدرولیکی نشان میدهد، که خاک منطقه در رده خاک های کم نفوذ تا متوسط میباشد جدول . - 1 - در هر دو سال آزمایش کاشت کلزا در اوایل اردیبهشت و برداشت در اوایل مرداد ماه صورت گرفت. اعمال محدودیت در آبیاری بعد از استقرار کامل گیاه در مزرعه انجام شد و در هر دو سال 4 آبیاری اول برای همه تیمارها یکسان در نظر گرفته شد - مجنونی هریس، . - 1391 برنامه آبیاری طرح برای تیمارهای مختلف هر دو سال، مطابق شکل - 1 - میباشد. پارامترهای گیاهی ویژه طرح و واسنجی پارامترهای گیاهی در جدول - 2 - ارائه شدهاند.
