بخشی از مقاله
چکیده
افزایش عملکرد محصولات و سعیدر ذخیرهسازی آبهای زیرزمینی مناطق، اهدافی است که امروزه در بخش کشاورزی دارای اهمیت میباشد. بسیاری از مناطق کشور به دلیل نبود مدیریت و استفاده بیرویه از آبهای زیرزمینی به بحرانی بزرگ، منطقه را تبدیل کرده وآسیب های جبران ناپذیر در بخش کشاورزی وزیست محیطی وارد شده است .هدف از این تحقیق افزایش عملکرد گندم آذریΙΙ دراستان قزوین، منطقه کوهین با شرایط دیم و انتخاب بهترین روش در برآورد باران موثر، که با مدل AquaCrop واسنجی و صحتسنجی شده است.
4 لایه از خاک را انتخاب کرده و باداشتن دادههای هواشناسی منطقه - دما-بارش - مدل برای دوسال86-87 و87-88 واسنجی شده و سپس برای شش سال، از سال 94تا88 صحتسنجی شده است. نتایج حاصل از میانگین مجذورات مربعات، خطای استاندارد، ضریب تعیین، راندمان مدل و شاخص توافق بین مقادیر عملکرد دانه اندازهگیری و شبیهسازی شده، به ترتیب برابر 0/0741، 7/9 ، 0/8607 ،0/792 و0/92 بدست آمد، بیان این مطلب است که مدل با دقت بالایی قابلیت مدلسازی عملکرد محصول در کشت دیم را دارا میباشد.
مقدمه
در چند دهه اخیر که ایران رشد چشمگیری در افزایش جمعیت داشته با مشکلات فراوانی ازقبیل مکان، آب و غذای مناسب برای افراد بوده، که متاسفانه منجر به تخریب مزارع و حتی در سالهای اخیر مشاهده میشود باغات نیز در حال نابودی برای ساخت وساز مسکن شده است. این امر باعث تغییرات اکوسسیتمی محیط و آب و هوای شده و کشورمان هر روز رو به گرمی و خشکسالی بوده نسبت به سالهای گذشته و البته ازبین رفتن زمینهای کشاورزی و این باعث شده در سالهای اخیر شاهد افزایش قیمت در منسوجات کشاورزی باشیم.بنابراین وظیفه ما مهندسین کشاورزی است که در حداقل زمین و با مصرف درست آب بیشترین عملکرد در محصولات را بدست آورده و این عملی نیست مگر در سایه پیشرفتی که دنیا در علم کشاورزی کرده و ما نیز باید این بخش را به روز نماییم.
خوشبختانه در بعضی از مناطق کشورمان مانند زرقان در استان فارس و یا کوهین در استان قزوین دستخوش تغییرات چندانی در روند رشد جمعیت و تبدیل اراضی به مسکن نمیباشیم اما مشکلی که در این مناطق میباشد تقریبا همانند سالهای گذشته به کشاورزی سنتی پرداخته حال اینکه هر دو منطقه از لحاظ کشت دیم گندم دو قطب مهم در کشور ایران میباشند. که با استفاده از تکنیکهای امروزی کشاورزی میتوان بیشترین استفاد از عملکرد محصول در این مناطق داشت.
پراکنش و مقدار بارش از شاخصهای عمومی زراعت دیم است، تغییرات این شاخصها سبب میشود که میزان خطرات تولید در طول سنوات زراعی مختلف مشهود باشد. برآورد بسیاری از پارامترها مستلزم صرف زمان بسیاراست. میتوان با بکارگیری نرمافزارها، برخی از پدیدهها را شبیهسازی کرد و آنها را دربرنامهریزی مدیریت زراعی به کارگرفت. از آنجا که درآمد بخش کشاورزی دیم، همانند عملکرد محصولات این بخش، اندک میباشد لذا مدیریت تولید در زراعت دیم و افزایش بهرهوری بارش اهمیت فراوان دارد.سازمان خواروبارجهانی - - FAO با تلفیق اطلاعات موجود ازعکسالعملهای فیزیولوژیکی گیاه، مدل AquaCropرا به عنوان ابزاری پیشبینی عملکرد محصول براساس تابعی از سطح سایهانداز و وابسته به میزان آب مصرفی دانسته که بتوان برای محصولات متفاوت کشاورزی در سرتاسر دنیا از آن استفاده شود.
AquaCrop برروی دادههای ورودی آب به عنوان مهمترین عامل محدودکننده رشد گیاه، بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک تمرکز دارد، جاییکه شدت تنش آب و مدت زمان وقوع آن متغییر است. مدل دارای ساختارساده میباشد که در آن پارامترهای ورودی 33 گیاهبکارگرفته شده که بهراحتیدرسطح مزرعه قابل مشاهده است، مانند درصد پوشش کانوپی1 به جای شاخص سطح برگ 2 - LAI - وسایر دادههای ورودی نقش موثری بر روی تسهیل کاربرد، همچنین واسنجی مدل داشته است. قابل ذکر است، تمامی تمامی سادهسازیهای صورت گرفته خروجیهای مهم مانند شبیه سازی پوشش کانوپی، زیستتوده و محتوای آب درخاک، درطول دوره رشد پایان عملکرد محصول درمیان خروجیهای مدل قرار دارند.
در مقایسه با سایر مدلها، مدل AquaCrop گزینه مناسبی برای مدیریتی است چرا که حجم دادههای ورودی مورد نیاز این مدل نسبت به سایر مدلها کمتر و استفاده از این مدل بهتر تشخیص داده شده است. با توجه به اهمیت موضوع کشت گندم در ایران و جهان که به عنوان اولین محصول استراتژیک میباشد، تحقیقات متنوعی درخصوص موضوع مورد نظر انجام شده از جمله، توکلی و همکاران - 1392 - کارآیی مدل را با استفاده ازدادههای دوساله گندم دیم - - 1384-86 حاصل از یک طرح تحقیقاتی در بالادست حوضه کرخه - استان لرستان - ارزیابی نمودند.
نتایج این پژوهش نشان داد که این مدل تخمین تاریخ مناسب کاشت را برای شرایط دیم فقط منوط به عامل بارش و وقوع میزان مشخص آن کرده است و از اینرو نمیتواند برای مناطق سرد و نیمه سرد کار آمد باشد، اما در بقیه موارد نتایج نشان دهنده توانمندی مدل در تخمین مناسب عملکرد تحت شرایط دیم و آبیاری محدود است. خلیلی و همکاران - 1393 - مدل را برای کشت گندم دیم در ایستگاه تحقیقاتی سیساب واقع در خراسان شمالی واسنجی و ارزیابی کردند نتایج نشان داد که این مدل با دقت بالایی قابلیت مدل سازی عملکرد محصول را دارا می باشد. ابراهیم امیری و همکاران - - 1394 ارزیابی مدل را برای بیوماس و پیشبینی عملکرد دانه و برای گندم زمستانه تحت تنش آبی، در ایستگاه تحقیقات کشاورزی فارس - زرقان - به مدت دو سال اجراء گردید.
بر اساس نتایجی که بدست آمد مدل در پیشبینی عملکرد دانه و بیوماس محصول دارای دقت قابل قبول میباشد. - Mkhabela and bullock - 2012 کارآیی مدل در شبیهسازی میزان محصول و رطوبت خاک تحت کشت گندم را در غرب کانادا مورد ارزیابی قرار دادند.که بیان شد مدل در آن حالت نیز قابل تایید است. Maria Therese Abi Saab et al .,. - 2016 - این کار عملکرد AquaCrop و -CropSystگندم در شبیه سازی رشد جو تحت سه دوره آبیاری - آبیاری کامل،%50آبیاری و دیم - و دو سطح نیتروژن - بالاوپایین - با توجه رشد جو تحت سه دوره آبیاری - آبیاری کامل،%50آبیاری و دیم - و دو سطح نیتروژن - بالاوپایین - با توجه خاص به نفوذ از سال کالیبراسیون در مدل سازی نتایج بررسی سه سال - 2008-2006 - از داده ها از کار تجربی در جنوب ایتالیا انجام شده، استفاده شد.
نتایج کلی اشاره کردکه هر یک ازمدل ها را می تواند با داده ها از یکی از هر سه سال کالیبره شده و اعتبار با تمام اطلاعات دیگر انجام داد. نتایج این آزمایشات نشان دادکهAquaCrop برتر از – CropSystگتدم که کالیبراسیون بر اساس سال های 2006و2008 انجام شده، داده ها میباشد. نوآوری این تحقیق مقایسه بارش موثر به دو روش، استفاده بارندگی روزانهو تبدیلآن به روش خود مدل AquaCrop و با استفادها زروش USDA-SCS و مقایسه این دو روشکه هردو دارای دقت بالایی برای بدست آوردن عملکرد گندم در منطقه میباشدیا خیر؟
و اصلا اگر درمنطقه دادهها به صورت روزانه نباشد میتوان بر پایه دادههای ماهانه با روش USDA-SCS مدل را واسنجی و صحتسنجی نموده و از آن به عنوان داده قابل اطمینان استفاده نمود؟
هدف از این تحقیق ارزیابیمدل AquaCrop درشبیهسازی واکنش عملکرد گندم دیم با دو روش استفاده از باران موثر در منطقه و مقایسه باهم می باشد.
مواد وروشها
مشخصات اقلیمی
منطقه کوهین در 42 کیلومتری جاده قزوین- رشت و به عرض جغرافیایی 3612 شمالی، طول جغرافیایی 4913 شرقی قزوین، میانگین ارتفاع از سطح دریا 1490 متر، بر اساس آمار ایستگاه هواشناس، میانگین بارندگی سالانه منطقه برابر با 330 میلیمتر، خاک مورد مطالعه بافت لومرسی، بر شیب % 8 بود. منطقه دمای متوسط12/1 درجه است.
شکل - 1 - منطقه کوهین واقع در استان قزوین
دادههای هواشناسی
کلیه دادههای هواشناسی مورد نیاز مدل که شامل بارش، حداقل وحداکثر درجه دما، تبخیر-تعرق مرجع و غلظت دی اکسیدکربن موجود درجو که لازم داریم در این تحقیق از دادههای بارش ودرجه حرارت از ایستگاه هواشناسی کوهین تهیه نموده، برای محاسبه تبخیروتعرق مرجع از روش فایو-پنمن- مانتیت - آلن وهمکاران - 1998 و برای میزان دی اکسید کربن در اتمسفر از همان پیش فرض از سال 1959 تا 2099 استفاده شده است .
دادههای حداقل و حداکثر دما نشان دهنده میزان توسعه و تغییرات حاصله در محصول را بیان میکند. علاوه بر آن آسیب از دوره سرد و تاثیر آن در زیست توده تولید نیز با استفاده از دادههای دما قابل برآورد است. یکی دیگر از دادههای ورودی مورد نیاز ، مقدار تبخیر وتعرق پتانسیل است. با توجه به دشواری اندازهگیری مزرعه این پارامتر، غالبا با استفاده از انواع روشهای تجربی و نیمه تجربی به محاسبه آن میپردازند. دادههای مورد استفاده شده در این تحقیق از ایستگاه هواشناسی کوهین جمع آوری شده است. که در جدول 1 این اطلاعات از سال 88 تا 94 بر اساس میانگین دما و میزان بارش بارندگی نمایش داده شده است.
جدول -1 میانگین بارش و دما از سال 94-88در منطقه کوهین
