بخشی از مقاله
چکیده
مدل شبیه سازي رشد WOFOST از جمله مدل هاي توسعه یافته براي پایش رشد گیاهان یکساله است که به طور وسیع مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از مدل ها بدون کالیبراسون و یا دقت کم در کالیبراسیون سبب حصول نتایج غلط و گمراه کننده می شود. در این مطالعه مدل شبیه سازي رشد WOFOST براي فنولوژي ذرت براي دشت قزوین کالیبره گردید.
براي واسنجی نتایج از اطلاعات فنولوژیکی دو استان البرز و فارس استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد اختلاف بین مقادیر شبیه سازي و مشاهده اي براي استان البرز کمتر از استان فارس می باشد که این به دلیل شباهت اقلیمی ای ن دو منطقه است . در حالت کلی کالیبراسون و واسنجی مدل به درستی و با دقت قابل قبولی انجام شده است.
مقدمه
مدل WOFOST در چارچوب مطالعات جهانی امنیت غذا وپتانسیل جهانی تولید غذا، توسط مرکز جهانی مطالعات غذایی در همکاري با دانشگاه واخنینگن و مرکز بیولوژیکی کشاورزي وحاصلخیزي خاك واخنینگن ایجاد گردیده است. مدل WOFOST یک عضو از خانواده مدلهایی است که در دانشگاه واخنینگن توسط دي ویت پایه گذاري شد و جزء مدلهایی است که از مدل SUCROS مشتق شده است. اصول اولیه مدل WOFOST توسط ون کولن و ولف نوشته شدهاست.
مدل WOFOSTدر اصل به عنوان مدل شبیهسازي رشد محصول براي ارزیابی عملکرد پتانسیل محصولات مختلف در کشورهاي استوایی توسعه یافته است. WOFOST به عنوان ابزاري براي ارزیابی عملکرد نسبت به فاکتور هاي موثر بر رشد گیاه و تعیین فاکتورهاي حساس استفاده میگردد. پیش بینی عملکرد محصول و نیاز آبی گیاه با توجه به پیشبینیهاي هواشناسی از دیگر قابلیتهاي این مدل میباشد - امیري، . - 1388
در سالهاي اخ یر از این مدلها بطور گستردهاي استفاده براي اهداف مختلف میشود. اولین مطالعه بر مبناي WOFOST به تولید پتانسیل مواد غذایی می پردازد که منجر به افزایش استفاده از کود شیمیایی در سه کشور افریقایی، بورکینافاسو، غنا و کنیا گردید - سی دبلیو اف اس، . - 1985 در چارچو ب نمایش اکولوژیکی کشت با سنجش از دور و مدلهاي شبیهسازي WOFOST به عنوان ابزار برآورد پتانسیل محصول در برنامه امنیت غذایی در زامبیا مطرح شد.
به این منظور مدل WOFOST براي ذرت واسنجی واعتبار سنجی شد و مورد آزمایش قرار گرفت - هیاجن، 1990؛ ولف و همکاران، . - 1989 روتر و همکاران - 1997 - واسنجی و اعتبار یابی مدل WOFOST براي ذرت در کنیا را انجام داد. با استفاده از دادههاي حاصل از زمینهاي آزمایشی مشخص شد که این مدل مقدار عملکرد را با خطاي 15 درصد پیشبینی میکند. WOFOST براي ارزیابی اثر تغییر شرایط اقلیمی بر رشد محصول مورد استفاده قرار گرفت - ولف و ون دیپن، . - 1994 یوپینگ و همکاران - 2008 - جهت نظارت رشد گندم زمستانه در شمال چین مدل WOFOST را با سنجش از دور ترکیب کردند.
در این مطالعه براي بررسی منطقه اي شاخص پوشش گیاهی خاك - SAVI - مدل WOFOST با استفاده از شاخص سطح برگ با دادههاي سنجش از دور ترکیب شد. براي کالیبراسیون مدل از زیربرنامه FSEOPT استفاده شد و مدل براي حالت پتانسیل اجرا گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که این روش توانایی کمک براي شبیهسازي رشد و توسعه گیاه را در مقیاس منطقهاي دارد اما به اعتبارسنجی بیشتري نیاز دارد.
فرهادي بانسوله و همکاران - 2009 - حساسیت اجراي مدل شبیهسازي WOFOST در برابر روشهاي برآورد تابش خورشیدي روزانه در ایران را تحلیل کردند. در این مطالعه از فرمولهاي انگستروم و هارگریوز براي برآورد تابش خورشیدي براساس دادههاي هواشناسی ماهیانه و روزانه براي سه ایستگاه هواشناسی دراستان اصفهان استفاده شد. انحراف برآورد تابش خورشیدي از مقادیر اندازه گیري شده - هم قدر مطلق و هم نسبی - با توجه به ماه سال و با روش برآورد متنوع بود.
مقادیرتخمین و اندازهگیري شده تابش در مدل رشد گیاهی WOFOST جهت پیدا کردن حساسیت شبیهسازي محصول نسبت به روش هاي برآورد تابش استفاده شد. بیشترین انحراف - خطا - براي جو زمستانه و ذرت علوفهاي حدود 9 درصد بدست آمده است. احمدي و فرهادي بانسوله - 1389 - از مدل WOFOST جهت تعیین تاریخ کشت بهینه جو در منطقه ماهیدشت کرمانشاه استفاده کردند. نتایج این مطالعه نشان داد که مدلهاي شبیهسازي رشد گیاهی ابزار توانمندي در آنالیزهاي مختلف مدیریت کشاورزي میباشند. با استفاده از این مدل یازدهم مهرماه تاریخ کشت بهینه جو براي منطقه ماهیدشت تعیین گردید.
طبق مطالعه اي که کاتالین و همکاران - 2009 - براي بررسی سازگاري مدل WOFOST براي شرایط رومانی انجام دادند، نشان داده شد که میتوان از این مدل براي تحقیقات ویژه مثل بررسی تأثیر تغییرات آب و هوایی بر روي عملکرد استفاده کرد. سگلار و همکاران - 2011 - از مدل WOFOST جهت شبیه سازي توسعه فنولوژیکی ذرت استفاده کردند. در این مطالعه روشهاي مختلف توسعه فنولوژیکی در مدل WOFOST اجرا گردید و پس از آن نتیجه شد که انتخاب روشهاي مختلف تعیین مراحل توسعه فنولوژي تاثیر معنی داري روي تخمین محصول ندارد مگر در شرایطی که کمبود آب داشته باشیم و یا درجه حرارت بالا باشد.
در زمینه کمآبیاري و بررسی اثر تیمارهاي مختلف آبیاري، امیري - 1388 - از مدل WOFOST جهت پیشبینی رشد و نمو برنج در شرایط خشکی استفاده نمود. این تحقیق در قالب طرح بلوك کاملا تصادفی با 6 مدیریت آبیاري به عنوان تیمار در سه تکرار اجرا گردید. مدیریتها شامل غرقاب دائم، آبیاري پس از 1 ،3، و 5 روز، محو شدن آب از سطح زمین وآبیاري با دوره هاي 5 و 8 روز بود. از این تحقیق نتیجه گرفته شد که مدل WOFOST در شبیهسازي بیوماس کل و بیوماس پانیکول از دقت مناسبی برخوردار است در صورتی که این مدل مقدار شاخص سطح برگ را در این مطالعه بیشتر از مقدار اندازهگیري شده آن شبیهسازي نمودهاست.
از مدل WOFOST جهت برآورد خلاء عملکرد1 نیز استفاده شده است. نصیري محلاتی و همکاران - 1388 - پهنهبندي آگرواکولوژیک گندم را در استان خراسان با استفاده از مدل WOFOST انجام دادند. در این تحقیق که جهت برآورد پتانسیل و خلاء عملکرد انجام گردید، نشان داده شد که این مدل قابلیت خوبی براي پیشبینی عملکرد و مراحل فنولوژي واریتههاي مختلف گندم در شرایط بهینه تولید دارد. در عین حال نکته قابل توجه این است که کلیه مدلهاي موجود براي شرایط فعلی اقلیم جهان ساخته شدهاند و مکانیسمهاي واکنشهاي گیاهان به تغییرات اقلیم بایستی در داخل این مدلها فرمولبندي و لحاظ شود تا بتوان پیامدهاي تغییر اقلیم را با دقت بیشتري پیشبینی کرد.
مواد وروشها
منطقه مورد مطالعه:
همانطور که در شکل شماره یک مشاهده می شود منطقه مورد مطالعه دشت قزوین می باشد که در شمال غرب کشور در ناحیهاي بین عرضهاي جغرافیایی 9 42 ْ34 تا 29 1ْ34 شمالی و طولهاي جغرافیایی 36 2 ْ46 تا 58 32ْ 46 شرقی و در جوار استان البرز واقع شده است. براي واسنجی مدل از اطلاعات استان البرز و فارس استفاده شد که محل آن در شکل مشخص شده است.
مدل 2WOFOST
- WOrld FOod STudies - WOFOST یک مدل عمومی شبیهسازي رشد گیاهی است، که میتواند براي شبیهسازي رشد بسیاري از گیاهان یک ساله بکار رود. این مدل مانند همه مدلهاي ریاضی تولیدات کشاورزي یک ساده سازي از واقعیت است. عملاً عملکرد محصولات زراعی نتیجه اثرات متقابل اکولوژی کی، تکنولوژیکی و اقتصادي اجتماعی است، در حالی که در WOFOST فقط فاکتورهاي اکولوژیکی با فرض فعالیتهاي بهینه مدیریتی بکار میروند - بوگارد و همکاران، . - 1998 این مدل قادر است رشد گیاه را در سه ﺣﺎﻟﺖ - پتانسیل، شرایط کمبود آب3 و کمبود مواد مغذي4 - ون ایترسام و رابینگر، - - 1997 شبیهسازي کند.
در حالت تولید پتانسیل، سرعت رشد گیاه با استفاده از شرایط آب و هوایی و خصوصیات گیاهی تعیین می شود. در حالت کمبود آب تأثیر دوره هاي کمبود رطوبتی خاك روي رشد گیاه در نظر گرفته میشود و محصول تولید شده در حالت کمبو د آب در واقع بیشترین مقدار محصولی است که می تواند در شرایط کمبود آب - یا دیم - بدست آید.
عملکرد محدود تحت تأثیر خشکی به رطوبت قابل دسترس خاك بستگی دارد که بوسیله بارندگی و تبخیر وتعرق و توزیع این پارامترها در طول فصل رشد ، نوع خاك، عمق خاك و تأثیر آب زیرزمینی تعیین میشود. تفاوت بین محصول تولید شده در حالت پتانسیل و حالت کمبود آب نشان دهنده افزایش تولیدي است که با آبیاري قابل دستیابی است.
