-154096191923

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال چهارم، شماره دوم، زمستان 1393

شبیه سازي عملکرد و تبخیر و تعرق ذرت علوفه اي با استفاده از مدل AquaCrop

محمد قربانیان کردآبادي1، عبدالمجید لیاقت2*، ابراهیم وطنخواه3، و حمیده نوري4

1) دانشجوي دکتري؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه تهران؛ تهران؛ ایران
2*) استاد؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه تهران؛ تهران؛ ایران
*نویسنده مسئول مکاتبات: [email protected]
دانشجوي کارشناسی ارشد؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه تهران؛ تهران؛ ایران
استادیار، گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه تهران؛ تهران؛ ایران

تاریخ دریافت: 18/10/1392 تاریخ پذیرش: 30/03/93

چکیده
استفاده از مدل هاي گیاهی هم چون مدل AquaCrop می تواند ابزاري مفید براي مدیریت کارآتر مصرف آب باشد که این مدل ها قبل از بکارگیري بایستی مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش، دقت مدل AquaCrop در برآورد وزن تر اندام هوایی و تبخیر و تعرق ذرت در شرایط متفاوت بافت و حاصلخیزي خاك مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش مزرعه اي به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی با سه تیمار بافت خاك (لوم رسی سیلتی، لوم و لومی شنی) و در سه سطح حاصلخیزي خاك (بدون افزودن کود، افزودن یک و دو درصد کود به خاك) و در سه تکرار در تابستان سال 1391 در منطقه جی و قهاب اصفهان اجرا شد. نتایج این تحقیق نشان داد که این مدل در پیش بینی وزن تر اندام هوایی ذرت علوفه اي بسیار کارآمد است. میانگین خطاي نرمال شده( nRMSE) در برآورد وزن تر اندام هوایی ذرت در مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 87/0% و 67/0% بدست آمد. پیشبینی تبخیر و تعرق ذرت در طول فصل رشد توسط مدل با میزان خطاي بیشتري همراه بود. بیشینه و کمینه میانگین ریشه مربعات خطاي مدل، در تیمارهاي خاك لومی شنی با افزودن دو درصد کود( 2SLF) و خاك لوم با افزودن یک درصد کود(1LF) به ترتیب برابر 88/0 و 42/1 میلیمتر بر روز بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که میانگین مقادیر RMSE و nRMSE در شبیه سازي تبخیر و تعرق ذرت در خاك لوم شنی به ترتیب برابر 16/1 و 3/24% است که بیش تر از میانگین مقادیر RMSE و nRMSE در دو نوع خاك لوم رسی سیلتی و لوم -که به ترتیب برابر 08/1، 2/26% و 93/0، 4/20% است- میباشد. البته باید به این نکته توجه داشت که دقت مدل در پیش بینی تبخیر و تعرق در سطوح مختلف حاصلخیزي خاك بسته به بافت خاك متفاوت بود به طوري که در خاك لوم بیش ترین میزان خطا در تیمار بدون افزودن کود(97/0 میلیمتر) و در خاك لوم شنی در تیمار با افزودن دو درصد کود(42/1 میلیمتر) حاصل گردید.
کلید واژه ها: مدل هاي گیاهی؛ مدیریت مصرف آب؛ نیاز آبی؛ واسنجی و صحت سنجی مدل

مقدمه
کاهش شدید منابع آب، تغییرات اقلیمی و به دنبال آن سیاستگذاري ها براي کاهش آب تخصیصی بخش کشاورزي موجب شده که مدیریت مصرف آب در این بخش از اهمیت ویژهاي برخوردار گردد. مدیریت مصرف آب در بخش کشاورزي بدون توجه به روابط آب، خاك و گیاه امري غیرممکن است. به دلیل اینکه آزمایشهاي مزرعهاي نیازمند صرف وقت، هزینه و انرژي بوده و همچنین به دلیل محدودیت این آزمایش ها به شرایط فیزیکی مزرعه، کوتاه بودن مدت آزمایش و نیز محدودیت در تعداد سناریو هایی که توسط آزمایش بررسی می شوند ،استفاده از مدل ها و نرم افزارها در روابط آب و خاك توسعه یافته است (1986 ,Russo and Bakker). از جمله این مدل ها می توان به مدل Crop ،WOFOST ،SWAP
Budget ،CROPWAT ،Syst و CRPM اشاره کرد که هر کدام مزیت هایی بر دیگري دارد( 1994Stockle et al., ؛
van Dam and, 2008 ؛Sepaskhah et al., 2006
.(Kroes
مدل AquaCrop یکی دیگر از مدل هاي گیاهی است که توسط سازمان خوار و بار جهانی (فائو) توسعه یافته است. نتایج تحقیقات Todorovic و همکاران( 2009) براي مقایسه مدل هاي WOFOST ،AquaCrop و Crop Syst در شبیه سازي عملکرد گیاه آفتاب گردان در جنوب ایتالیا نشان داد که مدل AquaCrop به دلیل سادگی و نیاز به داده هاي کمتر ترجیح دارد. این مدل که نسخه اولیه آن در سال 2007 ساخته شده، مدلی فراگیر بوده به این معنا که براي محدوده وسیعی از محصولات مختلف زراعی ،روغنی و غدهاي قابل استفاده است( 2012 Raes et al.,).
Heng و همکاران( 2009) از این مدل براي شبیه سازي عملکرد گیاه جو در شرایط آب و هوایی مختلف در پنج منطقه (اتیوپی، ایتالیا، سوریه، مونتانا و امریکا) در سالهاي مختف استفاده نمودند که نتایج نشان داد که مدل براي شرایط محیطی و آب وهوایی مختلف قادر است عملکرد گیاه را به خوبی شبیهسازي کند. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که در تنشهاي شدید کم آبیاري مدل در شبیه سازي پارامترها از دقت رضایت بخشی برخوردار نیست( 2009Heng et al., ). علیزاده و همکاران( 1389) کارآیی مـدل AquaCrop را براي گندم در منطقه کرج براي دور آبیاري 7 و 14 روز مورد مطالعه قرار دادند. نتایج ایـن تحقیـق نشـان داد کـهمدل در پـیش بینـی عملکـرد دانـه، کـارآیی مصـرف آبقابلیت خوبی داشت ولی بـا افـزایش دور آبیـاري بـه 14 روز، دقت مدل کاهش یافت. در ارزیابی مدل AquaCrop براي کلزا توسط اروانه و عباسـی (1393) مـدل عملکـردمحصول، تغییرات رطوبت خـاك، عمـق توسـعه ریشـه ووزن اندام هوایی را به خوبی در مزرعه پیش بینی کرد. در این تحقیق مقدار میانگین ریشه مربعـات خطـا ( RMSE) براي عمق توسعه ریشه و وزن توده اندام هوایی به ترتیب برابر 08/0 متر و 6/1 تن بر هکتار بدست آمد.
مدل AquaCrop در سال 2012 با اضافه کردن اثر تنش شوري بر رشد گیاه و شبیه سازي انتقال املاح ،ارتقاء یافت( 2012Raes et al., ). خرسند و همکاران (1393) با در نظر گرفتن سطوح مختلف شوري و کم
آبیاري بر روي گیاه گندم، با استفاده از مدل AquaCrop عملکرد دانه، رطوبت و شوري خاك در تیمارهاي مختلف را پیش بینی کردند. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل AquaCrop در پیش بینی شوري عصاره اشباع در مقایسه با عملکرد دانه و رطوبت خاك خطاي بیشتري داشت .
69713088118793

سال

چهارم

/

شماره

2
/

زمستان

سال

چهارم

/

شماره

2

/

زمستان

Stricevic و همکاران( 2014) اثر کم آبیاري و افزودن کود نیتروژن بر عملکرد ذرت و بهروه وري آب طی سالهاي 2009 و 2010 در دهلی را با استفاده از مدل AquaCrop شبیه سازي نمودند. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل مذکور از دقت خوبی در برآورد مقدار زیست توده و وزن دانه ذرت برخوردار است (میانگین ریشه مربعات خطا در این تحقیق 29/0 تا 42/0 تن بر هکتار و ضریب تبیین 9/0 تا 91/0). همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که دقت مدل با افزایش سطح تنش کاهش می یابد به طوریکه کمترین دقت در تیمار بدون افزودن کود و تیمار حداکثر کم آبیاري حاصل شد. میزان خطاي مدل AquaCrop در شبیه سازي بهره وري آب 35/2 تا 5/27 درصد بود( 2014 Stricevic et al.,). فقیر بودن خاك هاي مناطق مرکزي کشور و کمبود مواد آلی در این خاکها به عنوان یک تنش محیطی براي گیاهان باعث می شود که میزان تبخیر و تعرق و عملکرد گیاهان متفاوت از تبخیر و تعرق محاسباتی بر اساس نشریه 56 فائو باشد(1998 Allen et al.,). علاوه بر این ضرایبگیاهی ارائه شده در نشریه 56 فائو عمدتاً مربوط به خاکهاي آمریکاي شمالی و اروپا بوده که این خاکها از نظر مواد آلی غنی می باشد( 1998 Allen et al.,) و استفاده از این ضرایب گیاهی براي گیاهان در فلات مرکزي ایران نیازمند بررسی است. در زمینه شبیه سازي اثر کم آبیاري بر محصولات مختلف با استفاده از مدل AquaCrop تا بحال تحقیقات زیادي انجام شده ولی در زمینه شبیه سازي اثر تنش حاصلخیزي بر عملکرد و تبخیر و تعرق ذرت با استفاده از این مدل تحقیقات محدودي انجام شده است. لذا هدف از این تحقیق شبیه سازي اثر تنش ناشی از کاهش حاصلخیزي خاك بر عملکرد و تبخیر و تعرق ذرت علوفه اي در سه بافت مختلف خاك با استفاده از مدل AquaCrop است.
مواد و روش ها
اندازه گیري داده هاي مزرعه اي
عملکردعلوفه اي
آزم ایش ب ه ص ورت کش ت لایس یمتري در مزرع ه آزمایشی در بخش جـی و قهـاب شهرسـتان اصـفهان درتابستان 1391 انجام شد. این محل با طول جغرافیایی 51 درجه و عرض جغرافیایی 32 درجه شـمالی داراي آب وهواي خشک و نیمه خشک می باشد. آزمایش به صـورتفاکتوریل و در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی با سـهتیمار بافـت و سـه تیمـار تـراکم خـاك در سـه تکـرار ومجموعاً در 27 میکرولایسیمتر انجام شد. در این تحقیق از میکرولایســیمتر زهکــش دار بــه ارتفــاع 80 و قطــر 32 سانتی متر که در آنها لوله 16 میلی متري سوراخ دار با فیلتـرمصنوعی (پارچه اي) و فیلتر شنی به عنوان زهکـش تعبیـهشده بود، استفاده گردید. خاك هاي مورد مطالعـه در ایـنتحقیق شامل سه نوع خاك سنگین، متوسط و سبک بـود.خاك سنگین با بافت لوم رسـی سـیلتی از محـل مزرعـه،خاك سبک با بافـت لـوم شـنی از مزرعـه کشـاورزي درمنطق ه روش ن دش ت در فاص له 6 کیل ومتري از مزرع ه آزمایشی تهیه شد و خاك با بافت لوم از ترکیب و اختلاط مساوي دو بافت سبک و سنگین تهیه گردید. آب آبیـارياز چ اه آب در نزدیک ی مح ل مزرع ه تهی ه ش د. نت ایج خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاك هاي مورد مطالعـه وآب آبیاري در جداول 1، 2 و 3 آورده شده است.

جدول 1. مشخصات فیزیکی خاکهاي مورد مطالعه

درصد رطوبت درصد رطوبت جرم مخصوص
بافت رس)%( سیلت)%( شن(%) ظرفیت زراعی پژمردگی دائم ظاهري

لوم رسی سیلتی 38 44 18 7/33 5/15 27/1
لوم شنی 18 19 63 5/23 11 5/1 لوم 26 29 45 29 5/12 38/1

سال

چهارم

/

شماره

2
/



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید