بررسی موازنه آب خاک، تاریخ کاشت و عملکرد گندم با استفاده از مدل AquaCrop در شرایط دیم و آبیاری محدود

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی (استادیار پژوهش) بخش تحقیقات فنی و مهندسی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان (شاهرود)

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران

3 استاد گروه مهندسی آبیاری دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مدل­های شبیه­سازی، به دلیل ارائه تأثیرات کمّی آب بر عملکرد محصول، ابزاری ارزشمند برای بهبود مدیریت مصرف آب در مزرعه و فزونی بهره‌‌وری آب هستند.  مدل AquaCrop که سازمان خوار بار و کشاورزی جهان (فائو) آن را توسعه داده است، قابلیت بررسی روند تولید را تحت گزاره‌‌های مختلف دارد.  در این تحقیق به­منظور ارزیابی کارایی نرم‌‌افزار AquaCrop از داده­های دو سالۀ گندم دیم (86-1384) حاصل از یک طرح تحقیقاتی در بالادست حوضۀ کرخه (استان لرستان) استفاده شده است.  آزمایش­های مزرعه­ای شامل: دیم، یک نوبت آبیاری در زمان کاشت و یک نوبت آبیاری در بهار بود که در مزارع کشاورزان اجرا شد.  کاربرد نرم‌افزار AquaCrop در تحلیل نتایج مزرعه‌ای آزمایش‌های آبیاری محدود گندم دیم، حاکی از قابلیت‌‌های این نرم‌افزار در برآورد عملکرد، موازنۀ آب خاک و درصد پوشش گیاهی است.  میانگین انحراف نرمال شده مقادیر شبیه­سازی شده از مقادیر اندازه­گیری شدهبرای درصد پوشش گیاهی، مقدار آب خاک و عملکرد دانه به­ ترتیب برابر 53/8، 34/10 و 34/8 درصد به­دست آمد که مطلوب به نظر می‌رسد.  ضریب کارآیی مدل در تخمین عملکرد، موازنۀ آب خاک و درصد پوشش سبز به ­ترتیب 93/0، 78/0 و 92/0 است.  شاخص سازگاری نزدیک به یک است که نشان از سازگاری مقادیر رطوبت آب خاک، عملکرد دانه و درصد پوشش گیاهی در مدل با مقادیر واقعی دارد.  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 نیمه­سرد کارآمد ‌باشد، اما در بقیه موارد نتایج نشان‌‌دهنده توانمندی مدل در تخمین مناسب عملکرد تحت شرایط دیم و آبیاری محدود است. 

Alizadeh, H. A., Nazari, B., Parsinejad, M., Ramezani-Eetedali, H. and Janbaz, H. R. 2010. Evaluation of AquaCrop model on wheat deficit irrigation in Karaj area. Iranian J. Irrig. Drain. 2(4): 273-283.
(in Farsi)

Andarzian, B., Bannayan, M., Steduto, P., Mazraeh, H., Barati, M. E., Barati, M. A. and Rahnama, A.  2011. Validation and testing of the AquaCrop model under full and deficit irrigated wheat production in Iran. Agric. Water Manag. 100 (1): 1-8.

Anon. 2009. The ETo Calculator. The ETo Calculator Evapotranspiration from a Reference Surface.  Reference Manual. Version 3.1. FAO. Rome. Italy.

Anon. 2010. AquaCrop-The FAO Crop Model to Simulate Yield Response to Water. Ver. 3.1.

Araya, A., Keesstra, S. D. and Stroosnijder, L. 2010. Simulating yield response to water of Teff (Eragrostis tef) with FAO’s AquaCrop model. Field Crop. Res. 116, 196-204.

Babazadeh, H. and Sarai-Tabrizi, M. 2012. Assessment of AquaCrop model under soybean deficit irrigation management condition. J. Water Soil. 26(3): 329-339. (in Farsi)

Bradford, K. J. and Hsiao, T. C. 1982. Physiological Responses to Moderate Water Stress. In: Lange, O. L., Nobel, P. S., Osmond, C. B. and Ziegler, H. (Eds.) Physiological Plant Ecology. II. Water Relations and Carbon Assimilation. Encyclopedia of Plant Physiology. New Series. Vol. 12B. Sprimger-Verlag,
New York. 263-324.

Doorenbos, J. and Kassam, A. H. 1979. Yield response to water. Irrigation and Drainage. Paper No. 33.  FAO. Rome. Italy.

Eitzinger, J., Trnka, M., Hösch, J., Žalud, Z. and Dubrovský, M. 2004. Comparison of CERES, WOFOST and SWAP models in simulating soil water content during growing season under different soil conditions. Ecol. Modell. 171, 223-246.

Farahani, H. J., Izzi, G., Steduto, P. and Oweis, T. Y. 2009. Parameterization and evaluation of AquaCrop for full and deficit irrigated cotton. Agron. J. 101, 469-476.

Garcia-Vila, M., Fereres, E., Mateos, L., Orgaz, F. and Steduto, P. 2009. Deficit irrigation optimization of cotton with AquaCrop. Agron. J. 101, 477- 487.

Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Miranda, R., Cusicanqui, J. A., Taboada, C., Mendoza, J., Huanca, R., Mamani, A., Condori, O., Mamani, J., Morales, B., Osco, V. and Steduto, P. 2009. Simulating yield response to water of Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) with FAO-AquaCrop. Agron. J. 101,
499-508.

Hanks, R. J. 1983. Yield and Water-Use Relationships. In:Lange, O. L., Kappen, L. and Schulze, E. D. (Eds.) Ecological Studies. Analysis and Synthesis. Vol. 19. Water and Plant Life. Springer-Verlag.  Berlin. 

Heng, L. K., Evett, S. R., Howell, T. A. and Hsiao, T. C. 2009. Calibration and testing of FAO AquaCrop model for maize in several locations. Agron. J. 101, 488-498.

Hsiao, T. C., Fereres, E., Acevedo, E. and Henderson, D. W. 1976. Water Stress and Dynamics of Growth and Yield of Crop Plants. In: Lange, O. L., Kappen, L. and Schulze, E. D. (Eds.) Ecological Studies.  Analysis and Synthesis. Vol. 19. Water and Plant Life. Springer-Verlag, Berlin. 281-305.

Hsiao, T. C., Heng, L. K., Steduto, P., Raes, D. and Fereres, E. 2009. AquaCrop-Model parameterization and testing for maize. Agron. J. 101, 448-459.

Loague, K. and Green, R. E. 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: Overview and application. J. Contam. Hydrol. 7, 51-73.

Raes, D. 2002. BUDGET, A Soil Water znd Salt Balance Model. Reference Manual. Faculty of Agricultural and Applied Biological Sciences Institute for Land and Water Management. Belgium.

Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E. 2006. Structure, algorithms and functionalities of the FAO crop-water productivity model AquaCrop. International Symposium on Water and Land Management for Sustainable Irrigated Agriculture. April 4-8. Adana. Turkey. 

Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E. 2009. AquaCrop-The FAO crop model for predicting yield response to water: II. Main algorithms and soft ware description. Agron. J. 101, 438-447.

Ramezani-Etedali, H., Nazari, B., Tavakoli, A. R. and Parsinejad, M. 2009. Evaluation of CROPWAT model in deficit irrigation management of wheat and barley in Karaj. J. Water Soil. 23(1): 119-129.  (in Farsi)

Salemi, H. R., Soom, M. A. M., Lee, T. S., Mousavi, S. F., Ganji, A. and Yusoff, M. K. 2011. Application of AquaCrop model in deficit irrigation management of winter wheat in arid region. African J. Agric.  Res. 610, 2204-2215.

Singh, A. K., Tripathy, R. and Chopra, U. K. 2008. Evaluation of CERES-wheat and CropSyst models for water-nitrogen interactions in wheat crop. Agric. Water Manag. 95, 776-786.

Smith, M. 1992. CROPWAT, A computer program for irrigation planning and management. FAO.  Irrigation and Drainage. Paper No. 46. FAO. Rome.

Steduto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E. 2007. On the conservative behavior of biomass water productivity.  Irrig. Sci. 25, 189-207. 

Steduto, P., Hsiao, T. C., Raes, D. and Fereres, E. 2009. AquaCrop-The FAO crop model to simulate yield response to water: I. Concepts and underlying principles. Agron. J. 101, 426-437.

Tanner, C. B. and Sinclair, T. R. 1983. Efficient Water Use in Crop Production: Research or Re-Search? In:  Taylor, H. M., Jordan, W. R. and Sinclair, T. R. (Eds.) Limitations to Efficient Water Use in Crop Production. ASA, CSSA and SSSA. Madison. WI.

Tavakoli, A. R., Oweis, T., Ashrafi, Sh., Asadi, H., Siadat, H. and Liaghat, A. 2010. Improving rainwater productivity with supplemental irrigation in upper Karkheh river basin of Iran. International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA). Aleppo. Syria.

Vaux, H. J. Jr. and Pruitt, W. O. 1983. Crop-water production functions. Adv. Irrig. 2, 61-97.

Willmott, C. J. 1982. Some comments on the evaluation of model performance. Bulletin of the American Meteorological Society (SAUO). 63, 1309-1313.