اثر مدیریت‌های مختلف آب و تأمین کود نیتروژن بر دقت و کارایی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد و کارایی مصرف آب گوجه‌فرنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار بخش آبیاری و فیزیک خاک، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

3 استادیار بخش آبیاری موسسه تحقیقات خاک و آب - کرج -ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

چکیده

برنامه‌ریزی آبیاری و تأمین نیاز کود نیتروژن تأثیر زیادی بر عملکرد و کارایی مصرف آب گوجه‌فرنگی دارد. لیکن به دلیل هزینه‌بر و زمان‌بر بودن انجام آزمایش‌های مختلف، برای دستیابی به مناسب‌ترین میزان آب آبیاری و کود نیتروژن، می‌توان از مدل‌های رشد گیاهی مانند AquaCrop استفاده کرد. بدین منظور از داده‌های جمع‌آوری شده از یک مزرعه آزمایشی در اسماعیل آباد قزوین طی دو سال زراعی استفاده شد. اثر مقدار آبیاری در چهار سطح (E1: 50، E2: 75، E3: 100 و E4: 125 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A) و مقدار کود مصرفی در سه سطح (F1: 70 درصد نیاز کودی، F2: 100 درصد نیاز کودی گیاه و F3: 40 درصد نیاز کودی) بر عملکرد گوجه‌فرنگی در نظر گرفته شد. ابتدا مدل AquaCrop تحت شرایط بدون تنش کودی و با استفاده از داده‌های سال اول واسنجی شد. سپس از تیمار F3 در سال اول و دوم برای واسنجی این مدل تحت شرایط کودی (40 درصد نیاز کودی) استفاده شد. نتایج نشان داد که همبستگی بالایی بین مقادیر مشاهداتی و شبیه‌سازی شده عملکرد (R2=0.915) و کارایی مصرف آب (R2=0.893) وجود داشت. نتایج مقایسه مقادیر مشاهداتی و شبیه‌سازی شده توسط آماره‌های میانگین خطای اریب، جذر میانگین مربعات خطا و جذر میانگین مربعات نرمال شده نشان داد که دقت این مدل برای تعیین هر دو پارامتر عملکرد و کارایی مصرف آب قابل قبول بود. مقادیر این آماره‌ها برای عملکرد به ترتیب برابر با 02/0- (تن بر هکتار)، 42/0 (تن بر هکتار) و 07/0 و برای کارایی مصرف آب به ترتیب برابر با 01/0- (کیلوگرم بر مترمکعب)، 02/0 (کیلوگرم بر مترمکعب) و 03/0 بود. با توجه به مقادیر کارایی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد (41/0) و کارایی مصرف آب  (19/0)، استفاده از این مدل برای شبیه‌سازی عملکرد و کارایی مصرف آب گوجه‌فرنگی تحت شرایط مختلف آبیاری و کود مصرفی پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of Irrigation Water Management and Fertilizer Amount on AquaCrop Accuracy and Efficiency for Tomato Yield and Water Use Efficiency Simulation

نویسندگان [English]

  • niazali Ebrahimipak 1
  • Aslan Egdarnejad 2
  • Arash Tafteh 3
  • Mohammad Ali Ansari 4
1 Associate Professor of Irrigation and Soil Physics, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research and Education Organization, Karaj, Iran
2 Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
3 Assistant pro. irrigation department.SWRI.Karaj.Iran
4 M.Sc. Student of Irrigation and drainage, Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Irrigation water and nitrogen fertilizer management have an effective effect on tomato yield and water use efficiency. So, it is important to know the best amount of irrigation and nitrogen fertilizer for tomato cultivation. Since doing farm researches need time and funds, it is necessary to use crop growth models like AquaCrop. Regarding that, data collected from Ismaeel Abad research station was used. The study was conducted there, irrigation was considered as four levels (E1: 50, E2: 75, E3: 100, and E4: 125 mm evaporation from pan class A) and fertility uses was considered as three levels (F1: 70, F2:100, and F3: 40 percent as fertility needed). At first, AquaCrop was calibrated without considering any fertility stresses using first year data. Then, F3 treatment in the first and second year was used to calibrate AquaCrop for fertility stress (40 percent as fertility needed). Results showed high correlation between observation and simulation values for yield (R2=0.915) and water use efficiency (R2=0.893). MBE, RMSE and NRMSE values showed a good precision for the model. The mentioned values were -0.02 (ton.ha-1), 0.42 (ton.ha-1) and 0.07 for yield, respectively, and -0.01 (ton.ha-1), 0.02 (ton.ha-1) and 0.03 for water use efficiency, respectively. Due to AquaCrop efficiency for simulating tomato yield (EF=0.41) and water use efficiency (EF=0.19), it is recommended to use AquaCop for simulating tomato yield and water use efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fertility Stress
  • Deficit Irrigation Scenarios
  • Water Use Efficiency
  • Crop Growth Model

مراجع

ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، احمدی، م.، اگدرنژاد، ا.، و خاشعی سیوکی، ع. 1397. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد زعفران تحت سناریوهای مختلف کم‌آبیاری و مصرف زئولیت. حفاظت منابع آب و خاک. 8(1): 132-117.
ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، اگدرنژاد، ا.، تافته، آ.، و احمدی، م. 1398. ارزیابی مدل‌های WOFOST، AquaCrop و CropSyst در شبیه‌سازی عملکرد کلزا در منطقه قزوین. آبیاری و زهکشی ایران. 13(3-75): 726-715.
احمدی، م.، ع. خاشعی‌سیوکی و م. ح. سیاری. 1395. بررسی مدل مناسب تعیین نیاز آبی زعفران (Crocus sativus L.) و تعیین میزان تنش‌های آبی وارده. بوم‌شناسی کشاورزی، 8(4): 520-505.
احمدی، م.، قنبرپوری، م.، و اگدرنژاد، ا. 1400. مقدار آب کاربردی گندم با استفاده از تحلیل حساسیت و ارزیابی مدل AquaCrop. مدیریت آب در کشاورزی. 8(1): 30-15.
انصاری، ح.، سالاریان، م.، سالاریان، م. تکرلی، ع.، و بایرام، م. 1393. تعیین عمق بهینه آبیاری محصول گندم و گوجه‌فرنگی به کمک مدل AquaCrop (مطالعه موردی مشهد)، نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 1(8): 95-86.
تافته، آ.، ابراهیمی‌پاک، ن.، بابازاده، ح.، و کاوه، ف. 1392. ارزیابی توابع تولید برای برآورد عملکرد گوجه‌فرنگی در تیمارهای مختلف آبیاری در قزوین، پژوهش آب در کشاورزی، 27(3): 328-315.
حسن‌لی، م.، افراسیاب، پ.، و ابراهیمیان، ح. 1394. ارزیابی مدل‌های AquaCrop و SALTMED در تخمین عملکرد محصول ذرت و شوری خاک. تحقیقات آب و خاک ایران. 46(3): 498-487.
حیدری‌نیا م.، ناصری ع.، و برومندنسب، س. 1391. بررسی امکان کاربرد AquaCrop در برنامه‌ریزی آبیاری آفتابگردان در اهواز. مهندسی منابع آب. 5(1): 41-39.
خرسند، ا.، وردی‌نژاد، و.، و شهیدی، ع. 1393. ارزیابی عملکرد مدل AquaCrop در پیش‌بینی عملکرد گندم، رطوبت و شوری نیمرخ خاک تحت تنش‌های شوری و کم‌آبیاری. مدیریت آب و آبیاری. 4(1): 104-89.
رنجبر، آ. 1395. شبیه‌سازی توأمان آب، نیتروژن و عملکرد محصول به منظور تعیین شاخص تغذیه نیتروژن در دوره رشد ذرت، رساله دکتری، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران. پاکدشت.
ضیایی غ.، بابازاده ح.، عباسی ح. و کاوه ف . 1393. بررسی عملکرد مدل‌های AquaCrop و CERES-Maize در برآورد اجزای بیلان آب خاک و عملکرد ذرت. تحقیقات آب و خاک ایران. 45(4): 445-435.
علیزاده، ح. ع.، نظری، ب.، پارسی‌نژاد، م.، رمضانی اعتدالی، ه. و جانباز، ح. ر. 1389، ارزیابی مدل AquaCrop در مدیریت کم‌آبیاری گندم در کرج. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 24(2): 283-273.
فیض‌آبادی، م.، قهرمانی، ز.، برزگر، ط. و گلچین، ا. 1395. تأثیر سطوح مختلف ورمی‌کمپوست و تغذیه نیتروژن بر شاخص‌های رشدی نشای گوجه‌فرنگی رقم Rio Grande، به‌زراعی کشاورزی. 18(3): 580-569.
محمدی، م.، داوری، ک.، قهرمان، ب.، انصاری، ح.، و حق‌وردی، ا. 1394. واسنجی و صحت‌سنجی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد گندم بهاره تحت تنش همزمان شوری و خشکی. پژوهش آب در کشاورزی. 29(3): 295-277.
وطن‌خواه، ا.، و ابراهیمیان، ح. 1395. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد ذرت علوفه‌ای در طول جویچه. تحقیقات آب و خاک ایران. 47(3): 504-495.
Ahmadee, M., Khashei Siuki, A., and Hashemi, S. R., 2014. The effect of magnetic water and calcific and potasic zeolite on the yield of Lepidium Sativum L, International journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 2(6): 2051-2060.
Ahmadi S. H., Mosallaeepour E., Kamgar-Haghighi A.K., and Sepaskhah, A. R. 2015. Modeling maize yield and soil water content with AquaCrop under full and deficit irrigation managements. Water Resource Management. 29: 2837-2853.
Akumaga,U., Tarhule,A and Yusuf,A.A. 2017. Validation and testing of the FAO AquaCrop model under different levels of nitrogen fertilizer on rainfed maize in Nigeria, West Africa. Agricultural and Forest Meteorology 232: 225–234.
Andarziana,B., Bannayanb, M., Stedutoc, P., Mazraeha, 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. Agricultural Water Management, 100:1-8.
Araya A., Solomon H., Kiros M.H., Afewerk K., and Taddese, D. 2010. Test of AquaCrop model in simulating biomass and yield of water deficient and irrigated barley (Hordeum vulgare). Agricultural Water Manage. 97: 1838-1846.
Farre, F., and Faci, J.M., 2009. Deficit irrigation in maize for reducing agricultural water use in a Mediterranean environment. Agricultural Water Management. 96: 384-394.
Geerts, S., and Raes, D. 2009. Deficit irrigation as on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agricultural Water Management. 96: 1275-1284.
Heng, L.k., Hsiao, T.C., Evett, S., Howell, T., and Steduto, P. 2009. Validating the FAO AquaCrop model for Irrigated and Water Deficient field maize. Agronomy Journal. 101(3):488-498.
Hsiao, T.C., Heng, L., Steduto, P., Rojas-Lara, B., Raes, D., and Fereres, E. 2009. AquaCrop-The FAO crop model to simulate yield response to water: III. Parameterization and testing for maize. Agronomy Journal.101(3): 448-459.
Katerji, N., Campi, P., and Mastrorilli, M. 2013. Productivity, evapotranspiration, and water use efficiency of corn and tomato crops simulated by AquaCrop under contrasting water stress conditions in the Mediterranean region. Agricultural Water Management. 130: 14-26.
Linker, R., Ioslovich, I., Sylaios, G., Plauborg, F., and Battilani, A. 2016. Optimal model-based deficit irrigation scheduling using AquaCrop: A simulation study with cotton, potato, and tomato. Agricultural Water Management. 163: 236-243.
Masanganise J., Basira, K., Chipindu, B., Mashonjowa, E., and Mhizha, T. 2013. Testing the utility of a crop growth simulation model in predicting maize yield in a changing climate in Zimbabwe. International Journal of Agricultural and Food Science. 3(4): 157-163.
Opoku Darko, R., Shouqi, Y., Haofang, Y., Junping, L. and Abbey, A. 2016. Calibration and validation of AquaCrop for deficit and full iriigation of tomato. International Journal of Agriculture and Biological Engineering. 9(3): 104-110.
Pascual, B. J. V., Maroto, A. San Sbutista, S. G, Lopez, J. Alagarod. 2000. In fluence of watering on the yield and cracking of cherry fresh market and processing tomatos. J. Hort. Sci. Biotech. 75: 171-175.Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T.C., and Fereres, E. 2009. AquaCrop— the FAO crop model to simulate yield response to water II. Main algorithms and software description. Agronomy Journal. 101:438–447.
 Stricevic, R., Cosic, M., Djurovic, N., Pejic, B., and Maksimovic, L. 2011. Assessment of the FAO AquaCrop model in the simulation of rainfed and supplementally irrigated maize sugar beet and sunflower. Agricultural Water Management. 98: 1615-1621.
Todorovic, M., Albrizio, R., Zivotic, L., Abi Saab, M. T., and Steduto, P. 2009. Assessment of AquaCrop, Cropsyst, and WOFOST Models in the simulation of sunflower growth under different water regimes. Agronomy Journal. 101(3): 509-521.
Van Gaelen,H., Tsegay,A., Delbecque,N., Shrestha,N., Garcia,M., Fajardo,H., Miranda, R., Vanuytrecht,E., Abrha,B., Diels,J and Raes,D. 2014. A semi-quantitative approach for modelling crop response to soil fertility: evaluation of the Aqua crop procedure. Journal of Agricultural Science. 153(7): 1–16.
نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران
دوره 12، شماره 3 - شماره پیاپی 47
فروردین 1401
صفحه 121-136

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار