شبیه‌سازی تأثیر تغییر اقلیم بر عملکرد محصول سیب‌زمینی با استفاده از مدل رشد گیاهی AquaCrop

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی علوم آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

2 بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهار محال و بختیاری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شهرکرد، ایران

چکیده

این پژوهش با استفاده از مدل رشد گیاهی AquaCrop به‌منظور شبیه‌سازی عملکرد محصول سیب‌زمینی در سطوح آبیاری 100، ۸۰ و 65 درصد نیاز آبی گیاه تحت شرایط تغییر اقلیم در منطقه شهرکرد انجام شد. از داده­های دو سال زراعی ۱۳۹۲ و ۱۳۹۳ برای واسنجی و صحت‌سنجی مدل رشد گیاهی AquaCrop استفاده گردید. برای بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر عملکرد محصول، داده‌های خروجی مدل گردش عمومی HadCM3 تحت دو سناریویA2  و B1 برای دوره­های 2030-2011 و 2065-2046 توسط مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس­نمایی و به‌عنوان ورودی‌های مدل رشد به‌کار برده شد. براساس نتایج، شبیه‌سازی عملکرد سیب‌زمینی با مدل رشد گیاهی AquaCrop با دقت بالایی صورت گرفت به‌طوری که متوسط اختلاف بین مقادیر مشاهداتی و شبیه‌سازی شده در مرحله واسنجی و صحت‌سنجی به‌ترتیب 56/0 و 68/0 تن بر هکتار بدست آمد. همچنین میانگین خطای مطلق (MAE) برای شبیه‌سازی دمای حداقل، دمای حداکثر، ساعات آفتابی و بارش با مدل LARS-WG به‌ترتیب 05/0 ، ۰3/0، 01/0 و 16/0 بدست آمد که بیانگر کارایی خوب مدل در تولید داده­های اقلیمی برای دوره‌های آتی می­باشد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که عملکرد سیب‌زمینی برای دوره‌های 2011-2030 و 2065-2046 تحت سناریو A2 به‌ترتیب 8/15 و 5/24 درصد و تحت سناریو B1 به‌ترتیب 8/11 و 4/22 درصد نسبت به دوره پایه افزایش می­یابد. همچنین برای تیمارهای I80 و I65  مقدار عملکرد در هر دو دوره آتی و هر دو سناریوی اقلیمی نسبت به دوره پایه کاهش نشان می­دهد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of climate change effects on potato crop yield using AquaCrop plant growth model

نویسندگان [English]

  • Zohre Izadi 1
  • Ali Heidar Nasrolahi 1
  • , Bijan Haghighati Borujeni 2
1 , Department of Water Engineering, Lorestan University, Iran
2 Agricultural Research, Education and Extension Organization, shahrekord, Iran
چکیده [English]

This study was carried out using AquaCrop plant growth model to simulate potato crop yield in irrigation levels of 100, 80 and 65 percent of plant water requirement under climate change conditions in Shahrekord region. The data of two years of 2013 and 2014 were used to calibrate and validate the AquaCrop plant growth model. In order to investigate the effect of climate change on product yield, the output data of the HadCM3 general circulation model under two scenarios A2 and B1 for the periods 2011- 2030 and 2046-2065 are downscaled using LARS-WG model and used as inputs of the growth model. Based on the results, the simulation of potato yields with the AquaCrop plant growth model was carried out with high precision so that the average difference between observed and simulated values in calibration and validation stage was 0.56 and 0.68 ton/ha, respectively. Also, the mean absolute error (MAE) for simulating minimum temperature, maximum temperature, sunshine hours and precipitation with LARS-WG model was 0.05, 0.03, 0.01 and 0.16, respectively which reflects the good performance of the model in producing climate data for the future periods. Simulation results showed that the potato yield for the periods 2011-2030 and 2046-2065 under the A2 scenarios was 15.8 and 24.5 percent, respectively, and under B1 scenario, 11.8 and 22.4 percent increase compared to the base period. Also, for I80 and I65 treatments, the yield value decreases in both the future periods and the two scenarios campared to the base period.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : AquaCrop Model
  • Climate scenario
  • LARS-WG model
  • Potato
  • Shahrekord

اسمعیلی، م.، ب. فرهادی و م. قبادی. 1392. برآورد عملکرد محصول سویا در منطقه کرمانشاه تحت سناریوهای اقلیمی با استفاده از مدل AquaCrop. اولین همایش ملی جغرافیا و پایداری محیط، 14 اسفند، دانشگاه رازی.

اشرف، ب.، م. موسوی بایگی، غ. م. کمالی و ک. داوری. ۱۳۹۰. پیش­بینی تغییرات فصلی پارامترهای اقلیمی در 20 سال آتی با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری داده های مدل HADCM3 (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی). نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، دوره ۲۵، شماره ۴، ص ۹۴۰-۹۵۲.

امیری، ا.، ع. بحرانی، ا. خرسند و م. حق­جو. 1394. ارزیابی مدل  AquaCropدر پیش­بینی عملکرد دانه و بیوماس گندم، تحت تنش کم­آبی. نشریه دانش آب و خاک، دوره 25، شماره 2/۴، ص 2۲۹-2۱۷.

حسینی، س. ط.، م. خوش روش و م. ضیاتبار احمدی. 1394. بررسی اثر تغییر اقلیم و ارزیابی تغییر تاریخ کاشت بر عملکرد سویا. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد 29، شماره 4، ص ۵۷۵-۵۵۹.

حقیقتی بروجنی، ب.، م. فرزان و ا.ر. صادقی. ۱۳۹۴. تأثیر آبیاری قطره­ای نواری و جویچه­ای بر کارآیی مصرف آب سیب­زمینی در شهرکرد. طرح تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری، شماره ۴-۴۲-۱۰-۹۰۱۵۰.

خلیلی، ن.، ک. داوری، ا. علیزاده، م. کافی و ح. انصاری. 1393. شبیه­سازی عملکرد گندم دیم با استفاده از مدل گیاهی آکواکراپ، مطالعه موردی ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم سیساب، خراسان شمالی. نشریه آب و خاک(علوم و صنایع کشاورزی)، دوره 28، شماره ۵، ص ۹۳۹-93۰.

درزی نفت­چالی، ع و ف. کاراندیش. 1395. مدیریت کشت برنج در استان مازندران در شرایط تغییر اقلیم. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد ۳۰، شماره 3، ص 346-333.

دلاور، ن.، س. اخوان و ع. ا. محنت­کش. 1396. اثر تغییر اقلیم بر شاخص­های مؤثر بر رشد گندم (مطالعه موردی: استان چهارمحال و بختیاری). نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، جلد ۲۱، شماره ۲، ص 149-131.

دلقندی، م.، س. برومند نسب، ب. اندرزیان و ع.ر. مساح بوانی. 1395. راهکارهای سازگاری گندم با شرایط تغییر اقلیم (مطالعه موردی: شهرستان اهواز). نشریه آب و خاک، جلد 30، شماره ۱، ص ۳۱۱-۳۰۰.

دوستی، م.، م. حبیب­نژاد روشن، ک. شاهدی و م. ح. میریعقوب­زاده. ۱۳۹۲. بررسی شاخص­های اقلیمی حوضه آبخیز تمر، استان گلستان در شرایط تغییر اقلیم با کاربرد مدل LARS-WG. مجلة فیزیک زمین و فضا، دوره ۳۹، شماره ۴، ص ۱۷۷-۱۸۹.

روستایی، م.، ت. سهرابی، ع. ر. مساح بوانی و م. ص. احدی. 1390. بررسی عملکرد و بهره­وری آب گیاه ذرت در سطوح مختلف ریسک تحت تأثیر تغییر اقلیم در دوره 2039-2010. نشریه آب و خاک، دوره 26، شماره ۲، ص 3۷1-3۶1.

سعادتی، ز.، م. دلبری، م. پناهی، ا. امیری، م. ح. رحیمیان و م. قدسی. 1395. ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر طول دوره رشد و تبخیر – تعرق گندم با استفاده از مدل CERES-Wheat (مطالعه موردی: مشهد). نشریه دانش آب و خاک، دوره 26، شماره ۱، ص 79 -67.

سعیدی نیا، م.، س. برومندنسب و س.ب. اندرزیان. 1396. شبیه­سازی اثر شوری آب بر عملکرد ذرت در شرا یط تغییر اقلیم در منطقه اهواز. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد 31، شماره ۱، ص 1-۱۲.

کوچکی، ع و م. نصیری محلاتی. 1387. تاثیر تغییر اقلیم همراه با افزیش غلظت CO2 بر عملکرد گندم در ایران و ارزیابی راهکارهای سازگاری. پژوهش­های زراعی ایران، دوره 6، شماره ۱، ص  ۱۵۳-۱۳۹.

مجرد، ف.، ل. نادری، ب. فرهادی و م. حافظ­پرست. 1395. بررسی تغییرات عملکرد ذرت تحت تأثیر تغییر اقلیم در استان کرمانشاه. فصلنامه مدرس علوم انسانی (برنامه ریزی و آمایش فضا)، دوره 20، شماره 4، ص 2۵۵-2۲۷.

نه­بندانی، ع. ر. و ا. سلطانی. 1395. شبیه­سازی اثر تغییر اقلیم بر نمو، نیاز آبیاری و عملکرد سویا در گرگان. نشریه آب و خاک، دوره 30، شماره ۱، ص ۷7-۸7.

Fischer, G., F.N. Tupelo, H. van Velthuizen and D.A. Wiberg. 2007. Climate changeimpactson irrigation water requirements: effects of mitigation, 1990–2080.Technological Forecasting SocialChange, 74(7):1083–1107.

Gouache, C.H., X.L. Bris, M. Bogard, O. Deudon, C.H. Pagé and P.H. Philippe. 2012. Evaluating agronomic adaptation options to increasing heat stress under climate change during wheat grain filling in France. European Journal of Agronomy, 39: 62-70.

IPCC, 2007. Summary for policy makers Climate change: The physical science basis, Contribution of working group I to the forth assessment report, Cambridge University Press, 881.

Laux, P., G. Jackel, R.M. Tingem and H. Kunstmann. 2010. Impact of climate change on agricultural productivity under rainfed conditions in Cameroon—A method to improve attainable crop yields by planting date adaptations. agricultural and foresteteorology, 150: 1258-1271.

Ma, L., L.R. Ahuja, A. Islam, T.J. Trout, S.A. Saseendran and R.W. Malone. 2017. Modeling yield and biomass responses of maize cultivars to climate change under full and deficit irrigation. Agricultural Water Management, 180: 88-98.

Meza, FJ., D. Silva and H. Vigil. 2008. Climate change impacts on irrigated maize in Mediterranean climates: Evaluation of double cropping as an emerging adaptation alternative. Agricultural Systems, 98: 21–30.

Raes, D., P. Steduto, T.C. Hsiao and E. Fereres. 2009. AquaCrop-the FAO crop model to simulate yield response to water: Reference Manual Annexes.

Voloudakisa, D., Karamanosa, A., Economoua, G., Kalivasb, D., Vahamidisa, P., Kotoulasa, V., Kapsomenakisc, J and C. Zerefosc. 2015. Prediction of climate change impacts on cotton yields in Greece under eight climatic models using the AquaCrop crop simulation model and discriminant function analysis. Agricultural Water Management, 147: 116-128.

Yang, C., H. Fraga, W.V. Ieperen and J.A. Santos. 2017. Assessment of irrigated maize yield response to climate change scenarios in Portugal. Agricultural Water Management, 184: 178-190.