شبیه‌سازی عملکرد سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) تحت شرایط آبیاری با استفاده از دو مدل AquaCrop و Cropsyst

اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی

مقاله 7، دوره 13، 2(50) تابستان، تیر 1398، صفحه 287-304   

نوع مقاله: علمی پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jcep.2019.666253

نویسندگان

محمدعلی انصاری¹؛ اصلان اگدرنژاد^{* 2}؛ نیازعلی ابراهیمی پاک³

¹دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

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

³دانشیار بخش آبیاری و فیزیک خاک، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

چکیده

به‌منظور ارزیابی دو مدل AquaCrop و Cropsyst در شبیه‌سازی عملکرد و کارآیی مصرف آب سیب‌زمینی، تحقیق حاضر در یک مزرعه تحقیقاتی در چهارتخته شهرکرد در دو سال زراعی با استفاده از دو تیمار مقدار تنش آبی در پنج سطح (E0، E1، E2، E3 و E4 به­ترتیب نشان‌دهنده‌ی 100، 85، 70، 50 و 30 درصد تأمین نیاز آبی که بر اساس نتایج لایسیمتر تعیین شده بود) و زمان اعمال تنش در سه دوره زمانی از کشت سیب‌زمینی شامل T1، T2 و T3 به­ترتیب نشان‌دهنده‌ی 50 روز رشد اول (کشت بذر و رشد رویشی)، دوم (رشد کامل) و سوم (رسیدن گیاه) از کل دوره رشد و مجموعاً 30 داده انجام شد. از داده‌های سال اول به منظور واسنجی و داده‌های سال دوم برای صحت‌سنجی این دو مدل استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی توسط AquaCrop نشان داد که بیشترین و کمترین خطای عملکرد به­ترتیب برابر با 15/3 (E1T2) و 3/0 (E1T3) تن در هکتار و بیشترین و کمترین خطای کارآیی مصرف آب به­ترتیب برابر با 53/0 (E3T2) و 03/0 (E4T2) کیلوگرم بر مترمکعب بود. بیشترین و کمترین خطای برآورد عملکرد توسط مدل Cropsyst به­ترتیب برابر با 34/2 (E3T3) و 35/0 (E1T2) تن بر هکتار بودند. این مقادیر برای کارآیی مصرف آب به­ترتیب برابر با 32/0 (E3T2) و 03/0 (E1T1) کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. مقادیر آماره‌ NRMSE عملکرد برای مدل‌های AquaCrop و Cropsyst در مرحله واسنجی به­ترتیب 9/0 و 7/0 و در مرحله صحت‌سنجی به­ترتیب برابر با 5/0 و 9/0 بود. مقادیر آماره EF عملکرد برای مدل AquaCrop در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به­ترتیب برابر با 99/0 و 95/0 و برای مدل Cropsyst در این دو مرحله به­ترتیب برابر با 90/0 و 79/0 بود. بنابراین، گرچه هر دو مدل دقت مطلوبی داشتند ولی AquaCrop کارآیی بهتری داشت. بر اساس این نتایج، استفاده از مدل AquaCrop در تنش‌های آبی خفیف (به دلیل شبیه‌سازی بهتر واکنش گیاه به آب جذب‌شده) و کاربرد Cropsyst در تنش‌های شدیدتر (به دلیل استفاده این مدل از معادله مبتنی برتابش) توصیه می‌شود. همچنین، کاربرد مدل Cropsyst در مرحله میانی رشد سیب‌زمینی بهتر از مدل AquaCrop است.

کلیدواژه‌ها

تنش آبی؛ مدل آب محور؛ مدل تابش‌محور؛ مدل‌سازی گیاهی

مراجع

• · Ahmadee, M., A. Khashei Siuki, and M.H. Sayyari. 2015. Comparison of efficiency of different equations to estimate the water requirement in saffron (Crocus sativus L.) (Case study: Birjand plain, Iran). Agroecology. 8(4): 505-520. (In Persian).
• · Anonymous. 2013. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Stadistic division. [online: http://faostat3fao.org/faostatgateway/go/to/download/Q/QC/S; November11.
• · Araya, A., S. Habtu, K.M. Hadgu, A. Kebede, and T. Dejene. 2010. Test of AquaCrop model in simulating biomass and yield of water deficit and irrigated barely. Agricultural Water Management. 97: 1838–1846.
• · Bellocchi, G., N. Silvestri, M. Mazzoncini, and S. Menini. 2002. Using the CropSyst model in continuous rainfed maize (Zea mays L.) under alternative manangment option. Italian Journal of Agronomy. 6: 43-56.
• · Confalonieri, R., and S. Bocchi. 2005. Evaluation of CropSyst for simulation the yield of flooded rice in Northern Italy. Europian Journal of Agronomy. 23: 315-326.
• · Doorenbos, J., and A.H. Kassam. 1979. Yield response to water. FAO Irrigation and Drainage, Paper 33, Rome, 193 p.
• · Ebrahimipak, N.A. 2014. Determination of the potato yield response factor (Ky) to deficit irrigation in different growth stages in shahrekord. Irrigation and Water Engineering. 4(15): 39-50. (In Persian).
• · Esmaeilian, Y., and M. Ramroudi. 2018. Evaluation of AquaCrop model in simulating yield and water use efficiency of three corn hybrids under hot-dry climatic conditions. Journal of Crop Ecophysiology. 12(47): 355-376. (In Persian).
• · Fallahgh Ghalhari, Gh., M. Baaghideh, and H. Rezaei. 2016. Estimation for potato products water requirement in Torbat Heidariyah region and determining the actual evapotranspiration based on the reference evapotranspiration. Journal Management System. 14(2): 49-60.
• · Garcia-Vila, M., and E. Fereres. 2012. Combining the simulation crop model AquaCrop with an economic model for the optimization of irrigation management at farm level. European Jornal of Agronomy. 36(1): 21-31.
• · Geerts, S., and D. Raes. 2009. Defecit irrigation as on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agricultural Water Management. 96: 1275-1284.
• · Hassan, A.A., A.A. Sarkar, M.H. Ali, and N.N. Karim. 2002. Effect of deficit irrigation at different growth stage on the yield of potato. Pakistan Journal of Biological Sciences. 5(2): 128-134.
• · Heng, L.K., T.C. Hsiao, S. Evett, T. Howell, and P. Steduto. 2009. Validating the FAO AquaCrop model for irrigated and water deficient field maize. Agronomy Journal. 101(3): 488-498.
• · Huang, X., G. Huang, Ch. Yu, Sh. Ni, and L. Yu. 2017. A multiple crop model ensemble for improving broadscale yield prediction using Bayesian model averaging. Field Crop Research. 211: 114-124.
• · Kiziloglu, F.M., U. Sahin, T. Tune, and S. Diler. 2006. The effect of deficit irrigation on potato evepotranspiration and tuber yield under cool season and semiarid climatic conditions. Journal of Agronomy. 5(2): 284-288.
• · Moriondo, M., F. Maselli, and M. Bindi. 2007. A simple model of regional wheat yield based on NDVI data. Europian Journal of Agronomy. 26: 266-274.
• · Nagaz, K., M.M. Masmoudi, and N.B. Mechlia. 2007. Soil salinity and yield of drip –irrigated potato under different irrigation regimes with saline water in arid conditions of Southern Tunisia. Journal of Agronomy. 6(2): 324-330.
• · Peralta, J.M., and C.O. Stockle. 2002. Dynamics of nitrate leaching under irrigation potato rotation in Washington State: a long-term simulation study. Agricultural, Ecosystems & Environment. 88(1): 23-34.
• · Raes, D., P. Steduto, T.C. Hsiao, and E. Fereres. 2009. AquaCrop— the FAO crop model to simulate yield response to water II. Main algorithms and software description. Agronomy Journal. 101: 438–447.
• · Stockle, C.O., and R.L. Nelson. 1996. Cropsyst user’s manual (Version 2.0). Biological Systems Engineering Dept., Washington State University, Pullman, WA, USA.
• · Stricevic, R., M. Cosic, N. Djurovic, B. Pejic, and L. Maksimovic. 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.
• · Yuan, B.Z., S. Nishiyama, and Y. Kang. 2003. Effect of different irrigation regimes on the growth and yield of drip irrigated potato. Agricultural Water Management. 63: 153-167.