Skip to main content
SUPERVISOR
بهروز مصطفی زاده فرد (استاد راهنما) علیرضا کیانی (استاد مشاور) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) سیدفرهاد موسوی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mojtaba Khoshravesh
مجتبی خوش روش میانگله

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Simulation of Yield and Optimization of Water and Nitrogen Consumption for Soybean using AquaCrop Model
On a global scale, irrigated agriculture consumes about 72% of available fresh water resources. Deficit irrigation can be applied in the field to save irrigation water and still have acceptable crop production. Poor soil fertility and erratic rainfall are the major constraints to sustainable agricultural productivity. The AquaCrop model is a new model that is accurate, robust and requires fewer data inputs compared with the other models. The purpose of this study was to sensitivity analysis of AquaCrop model and to simulate grain yield, biomass, water use efficiency and actual crop evapotrairation for soybean. A field line source sprinkler irrigation system was conducted under full and deficit irrigation using different nitrogen fertilizer applications during two cropping seasons for soybean at Gorgan province in Iran. The simulation results showed a reasonably accurate prediction of grain yield and biomass in all cases. The simulated pattern of biomass accumulation and grain yield over time was close to mea sured values, with Willmott’s index of agreement for all the cases be ing ?0.95 for biomass and grain yield. The optimization can be made to determine maximum WUE. For example, the amount of irrigation water to achieve optimum WUE was equal to 200 and 275 mm for the first and second year of study, respectively. The ET c was estimated using AquaCrop model and it closely corresponded with the measured values ( 23% error). The simulated soil moisture data can be used in subsequent studies to develop a drought indicator for agricultural drought monitoring. AquaCrop model can be valu able tool in water and nitrogen management. Keywords: AquaCrop model, soybean, deficit irrigation, nitrogen application, soil moisture line source, water use efficiency.
در حال حاضر کشاورزی تکیه گاه مهم امنیت غذایی و حیات اقتصادی کشور می باشد. در این میان آب به عنوان مهمترین و محدودترین عامل تولید از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. تهیه برنامه های آبیاری صرفاً بر اساس آزمایش های مزرعه ای دشوار، زمان بر و همراه با هزینه بسیار است. لذا مدل هایی که اثرات مقادیر مختلف آب بر عملکرد محصول را به صورت کمی شبیه سازی می کنند، ابزارهایی مفید در مدیریت آب در سطح مزرعه و بهینه سازی کارایی مصرف آب می باشند. مدل AquaCrop که اخیراً توسط فائو بسط داده شده است، عملکرد محصول را بر اساس آب قابل استفاده تحت شرایط مختلف از جمله کم آبیاری شبیه سازی می کند. یک سیستم آبیاری بارانی تک شاخه ای تحت سطوح مختلف آب آبیاری و نیتروژن در طی دو فصل کشت برای سویا در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان اجرا شد. در این مطالعه با استفاده از مدل AquaCrop، شبیه سازی عملکرد، بیوماس، پوشش گیاهی، تبخیر و تعرق، درصد رطوبت خاک و کارایی مصرف آب سویا در تیمارهای مختلف آب آبیاری و نیتروژن مورد بررسی قرار گرفت. با کاهش مقدار آب آبیاری و نیتروژن، خطای شبیه سازی افزایش یافت ولی نتایج شبیه سازی در محدوده قابل قبولی بود. مقدار پوشش گیاهی شبیه سازی شده تقریباً مشابه با مقدار پوشش گیاهی واقعی از زمان کاشت تا زمان گلدهی گیاه بود. افزایش اختلاف بین مقدار پوشش گیاهی شبیه سازی شده و مقدار واقعی، بعد از زمان گلدهی مشاهده شد که می تواند به علت افزایش دمای هوا و در نتیجه پیری سریع تر پوشش گیاهی و کاهش پوشش گیاهی باشد. مقدار بیوماس تجمعی شبیه سازی شده توسط مدل AquaCrop برای سطوح نیتروژن 100 و 80 درصد نیتروژن کاربردی، از دوره گلدهی تا انتهای فصل کمتر از مقدار واقعی تخمین زده شد. برای سطوح زیاد آب آبیاری و نیتروژن، خطای قابل توجهی در شبیه سازی وجود نداشت. با استفاده از مدل می توان مقادیر بهینه مصرف آب برای حصول حداکثر WUE را تعیین نمود. حداکثر مقدار Kc اندازه گیری شده در سال 1389 و 1390 به ترتیب برابر با 18/1 و 15/1 به دست آمد. مقدار Kc شبیه سازی شده در سال 1389 و 1390 به ترتیب برابر با 15/1 و 12/1 به دست آمد. برای بررسی ضریب واکنش (Ky) سویا نسبت به آب، مقادیر افت نسبی عملکرد نسبت به مقادیر افت نسبی تبخیر و تعرق رسم شد. در همه تیمارهای نیتروژن، ضریب واکنش عملکرد برای تمام دوره رشد کمتر از واحد است. بررسی مقایسه ای سه تیمار نیتروژن (میانگین دو ساله) نشان داد که تیمار N 1 (نیتروژن کامل) نسبت به آب در مقایسه با دو تیمار دیگر نیتروژن، چون K y آن از همه بزرگتر می باشد (85/0 در مقابل 68/0 و 63/0)، دارای حساسیت بیشتری است. نتایج نشان داد که مقدار K y سویا برابر 85/0 است و مدل می تواند با درصد خطای قابل قبولی (کمتر از 10 درصد)، مقدار Ky را پیش بینی کند. برای تخمین تابع تولید آب-نیتروژن از شکل های تابعی خطی ساده، کاب داگلاس، درجه دوم و متعالی استفاده شد. با مقایسه ضرایب و خطای استاندارد مشخص شد که از نظر خوبی برازش، تابع متعالی نسبت به سایر توابع بهتر است. بنابراین در تحلیل نتایج از مدل متعالی به عنوان تابع تولید سویا تحت شرایط تنش آب- نیتروژن استفاده شد. مقایسه سناریوهای مختلف کم آبیاری و نیتروژن نشان داد که گیاه سویا به تنش آب در مقایسه با تنش نیتروژن، حساسیت بیشتری نشان داد. به طور مثال اگر میزان آب کاربردی، 65 درصد کاهش یابد، میزان عملکرد به طور متوسط 3/57 درصد کاهش می یابد ولی اگر میزان نیتروژن کاربردی، 65 درصد کاهش یابد، میزان عملکرد به طور متوسط 6/15 درصد کاهش می یابد. با توجه به نتایج این پژوهش، می توان از مدل AquaCrop به عنوان یک ابزار مناسب و با قابلیت های مختلف جهت بهبود مدیریت آب و نیتروژن استفاده نمود. واژه های کلیدی: مدل AquaCrop، سویا، کم آبیاری، نیتروژن، رطوبت خاک، کارایی مصرف آب، تابع تولید، ضریب گیاهی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی