Effect of climate change on phenological stages and growth stages of wheat in Zabol region

Subject Areas : Journal of Plant Ecophysiology

Hamid Mohammadi ¹ , Mahmoud Ramroudi ² , Mohammad Bannayan ³ , Mohammadreza Asghripour ⁴ , Hamid Reza Fanaee ⁵

1 - University of Zabol
2 - University of Zabol
3 - Ferdowsi University of Mashhad
4 - گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل زابل، ایران
5 - Faculty member of Agriculture Research Center of Zabol, Zabol, Iran

Received: 2016-06-29 Accepted : 2017-02-01 Published : 2018-11-22

Keywords: Phenology, GDD, Scenario, Downscaling, Climate model,

Abstract :

Climate change can affect the crop yield and water consumption in agriculture by changing duration of phenological stage, crop yield and evapotranspiration. In this research a number of GCM models were selected and forecasted annual mean temperature of the region was validated. The climate models forecast 2 to 5 °C by the end of this century in Zabol. Therefore, three temperature scenarios (zero, +2 and +5), representing no temperature change, the minimum temperature increasing and the maximum temperature increasing, respectively were added to the observed data temperature. The effect of climate change was examined on duration the growth season and phonological stages of wheat (Triticum aestivum), as well as evapotranspiration in Zabol based on planting date and conventional variety. The GDD method was used for calculating the phonologic stages. Hargreaves – Samani model was used for measuring the effect of climate change scenarios on evapotranspiration. Results showed that 2 °C increasing temperature by the end of the century reduced growth duration of wheat by 14 days compared to no temperature change. In addition, early growth evapotranspiration decreased by 20 percent. Increasing 5 °C decrease growth duration of wheat by 32 days and increasing early evapotranspiration by 46 % growth in region. Climate change influenced wheat culture in region. Coping with these changes require planning for production components change according to today's conditions or define new conditions based on adaptive patterns.

References:

اشرف، ب .، ا. علیزاده، م. موسوی بایگی و م. بنایان اول. 1393. صحت سنجی داده های دما و بارش شبیه سازی شده توسط اجرای منفرد و گروهی پنج مدلAOGCM  برای منطقه شمال شرق ایران. نشریه آب و خاک 28(2):266-253.

بابائیان، ا. و م کوهی. 1391. ارزیابی شاخص های تغییر اقلیم کشاورزی تحت سناریو های تغییر اقلیم در ایستگاه‌های منتخب خراسان رضوی. آب و خاک. شماره 26: 967-953.

دلقندی، م.، ع. مساح بوانی. م. آجرلو. س. برومندنسب و ب. اندرزیان. 1393. ارزیابی ریسک تأثیرات تغییر اقلیم بر عملکرد و فنولوژی رشد گندم )مطالعۀ موردی: شهرستان اهواز(. مدیریت آب و آبیاری. جلد4، شماره2: 175-161 .

رحمانی، م.، م. جامی الاحمدی. ع. شهیدی و م. هادی زاده ازغندی. 1394. تأثیر تغییر اقلیم بر طول مراحل رشد و نیاز آبی گندم و جو (مطالعه موردی: دشت بیرجند). نشریه بوم شناسی کشاورزی. 7(4): 460-443.

سلیمانی، م.، م. پارسی نژاد. ش. عراقی نژاد و ع. مساح بوانی. 1391. تاثیر رخداد تغییر اقلیم برزمان کاشت طول دوره رشد و نیاز آبی گندم زمستانه (مطالعه موردی: بهشهر). مجله پژوهش آب. شماره 20:10-11.

رضایی، پ.، ا. سلطانی. ف. اکرم و ا. زینلی. 1387. کمی سازی وقوع تنش های دمایی در زراعت گندم در گرگان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. جلد15، شماره4: 107-77 .

عباسی، ف.، ا. بابائیان. ش. ملبوسی. م. اثمری و ل. مختاری. 1391. ارزیابی تغییر اقلیم ایران در دهه های آینده (2025 تا 2100 میلادی) با استفاده از ریز مقیاس نمایی داده های مدل گردش عمومی جو. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. 104: 230-205.

عزیزی، ق و م. روشنی. 1388. تحلیلی بر مفاهیم و اثرات تغییر اقلیم روی دما و تقویم زراعی برنج درگیلان. فصلنامه فضای جغرافیایی. 4 شماره 8: 155-143.

کوچکی، ع. و غ. کمالی. 1389. تغییر اقلیم و تولید گندم دیم در ایران. پژوهش های زراعی ایران. 3 :520-508.

کوچکی، ع.، م. نصیری محلاتی. 1395. تأثیر تغییر اقلیم بر کشاورزی ایران: 2- پیش بینی تولید محصولات زراعی و راهکارهای سازگاری. نشریه پژوهش های زراعی ایران.14(1):117-105

 کوچکی،ع.، م. نصیری محلاتی. ح. شریفی. ا. زند و ع. کمالی. 1380. شبیه سازی رشد، فنولوژی و تولید ارقام گندم در اثر تغییر اقلیم در شرایط مشهد. نشریه بیابان. 6 (2): 128-117.

مساح بوانی، ع. و ر. مرید. 1384. اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب و تولید محصولات کشاورزی مطالعه موردی: حوضه زاینده رود اصفهان. تحقیقات منابع آب ایران 1(1): 47-40.

محمدی، ا.، ح. یزدان پناه و ف. محمدی. 1393. بررسی رخداد تغییر اقلیم و تأثیر آن بر زمان کاشت و طول دوره رشد گندم دوروم(دیم) مطالعة موردی: ایستگاه سرارود کرمانشاه. پژوهش های جغرافیای طبیعی. جلد 46(2): 246-231.

نصیری محلاتی، م. و ع. کوچکی. 1384. اثرتغییر اقلیم برشاخص های اگرو کلیماتیک مناطق کشت گندم در ایران . مجله پژوهش های زراعی ایران. جلد 3(2): 303-291.

Asseng, S., P.D. Jamieson, B. Kimbal, P. Painter, K. Sayer and J.W. Bowden. 2004. Simulated wheat growth affected by rising temperature,  increased water deficit and elevated atmospheric CO_{2 .} J. Field Crops Research .85: 85-102.

Bates, B.C., Z.W. Kundzewicz, and J. P. Palutikof. 2008. Climate change and water. Technical Paper of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC Secretariat, Geneva, 210 p.

Doll P. 2002. Impact of climate change and variability on irrigation requirements: a global perspective. J. Climatic Change. 54: 269–293.

Fulco, L., and A. Senthold. 2006. Climate change impacts on wheat production in a Mediterranean environment in Western Australia. Agricultural Systems, 90: 159-179

Hargreaves, G.L.,  and Z.A. Samani. 1982. Estimating potential evapotranspiration. J. Irrig. Drain. Eng., ASCE 108 (3): 225–230.

Menzel, A., T.H. Sparks, N. Estrella, E. Koch, A. Aasa, R. Ahas, K. Alm-Kubler,  P.Bissolli, O.G. Braslavska, A.Briede, F.M. Chmielewski, Z. Crepinsek, Y. Curnel, A. Dahl, C. Defila, A. Donnelly, Y. Filella, K. Jatczak, F. Mage, A. Mestre, O. Nordli, C. Penuelas, P. Pirinen, V. Remisova, H. Scheifinger, M, Striz, A. Susnik, A.J.H Van Vliet, F-E Wielgolaski, S. Zach and A.N.A Zust. 2006. European phenological response to climate change matches the warming pattern. Glob. Chang. Biol. 12, 1969–1976.

Taoa, F., Z.B Zhao, D. Xiaoa, p. Reimund and H. Zhang.2014. Responses of wheat growth and yield to climate change in different climate zones of China, 1981–2009. Agricultural and Forest Meteorology. 190:91–104.