شبیه‌سازی عملکرد سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) تحت شرایط آبیاری با استفاده از دو مدل AquaCrop و Cropsyst
محورهای موضوعی : اکوفیزیولوژی گیاهان زراعیمحمدعلی انصاری 1 , اصلان اگدرنژاد 2 * , نیازعلی ابراهیمی پاک 3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.
2 - استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.
3 - دانشیار بخش آبیاری و فیزیک خاک، موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
کلید واژه: تنش آبی, مدل‌سازی گیاهی, مدل آب محور, مدل تابش‌محور,
چکیده مقاله :
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 به ترتیب 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 به ترتیب 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 به ترتیب برابر با 15/3 (E1T2) و 3/0 (E1T3) تن در هکتار و بیشترین و کمترین خطای کارآیی مصرف آب به ترتیب برابر با 53/0 (E3T2) و 03/0 (E4T2) کیلوگرم بر مترمکعب بود. بیشترین و کمترین خطای برآورد عملکرد توسط مدل Cropsyst به ترتیب برابر با 34/2 (E3T3) و 35/0 (E1T2) تن بر هکتار بودند. این مقادیر برای کارآیی مصرف آب به ترتیب 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 به ترتیب 9/0 و 7/0 و در مرحله صحت‌سنجی به ترتیب برابر با 5/0 و 9/0 بود. مقادیر آماره EF عملکرد برای مدل AquaCrop در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به ترتیب برابر با 99/0 و 95/0 و برای مدل Cropsyst در این دو مرحله به ترتیب 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.
To evaluate AquaCrop and Cropsyst models for simulating yield and water use efficiency (WUE), this research was performed at the Research Station in ChaharTakhteh, Shahrekord, during 1998-1999, by considering water stress amount at five levels (E0, E1, E2, E3, and E4 indicating 100, 85,70, 50, and 30 percent of crop water needed according to lysimeter data, respectively) in three periods during potato production (T1, T2, and T3 indicating 50, 100, and 150 days after sowing, respectively) and 15 data in each year. First year data was used to calibrate and the second year was used to validate AquaCrop. The highest and lowest differences between observed and AquaCrop simulated yield were 3.15 (E1T2) and 0.3 (E1T3) ton.ha-1, respectively, and the highest and lowest WUE were 0.53 (E3T2) and 0.03 (E4T2) kg.m-3, respectively. The highest and lowest differences between observed and Cropsyst were 2.34 (E3T3) and 0.35 (E1T2), ton.ha-1, respectively. Corresponding results for WUE were 0.32 (E3T2) and (E1T1) kg.m-3, respectively. NRMSE results for Yield were 0.9 (AquaCrop) and 0.7 (CropSyst) for calibration periods and 0.5 (AquaCrop) and 0.9 (CropSyst) for validation periods. EF values for yield were 0.99 and 0.95 for AquaCrop and 0.90 and 0.79 for CropSyst in calibration and validation periods, respectively. Both models had good precision; however, AquaCrop had better efficiency for simulating yield. Based on results, it is recommended to use AquaCrop in low water stress (since it is water-driven model and simulates water response to water accurately) and apply Cropsyst in high water stress (since it is radiation-driven model). In addition, using Cropsyst in T2 is better than AquaCrop.
_||_