پژوهش های کاربردی مهندسی آب

پژوهش های کاربردی مهندسی آب

واسنجی و صحت سنجی مدل گیاهی AquaCrop به منظور شبیه‌سازی زیست توده و عملکرد دانه گندم رقم سیروان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند و دانش آموخته دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده آب وخاک، دانشگاه زابل، ایران.
2 گروه مهندسی آب، دانشکده آب وخاک، دانشگاه زابل، ایران.
3 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، ایران.
4 گروه مهندسی تولید وژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، ایران.
چکیده
مدیریت مصرف آب در بخش کشاورزی بدون توجه به روابط آب، خاک و گیاه امری غیرممکن است. مدل‏های شبیه‌سازی، ابزاری ارزشمند برای بهبود مدیریت مصرف آب در مزرعه و افزایش بهره‏وری آب هستند. ارزیابی کارایی مدل در هر منطقه و برای هر محصول ضروری است. به منظور اعتبارسنجی مدل AquaCrop در منطقه بیرجند، آزمایشی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی به‏صورت فاکتوریل انجام شد، که در آن دو فاکتور شوری آب آبیاری در دو سطح (S1، S2 به ترتیب معادل6 و 6/1 دسی‌زیمنس بر متر) و مقدار آب آبیاری در ۴ سطح (I1، I2، I3 و I4 به ترتیب معادل 50، 75، 100 و 125 درصد نیاز آبی گیاه) در دو سال زراعی 1396-1395 و 1397-1396 اجرا گردید. در ابتدا مدل برای هر تیمار شوری و خشکی به‏صورت همزمان برای داده‌های سال اول، واسنجی و سپس به‏طور هم‌زمان برای تیمارهای شوری و خشکی برای داده‌های سال دوم صحت‌سنجی شد. ارزیابی مقادیر شبیه‌سازی بر اساس مقادیر اندازه‌گیری شده عملکرد دانه و زیست‏توده کل با استفاده از پنج شاخص ارزیابی شامل ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تعیین (R2)، ضریب کارایی (EF)، حداکثر خطا (ME) و ضریب باقیمانده (CRM) انجام گرفت. نتایج مقادیر RMSE برابر 19/0 تن در هکتار در مرحله واسنجی و 3/0 تن در هکتار در مرحله صحت سنجی نشان داد مدل AquaCrop زیست توده و عملکرد دانه برای گندم در شرایط شوری و کم‌آبی به خوبی شبیه‌سازی شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Calibration and validation of the AquaCrop plant model to simulate biomass and grain yield of Sirvan wheat cultivar

نویسندگان English

Fatemeh Hajiabadi 1
Farzad Hassanpour, 2
Mostafa Yaghoobzadeh 3
, Hossein Hammami 4
1 Department of Water Engineering, College of Agriculture, University of Birjand and Ph. D. Graduate of Irrigation and Drainage, Department of Water Engineering, College of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran.
2 Department of Water Engineering, College of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran.
3 Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran.
4 Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran.
چکیده English

Water management in agriculture is impossible without considering the relationships between water, soil, and plants. Simulation models are a valuable tool for improving water management in the field and increasing water productivity. It is essential to evaluate the efficiency of the model in each region and for each crop. In order to validate the AquaCrop model in Birjand region, an experiment was conducted in a randomized complete block design as a factorial, in which two factors of irrigation water salinity at two levels (S1, S2, respectively equivalent to 6 and 1.6 dS/m) and irrigation water quantity at four levels (I1, I2, I3, and I4, respectively equivalent to 50, 75, 100, and 125 percent of plant water requirement) were implemented in two crop years 2017-18 and 2018-19. Initially, the model was calibrated for each salinity and drought treatment simultaneously for the first-year data and then validated simultaneously for the salinity and drought treatments for the second-year data. The simulation values were evaluated based on the measured values of grain yield and total biomass using five evaluation indices including root mean square error (RMSE), coefficient of determination (R2), efficiency factor (EF), maximum error (ME), and residual coefficient (CRM). The results of RMSE values of 0.19 t/ha in the calibration stage and 0.3 t/ha in the validation stage showed that the AquaCrop model simulated biomass and grain yield for wheat well under salinity and water deficit conditions.

کلیدواژه‌ها English

Crop yield
Drought
Plant modeling
Salinity
Sirvan wheat
Alizadeh, H.A., Nazari, B., M. Parsinejad, M., H. Ramezani Eetedali, H.R., & Janbaz, H.R. (2015). Evaluation of AquaCrop Model on Wheat Deficit Irrigation in Karaj area, Iranian Journal of lrrigation and drainage, 4(2), 273-283 (In Persian)
Babazadeh H., & Sarai-Tabrizi M. (2012). Assessment of AquaCrop model under soybean deficit irrigation management conditions. Journal of Water and Soil, 26(2): 329-339 (In Persian)
Dehghan, H., Alizadeh, A., & Haghayeghi, A.GH. (2010). Water Balance Components Estimating in Farm Scale Using Simulation Model SWAP, Journal of Water and Soil, 24(6), 1265-1275 (In Persian)
 Eghbalishahabad, S.H., Nasiri Mahalati, M., Mohsen Jahan, M., &  Mohammad Hassan Fallah, M.H. (2024). Simulating the Growth and Development of Quinoa with using DSSAT 4.7 Software Model in Field Conditions, Journal of Drought and Climate change Research (JDCR), 2(1), 107-124 (In Persian)
Egli, D. B., & Bruening, W. (1992). Planting date and soybean yield: evaluation of environmental effects with a crop simulation model: SOYGRO. Agricultural and Forest Meteorology, 62(1-2), 19-29.
Foster, T., Brozović, N., Butler, A. P., Neale, C. M. U., Raes, D., Steduto, P., ... & Hsiao, T. C. (2017). AquaCrop-OS: An open-source version of FAO's crop water productivity model. Agricultural water management, 181, 18-22.
Ghadirian, A. H., Yaghoobzadeh, M., Zamani, G. and Shahidi, A. (2021). Calibration and verification AQUACROP plant model to simulate the performance of three different wheat varieties under drought stress. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 14(6), 2257-2267.
Ghavamsaeidi noghabi, S., Yaghoobzadeh, M., Shahidi, A., Hammami, H. and Kalanaki, M. (2020). Evaluation of DSSATv4.7 Model in Simulation of Phenological Stages and Wheat Yield of Anfarm 4 under Different Irrigation Levels. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 14(2), 548-558.
Homaee, M., Dirksen, C., & Feddes, R. A. (2002). Simulation of root water uptake: I. Non-uniform transient salinity using different macroscopic reduction functions. Agricultural water management, 57(2), 89-109.
Jones, C. A., Kiniry, J. R., & Dyke, P. T. (1986). CERES-Maize: a simulation model of maize growth and development, User's guide of CERES-Maize.
Loague, K., & Green, R. E. (1991). Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. Journal of contaminant hydrology, 7(1-2), 51-73.
Meyer, G. E., Curry, R. B., Streeter, J. G., & Baker, C. H. (1981). Simulation of reproductive processes and senescence in indeterminate soybeans. Transactions of the ASAE, 24(2), 421-0429.
Mkhabela, M. S., & Bullock, P. R. (2012). Performance of the FAO AquaCrop model for wheat grain yield and soil moisture simulation in Western Canada. Agricultural Water Management, 110, 16-24.
Pareek, N., Roy, S., Saha, S., & Nain, A. (2017). Calibration & validation of Aquacrop model for wheat crop in Tarai region of Uttarakhand. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 6(5), 1442-1445.
Raes, D. (2002). Reference manual of Budget model. KU Leuven, Faculty of Agricultural and Applied Biological sciences. Institute for Land and Water Management, Leuven, Belgium.
Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., & Fereres, E. (2009). AquaCrop—the FAO crop model to simulate yield response to water: II. Main algorithms and software description. Agronomy Journal, 101(3), 438-447.
Steduto, P., Hsiao, T. C., Raes, D., & Fereres, E. (2009). AquaCrop—The FAO crop model to simulate yield response to water: I. Concepts and underlying principles. Agronomy journal, 101(3), 426-437.
Todorovic, M., Albrizio, R., Zivotic, L., Abi Saab, M., Stoekle, C., & Steduto, P. (2009). Assessment of AquaCrop, CropSyst, and WOFOST Models in the Simulation of Sunflower Growth under Different Water Regimes. Agron. J. 101: 509- 521.
Saeidi, R. (2024). Determination of the Relationship between Physical and Economic Productivity of Water in the Cultivation of Bread Wheat Cultivars (Case Study: Qazvin Province). Applied Research in Water Engineering, 1(2), 15-31 (In Persian).
 
دوره 1، شماره 2
دی 1404
صفحه 159-170

  • تاریخ دریافت 11 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 24 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 09 اسفند 1404