فهرست مطالب

هواشناسی کشاورزی - سال پنجم شماره 1 (بهار و تابستان 1396)

نشریه هواشناسی کشاورزی
سال پنجم شماره 1 (بهار و تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/16
  • تعداد عناوین: 7
|
  • صفحه 0
    سازمان هواشناسی جهانی به روال هر ساله، شعاری را برای سال پیش رو (2018) تعیین کرده است که به آن وسیله، اهمیت برخی جنبه های فراموش شده و یا نوظهور در گرایش های مختلف علوم هواشناسی را بار دیگر خاطر نشان کرده و اجماعی جهانی پیرامون آن با بحث و تبادل فراهم سازد. برگردان شعار برگزیده امسال «آمادگی در مقابل پدیده های هواشناسی و رویکرد اقلیم هوشمند» است.
    گسترش فناوری های نوین سنجش، داده برداری و داده گواری پدیده های اقلیمی بشر را به شناخت هر چه دقیق تر جو پیرامونش مدد رسانده است. با این وجود، همچنان زیست بوم های طبیعی و فعالیت های بشر چون طفلی خردسال و آسیب پذیر در مواجه به انواع مخاطرات و دگرگونی های جوی هستند. کسب آمادگی و سازگاری با اقالیم موجود و در حال تغییر مستلزم نوعی هوشمند سازی در کنش با طبیعت است. بشر باید قابلیت های فنآورانه خود را به کار گیرد تا از اقلیم، خاک و سایر عوامل پیرامونش شناخت بی درنگ، دقیق و کاربردی کسب کند.
    بر این اساس هواشناسی کشاورزی در سال های اخیر به مولفه ای کلیدی در رهیافت نوپدید کشاورزی هوشمند اقلیم محور روی آورده است که در طی آن راهبردهای کشاورزی با هدف تامین پایدار امنیت غذایی تحت شرایط تغییر اقلیم بازتعریف می شوند. جای بسی خوشوقتی است که در کنار گسترش سریع فنآوری های هوشمند در مدیریت آب در مزرعه، داده برداری های هواشناسی کشاورزی و انتقال داده ها به صورت بی درنگ به کاربران نهایی در سطح جهان، کشاورزان و بهره برداران منابع آب در ایران نیز به این نهضت علمی جهانی توجه کرده اند. نمونه های موفق هرچند آغازینی از این طرح های هوشمند پایش محیط در چند استان کشور در حال اجراست و زمینه نشر یافته های موفق این تجارب محلی نیز فراهم شده است.
    نشریه هواشناسی کشاورزی از انتشار دستاورد های نتایج کاربرد رویکرد های هوشمند در ایران و طرح تنگناها و موفقیت هایی که در این زمینه وجود داشته و یا حاصل شده است استقبال می کند.
  • مهدی قمقامی، نوذر قهرمان، پرویز ایران نژاد، حمید پزشک صفحه 1
    مدل سازی درصد پیشرفت مراحل فنولوژی گیاهان با روش های کلاسیک عمدتا با محدودیت هایی به ویژه، عدم کفایت یا دقت داده های مشاهداتی مورد نیاز مواجه است که جستجوی روش های جایگزین را ضروری می سازد. روش های آماری نظیر رهیافت های بیزی (Bayesian) و مدل مارکف پنهان دارای توانمندی های ساختاری مناسبی در حل مسائلی با طیف گسترده از داده های گسسته، پیوسته، شناخته شده و یا ناشناخته می باشند که قابل تلفیق با داده های سنجش از دور نیز هستند. هدف از تحقیق حاضر بررسی توانمندی مدل مارکف پنهان در برآورد بی درنگ5 درصد پیشرفت مراحل فنولوژی گیاه ذرت در مزرعه پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج می باشد. حالت های مختلف متشکل از مراحل فنولوژی شامل 7 مرحله اصلی (سبز شدن تا شیری شدن) به عنوان لایه پنهان و بردار مشخصه های درجه-روز رشد تجمعی (AGDD) و نمایه اختلاف استانداردشده پوشش گیاهی (NDVI) مستخرج از تصاویر ماهواره LANDSAT7 ETM+ به عنوان لایه قابل رویت در نظر گرفته شدند. واسنجی و صحت سنجی مدل براساس داده های دیدبانی شده در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران طی دوره آماری 2010-2002 انجام شد. بر اساس نتایج، میانگین دقت مدل مارکف پنهان براساس RMSE حدود 14% است که نشانگر امکان کاربست آن به عنوان یک ابزار کمکی در کنار مشاهدات مزرعه ای است. مطالعات تکمیلی جهت تدقیق مدل های فنولوژیک مبتنی بر روش های آماری- دورسنجی در سایر مناطق اقلیمی و گیاهان راهبردی پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: درصد پیشرفت، فنولوژی، AGDD، NDVI
  • مصطفی آراسته، سید حسن کابلی، محمد یزدانی صفحه 12
    پدیده خشکسالی صدمات قابل ملاحظه ای به بخش کشاورزی به خصوص عملکرد غلات دیم وارد می سازد. در این پژوهش تاثیر عوامل هواشناختی خشکسالی در غالب نمایه های خشکسالی هواشناسی بر عملکرد ‏گندم و جو دیم و همزمانی آن ها ارزیابی شد. داده های 19 ساله (1391-1373) ایستگاه های هواشناسی استان خراسان رضوی شامل بارندگی، دما، ساعت آفتابی، تبخیر و رطوبت نسبی تهیه و پردازش های لازم صورت گرفت.‏ نمایه های استاندارد بارش، بارش استاندارد شده‏، درصد از نرمال و ‏نمایه دهک محاسبه شدند. همچنین عملکرد گندم و جو در سال های مذکور ‏گردآوری و روابط آماری بین عملکرد و نمایه های خشکسالی به کمک آزمون های همبستگی و رگرسیون تحلیل گردید. نتایج نشان داد در سال زراعی 79-78، در ایستگاه های مشهد، سرخس، سبزوار، گناباد، کاشمر، ‏نیشابور، گلمکان، کمترین مقدار بارندگی ثبت شده و به دنبال آن خشکسالی هواشناسی خیلی شدید و شدید اتفاق ‏افتاده است. کمترین عملکرد گندم و جو دیم در طول دوره مطالعاتی، با انطباق زمانی کامل، در همان سال 79-78 ثبت شده است. در سال زراعی 87-86 در ایستگاه های تربت جام، قوچان، تربت حیدریه، ‏کمترین مقدار بارندگی و به دنبال آن خشکسالی خیلی شدید و شدید اتفاق افتاده است ولی انطباق با عملکرد گندم و ‏جو دیم نداشت. ‏بر اساس همبستگی بین عملکرد گندم و جو دیم و پارامترهای هواشناسی نقش ‏بارندگی و رطوبت نسبی از سایر عوامل بیشتر بود. روابط رگرسیونی متغیرهای اقلیمی با عملکرد گندم و جو دیم در اغلب موارد معنی دار بود . نتایج نشانگر انطباق نسبی خشکسالی کشاورزی با نمایه های خشکسالی هواشناسی بود ولی این انطباق در مناطق با بارش کم، ناچیز بوده است.
    کلیدواژگان: بارندگی، خشکسالی، دیمکاری، خراسان
  • بیژن قهرمان، احسان امینی صفحه 22
    شبیه سازی استوکاستیکی باران روزانه در بسیاری از مدل ها (برای مثال هیدرولوژی، هواشناسی و تولید محصول) کاربرد دارد. بیش تر مدل های شبیه سازی استوکاستیکی تک ایستگاهی بوده و مدل های اندکی ساختار همبستگی بارندگی (وقوع و مقدار) را در قالب چند ایستگاهی درنظر می گیرند. با این حال در مدل های موجود توجهی به احتمال ناایستایی پارامترهای دخیل نمی شود. تعداد 36 ایستگاه باران سنجی در گستره سه استان خراسان شمالی، رضوی و جنوبی با طول دوره آماری 30 سال در نظر گرفته شد. از مدل شبیه سازی استوکاستیکی باران روزانه که در آن وقوع بارندگی از فرآیند مارکوف مرتبه اول و وقوع مقدار بارندگی از تابع چگالی گامای دومتغیره پیروی می کرد برای 6 ماه بارانی سال (آبان تا فروردین) استفاده شد. نشان داده شد که پارامترهای این مدل (2 پارامتر احتمال بارانی بودن مشروط بر بارانی بودن یا نبودن روز پیش برای وقوع بارندگی و دو پارامتر تابع چگالی گاما) به طور معنی داری به ماه، سال و محل ایستگاه بستگی دارد؛ ولی هیچ رابطه معنی داری برای برآورد آنها به دست نیامد. نشان داده شد که هر 4 پارامتر مدل شبیه سازی در زمان ناایستا بوده و درنظر گرفتن این ناایستایی موجب افزایش دقت فرآیند شبیه سازی میشود.
    کلیدواژگان: بارندگی، تابع چگالی گاما، ماتریس احتمال انتقال، اقلیم خشک و نیمه خشک
  • مهدی کماسی، مهدی ملک محمودی، حسین منتصری صفحه 32
    خشکسالی از جمله اصلی ترین و قدیمی ترین بلای طبیعی است که اثرات زیست محیطی مهمی را به دنبال دارد. استان کهگیلویه و بویر احمد علیرغم آنکه از لحاظ میزان بارش مقام سوم را در سطح کشور دارا میباشد، اما خشکسالی ها به طور متناوب این استان را تحت تاثیر قرار داده و خسارات بسیار سنگینی را به دنبال دارند. یافتن نمایه های اندازه گیری خشکسالی برای پیش بینی و ارزیابی مکانی و زمانی این پدیده به منظور مدیریت بحران آن ضروری و حیاتی به نظر می رسد. در این پژوهش با استفاده از مبانی شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و مدل عصبی فازی تطبیقی (ANFIS) به همراه آنالیز خوشه بندی فازی برای پیش بینی خشکسالی با نمایه بارش استاندارد (SPI) و نمایه خشکسالی موثر (EDI) استفاده گردیده است. نتایج به دست آمده از پژوهش بیانگر آن است که نمایه SPI با ضریب صحت سنجی 87/0 نسبت به نمایه EDI با ضریب صحت سنجی 73/0 قابلیت و دقت بیشتری در پیشبینی خشکسالی دارد و از طرف دیگر راهبرد شبکه عصبی- فازی تطبیقی بر مبنای روش خوشهبندی تکراری (C-Mean) و کاهشی (SC) در امر مدل سازی برای پیش بینی خشکسالی از کارایی بالایی برخوردار است. نتایج نشان میدهد که خوشه بندی باعث افزایش دقت مدل سازی در مرحله صحت سنجی و واسنجی شده است. همچنین خوشه بندی تکراری با ضریب واسنجی 93/0 و ضریب صحت سنجی 87/0 بهترین مدل می باشد.
    کلیدواژگان: خشکسالی، خوشه بندی فازی، شبکه عصبی، فازی تطبیقی، کهگیلویه و بویراحمد، نمایه های EDI و SPI
  • ابراهیم اسعدی اسکویی، محمد موسوی بایگی، محمدرضا یزدانی، امین علیزاده، محمد جواد زهد قدسی صفحه 44
    دمای خاک در فرآیندهای زیستی و شیمیایی، جذب آب توسط ریشه و نیز تبخیر تعرق نقش بسزایی دارد. این کمیت خود متاثر از میزان رطوبت خاک است. در سال های اخیر پدیده کم آبی موجب اتخاذ روش آبیاری تناوبی در شبکه آبیاری سپیدرود گردیده است. در تناوب ها، عمق های غرقابی متفاوت مشاهده می شوند که خود دمای محیط ریشه (خاک و آب) را تغییر میدهند. هدف از این تحقیق، بررسی اثر عمق غرقابی بر دمای خاک و آب شالیزار می باشد. طرح بلوک های کاملا تصادفی با استفاده از 15 مینی لایسیمتر شالیزاری برای 5 تیمار سطح ثابت ارتفاع آب و در سه تکرار اعمال گردید. در هر لایسبمتر روزانه دردو نوبت صبح و عصر، دمای خاک (در اعماق 5 و 10 از سطح) و دمای آب اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که دمای خاک در عمق 5 سانتی متر با اختلاف معنی داری بیشتر از عمق 10 سانتیمتری بود. در تیمارهای صفر و منفی (غیر غرقابی) در صبح، دمای آب از دمای خاک در همان عمق کمتر بود در حالیکه در عصر دمای آب از دماهای خاک در عمق مشابه بیشتر مشاهده شد. در مقیاس روزانه نیز دمای آب از خاک همان عمق بیشتر بوده و این مساله بیانگر این است که با کاهش عمق آب در خاک محیط خاک سردتر می گردد. وجود لایه نازکی از آب بر روی سطح خاک بر خنکتر شدن محیط آب و خاک موثر است اما با رسیدن آب به سطح خاک (ارتفاع صفر) محیط به شدت گرمتر می شود و کاهش غرقاب تا عمق 10- سانتیمتر به طور معنی داری در خنک شدن محیط موثر است، اختلاف این دو حالت به طور متوسط به 5/1 درجه سلسیوس می رسد.
    کلیدواژگان: ارتفاع غرقاب، دمای محیط ریشه، گیاه برنج، لایسیمتر
  • غلامعباس فلاح قالهری، حمزه احمدی صفحه 55
    تعیین نیازهای سرمایی و گرمایی برای انتخاب درختان میوه سازگار با اقلیم هر منطقه حائز اهمیت میباشد. در این تحقیق، بعد از تعیین آستانه های دمایی هریک از مراحل فنولوژی درخت سیب رقم red delicious در شهر کرج، آمار دمای ساعتی و روزانه بلند مدت از سال 1985 تا 2014 جمع آوری و سه مدل نیاز سرمایی CH، UTAH و CP اجرا گردید. نتایج مدل های فوق نشان داد که در شرایط اقلیمی کرج، نیاز سرمایی این واریته دیررس سیب تامین نمیشود و روند تغییرات میزان واحدهای سرمایشی تجمعی کاهشی است. اما کاربست مدل های درجه-روز نشان داد نیاز گرمایی ارقام سیب دیررس بدون محدودیت خاصی در منطقه تامین می شود. تغییرات کاهشی و معنی دار روزشمار ژولیوسی تاریخ مراحل فنولوژی، مبین کوتاهتر شدن مراحل نمو و احتمالا به دلیل افزایش دمای هوا میباشد. این شرایط (وقوع زودتر مراحل حساس زایشی) ریسک صدمه سرمازدگی و یخبندان را بیشتر میکند. در بیشتر مراحل فنولوژی درخت سیب، روند افزایشی و معنی دار دمای هوا مشاهده شد. با توجه به نتایج، کشت واریته های دیررس برای شرایط اقلیمی کرج مناسب نبوده و باید از ارقام زودرس استفاده شود. رعایت ملاحظات اقلیمی در توصیه ارقام باغی سازگار در اقالیم مختلف کشور با توجه به پیامدهای گرمایش جهانی توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: درخت سیب، دمای ساعتی، درجه، روز رشد، فنولوژی، نیاز سرمایی
|
  • M. Ghamghami, N. Ghahreman*, P. Irannejad, H. Pezeshk Page 1
    The Crop Progress Percentage (CPP) in a given phenology stage reflects growth status in life cycle. Generally, routine field measurements of this parameter are lacking, hence various alternative approaches have been proposed for its estimation. The statistical methods such as Bayesian approaches and hidden Markov models (HMMs) have appropriate structural skills for solving problems with variety of continuous or discrete data and can be combined with remotely sensed data also. The aim of this study is evaluation of hidden Markov models’ skill in real time prediction of maize progress percentage in research field of university of Tehran located in Karaj. The HMMs follow the Bayesian structure in which, there are usually two layers; hidden and observable. Different phenological stages including Emergence to Milky were considered as the hidden layer and both Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Accumulated Growth Degree-Day (AGDD) features, extracted from air temperature and LANDSAT7 ETM images, as a vector variable of observable layer. Calibration and evaluation of the model was performed using a 9 years (2002-2010) data set of the field phenology observations and meteorological data. According to the results, in general, for all phenological stages, the HMM was able to estimate the CPPs with average RMSE of 14%, which confirms the applicability of this approach as a suitable tool. Further studies in other climatic regions of the country are recommended for more scrutiny of phenological prediction models using remotes sensing and statistical approaches.
    Keywords: Progress percentage, Phenology, AGDD, NDVI
  • M. Araste, S. H. Kaboli*, M. Yazdani Page 12
    The drought causes severe damages to agricultural sector especially rainfed crops production. In this study, the impacts of meteorological drought, in terms of some common indices, on rainfed wheat and barley were assessed. 19 years (1995-2013) weather data including rainfall, temperature, sundial, evaporation and relative humidity of meteorological stations in Khorasan Razavi province, north east of Iran, were collected and examined. Several drought indices namely, The Standardized Z index, Standardized Precipitation Index, Percentage of normal and Deciles were worked out. The statistical relation of both crops’ yield with meteorological data was determined. During the cropping year 2000-2001, Mashhad, Sarakhs, Sabzevar, Gonabad, Kashmar, Nishapur and Golmakan stations, had the lowest amount of rainfall which led to severe and extreme drought. The minimum amount of the crops yield was recorded at the same year. For the rest of stations, i.e. Torbatjam, Ghoochan and Torbat Heydarieh stations, the driest year was 2007-2008 followed by an intense to extreme drought but the lowest yield was not observed in the same year. The most significant variables affecting the yield were found to be rainfall and relative humidity. The relations between yield and meteorological variables were significant in most of the cases. In general, the agricultural and meteorological droughts occurred almost simultaneously, except for the regions with very low rainfall.
    Keywords: Rainfall, Drought, Rainfed cropping, Khorasan province
  • B. Ghahraman*, E. Amini Page 22
    For many models (e.g. hydrological, meteorological, crop yield) stochastic daily rainfall generation is required. Most of the stochastic models are single-site, while there are rather few ones that deal with the rainfall correlation structure (occurrence and amount) as a multi-site approach. A plausible shortcoming of these models, however, is due to not considering the possible time-non-stationarity. A total of 36 raingauges stations in North, Razavi and South Khorasan provinces, northeast of Iran with 30 years of record were considered in this study. A stochastic rainfall simulation model for 6 rainy months of November to May was adopted, in which, first order Markov approach for rainfall occurrence and Gamma probability density function for rainfall amount were involved. Model parameters (rainfall probability conditioned to rainy and dry for previous day for rainfall occurrence and two parameters of Gamma distribution) were found to be dependent on the month of the year and geographical location; yet, no significant relations were found to describe them. It was showed that all parameters were non-stationary in time, such that considering this behavior, increased the accuracy of simulations.
    Keywords: Arid, semi-arid climates, Gamma probability density function, transition matrix, Iran, Rainfall
  • M. Komasi, M. Malekmahmoudi, H. Montaseri Page 32
    Drought is one of the most and oldest natural disaster that cause significant environmental impacts. Despite Kohgilouyeh and Boyerahmad is in the third place in terms of rainfall but the drought has affect the province intermittently and causes many heavy losses. In other to drought crisis management, finding the index measurement of the drought to predict and evaluate the spatial and temporal of this phenomenon, seems essential. In this research, using Artificial Neural Networks (ANN) and Adaptive Neuro Fuzzy System (ANFIS) model with phase clustering analysis with standardized precipitation index (SPI) and effective drought index (EDI) were used to predict drought. The results of study indicate that the SPI index by validation coefficient 0.87 has more capability and accuracy than EDI index by validation coefficient 0.73 in predicting of drought. On the other hand according to C-mean and SC clustering in modeling for predicting the drought, ANFIS approach has more efficacy the result show that, clustering causes the increasing of model accuracy in verification and calibration stages. C-mean clustering by calibration coefficient 0.93 and validation coefficient 0.87 is the best model.
    Keywords: Drought, Clustering, ANFIS, Kohgilouyeh, Boyerahmad, SPI, EDI
  • E. Asadi Oskouei, M. Mousavi Baygi*, M. R. Yazdany, A. Alizadeh, M. J. Zohd Ghodsi Page 44
    Soil temperature plays very important role in bio chemical processes, root water uptake and also evapotranspiration. This parameter is influenced by environmental factors such as soil moisture content. Recently water shortage has led to adopt intermittent irrigation in Sepidroud Irrigation network in Gilan province, north of Iran. In this method, different submergence depth is applied, which change the root zone (soil and water) temperature. The aim of this study was to investigate the effects of water depth on soil and water temperature in a paddy field. Paddy minis lysimeters, based on completely randomized block design with 5 treatments of constant level of water in the field, (5, 2.5, 0, -5 and -10 cm of the soil surface) in three repetitions. Measurements were including soil temperature at the depths of 5 and 10 cm from soil surface (T5 and T10) and water temperature in the morning and evening. The results showed that T5 was significantly more that T10 .In the morning, water temperature, at and below surface (non-submerged treatments) was lower than soil temperature at the same depth, while in the evening, water temperature was more than soil temperature at the same depth. In daily scale, the water temperature was more than soil temperature at the same depth. Soil temperature was decreased by reduction of soil water depth. In general, the presence of a thin layer of the water on soil surface had a cooling effect on soil but as the water reaches the soil surface, the soil environment becomes much warmer. The reduction of the submergence depth 10 cm below the surface significantly affected the made microclimate of the soil colder, by 1.5◦ Celsius in average.
    Keywords: Lysimeter, Rice, Root zone temperature, Water depth
  • G. Fallah Ghalhari*, H. Ahmadi Page 55
    Determination of chilling and heating requirements is an important process for selecting fruit trees specifically adapted to climatic regions. In this study, the thermal thresholds of different phenological stages of apple tree (Red Delicious variety) were determined for further analysis. Long-term hourly and daily temperature data from 1985 to 2014 of Karaj station were collected and used for running three chilling requirement models namely CH, UTAH and CP. The results showed that the chilling requirement of this late variety is not satisfied. A significant decreasing trend in accumulated chilling units was observed. Application of growing degree days (GDD) model confirmed that the required heat units are maintained without limitation. The findings revealed that there exists a significant decreasing trend in occurrence date of phenological stages which might be due to higher temperature during the season. These conditions (earlier onset of vulnerable reproductive phases) increase the risk of frost and chilling damage. In most phenological stages of the apple tree, the mean air temperature showed an increasing trend. According to the results, late varieties are not suitable for current climatic conditions of Karaj climate and should be replaced with early ones. Further agroclimatic studies are recommended for more scrutiny across the country considering the sequences of global warming.
    Keywords: Apple tree, GDD, Hourly temperature, Chilling requirement, Phenology, Iran