سجاد رحیمی مقدم
-
این مطالعه در شش منطقه الشتر، الیگودرز، بروجرد، خرم آباد، کوهدشت و پلدختر جهت برآورد خلا عملکرد گندم آبی(Triticum aestivum L.) در بوم نظام های زراعی استان لرستان به انجام رسید. به منظور شبیه سازی عملکرد پتانسیل، آب محدود و نیتروژن محدود گندم آبی از مدل APSIM-wheat استفاده شد. بدین منظور داده های مربوط به مدیریت، خاک، آب و هوا و گیاه از منابع مختلف مطالعه جمع آوری شد. مدل گیاهی قبل از استفاده، تحت شرایط محدودیت آب و نیتروژن مورد ارزیابی قرار گرفت. اطلاعات مربوط به عملکرد واقعی نیز از ادارات جهاد کشاورزی هر شهرستان و استان به دست آمد. نتایج نشان داد که خلا عملکرد کل در گندم آبی استان لرستان برابر با 5/4177 کیلوگرم در هکتار می باشد. همچنین، در سراسر مناطق و سال های مورد بررسی سهم خلا عملکرد مربوط مدیریت نیتروژن، آب و سایر عوامل کاهنده و محدود کننده عملکرد در سطح استان لرستان برابر با 68، 22 و 10 درصد خلا عملکرد کل بود. تغییرات زیادی در بین مناطق مختلف از لحاظ خلا کل در سطح استان لرستان وجود داشت به طوری که از 8/2661 کیلوگرم در هکتار در پلدختر تا 4/5608 کیلوگرم در هکتار در الیگودرز متغیر بود. در حال حاضر خلاء عملکرد کل گندم آبی در بوم نظام های زراعی استان لرستان برابر با 59 درصد می باشد. بیشترین سهم خلا عملکرد کل مربوط به عدم مدیریت بهینه (زمان مصرف) کود نیتروژن می باشد که در صورت به کارگیری مدیریت بهینه کود نیتروژن خلا عملکرد کل در سطح همه مناطق مورد بررسی در استان لرستان به طور قابل توجهی کاهش خواهد پیدا کرد.
کلید واژگان: عوامل کاهنده عملکرد, عوامل محدود کننده عملکرد, مدل APSIM-Wheat, مدیریت آب, مدیریت نیتروژن, اعتبار سنجیAgroecology journal, Volume:16 Issue: 2, 2025, PP 403 -420IntroductionRemoving the gap between the yield that is currently obtained by farmers and the yield that can be obtained by using the best water, soil, and crop management practices (yield gap) is the key solution to overcoming the nutritional challenge of the growing world population. Wheat has played an important role in the economy and food security of the world over the history. Considering the importance of the wheat crop in food security and human feeding, as well as the importance of Lorestan province in producing wheat crop in Iran, the current research was carried out using the modeling method in order to estimate the yield gap of irrigated wheat agro-ecosystems of Lorestan province.
Materials and MethodsThe current research was conducted in 6 locations in Lorestan province, Iran (Aleshtar, Aligudarz, Borujerd, Khorramabad, Kuhdasht, and Pol-e Dokhtar). To evaluate the APSIM-wheat model for the Chamran cultivar, some independent field experiments were used under different treatments, including planting date, irrigation, and nitrogen regimes. nRMSE, d-index, and MBE indices were used to evaluate the crop model. Then, the management, soil, and climate data of the studied locations were collected. To find the most optimal sowing date, an initial simulation experiment set was performed. After obtaining the optimal sowing date for different locations, the attainable yield (85% of the potential yield) was simulated. Finally, from the difference between attainable yield and actual yield, the total yield gap for the locations was obtained. Also, the contribution of different management practices, including nitrogen, irrigation, and other reducing and limiting factors, was calculated from the total yield gap. In the current research, OriginPro software was used for all statistical analysis and drawing of figures.
Results and DiscussionThe results of the model calibration showed that the APSIM-wheat model was able to simulate the days to flowing, biomass, and grain yield accurately. The normalized root mean square error for days to flowering, biomass, and grain yield was 5.13, 5.29, and 7.87%, respectively. The model validation results of the model also showed that the model simulates the grain yield well (10.3%). In the initial simulation, the best production potential (8433 kg ha-1) was related to the October 15 sowing date. Attainable, water-limited, and nitrogen-limited yields were equal to 7179.2, 6302.7, and 4212.5 kg ha-1 in Lorestan province. Across different locations, the water-limited yield ranged from 1.4722 to 2.7448 kg ha-1, followed by attainable yield (from 6537.5 to 7982.7 kg ha-1) and nitrogen-limited (from 2.2 3850 to 4414.5 kg ha-1). The total yield gap of irrigated wheat in Lorestan province was equal to 4177.5 kg ha-1. The results also showed that, in general, throughout the studied locations and years, the contribution of nitrogen, water, and other reducing and limiting factors in Lorestan province was equal to 69, 22, and 10% of the total yield gap. There were many changes among different locations in terms of the total yield gap in Lorestan province so it varied from 2661.8 kg ha-1 (Pol-e Dokhtar) to 5608.4 kg ha-1 (Aligudarz). In terms of yield gap due to water limitation, the highest amount was related to Pol-e Dokhtar (31%), and the lowest value was related to Khorramabad city (14%). For the yield gap caused by nitrogen limitation, Aligudarz had the largest share (77%), while the lowest share of this limitation was obtained for Khorramabad (59%). The maximum share of the yield gap caused by other limiting and reducing factors was also recorded in Khorramabad (27%), while its lowest value was calculated in Aligudarz and Aleshtar (without restrictions).
ConclusionIn general, the total yield gap of irrigated wheat in agro-ecosystems of Lorestan province is equal to 59%. Also, the results revealed that the largest share of the total yield gap is related to the lack of optimal application of nitrogen management (time of nitrogen application), and if the optimal management of nitrogen fertilizer is applied, the total yield gap will be significantly reduced at all studied locations in Lorestan province.
Keywords: APSIM-Wheat Model, Calibration, Validation, Water, Nitrogen Management, Yield Reducing, Limiting Factors -
سابقه و هدف
خشکی و تنش گرمایی از مهم ترین عوامل محدودکننده تولید محصولات زراعی هستند. اثرات هم زمان خشکی و گرما در طول مراحل رشد بخصوص مرحله گلدهی و پر شدن دانه که از حساس ترین مراحل هستند می تواند مضرتر از اثرات یکایک آن ها بوده و منجر به کاهش قابل توجه عملکرد شوند. در این تحقیق، ترکیب تاریخ کاشت × رقم بر مبنای هم زمانی تاریخ گلدهی گندم دیم با شرایط بهینه دمایی و نیز هم زمانی نیاز گیاه با بارندگی فصلی و در نهایت رسیدن به حداکثر عملکرد با استفاده از رهیافت مدل سازی، مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد و روش هااین تحقیق در هشت منطقه در کشور با اقلیم های متفاوت انجام شد. ملاک انتخاب این مناطق سطح زیر کشت بالا و نیز تنوع اقلیمی این مناطق بود. طبقه بندی اقلیمی این مناطق بر اساس روش GYGA صورت گرفت. بر اساس این روش مناطق مورد مطالعه به سه دسته دزفول و شوشتر (اقلیم گرم و خشک با تغییرات بالا در میانگین دمای فصلی)، همدان و نهاوند (اقلیم ملایم و خشک با تغییرات متوسط در میانگین دمای فصلی) خرم آباد و الیگودرز (اقلیم ملایم و خشک با تغییرات بالا در میانگین دمای فصلی) و زنجان و خدابنده (اقلیم سرد و خشک با تغییرات متوسط در میانگین دمای فصلی) دسته بندی شدند. در این پژوهش چندین روش مدیریتی شامل چهار تاریخ کاشت، چهار مقدار اولیه آب خاک و سه رقم در هشت منطقه با اقلیم های متفاوت به مدت 37 سال (1980 - 2016) با استفاده از یک نسخه تغییریافته مدل APSIM یکبار در شرایط تنش خشکی به تنهایی (دیم) و یکبار در شرایط هم زمان تنش خشکی و گرما مورد بررسی قرار گرفتند تا بهترین تاریخ گلدهی تحت تاثیر این تیمارهای مدیریتی در مناطق کشت گندم دیم تعیین شود.
نتایج و بحث:
میانگین عملکرد دانه در شرایط خشکی برابر با 99/2 تن در هکتار و در شرایط هم زمان خشکی و گرما برابر 44/2 تن در هکتار شبیه سازی شد. کاهش حدود 500 کیلوگرم در هکتار عملکرد به دلیل تاثیر متقابل تنش گرما و خشکی و هم زمانی گلدهی با دماهای آستانه خسارت گرما (شروع دمای بیشینه از 26 تا 35 درجه سانتی گراد) بر تعداد و وزن دانه و کاهش دوره رشد بود. به طورکلی با تاخیر در سبزشدن گندم در شرایط دیم، درصد کاهش عملکرد در تمامی مناطق و ارقام بیشتر شد. استفاده از رقم متوسط رس با 52% بیشترین کاهش عملکرد و رقم خیلی زودرس با 16/% کمترین کاهش عملکرد را به همراه داشت. گلدهی گندم در مناطق سرد بعد از اتمام گلدهی در مناطق گرم تر رخ داد و در اقلیم های معتدل وقوع تاریخ های گلدهی وسعت بیشتری نسبت به سایر مناطق داشت.
نتیجه گیریبه طورکلی در مناطق گرم، کاشت زودهنگام و ارقام زودرس می تواند با فراهم کردن زمان بیشتر برای فتوسنتز و فرار از گرما و خشکی باعث بهبود عملکرد شود. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد در اقلیم های سرد با دیرتر شدن تاریخ گلدهی، عملکرد به صورت صعودی افزایش یافت لذا ارقام خیلی زودرس با تاریخ کاشت هفت اکتبر در این مناطق به کشاورزان توصیه می شود. در اقلیم های معتدل علی رغم اینکه گندم برای مدت کوتاهی با گرما و خشکی انتهای فصل مواجه شد، ارقام متوسطرس در تاریخ های گلدهی دیرهنگام عملکرد بالاتری از خود نشان دادند.
کلید واژگان: رقم, خشکی انتهای فصل, شبیه سازی, تاریخ کاشتIntroductionDrought and heat stress as the most important limiting factors in the production of crops and finally food security, have resulted from changing climate due to human interventions in increasing greenhouse gas emissions. It is also simulated that each 1 ◦C increase in temperature caused a 6% decline in global wheat production. The increase in temperature can further decline grain yield when occurred during the reproductive stage. The simultaneous effects of drought and heat during the growth stages, especially the flowering and grain filling stages, which are the most sensitive, can be more harmful than the individual effects and lead to a significant reduction in yield. The current study aimed at determining the optimal cultivar × sowing date in different climates to coincide the flowering date with optimum climaticconditions (temperature and rainfall) using a simulation modeling approach.
Material and MethodsThe current study was conducted in eight locations with different climates according to the GYGA (Global Yield Gap Atlas) methods. Dezful and Shushtar had warm and dry climates with high fluctuations in average seasonal temperature, Hamedan and Nahavand had mild and dry climates with medium fluctuations in average seasonal temperature, Khorramabad and Aligodarz had mild and dry climates with high fluctuations in average seasonal temperature and Zanjan and Khodabendeh had cold and dry climates with medium fluctuations in average seasonal temperature. Choosing the study locations was based on both areas under wheat cultivation and the diversity in their climates. In this research, several management methods including 4 sowing dates, 4 initial soil water, and 3 cultivars in 8 locations with different climates for 37 years (1980-2016) were investigated. A modified version of the APSIM-Wheat model was used in which a heat stress module could capture the impacts of heat stress on grain number and weight. The simulations were conducted under drought stress alone (rainfed) as well as the simultaneous drought and heat stress.
Results and DiscussionThe average grain yield under drought conditions was simulated at 2.99 tons per hectare, while the yield under simultaneous drought and heat stress was 2.44 tons per hectare, indicating a reduction of approximately 0.5 tons per hectare due to the combined effect of heat and drought stress. The mid-maturity cultivar had the highest yield reduction of 52% while the very early-maturity cultivar showed the lowest yield reduction of 0.16%. The wheat flowering time in cold regions occurred after the completion of flowering in warmer locations. In temperate climates, the occurrence of flowering dates was more extensive than in other locations. Overall, any delay in emergence under rainfed resulted in further yield reduction in all cultivars and locations.
ConclusionUnder warm climates, an early-maturity cultivar along with early sowing could provide better environmental conditions for photosynthesis and plants could escape from terminal drought and heat stresses. In contrast, in cold climates, any delay in flowering date increases yield. In mild regions, using a mid-maturity cultivar resulted in late flowering dates and higher yields in spite of coinciding wheat with heat and drought for a short period of time.
Keywords: Cultivar, Terminal Drought, Simulation, Sowing Date -
در سال های اخیر، بهبود عملکرد و افزایش کارایی مصرف آب محصولات زراعی به یکی از اهداف مهم پژوهش گران تبدیل شده است. از این رو، هدف این پژوهش شناسایی رقم مناسب و روش آبیاری بهینه در گیاه کلزای پاییزه بود. به این منظور، پژوهشی با استفاده از مدل شبیه سازی APSIM بر روی سه رقم کلزای پاییزه Hyola308، Hyola401 و RGS003 و چهار تیمار آبیاری (آبیاری کامل، قطع آبیاری در گلدهی، قطع آبیاری در غلاف بندی و قطع آبیاری در پر شدن دانه) در چهار شهرستان استان لرستان انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که بیشترین عملکرد دانه در خرم آباد، پلدختر و کوهدشت با کشت رقم Hyola401 و آبیاری کامل (به ترتیب 5361، 5378 و 4488 کیلوگرم در هکتار) و در شهرستان الشتر با کشت رقم Hyola308 و استفاده از یکی از تیمارهای قطع آبیاری (2634 کیلوگرم در هکتار) به دست آمد. نتایج همچنین نشان داد که کشت رقم Hyola401 و قطع آبیاری در مرحله گلدهی در پلدختر و خرم آباد و آبیاری کامل در کوهدشت به ترتیب با 0/457، 0/398 و 0/307 کیلوگرم بر مترمکعب منجر به بیشترین کارایی مصرف آب در این مناطق شد. در شهرستان الشتر نیز کشت رقم Hyola308 و قطع آبیاری در مرحله گلدهی بیشترین کارایی مصرف آب (0/239 کیلوگرم بر مترمکعب) را موجب گردید. یافته های این پژوهش نشان داد که در بوم نظام های کشت کلزا در این مناطق، گزینش رقم مناسب (ارقام با درصد بیشتر غلاف بارور در شرایط تنش رطوبتی) و اتخاذ روش صحیح مدیریت آبیاری، به شکل قابل توجهی به شرایط دمایی آن منطقه بستگی دارد.کلید واژگان: ارقام کلزا, خرم آباد, روش آبیاری بهینه, قطع آبیاری, کشت پاییزه کلزاIn recent years, enhancing crop grain yield and water use efficiency have become among the important objectives of researchers. Therefore, this study was conducted to identify the optimal combination of cultivar and irrigation in autumn rapeseed. To do this, the current research was carried out using APSIM simulation model on three autumn rapeseed cultivars (Hyola308, Hyola401, and RGS003) and four irrigation treatments (full irrigation, withholding irrigation at flowering stage, withholding irrigation at pod initiation stage, and withholding irrigation at grain filling period) in four counties of Lorestan Province. The results showed that the highest grain yield in Khorramabad, Pol-e Dokhtar, and Kuhdasht was obtained with Hyola401 cultivar and full irrigation (5361, 5378, and 4488 kg.ha-1, respectively), while in Aleshtar, cultivation of Hyola308 cultivar and withholding irrigation in one of the treatments led to the highest yield (2634 kg.ha-1). The results also showed that Hyola401 cultivar and withholding irrigation at flowering stage in Pol-e Dokhtar and Khorramabad and full irrigation in Kuhdasht (0.457, 0.398, and 0.307 kg.m-3, respectively) led to the highest crop water use efficiency in these counties. In Aleshtar, Hyola308 cultivar and withholding irrigation at flowering stage resulted in the highest crop water use efficiency (0.239 kg.m-3). Overall, the results showed that for these rapeseed agro-ecosystems, the air temperature in each county played a key role in choosing the optimal cultivar (i.e. cultivars with higher percentage of fertile pods under water stress conditions) and proper irrigation management.Keywords: Autumn Rapeseed Cultivation, Khorramabad, Optimum Irrigation Method, Rapeseed Cultivars, Withholding Irrigation
-
حبوبات یکی از مهمترین منابع تامین کننده پروتئین، مواد معدنی و کالری در رژیم غذایی مردم کشورهای در حال توسعه می-باشند. نخود به عنوان یکی از مهم ترین حبوبات شناخته می شود که عملکرد آن تحت تاثیر عوامل مدیریتی و ژنتیکی قرار دارد. بر این اساس، این پژوهش به منظور بررسی تاثیر تراکم بوته بر بهبود عملکرد اقتصادی و اجزای عملکرد ارقام نخود دیم در شهرستان خرم آباد در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان در سال زراعی 1402-1401 انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار بود. فاکتورها شامل تراکم در پنج سطح (20، 30، 40، 50 و 60 بوته در متر مربع) و ارقام مختلف نخود در سه سطح (عادل، سعید و منصور) بودند. براساس نتایج بدست آمده اثر متقابل تراکم و رقم بر فاصله اولین شاخه فرعی از سطح خاک، فاصله اولین غلاف از سطح خاک، تعداد شاخه فرعی در بوته، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن کل دانه در بوته و تعداد دانه در بوته در سطح یک درصد معنی دار بود اما بر عملکرد اقتصادی، زیستی و وزن صد معنی دار نبود. اثر ساده تراکم در سطح پنج درصد بر عملکرد اقتصادی و زیستی و اثر ساده رقم بر وزن صد دانه در سطح پنج درصد معنی دار بود. مقایسه میانگین تحت تاثیر تراکم نشان داد، بیشترین عملکرد اقتصادی (5/3390 کیلوگرم در هکتار) در تراکم 50 بوته در متر مربع و کمترین آن (3/2678 کیلوگرم در هکتار) در تراکم 20 بوته در متر مربع بدست آمد که 6/26 درصد برتری نشان داد. با مقایسه رگرسیون بین عملکرد و تراکم های مختلف برای ارقام، بهترین عملکرد رقم عادل در تراکم 98/44 (تقریبا 45) بوته در متر مربع (3394 کیلوگرم در هکتار) به دست آمد. همچنین بر اساس این رابطه رگرسیونی بیشینه عملکرد برای رقم سعید در تراکم 83/59 (تقریبا 60) بوته در متر مربع (3264 کیلوگرم در هکتار) بود و برای رقم منصور در تراکم 85/37 (تقریبا 38) بوته در متر مربع (3430 کیلوگرم در هکتار) است. با توجه به نتایج بدست آمده برای کشاورزان منطقه رقم منصور با تراکم 40 بوته در متر مربع توصیه می گردد.
کلید واژگان: تراکم بهینه, رگرسیون, حبوبات, وزن صد دانهLegumes are one of the most important sources of protein, minerals, and calories in the diet of people in developing countries. Chickpea is known as one of the most important legumes influenced by management and genetic factors. Accordingly, the current research aimed to assess the effect of planting density on improving economic yield and yield components of rainfed chickpea cultivars in Khorramabad County at the research farm of Lorestan University in 2023. Factorial arrangement of the treatments was set up as a randomized complete block design with three replications. Factors included plant density in five levels (20, 30, 40, 50, and 60 plants per square meter) and cultivars in three levels (Adel, Saeed, and Mansour). Based on the obtained results, the interaction effect of density and cultivar on the distance of the first secondary branch from the ground, the distance of the first pod from the ground, the number of secondary branches, the number of pods per plant, the number of seeds in a pod, and the number of seeds per plant was significant at the level of 1% and was not on economic and biological yields and 100-seed weight. However, the simple effect of density was significant on economic and biological yields at the level of 5%. Also, the simple effect of cultivar was significant on economic and biological yields at the level of 5%. Based on the mean comparison, the highest economic yield (3390.5 kg/ha) was obtained at a density of 50 plants per square meter and the lowest (2678.3 kg/ha) at a density of 20 plants per square meter showing 26.6% superiority. By comparing the regression between economic yield and different densities for various cultivars, the best economic yield of Adel cultivar (3394 kg/ha) was obtained at a density of 44.98 plants per square meter (approximately 45). Also, the maximum economic yield for the Saeed cultivar (3264 kg/ha) was at a density of 59.83 plants per square meter (approximately 60), and for the Mansour cultivar (3430 kg/ha) at a density of 37.85 plants per square meter (approximately 38). Accordingly, the Mansour cultivar with a density of 40 plants per square meter is recommended for the growers in Khorramabad.
Keywords: 100-Seed Weight, Legumes, Optimal Density, Regression -
حبوبات پس از غلات دومین منبع غذایی در کشورهای در حال توسعه هستند و تقریبا یک چهارم نیاز پروتئین در این کشورها توسط حبوبات تامین می گردد. تولید عدس مانند گیاهان دیگر تحت تاثیر سه فاکتور مدیریت، ژنتیک و محیط می باشد. با بهینه سازی این عوامل می توان به تولید بیشتری دست پیدا کرد. بر این اساس، مطالعه حاضر به منظور شبیه سازی اثرات رقم، تاریخ کاشت و رطوبت اولیه خاک بر عملکرد دانه عدس در مناطق مختلف استان لرستان انجام شد. مناطق مورد بررسی شامل الیگودرز، نورآباد، خرم آباد و کوهدشت بودند. به منظور شبیه سازی رشد و نمو محصول عدس از مدل SSM-iCrop2استفاده شد. داده های مورد نیاز برای اجرای مدل شامل داده های اقلیمی، خاکی، مدیریتی و گیاهی بودند. تیمارهای مورد بررسی شامل چهار تاریخ کاشت (9 بهمن، 23 بهمن، 13 اسفند و 30 فرودین)، دو رقم (زودرس و دیررس) و چهار آب اولیه خاک (32، 36، 42 و 58 میلی متر) بودند. تعداد سال های شبیه سازی برابر با 41 سال (1399-1358) بود. برای به دست آمدن آب های اولیه خاک و تاریخ کاشت ها یک آزمایش اولیه شبیه سازی انجام شد. نتایج نشان داد که به طور میانگین در همه ی تیمارهای مورد بررسی، بالاترین عملکرد دانه با 388 کیلوگرم در هکتار در منطقه خرم آباد به علت طول فصل رشد بیشتر بدست آمد. همچنین اختلاف ایجاد شده توسط تیمارهای تاریخ کاشت از 124 کیلوگرم در هکتار در تاریخ کاشت 30 فروردین تا 364 کیلوگرم در هکتار در تاریخ کاشت 9 بهمن بود. دلیل بالا بودن عملکرد دانه در تاریخ کاشت 9 بهمن نسبت به تاریخ کاشت های دیگر بیشتر بودن بارندگی تجمعی در طول فصل رشد (3/149 میلی متر در مقابل 2/99 میلی متر) و پایین تر بودن میانگین دما در طول فصل رشد (9/22 درجه سانتی گراد در مقابل 9/23 درجه سانتی گراد) بود. به طور میانگین در همه ی مناطق، تاریخ کاشت ها و ارقام مورد بررسی بیشترین عملکرد دانه (263 کیلوگرم در هکتار) در آب اولیه خاک 58 میلی متر شبیه سازی شد. همچنین به طور میانگین در همه ی تاریخ کاشت ها، آب های اولیه خاک و مناطق، عملکرد دانه رقم زودرس (405 کیلوگرم در هکتار) به علت اجتناب از تنش خشکی آخر فصل بیشتر از رقم دیررس (63 کیلوگرم در هکتار) بود. با در نظر گرفتن برهمکنش های مختلف به طور میانگین در همه ی مناطق، بیشترین عملکرد دانه با 704 کیلوگرم در هکتار در برهمکنش رقم زودرس، تاریخ کاشت 9 بهمن و آب اولیه خاک 58 میلی متر شبیه سازی شد. به طور کلی نتایج مشخص کرد که عملکرد دانه عدس در بین تیمارها (تاریخ کاشت، رقم و آب اولیه خاک) و مناطق مختلف مورد بررسی در استان لرستان متفاوت بود. کشاورزان استان لرستان با استفاده از برهمکنش تاریخ کاشت زودهنگام (9 بهمن) × رقم زودرس (کیمیا) × آب اولیه خاک بالاتر (58 میلی متر) می توانند عملکرد دانه را افزایش دهند. باید ذکر شود که مطالعه حاضر تحت شرایط محدودیت آب انجام شده است و پیشنهاد می شود محققان در مطالعات آینده بر روی دیگر فاکتورهای محدودکننده و کاهنده متمرکز شوند.
کلید واژگان: شرایط دیم, طول دوره رشد, عملکرد دانه, مدل SSM-Icrop2Plant Production, Volume:47 Issue: 3, 2024, PP 475 -489IntroductionLegumes are the second food source after cereals, which provide almost a quarter of protein for developing countries. Lentil is recognized as one of important legumes due to its favourable characteristics. The lintile production, like to other crops has been influenced by three factors: management, genetics, and environment. Improving crop production can be achieved by optimizing these factors. Thus, paying attention to the above-mentioned factors can reduce the severe climatic effects on crop production. Among the above-mentioned factors, management strategies e.g., optimal sowing date and using the optimal cultivar are considered to improve crop production. Initial soil moisture, which can affect crop germination, establishment and ultimately growth and yield, is another important strategy. Accordingly, the current research was conducted in order to simulate the effects of cultivar, sowing date, and initial soil moisture on lentil grian yield in different locations of Lorestan province.
Materials and MethodsThe study locations were Aligudarz, Nurabad, KhorramAbad, and Kuhdasht. Simple Simulation Models-iCrop2 (SSM-iCrop2) was used to simulate the lentil growth and development. The data required to run model included climatic, soil, management, and crop data. Daily long-term climatic data including maximum and minimum temperature, rainfall, and radiation were collected from Iran Meteorological Organization. The soil data included soil depth, soil water content at wilting point, soil water content at field capacity, and saturation water content, which were obtained from different data collection in the Ministry of Agriculture and Agricultural, the Natural Resources Research and Education Centers, and soil laboratories at each location and Food and Agriculture Organization and Global yield Gap Atlas.The management data such as palnt density, tillage, rows distance, and sowing depth were obtained by local experts from the Ministry of Agriculture and Agricultural and the Natural Resources Research and Education Centers at each location. The crop data e.g., the specific genetic coefficients of each cultivar were obtained form Amiri and Deihimfard (2018). The study treatments consisted of four sowing dates (21 January, 12 February, 4 March, and 30 April), two cultivars (early-maturity and late-maturity) and four initial soil moisture (32, 36, 42, and 58 mm). The model was run for 41 years (1980-2020). Initial soil water contents and sowing dates were obtained from a preliminary simulation experiment.
Results and DiscussionAveraged across all treatments, the highest grain yield was obtained at KhorramAbad (388 kg ha-1) due to higher rainfall during the growing season. In addition, the grain yield difference among the sowing dates ranged from kg ha-1 on 30 April to 364 kg ha-1 on 21 January. The reason for the higher grain yield on 21 January sowing date was the higher cumulative rainfall season (149.3 mm vs. 99.2 mm) and the lower mean temperature (22.9 °C vs. 23.9 °C) during the growing season compared to other sowing dates. Across locations, sowing dates, and cultivars, the highest grain yield (263 kg ha-1) was simulated under initial soil moisture of 58 mm. Also, on average across sowing dates, initial soil moisture contents, and locations, the early-maturity cultivar simulated more grain yield than late-maturity cultivar (405 kg ha-1 vs. 63 kg ha-1) due to the avoidance of drought stress at the end of the growing season. Considering different interactions, on average across locations, the highest grain yield was simulated by 704 kg ha-1 in the combination of early-maturity cultivar, early sowing date (21 January), and initial soil moisture of 58 mm.
ConclusionIn general, the results indicated that the lentil grain yield varied among the various study treatments (sowing date, cultivar, and initial soil moisture) as well as different locations of Lorestan province. Lentil growers can increase the lentil production in Lorestan province and study locations by using the interaction of early planting date (21 January) ´ early-maturity cultivar (Kimia) ´ higher initial soil moisture (58 mm). It should be noted that the current research was conducted under water-limited condition and it is suggested that researchers focus on other limitimg and reducing factors in the future studies.
Keywords: Grain Yield, Length Of Growing Season, Rainfed Conditions, SSM-Icrop2 Model -
مدل های شبیه سازی رشد گیاهان زراعی امکان مطالعه تاثیر مدیریت کشاورزی بر فعالیت های تولیدی در محیط های معین را مهیا می سازند. مدل ها مکانیستیک و فرآیندگرا می باشند که با به کارگیری زیرمدل های مختلف (زیرمدل های بیولوژیک، محیطی، مدیریتی و اقتصادی) که با موتور اصلی مدل مرتبط می شوند قادر به شبیه سازی سیستم های کشاورزی در مناطق مختلف از جمله نواحی خشک و نیمه خشک مانند ایران می باشند. مدل APSIM-Barley می تواند جهت ارزیابی مدیریت در محصول جو مورد استفاده قرار گیرد. هدف این مطالعه بررسی و ارزیابی مدل APSIM-Barley در رابطه با شبیه سازی رشد، نمو و عملکرد سه رقم جو آذران، جلگه و بهمن، تحت شرایط مختلف فراهمی نیتروژن و آبیاری بود. به منظور ارزیابی مدل APSIM-Barley در راستای شبیه سازی و کمی سازی مراحل رشد فنولوژیک، زیست توده و عملکرد دانه ارقام مختلف جو از یک سری آزمایش مستقل استفاده شد. به منظور واسنجی مدل زراعی، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی واقع در شهر همدان در سال 1398 انجام شد. در طرح مذکور سطوح مختلف آبیاری، نیتروژن و رقم مورد بررسی قرار گرفت. فاکتور اصلی شامل سه سطح آبیاری (40-30، 70-60 و 100-90 درصد ظرفیت مزرعه) و فاکتورهای فرعی شامل سطوح رقم (آذران، جلگه و بهمن به ترتیب ارقام زودرس، متوسط رس و دیررس) و نیتروژن (سه سطح صفر، متوسط و بهینه) بودند. برای اعتبار سنجی و واسنجی مدل از یکسری مجموعه داده مستقل دیگر در سال های مختلف شامل مقالات چاپ شده و همچنین گزارش نهایی طرح های تحقیقاتی انجام شده استفاده شد. برای ارزیابی کارایی مدل زراعی و مقایسه مقدارهای شبیه سازی و اندازه گیری شده از شاخص های آماری شامل ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا نرمال شده، شاخص توافق و میانگین انحراف خطا استفاده شد. در این تحقیق برای تمامی تجزیه های آماری و رسم شکل ها از نرم افزار OriginPro استفاده شد. یافته های حاصل از شبیه سازی توسط مدل APSIM-Barley در مرحله واسنجی نشان داد که مقدار ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده در رابطه با پیش بینی مراحل فنولوژی گیاه (روز تا گلدهی و رسیدگی فیزیولوژیک) به ترتیب برابر 43/2 و 4/2 درصد بود. همچنین دقت مدل برای شاخص سطح برگ برای ارقام آذران، جلگه و بهمن تحت شرایط تیمار مصرف کامل آب و نیتروژن به ترتیب 5/13، 1/14 و 7/10 درصد و تحت شرایط تیمار تنش شدید آب و نیتروژن به ترتیب 5/16، 6/18 و 5/26 درصد بود. در این مرحله مقادیر ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده و شاخص توافق برای عملکرد زیست توده و دانه برابر 9/24 درصد و 98/0و 2/15 درصد و 96/0 بود. در مرحله اعتبار سنجی مدل زراعی، مقادیر شاخص های ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده، شاخص توافق، ضریب تبیین و میانگین انحراف خطا به ترتیب برای عملکرد دانه 02/15درصد، 96/0، 82/0 و 34/0 تن در هکتار بود. به طور کلی نتایج نشان داد که مدل APSIM-Barley قادر است رشد، نمو و عملکرد دانه ارقام مختلف جو را با دقت قابل قبولی تحت شرایط مختلف مدیریت آب و نیتروژن در سال ها و مناطق مختلف شبیه سازی کند. بنابراین مدل مذکور می تواند به عنوان ابزاری قابل اعتماد در مطالعات آینده در زمینه ارزیابی تغییر اقلیم، آنالیز خلاء عملکرد، پهنه بندی و غیره مورد استفاده قرارگیرد.
کلید واژگان: روز تا گلدهی, زیست توده, شاخص سطح برگ, مدل سازیBackgroundCrop simulation models provide the possibility to study the effect of agronomic management practices on agricultural production activities in a given location. The models are mechanistic and process-oriented that are able to simulate different agricultural systems (including arid and semi-arid areas such as Iran) through different sub-models (biological, environmental, managerial, and economic sub-models) connected with the main engine of the models. The APSIM-Barley model can be used to evaluate the management practices on barley crop. The current research was carried out to evaluate the APSIM-Barley model in relation to simulating the growth, development, and yield of three barley cultivars (Azaran, Jolgeh, and Bahman) under different conditions of nitrogen and irrigation supplies.
Materials and methodsIn order to evaluate the APSIM-Barley model regarding simulating and quantifying the phenological stages, biomass, and grain yield of different barley cultivars, some independent experiment datasets were used. For crop model calibration, an experiment was conducted in a factorial split plot design at the Agricultural Research Center of Hamedan in 2019. The main factor consisted of three irrigation levels (30-40, 60-70, and 90-100% of the field capacity) and sub-factors included cultivar levels (Azran, Jolgeh, and Bahman as early, mid, and late cultivars, respectively) and three nitrogen levels (zero, medium, and optimum). For model validation, another series of independent datasets in different years consisting of published articles and research projects were used. For assessing the efficiency of the crop model and comparing the simulated and measured values, R2, nRMSE, d-index, and MBE indices were used and OriginPro software was considerd for all statistical analysis and drawing of figures.
Results and DiscussionThe simulation results of APSIM-Barley model in the calibration step showed that nRMSE for days to flowering and maturity was 2.43 and 2.4%, respectively. Also, under full water and nitrogen conditions, nRMSE for the leaf area index of Azaran, Jolgeh and Bahman cultivars was 13.5, 14.1, and 10.7%, respectively, and under severe water and nitrogen stresses, it was 16.5, 18.6, and 26.5% respectively. At this step, and nRMSE and d-index for biomass and grain yield were 24.9% and 0.98 and 15.2% and 0.96, respectively. In model validation step, nRMSE, d-index, R2, MBE were 15.02%, 0.96, 0.82 and 0.34 t ha-1, respectively, for grain yield.
ConclusionIn general, the results showed that the APSIM-Barley model was able to simulate the growth, development, and grain yield of different barley cultivars with acceptable accuracy under different water and nitrogen management conditions in different years and regions. Therefore, the APSIM-Barley model can be used as a reliable tool in future studies such as climate change assessment, yield gap analysis, agricultural zoning, and etc. by other researchers.
Keywords: Biomass, Days To Flowering, Leaf Area Index, Modeling -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و هشتم شماره 1 (پیاپی 107، بهار 1403)، صص 111 -125
باتوجه به کمبود منابع آبی، بارش کم و تبخیر بیش از اندازه در کشور، داشتن برنامه دقیق آبیاری و شیوه مدیریتی مناسب، امری ضروری است. حال به منظور بررسی اثر مالچ و سوپرجاذب، پژوهشی در شهر خرم آباد و در سال 1401 به صورت فاکتوریل با طرح پایه کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتور اول تیمار آب آبیاری در چهار سطح شامل آبیاری بر اساس وجود تامین 100 درصد نیاز آبی (I100)، تامین 80 درصد نیاز آبی (I80)، تامین 60 درصد نیاز آبی (I60) و تامین 40 نیاز آبی (I40) گیاه بود. فاکتور دوم نیز شامل مواد اصلاحی مالچ گیاهی (M)، سوپرجاذب (S) و تیمار شاهد (I) بودند. نتایج پژوهش نشان داد که بیشترین میزان عملکرد تر، عملکرد خشک و ارتفاع بوته مربوط به تیمار I100-M بود که به ترتیب برابر52/89 تن در هکتار، 29/42 تن در هکتار و 2/27 متر به دست آمد. بیشترین مقدار بهره وری تر و بهره وری بیولوژیک از آن I40-S بود که به ترتیب برابر 14/24 کیلوگرم علوفه تر به ازای یک مترمکعب آب و 4/75 کیلوگرم ماده خشک به ازای یک مترمکعب آب محاسبه شد. کمترین میزان عملکرد تر و خشک مربوط به I40-M بود و کمترین بهره وری تر نیز مربوط به تیمار I100- S بود. به طورکلی ماده اصلاحی مالچ در تیمار های با تنش آبی کمتر، عملکرد بهتری داشت، ولی با افزایش میزان تنش آبی، عملکرد تیمار های حاوی مالچ کاهش یافت. ماده اصلاحی سوپرجاذب نیز در تیمارهای آبیاری کامل یا با تنش کمتر، عملکرد کمتری را نشان داد، ولی با افزایش میزان تنش نتیجه بهتری را رقم زد.
کلید واژگان: آبیاری نواری قطره ای, مدیریت آب در مزرعه, راندمان آبDue to the lack of water resources and excessive evaporation in the country, it is necessary to have a detailed irrigation program and a suitable management method. The present research was conducted to investigate the effect of superabsorbent and mulch in Khorramabad in July 2022 in a factorial combination with a completely randomized design in three replications. The first experimental factor was irrigation water treatment in 4 levels including irrigation that provided 100% water requirement (I100), 80% of crop water requirement (I80), 60% of crop water requirement (I60), and 40% of crop water requirement (I40). The second factor included different corrective materials including plant mulch (M), superabsorbent (S), and control treatment (I). The results showed the maximum amount of wet and dry yield and crop height was related to I100-M treatment, i.e. 100 percent water requirement and compost corrective material, which were 89.52 tons per hectare, 29.42 tons per hectare, and 2.27 meters. The maximum wet and biological productivity for I40-S was calculated as 14.24 kg of wet matter per cubic meter of water and 4.75 kg of dry matter per cubic meter of water. The lowest wet and dry yields were related to I40-M, which decreased the yield of the control treatment by 6.5 percent and 0.9 percent. The lowest productivity was related to the I100-S treatment, which was calculated as 3.13 kilograms per cubic meter of water for biological productivity and 9.14 kilograms per cubic meter of water for wet weight productivity. In general, mulch had a better performance in the treatments where the water stress was low, but when the water stress increased, the performance of the mulch treatments decreased. In the superabsorbent matter, the treatments with complete irrigation or with less stress, yield decreased, but the treatments with increased stress showed better results than most of the corrective materials and the control treatment.
Keywords: Tape Drip Irrigation, Water Management In The Field, Water Efficiency -
کلزا بعد از سویا و نخل روغنی مقام سوم را در تامین روغن نباتی جهان دارد، به طوری که 7/14 درصد از کل تولید روغن نباتی را به خود اختصاص داده است. این تحقیق با استفاده از تکنیک مدل سازی به منظور شبیه سازی جایگزینی کشت گندم با کلزا از لحاظ بهره وری آبی و اقتصادی در چهار منطقه الشتر، خرم آباد، پلدختر و کوهدشت در استان لرستان در سال 1401 انجام گرفت. برای شبیه سازی رشد و عملکرد محصولات گندم و کلزا از مدل APSIM استفاده شد. نتایج اعتبارسنجی مدل نشان داد که با میانگین مربعات اشتباه نرمال شده برابر با 6/8 درصد عملکرد دانه گندم و کلزا را به خوبی شبیه سازی کند. نتایج نشان داد که کشت گندم (4/3524 کیلوگرم) نسبت به کشت کلزا (2/2750 کیلوگرم) از میزان عملکرد دانه بالاتری برخوردار بود. همچنین سیستم کشت گندم (45/1 کیلوگرم بر متر مکعب) نسبت به کشت کلزا (15/1 کیلوگرم بر متر مکعب) بهره وری آبی بالاتری داشت. با این وجود، اختلاف این دو سیستم کشت از لحاظ بهره وری آبیاری قابل توجه نبود (11/0 کیلوگرم متر مکعب). سیستم کشت کلزا از لحاظ بهره وری اقتصادی و درآمد خالص به ترتیب با 220/0 میلیون تومان بر متر مکعب و 9/59 میلیون تومان در هکتار، از سیستم کشت گندم به ترتیب با 014/0 میلیون تومان بر متر مکعب و 1/41 میلیون تومان در هکتار دارای کارایی بالاتری بود. به طور کلی، نتایج نشان داد که حرکت از کشت گندم به سمت کلزا می تواند در بوم نظام های زراعی استان لرستان به ویژه در شهرستان هایی مانند خرم آباد از لحاظ محیط زیستی و اقتصادی پایدار باشد.کلید واژگان: آبیاری, درآمد خالص, عملکرد دانه, مدل, مصرف آبAfter soybean and oil palm, rapeseed has the third place in supplying vegetable oil in the world, so that it accounts for 14.7% of the total production of vegetable oil. The current research was carried out using modeling approach in order to simulate the replacement of wheat cultivation with rapeseed cultivation in terms of water and economic productivity in four locations (Aleshtar, Khorramabad, Pol-e Dokhtar, and Kuhdasht) in Lorestan province. APSIM model was used to simulate the growth and yield of wheat and rapeseed crops. The model validation results showed that it accurately simulates wheat and rapeseed grain yield with nRMSE of 8.6%. The results showed that wheat cultivation (3524.4 kg) had a higher grain yield than rapeseed cultivation (2750.2 kg). In addition, wheat cultivation system (1.45 kg m-3) compared with rapeseed cultivation (1.15 kg m-3) had higher water productivity. However, the difference between these two cultivation systems in terms of irrigation productivity was not considerable (0.11 kg m3). Also, economic productivity and net income of rapeseed cultivation system were 0.220 million tomans per cubic meter and 59.9 million tomans per hectare, respectively, while they were 0.014 million tomans per cubic meter and 41.1 million tomans per hectare, respectively, for wheat cultivation system. In general, the results approved that moving from wheat cultivation to rapeseed cultivation can be environmentally and economically sustainable in the agro-ecosystems of Lorestan province, especially in Khorramabad county.Keywords: Grain yield, Irrigation, model, Net income, Water consumption
-
سابقه و هدف
تغییرات آب و هوایی و برداشت بی رویه و همچنین چرای خارج از توان اکولوژیک مراتع مختلف کشور باعث از بین رفتن و همچنین کاهش پوشش های گیاهی در مراتع مختلف کشور شده است. این موضوع بویژه برای گیاهان خاص از جمله گیاهان دارویی در دهه اخیر شدیدتر بوده است. با تشخیص جوامع گیاهی و تجزیه و تحلیل سرشت اکولوژیکی هر یک از گونه ها می توان برای مدیریت صحیح و منطبق بر اصول اکولوژیک برای زمان حاضر و آینده برنامه ریزی نمود. با توجه به موارد مطرح شده در بالا، مطالعه حاضر با استفاده از رهیافت تحلیل سلسه مراتبی و نرم افزار ArcGIS به منظور ارزیابی اکولوژیک کشت گیاهان دارویی در مراتع مختلف استان لرستان برای احیای مراتع و حفاظت از این گیاهان گیاهان دارویی انجام شد.
مواد و روش هامنطقه مورد مطالعه مراتع درجه یک استان لرستان در غرب کشور بود. در انجام این پژوهش داده های مورد نیاز شامل داده های خاکی، داده های بلندمدت اقلیمی (2020 - 1970) و توپوگرافی بودند. داده های اقلیمی و توپوگرافی از بانک داده WorldClim تهیه شدند. داده های خاکی نیز از مرکز خاک بین المللی اطلاعات مرجع (ISRIC) بدست آمدند. گیاهان دارویی مورد بررسی در این تحقیق شامل آنغوزه، باریجه، شیرین بیان، کرفس کوهی و گل گاوزبان ایرانی بودند. از قضاوت 15 کارشناس خبره جهت مقایسات زوجی و وزن دهی به پارامترهای اکولوژیک برای هر گیاه دارویی به روش دلفی استفاده شد و وزن هر کدام از گزینه ها و معیارها در نرم افزار Expert Choice11 تعیین شد. بعد از آن جهت انطباق نیازمندی های محیطی گیاه دارویی با خصوصیات اراضی، از روش طبقه بندی شکست های طبیعی جنکس (Natural breaks -Jenks) در نرم افزار ArcGIS استفاده شد.
نتایج و بحث:
نتایج نشان داد که نقش عامل اقلیمی میانگین دمای سالانه با ضریب وزنی 309/0 در کشت گیاهان دارویی بیشتر از سایر عوامل بوده و بعد از آن ارتفاع و بارندگی تجمعی سالانه با ضریب وزنی 212/0 است. همچنین در بین عوامل مورد بررسی کمترین وزن متعلق به درصد کربن آلی خاک (057/0) بود. از نظر میانگین دمای سالانه، بیش از 53 درصد از مراتع استان لرستان دمایی بین 10 تا 15 درجه سانتی گراد را تجربه می کند. مراتع استان لرستان به طور میانگین 350 میلی متر بارش را دریافت می کنند. بیش از 60 درصد از مراتع استان لرستان در ارتفاع بین 2000 تا 3000 متر بالاتر از سطح دریا قرار دارند. از نظر شیب بیش از 54 درصد از مراتع دارای شیبی بین 25 تا 60 درصد هستند. خاک مراتع لرستان دارای بافتی سنگین بود به طوری که بیش از 75 درصد از مراتع استان لرستان دارای بافت خاک رسی لوم بودند. بیش از 59 درصد مراتع استان لرستان دارای کربن آلی خاکی 2 تا 5 درصد بودند. همچنین بیش از 74 درصد از این اراضی دارای اسیدیته بین 7/7 تا 9/7 بودند. همچنین مراتع استان لرستان از نظر پتانسیل و داشتن شرایط اکولوژیکی مناسب جهت رویش گیاهان دارویی آنغوزه، باریجه، گل گاو زبان ایرانی، کرفس کوهی و شیرین بیان به سه کلاس؛ متوسط، خوب و خیلی خوب تقسیم شدند. بهترتیب 98، 97 و 94 درصد از مراتع استان لرستان برای کشت گیاهان دارویی آنغوزه، باریجه و کرفس کوهی مجموعا در طبقه خیلی خوب و خوب قرار گرفتند. با این وجود این مقدار برای کشت گل گاو زبان و شیرین بیان به ترتیب برابر با 26 و 27 درصد بود.
نتیجه گیریبه طور کلی مراتع استان لرستان پتانسیل خوبی برای کشت گیاهان دارویی آنغوزه، باریجه و کرفس کوهی داشتند و برای کشت گیاهان دارویی گل گاو زبان ایرانی و شیرین بیان دارای پتانسیل متوسطی می باشند. با این وجود با توجه به موقعیت جغرافیایی مراتع، تناسب کشت گیاهان دارویی متفاوت بود که توصیه برای کشت هر گیاه دارویی باید بر اساس هر ناحیه جغرافیایی مورد بررسی باشد.
کلید واژگان: آنغوزه, اقلیم, باریجه, تحلیل سلسله مراتبی, کرفس کوهیIntroductionClimate changes and indiscriminate harvesting as well as overgrazing of different Iranian rangelands have caused the destruction and reduction of vegetation in the rangelands. This has been especially severe for medicinal plants, in the last decade. By identifying the plant communities and analyzing the ecological nature of each species, it is possible to plan for optimal management based on ecological principles for the present and the future. Based on the above-mentioned issues, the current research was conducted regarding the ecological evaluation of cultivating medicinal plants in different rangelands of Lorestan Province through analytic hierarchy process (AHP) approach and ArcGIS software in order to restore the rangelands and protect the medicinal plants.
Material and methodsThe studied area was the rangelands class 1 of Lorestan Province in the west of Iran. Required data included soil, long-term climatic (1970-2020), and topographic data. Climatic and topographical data were obtained from the WorldClim database. Soil data were gathered by the International Soil Reference and Information Centre (ISRIC). Studied medicinal plants were Asafoetida, Galbanum, Liquorice, Keluss, and Borago Oxtongue flower. The judgment of 15 experts was used for pairwise comparisons and weighting of ecological data for each medicinal plant using the Delphi method, and the weight of each of the options and criteria was calculated in Expert Choice11 software. Then, to match the environmental requirements of the medicinal plants with the characteristics of the rangelands, the natural breaks –(Jenks) classification method was employed in ArcGIS software.
Results and discussionThe results showed the major role of annual mean temperature with a weighting coefficient of 0.309 in cultivating medicinal plants, followed by elevation and annual cumulative rainfall (0.212). Also, among the studied factors, the lowest weight belonged to soil organic carbon percentage (0.057). For annual mean temperature, more than 53% of rangelands in Lorestan Province experienced a temperature between 10 and 15 °C. The rangelands received an average of 350 mm. More than 60% of the rangelands were located at an elevation between 2000 and 3000 m. For slope, more than 54% of rangelands had a slope between 25 and 60%. The soil of Lorestan rangelands had a heavy texture, so that more than 75% of the rangelands had clay loam soil texture. More than 59% of the rangelands had soil organic carbon of 2-5%. Also, more than 74% of the rangelands had a pH between 7.7 and 7.9. Also, the rangelands were divided into three classes (very good, good, and medium) in terms of potential and having suitable ecological conditions for growing Asafoetida, Galbanum, Liquorice, Keluss, and Borago Oxtongue flowers. Ninety-eight, 97, and 94% of the rangelands were placed in the very good and good categories for cultivating Asafoetida, Galbanum, and Keluss, respectively. However, these values were 26 and 27% for planting Liquorice and Borago Oxtongue flower, respectively.
ConclusionOverall, the rangelands of Lorestan Province had a good potential for growing Asafoetida, Galbanum, and Keluss, and they had a medium potential for cultivating Liquorice and Borago Oxtongue flowers. However, the suitability of medicinal plants cultivation varied based on the geographical position of the rangelands, and the recommendation for cultivating each medicinal plant should be considered according to each geographical zone.
Keywords: Analytic Hierarchy Process, Asafoetida, Climate, Galbanum, Keluss -
مقدمه
نخود یکی از حبوبات مهم در غرب آسیا و شمال آفریقاست. همچنین این محصول یکی از حبوبات مهم در نظام های کشاورزی دیم این مناطق است. اگرچه ایران پنجمین کشور دنیا از نظر سطح زیرکشت خود است اما از نظر متوسط عملکرد در هکتار (400 کیلوگرم در هکتار) در جایگاه 47 قرار دارد. در مناطق دیم ایران عملکرد نخود به شدت وابسته به مقدار باران و توزیع فصلی آن است. به طوریکه تغییرات سالیانه بارندگی بکار گیری یک مدیریت زراعی واحد که باعث حصول حداکثر عملکرد محصول با روندی قابل پیش بینی در طی سال ها باشد را دشوار می کند. در ایران نخود مهم ترین گیاه از گروه حبوبات است و بیش از 50 درصد از سطح زیر کشت حبوبات را به خود اختصاص می دهد و عمده کشت آن به صورت دیم است. عملکرد نخود نسبت به سایر گیاهان زراعی بسیار کمتر است.
روش شناسی پژوهش:
شبیه سازی عملکرد پتانسیل آب محدود با استفاده از مدل SSM-Chickpea انجام شد و عملکرد نخود حاصل از شیوه های مدیریت زراعی کشاورزان از جمله تاریخ کاشت، تراکم بوته و نیتروژن در 12 منطقه اصلی کشت نخود مورد ارزیابی قرار گرفت. این آزمایشات شامل 9 آزمایش مزرعه ای مستقل بودند. ارزیابی مدل بر اساس مقایسه مقادیر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده عملکرد دانه انجام شد. در این مطالعه از شاخص های آماری ضریب تعیین (R2) و ریشه نرمال شده میانگین مربعات خطا (nRMS) استفاده شد.
یافته های پژوهش:
بر اساس نتایج شبیه سازی با مدل SSM-Chickpea، متوسط عملکرد پتانسیل آب محدود برای نخود، 1200کیلوگرم در هکتار برآورد شد. تاریخ کاشت بهینه برای همه مناطق اواخر آذرماه در کشت انتظاری بود که منجر به افزایش عملکرد دانه حدود 10 درصد در ارومیه و 60 درصد در خرم آباد نسبت به تاریخ کاشت بهاره شد. تراکم بهینه برابر 20 بوته در مترمربع بود که منجر به افزایش عملکرد دانه حدود 27 درصد در اسلام آباد غرب شد. در خصوص تغذیه گیاه، استفاده از 20 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار به عنوان کود آغازگر باعث افزایش عملکرد دانه تا 10 درصد در منطقه اقلید و خرم آباد شد. در تمامی مناطق مورد مطالعه، نتایج نشان داد که عملکرد نخود رقم زودرس بیونیج، 23 درصد بیشتر از رقم ILC482 بود و بطور کلی بخش بزرگی از عملکرد پتانسیل آب محدود نخود ناشی از عوامل مدیریت زراعی و به ویژه تاریخ کاشت بود.
کلید واژگان: تاریخ کاشت, تراکم کاشت, نیتروژن, مدلIntroductionChickpea is one of the important legumes in West Asia and North Africa. It is also one of the important legumes in rainfed agricultural systems in these regions. Although Iran has the fifth rank in terms of under chickpea cultivation, it ranks 47th in terms of average grain yield per hectare (400 kg/ha). In dry areas of Iran, chickpea yield is highly dependent on the amount of rainfall and its seasonal distribution. Therefore, annual changes in rainfall make it difficult to employ a unitary agricultural management that leads to maximum crop yield with a predictable trend over the years. Chickpea is the most important legume crop in Iran, accounting for over 50% of cultivated legume lands, and is primarily planted under rainfed conditions. Chickpea production is significantly lower than other crops.
MethodologySimulation of the potential yield of rainfed chickpea was carried out using the SSM-Chickpea model and rainfed chickpea yield resulting from farmers' crop management practices, including planting date, plant density, and nitrogen in 12 main chickpea growing regions were evaluated. These experiments consisted of 9 independent field experiments. In the current research, the model was evaluated based on the comparison of measured and simulated values for grain yield. Statistical indices including determination coefficients (R2) and normalized root mean square error (nRMS) were used.
Research findingsThe simulation with model SSM-Chickpea showed that the average potential rainfed chickpea yield was 1200 kg/ha. The simulation results also indicated that the optimal planting date for all regions was mid-December, as dormant seeding management, led to an increase in grain yield of about 10% in Urmia and 60% in Khorramabad compared with the spring sowing date. Optimal plant density was 20 plants/m2 resulted in a 27% increase in grain yield in Islamabad-e Gharb. Regarding the plant nutrition, the results showed that using 20 kg/ha as a starter fertilizer led to up to a 10% increase in grain yield in the Eqlid and Khorramabad. In all studied regions cv. Bivanij had 23% greater grain yield comparing ILC 482 and a large part of chickpea grain yield potential depented on agricultural management practices in general and planting date, specifically.
Keywords: Planting Date, Planting Density, Nitrogen, Model -
پژوهش حاضر، عملکرد ریشه و بهره وری آب گیاه چغندرقند (Beta vulgaris L.) در پاسخ به تیمارهای تاریخ کشت (یک اسفند، یک فروردین و یک اردیبهشت) و دور آبیاری (10 روز، 12 روز، 14 روز و همچنین یک تیمار دور آبیاری با توجه به نیاز آبی محصول در طول فصل رشد در شرایط عدم محدودیت آبی) در شهرستان های نیشابور، قوچان، تربت جام و سبزوار را ارزیابی کرد. از مدل SUCROS و داده های بلندمدت هواشناسی جهت برآورد رشد و نمو و عملکرد استفاده شد. روند تغییرات نیاز روزانه گیاه و همچنین تغییرات آب خاک در تیمارهای مختلف در طول فصل رشد استخراج شدند و مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان داد، بیشترین عملکرد چغندرقند (80/63 تن در هکتار) در شهرستان سبزوار با کشت این محصول در ابتدای اسفند و آبیاری آن با فاصله زمانی 10 روزه صورت گرفت، درحالی که در شهرستان های تربت جام، نیشابور و قوچان بیشترین عملکرد ریشه (به ترتیب 44/66، 38/109 و 15/112 تن در هکتار) با کشت در یک اسفند و تیمار آبیاری بر اساس نیاز آبی گیاه زراعی حاصل می گردد. به طور کلی، تغییر تاریخ کشت در مقایسه با تغییر دور آبیاری می تواند تاثیر بیشتری در تولید و بهره وری آب چغندرقند داشته باشد. علاوه براین، در مناطق گرم تر مانند سبزوار و تربت جام بهتر است راهکارهای دیگر مانند کشت پاییزه چغندرقند نیز ارزیابی گردد. همچنین با توجه به محدودیت منابع آبی، توصیه می شود که پژوهشگران تمرکز بیشتری بر روی افزایش بهره وری آب در کنار بهبود عملکرد گیاه زراعی در مقایسه با شرایط موجود در مزارع داشته باشند.
کلید واژگان: استان خراسان رضوی, دور آبیاری, مدل سازی, نیاز آبی محصولAgroecology journal, Volume:15 Issue: 4, 2024, PP 825 -842IntroductionWater is considered as one of the main factor driving agricultural activities. It is predicted more than 67% of the world's population will suffer from water shortages in their habitats that by 2050. Therefore, maximizing water efficiency is the best solution to deal with the problem. Water productivity is an important factor in evaluating the efficiency of irrigated and rainfed systems. Sugar beet is one of the strategic crops in Iran which its area under cultivation has been decreased in the last two decades, especially in Khorasan Razavi Province. The high water requirement of sugar beet and the problem of water shortage during spring and summer are the most important reasons for the decrease in the area under cultivation of this crop. Given the crisis in water supply for crop production, increasing water productivity in irrigated agroecosystems can be considered as a suitable strategy to increase the area under cultivation and yield of crops. In recent years, different studies have been conducted to increase the water productivity of different crops using simulation models.
Materials and methodsIn this study, root yield and water productivity of sugar beet were evaluated in response to three different sowing date treatments (20 February, 21 March, and 21 April) and four irrigation interval treatments (10 days, 12 days, 14 days and treatment with model according to the crop water demand) in Neyshabur, Sabzevar, Quchan, and Torbat Jam locations. For this purpose, the SUCROS simulation model and long-term meteorological data were used to estimate the growth and production of sugar beet. In addition, the trend of sugar beet daily water demand as well as changes in soil water in different treatments during the growing season was extracted and analyzed.
Results and discussionThe results showed that the highest yield of sugar beet (63.80 t ha-1) was obtained in Sabzevar by sowing on 20 February and irrigation with 10 days intervals while in Torbat Jam, Neyshabur, and Quchan, the maximum root yield (66.44, 109.38 and 112.15 t ha-1, respectively) was achieved by sowing on 20 February and irrigation based on crop water demand. In contrast, sowing sugar beet on 21 April with 14 days of irrigation intervals in all studied locations resulted in the lowest yield among different treatments. Water productivity comparison in different locations showed that in Sabzevar, Torbat Jam, and Neyshabur, the treatment of the 20 February sowing date and irrigation based on crop water demand resulted in maximum water productivity (4.08, 4.52, and 8.10 kg m-3, respectively) and in Quchan, the treatment of 20 February sowing date and 14 days irrigation interval with 7.70 kg m-3 led to the maximum water productivity. The results also indicated that in Sabzevar, the lowest water productivity was obtained by sowing sugar beet on 21 April and irrigation with 14 days intervals, and in Torbat Jam, Neyshabur and Quchan, the minimum water productivity was simulated by sowing date of 21 April and 10 days irrigation intervals. Evaluation of the relationship between the length of growth season (as a criterion of sowing date) with sugar beet yield and water productivity in all locations showed that there were significant relationships among these variables and the length of growth season at 1% of probability level, which indicated the importance of early cultivation in increasing the sugar beet production and water productivity in Razavi Khorasan Province.
ConclusionThe findings of this study suggest that modifying the sowing date, in comparison to adjusting irrigation intervals, may have a more significant impact on enhancing sugar beet yield and water productivity. Additionally, in warmer locations like Sabzevar and Torbat Jam, exploring alternative options such as autumn sugar beet cultivation is advisable. In light of the constraints posed by limited water resources, it is recommended that researchers prioritize investigations into water productivity rather than solely focusing on maximizing crop yield.
Acknowledgments:
The authors are grateful to Dr. Reza Deihimfard from Shahid Beheshti University, Iran for providing valuable comments and his advice on methodology.
Keywords: Crop water Requirement, Irrigation intervals, Khorasan Razavi province, Modelling -
ایران در کمربند خشک کره زمین واقع است و میانگین بارش در آن یک سوم میانگین جهانی است لذا مدیریت صحیح منابع آب به ویژه در بخش کشاورزی ضرورت دارد. به این منظور، در سال 1401، تحقیقی با هدف بررسی اثر چند ماده اصلاح کننده رطوبت خاک، در منطقه خرم آباد، در مزارع تحقیقاتی دانشگاه لرستان، به صورت فاکتوریل با طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد که فاکتور اول تیمار آب آبیاری در چهار سطح شامل 100%، 80%، 60% و 40% نیاز آبی گیاه و فاکتور دوم مواد اصلاح کننده رطوبت خاک شامل ورمی کمپوست به میزان شش تن در هکتار، بیوچار 1/5 تن در هکتار، سوپرجاذب 75 کیلوگرم در هکتار، مالچ گیاهی 7/5 تن در هکتار و تیمار شاهد در نظر گرفته شد. سیستم آبیاری قطره ای نواری برای آبیاری استفاده گردید. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین میزان عملکرد تر، عملکرد بیولوژیک و ارتفاع بوته در تیمار 100% نیاز آبی و کود ورمی کمپوست مشاهده گردید که به ترتیب برابر 71/126 و 27/46 تن در هکتار و 2/35 متر به دست آمد و بیشترین مقدار بهره وری تر و بهره وری بیولوژیک در سطح احتمال 5% از آن تیمار 80% نیاز آبی و کود ورمی کمپوست (شش تن در هکتار) بود که به ترتیب برابر 16/79 و 5/9 کیلوگرم در مترمکعب آب آبیاری محاسبه شد. به طورکلی ورمی کمپوست و بیوچار نیز سبب افزایش عملکرد تر و بیولوژیک، ارتفاع و بهره وری آب ذرت شد. مالچ در تیمار های 100% و 80% نیاز آبی، عملکرد بهتری داشت (افزایش 12/7% و 14/5% در عملکرد تر نسبت به تیمار شاهد) ولی با افزایش تنش آبی به 60% و 40% نیاز آبی، عملکرد تیمار های حاوی مالچ خوب نبود (کاهش 3/5% و1% در عملکرد تر نسبت به تیمار شاهد). سوپرجاذب نیز در تیمارهای 100%، 80% و 60% نیاز آبی موجب کاهش عملکرد تر ذرت شد (به ترتیب کاهش 9/3%، 7/2% و 3% در عملکرد تر نسبت به تیمار شاهد)، اما در تیمار 40% نیاز آبی، نتیجه بهتری را رقم زد (افزایش 7/6% در عملکرد تر نسبت به تیمار شاهد). از این رو، در منطقه خرم آباد کاربرد شش تن در هکتار ورمی کمپوست و 80% نیاز آبی به صورت آبیاری قطره ای تیپ(TAPE) برای بالاتر بردن تولید ذرت علوفه ای، هم زمان با صرفه جویی 20% مصرف آب توصیه می گردد.کلید واژگان: سوپرجاذب, کود های آلی, مالچ, مدیریت آب در مزرعهIran is located in the dry belt of the earth and its rainfall is one third of the global average. Therefore, proper management of water resources is necessary, especially in the agricultural sector. For this purpose, in 2022, a research was conducted with the aim of investigating the effect of several soil amendments in Khorram Abad region, in the research farm of Lorestan University. The experiment was factorial with a randomized complete block design in three replications. Treatments were irrigation water at 4 levels of I1=100%, I2=80%, I3=60%, and I4=40% of the water requirement and different soil moisture amendments including vermicompost (C) 6 t/ha, biochar (B) 1.5 t/ha, superabsorbent (S) 63 kg/ha, and organic mulch (M) 7.5 t/ha and the control treatment (I). Results showed that the highest productivity, biological yield, and plant height were related to I1-C treatment, which were 126.71 t/ha, 46.27 t/ha and 2.35 meters, respectively. The highest water productivity and biological productivity at the probability level of 5% was I2-C, which was calculated as 16.79 kg of fresh fodder/m3 of irrigation water and 5.9 kg of dry matter/m3 water. In general, vermicompost and biochar also increased the fresh and biological yield, height, and water productivity of corn. The use of mulch in 100% and 80% treatments had better effect, but with the increase in water stress (i.e. I3 and I4), effect of mulch decreased (5.3% and 1% relative to the control). Superabsorbent in I100, I80, I60 treatments showed lower effect (9.3%,7.2%, 3% less fresh weight than the control, respectively). However, with increasing stress, I4 had better results (7.6% higher fresh yield than the control). Therefore, in Khorram Abad region, the amount of 6 t/ha of vermicompost and 80% of the water requirement applied by drip tape irrigation for fodder corn is recommended to increase the production rate while saving 20% of water consumption.Keywords: super absorbent, Organic fertilizers, Mulch, Farm water management
-
مطالعه حاضر به منظور شبیه سازی اثرات تغییر اقلیم بر محصول جو آبی در استان های لرستان و همدان انجام شد. بدین منظور، نه منطقه (الیگودرز، بروجرد، خرم آباد، کوهدشت، پل دختر، همدان، ملایر، نهاوند و کبودرآهنگ) در سطح استان های مذکور انتخاب شدند. برای شبیه سازی رشد و نمو محصول جو آبی از مدل APSIM-barley استفاده شد. ابتدا مدل APSIM-barley با استفاده از دو آزمایش مستقل مزرعه ای، مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش اول در شهرستان خرم آباد انجام شد که برای واسنجی مدل زراعی مورد استفاده قرار گرفت؛ در حالی که آزمایش دوم در شهرستان همدان برای اعتبارسنجی مدل به کار برده شد. اقلیم آینده با استفاده از روش AgMIP تحت دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 برای دوره 2070-2040 شبیه سازی شد. نتایج اعتبارسنجی مدل نشان داد که مدل زراعی توانست عملکرد و بیوماس گیاه جو را با ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده به ترتیب به میزان 4/16 و 3/13 درصد شبیه سازی کند. همچنین نتایج نشان داد که عملکرد دانه جو به طور میانگین در سراسر مناطق مورد بررسی تحت دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 در دوره آینده به ترتیب 8/3 و 7/5 درصد کاهش خواهد یافت. با این وجود در شهرستان پلدختر تحت سناریوهای RCP4.5 و RCP8.5 عملکرد دانه گیاه جو به ترتیب 3/1 و 8/4 درصد افزایش پیدا کرد. بر اساس این نتایج، باید راهکارهای سازگاری در آینده برای جلوگیری از کاهش عملکرد محصول جو آبی در استان های مورد بررسی در نظر گرفته شود.کلید واژگان: سناریو RCP, عملکرد دانه, گیاه جو, AgMIP, مدل APSIMThe present research was conducted to simulate the impact of climate change on irrigated barley in Lorestan and Hamadan provinces. For this purpose, nine regions including Aligudarz, Borujerd, Khorramabad, Kuhdasht, Pol-e Dokhtar, Hamedan, Malayer, Nahavand, and Kabudarahang were selected in the two provinces. The APSIM-barley model was employed to simulate the growth and development of irrigated barley. Firstly, the APSIM-barley model was evaluated using two independent field experiments. The first experiment was conducted in Khorramabad to calibrate the crop model; while the second experiment was done in Hamedan to validate the crop model. The future climate was projected using the AgMIP methodology under two scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) for the period 2040-2070. The results of the model validation showed that the crop model was able to simulate barley yield and biomass with nRMSE of 16.4% and 13.3%, respectively. Additionally, the results indicated that on average across the study locations, barley grain yield would decrease by 3.8% and 5.7% under RCP4.5 and RCP8.5, respectively. However, in Pol-e Dokhtar, barley grain yield is projected to increase by 1.3% and 4.8% under RCP4.5 and RCP8.5, respectively. Based on these findings, adaptation strategies should be considered in the future to prevent the reduction of irrigated barley yield in the studied provinces.Keywords: AgMIP, APSIM model, Barley plant, Grain yield, RCP scenario
-
سابقه و هدفدرک صحیح از عملکرد گیاهان زراعی و نیاز آبی آن ها برای رسیدن به کشاورزی پایدار مهم می باشد. ردپای آب یکی از شاخص های نشان دهنده کارایی مصرف آب است که برآورد میزان دقیق آن در اقلیم های و سیستم های زراعی مختلف (دیم و آبی) می تواند در مدیریت منابع آب موثر باشد. ردپای آب از چهار مولفه شامل آب سبز، آب آبی، آب خاکستری و آب سفید تشکیل شده است. مقدار ردپای آب به طور قابل توجهی تحت تاثیر فاکتورهای مختلف شامل خاک، اقلیم و روش های مدیریتی قرار می گیرد. بر این اساس، مطالعه حاضر بر روی بررسی ردپای آب و اجزای آن در بوم نظام های گندم مختلف دیم و آبی در ایران تمرکز دارد.مواد و روش هادر این تحقیق ردپای آب (در برگیرنده آب آبی، سبز، سفید و خاکستری) در بوم نظام های گندم آبی و دیم غرب کشور در شش منطقه ی اردبیل، همدان، سنندج، تبریز، ارومیه و زنجان در یک دوره 37 ساله (2016-1980) با استفاده از مدل APSIM شبیه سازی شد. برای انجام این کار، چهار ورودی برای اجرای مدل APSIM شامل ویژگی های محصول زراعی (ضرایب ژنتیکی)، داده های اقلیمی (بیشینه و کمینه دما، بارش و تشعشع روزانه)، ویژگی های خاکی (ظرفیت آب خاک در نقطه پژمردگی، ظرفیت خاک در نقطه ظرفیت مزرعه، ظرفیت آب خاک در نقطه اشباع، وزن مخصوص ظاهری خاک)، روش های مدیریتی (تاریخ کاشت، کود نیتروژن، آبیاری و غیره) جمع آوری شدند. خروجی های مدل برای تخمین ردپای آب مورد استفاده قرار گرفتند. این خروجی ها شامل عملکرد دانه، آبیاری خالص تجمعی، و تبخیر و تعرق در سیستم های آبی و دیم بودند.یافته هانتایج نشان داد که ردپای آب کل در دو شرایط دیم و آبی به ترتیب با متوسط عملکرد دانه 40/2 و 71/5 تن در هکتار برابر با 1498 و 1393 مترمکعب بر تن بود. مقدار ردپای آب در تولید گندم علاوه بر سیستم کشت (آبی یا دیم) به شدت تابع منطقه بود به طوری که درصد تغییرات آن در شرایط دیم نسبت به آبی در مناطق تبریز (2/15+)، ارومیه (6/14+) و زنجان (1/28+) مثبت و در مناطق اردبیل (94/5-)، همدان (03/9-) و سنندج (12/9-) منفی بود. در سیستم های آبی آب سبز، آبی، خاکستری و سفید به ترتیب سهم 3/32، 2/24، 9/20 و 6/22 درصدی، درحالی که در شرایط دیم آب سبز و خاکستری به ترتیب سهم 3/90 و 6/9 درصدی در ردپای آب را داشتند.نتیجه گیرییافته های پژوهش حاضر نشان می دهد که احتمالا تغییر نگرش از کشت گندم آبی به دیم در مناطقی از غرب کشور (اردبیل، همدان و سنندج) می تواند منجر به کاهش قابل توجهی در نیاز آب آبی (آبیاری کمتر) شود.کلید واژگان: تنش رطوبتی, آب سبز, آب آبی, عملکرد دانه, مدل APSIMBackground and objectivesA proper understanding of crop yield and corresponding water consumption is important to reach the sustainable agriculture. Water footprint (WF) is one of the indicators for describing water consumption and water use efficiency so that its accurate estimation in different climates and cropping systems (i.e. rainfed and irrigated) could be effective in managing water resources. WF consists of four components included green water, blue water, gray water, and white water. The magnitude of WF and its components is notably affected by deferent factors such as soil type, climate, and water management practices. Accordingly, the current study aimed to assess water footprint and its components in various irrigated and rainfed wheat agro-ecosystems of Iran.Materials and methodsIn the current study, water footprints and its components (blue, green, gray, and white waters) were simulated for irrigated and rainfed wheat agro-ecosystems in six locations in Iran (Ardebil, Hamedan, Sanandaj, Tabriz, Urmia, and Zanjan) during the 37-year period (1980-2016) using APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) crop model. To do this, four inputs for the crop model including crop characteristics (i.e. genetic coefficients), climatic data (i.e. maximum and minimum temperatures, rainfall, and solar radiation), soil characteristics (i.e. soil water content at wilting point and field capacity, saturation water content and bulk density), and management practices (i.e. sowing date, nitrogen fertilizer, irrigation, and etc.) were gathered to run the crop model. Outputs from the model were used to estimate WF components. The outputs included grain yield, cumulative net irrigation, and evapotranspiration in irrigated and rainfed systems, respectively.ResultsThe results showed that grain yield and total WF were 2.4 t ha-1 and 1498 m3 t-1 for rainfed, and 5.7 t ha-1 and 1393 m3 t-1 for irrigated systems. The magnitude of WF was not only associated with type of cropping system (i.e. irrigated and rainfed) but also strongly region-dependent. Shifting from rainfed wheat cultivation to irrigated one increased WF of +15.2, +14.6, +28.1 % for Tabriz, Urmia, and Zanjan and decreased WF of -5.94, -9.03, and -9.12 % for Ardebil, Hamedan, and Sanandaj, respectively. In irrigated wheat systems, the shrare of green, blue, gray, and white waters in total WF simulated by 32.3, 24.2, 20.9, and 22.6 %, respectively. However, in rainfed wheat systems, the shrare of green and gray waters in total WF estimated by 90.3 and 9.60 %, respectively.ConclusionThe findings of the current research showed that shifting from irrigated to rainfed cultivation of wheat in some areas of northwestern Iran (i.e. Ardebil, Hamedan, and Sanandaj) could lead to a significant reduction in blue water consumption (less irrigation) and subsequently increase sustainability in these areas.Keywords: Moisture stress, blue water, green water, Grain yield, APSIM model
-
سابقه و هدف
کلزا یکی از مهم ترین گیاهان روغنی در سراسر دنیا می باشد. کشت این گیاه به علت درصد روغن بالای آن (حدود 40 تا 45 درصد روغن) می باشد. با این حال، در سال های اخیر سطح زیر کشت گیاه کلزا به علت کمبود آب کاهش پیدا کرده است. کاربرد ارقام مقاوم به خشکی و دارای کارایی مصرف آب بالا می تواند به توسعه سطح زیرکشت و افزایش تولید این گیاه کمک کند. بنابراین این مطالعه به منظور ارزیابی کارایی مصرف آب ارقام بهاره کلزا در اقلیم های گرم و معتدل انجام شد.
مواد و روش هاهدف از این پژوهش بررسی ارقام مختلف به عنوان راهکاری برای افزایش تولید کلزا و بهبود کارایی مصرف آب این گیاه در اقلیم های مختلف در استان های خوزستان و لرستان بود. برای این هدف چهار شهرستان شامل دو شهرستان خرم آباد و کوهدشت در استان لرستان به عنوان اقلیم های معتدل و نیمه خشک و دو شهرستان دزفول و شوشتر در استان خوزستان به عنوان اقلیم های گرم و خشک انتخاب شدند. ابتدا داده های اقلیمی بلند مدت روزانه (شامل دمای کمینه و بیشینه، بارندگی و تابش روزانه) این شهرستان ها جمع آوری شد. ارقامی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند شامل Hyola308 (زودرس)، Hyola401 (متوسط رس) و RGS003 (دیررس) بودند. همچنین به منظور شبیه سازی رشد و عملکرد کلزا تحت مناطق مختلف از مدل APSIM-Canola استفاده گردید. در این مطالعه برای تمامی تجزیه های آماری و رسم شکل ها از نرم افزار OriginPro 9.1 استفاده شد.
نتایج و بحث:
نتایج این مطالعه نشان داد که صفات مورد بررسی (شامل عملکرد دانه، زیست توده، کارایی مصرف آب، وزن دانه، تبخیر و تعرق واقعی، میانگین دما در طول دوره رشد و طول دوره رشد کلزا) تحت تاثیر رقم و منطقه (نوع اقلیم) قرار داشتند. بر اساس نتایج به دست آمده در مجموع آزمایش های بلند مدت شبیه سازی بالاترین مقدار عملکرد دانه و کارایی مصرف آب (به ترتیب 3037 کیلوگرم در هکتار و 9/6 کیلوگرم در هکتار بر میلیمتر) در سطح رقم متوسط رس Hyola401 به دست آمد. همچنین نتایج مشخص نمود که مناطق معتدل و نیمه خشک نسبت به مناطق گرم و خشک مقدار عملکرد دانه، زیست توده و کارایی مصرف آب را به ترتیب 2507 کیلوگرم در هکتار، 10100 کیلوگرم در هکتار و 7/2 کیلوگرم در هکتار بر میلیمتر افزایش می دهد. تیمار خرم آباد × Hyola401 به علت میانگین کمتر دما در طول دوره رشد (9/10 درجه سانتی گراد) و طول دوره رشد (9/224 روز) بیشتر، بالاترین مقدار کارایی مصرف آب، عملکرد دانه و زیست توده (به ترتیب 9 کیلوگرم در هکتار بر میلیمتر، 4954 و 17943 کیلوگرم در هکتار) را به خود اختصاص داد در حالی که کمترین مقدار صفات مذکور در تیمار دزفول × Hyola308 (به ترتیب 5 کیلوگرم در هکتار بر میلیمتر، 1369 و 5514 کیلوگرم در هکتار) ثبت گردید.
نتیجه گیریبه طور کلی نتایج نشان داد که توسعه کشت کلزا در مناطق معتدل می تواند در جهت افزایش تولید این گیاه در کشور و در راستای پایداری سیستم های کشت کلزا قرار گیرد. همچنین استفاده از یک رقم متوسط رس مانند Hyola401 در هر دوی اقلیم های معتدل و گرم می تواند از طریق تولید بیشتر به ازای آب مصرفی باعث افزایش کارایی مصرف آب و پایداری سیستم های تولید کلزا مورد توجه قرار بگیرد.
کلید واژگان: APSIM-Canola, زیست توده, عملکرد دانه, مناطق نیمه خشکIntroductionCanola is one of the most important oilseed crops all over the world. This oilseed crop is mainly utilized for its high oil content (with about 40–45% oil). However, in recent years, the area under cultivation of canola has decreased due to water scarcity. Applying drought-tolerant cultivars with high water use efficiency can help to develop the area under cultivation of canola and increase canola production. Therefore, the current study was conducted to assess the water use efficiency of spring canola cultivars in warm and temperate climates.
Material and methodsThis study investigated different cultivars as a strategy for increasing canola production and improving its water use efficiency under different climate types in Khuzestan and Lorestan provinces. For this purpose, four locations including Khoramabad and Kuhdasht in Lorestan Province as semi-arid climate regions and Dezful, and Shushtar in Khuzestan Province as hot and arid climate regions were selected. Daily long-term climatic data (including minimum and maximum temperatures, rainfall, and global radiation) were collected for these locations from Iran Meteorological Organization. In this study, Hyola308 (early-maturity), Hyola401 (mid-maturity), and RGS003 (late-maturity) cultivars were used. In order to simulate the growth and yield of canola in different locations, the APSIM-Canola model was employed. OriginPro 9.1 software was used for all statistical analyses and the generation of figures.
Results and discussionThe results showed that grain yield, biomass, water use efficiency, grain weight, actual evapotranspiration, the average temperature during the canola growth period, and the length of the canola growth period were substantially affected by cultivar and region (climate type). According to the results, the highest grain yield and water use efficiency (3037 kg ha-1 and 6.9 kg mm-1 ha-1, respectively) were achieved for the mid-maturity cultivar (Hyola401). Furthermore, simulation results revealed that temperate and semi-arid regions compared to hot and arid regions increased grain yield, biomass and water use efficiency by 2507 kg ha-1, 10100 kg ha-1, and 2.7 kg mm-1 ha-1, respectively. Khorramabad × Hyola401 treatment had the highest water use efficiency, grain yield, and biomass (9 kg mm-1 ha-1, 4954, and 17943 kg ha-1, respectively) due to lower the average temperature during the canola growth period (10.9 ° C) and higher the length of the canola growth period (2424.9 day), while the lowest amount of these traits was recorded in Dezful × Hyola308 treatment (5 kg mm-1 ha-1, 1369, and 5514 kg ha-1, respectively).
ConclusionThe results indicated that expanding canola cultivation in temperate regions can be used to boost canola production in Iran and to improve the sustainability of canola cultivation agroecosystems. Also, using a mid-maturity cultivar such as Hyola401 in both temperate and hot climate conditions can increase water use efficiency and sustainability of canola production agroecosystems through higher production per water consumption.
Keywords: APSIM-Canola, Biomass, Grain yield, Semi-arid regions -
به رغم پیشرفت های ژنتیکی، بروز عوامل محدودکننده ای همچون اقلیم، خاک و مدیریت زراعی باعث گردیده است در بسیاری از مناطق، فاصله قابل توجه بین عملکرد برداشتی زارعین و پتانسیل عملکرد ژنتیکی ایجاد گردد. شناخت عوامل محدودکننده و برنامه ریزی مناسب و تعیین راهکارهای افزایش سازگاری گیاهان زراعی به این تغییرات احتمالی، سبب پاسخ مناسب گیاهان زراعی به این تغییرات می شود. بدین منظور، مطالعه حاضر باهدف بررسی اثر تاریخ کاشت و رقم بر عملکرد و صفات فیزیولوژیک آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1400-1399 در دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان اجرا گردید. عامل اصلی شامل چهار تاریخ کشت 15 مهر، 30 مهر، 15 آبان، 30 آبان و عامل فرعی رقم که این ارقام شامل چمران 2، سیروان و میهن بودند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر ساده تاریخ کاشت بر کلیه ی صفات موردبررسی در سطح احتمال یک درصد و اثرات ساده رقم بر صفات سرعت فتوسنتز، عملکرد دانه در سطح احتمال یک درصد و هدایت مزوفیلی، هدایت روزنه ای در سطح احتمال پنج درصد معنی دار شد. تاریخ کاشت 15 مهرماه به دلیل کشت زودهنگام و حادث شدن مراحل رشدی با دماهای پایین تر از تحمل گیاه و تاریخ کاشت 30 آبان به دلیل تاخیر در زمان کاشت سبب کاهش عملکرد دانه گردید. به طورکلی تاریخ کشت مناسب ضمن افزایش شرایط بهینه برای ارقام گندم ویژگی های رشدی و فیزیولوژیک گیاه ازجمله مولفه های فتوسنتزی، شرایط مساعدی را برای رشد مطلوب تر گیاه فراهم نموده و نهایتا عملکرد دانه را افزایش می دهد. در این مطالعه این تاریخ کاشت 15 آبان و رقم میهن به ترتیب به عنوان بهترین تاریخ کاشت و رقم برای منطقه خرم آباد و مناطق آب و هوایی مشابه آن توصیه می گردد.
کلید واژگان: سرعت فتوسنتز, سرعت تعرق, شاخص سطح برگ, عملکرد دانه, کلروفیلDespite genetic advances, the emergence of limiting factors such as climate, soil and crop management has led to a significant gap in many areas between farmers harvest performance and genetic yield potential. Knowing the limiting factors and proper planning and determining strategies to increase the adaptation of crops to these possible changes, causes the appropriate response of crops to these changes. For this purpose, the present study was conducted to investigate the effect of planting date and cultivar on yield and experimental physiological traits as a split plot in the form of a randomized complete block design with three replications in the crop year 2020-2021 in the Faculty of Agriculture, Lorestan University. The main factor included the four planting dates of 6 October, 21 October, 5 November, 20 November and the secondary factor of the cultivar, which included Chamran 2, Sirvan and Mihan. The results of analysis of variance showed that the simple effect of planting date on all studied traits was significant at one percent probability level and the simple effects of cultivar on photosynthesis rate, grain yield at one percent probability level and mesophilic conductance, stomatal conductance at five percent probability level were significant. Planting date was 6 October due to early sowing and occurrence of growth stages with temperatures lower than plant tolerance and planting date was 20 November due to delay in sowing time reduced seed yield. In general, the appropriate planting date, while increasing the optimal conditions for wheat cultivars, the growth and physiological characteristics of the plant, including photosynthetic components, provide favorable conditions for better plant growth and ultimately increase grain yield. In this study, this planting date of 5 November and Mihan cultivar is recommended as the best planting date and cultivar for Khorramabad region and similar climatic regions, respectively.
Keywords: photosynthesis rate, transpiration rate, leaf area index, grain yield, chlorophyll -
به منظور تعیین تفاوت های فنولوژی برخی ارقام اصلاح شده برنج برای کاربرد در مدل های شبیه سازی گیاه زراعی، آزمایشی در مزرعه پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) در سال 1399 به صورت بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمار آزمایش شامل شش رقم برنج (رش، آنام، گوهر، SA1، SA6 و M7) بود. نتایج نشان داد که بالاترین سرعت نمو در مرحله رشد رویشی و مرحله پرشدن دانه در رقم آنام مشاهده شد. کم ترین و بیش ترین زمان لازم جهت شروع سبزشدن با سه و شش روز به ترتیب در ارقام آنام و گوهر بود. بیش ترین مدت زمان لازم جهت دست یابی به حداکثر گل دهی و رسیدگی فیزیولوژیکی با 71 و 103 روز در رقم گوهر به دست آمد. بالاترین طول دوره گل دهی با 19 و 20 روز به ترتیب در ارقام دیررس رش و گوهر به دست آمد. بیش ترین درجه روز رشد از شروع پرشدن دانه تا رسیدگی فیزیولوژیکی با 401 درجه روز رشد مربوط به رقم M7 مشاهده شد. بیش ترین زمان دمایی تجمعی پیش از گل دهی با 1208 درجه روز رشد به ترتیب متعلق به رقم گوهر بود. بالاترین شاخص برداشت با 91/50 درصد در رقم گوهر به دست آمد. هم چنین نتایج نشان داد که بیش ترین وزن تک دانه تحت شرایط ایده آل با 030/0 گرم در ارقام گوهر و M7 مشاهده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که بالاترین ارتفاع بوته مربوط به رقم M7 با 150 سانتی متر بود. نتایج نشان داد بالاترین نیتروژن کل جذب شده در بوته در زمان رسیدگی مربوط به رقم آنام مشاهده شد. به طورکلی نتایج نشان داد که ضرایب ژنتیکی محاسبه شده در مدل های مختلف در بین ارقام متفاوت است و ضرایب در دامنه ای که در مدل برای گروه های مختلف رسیدگی تعریف شده است، تغییر می کنند. هم چنین برای محاسبه دقیق ضرایب ژنتیکی پیشنهاد می شود این آزمایش در تعداد سال بیش تر و اکوسیستم های مختلف تحت کشت برنج نیز تکرار شود.کلید واژگان: ارتفاع بوته, درجه روز رشد, شاخص برداشت, گلدهی, وزن تک دانهJournal of Crop Improvment, Volume:24 Issue: 4, 2023, PP 1085 -1100In order to determine the phenological differences of some improved rice cultivars in Iran for applying in crop simulation models, an experiment has been conducted in the research farm of the Rice Research Institute of Iran (Rasht) in 2020 as a randomized complete block with three replications. The experimental treatment consist of six rice cultivars (Rash, Anam, Gohar, SA1, SA6 and M7). Results show that the highest development rate can be observed in development rate in juvenile phase and grain filling phase in Anam cultivar. The minimum and maximum time required to start emergence with 3 and 6 days are in Anam and Gohar cultivars, respectively. The maximum time required to achieve maximum flowering and physiological maturity is obtained with 71 and 103 days in Gohar cultivar. The highest flowering period with 19 and 20 days is obtained in late maturing Rash and Gohar cultivars, respectively. The highest growth degree days (GDD) in beginning of grain filling to maturity stage is observed with 401 GDD for M7 cultivar. The highest growth-day for pre-flowering with 1208 GDD belongs to Gohar cultivar. The highest harvest index is obtained with 50.91% in Gohar cultivar. The results also show that the single grain weight under ideal growing conditions with 0.030 g is observed in Gohar and M7 cultivars. The highest plant height belongs to cultivar M7 with 150 cm and the highest total nitrogen uptake is observed in the plant at maturity of Anam cultivar. Overall, the estimated genetic coefficients in different models differ between cultivars and the coefficients vary in the range defined in the model for different groups of maturity. To accurately calculate the genetic coefficients, it is suggested that this experiment should be repeated over several years and in different ecosystems under rice cultivation.Keywords: Flowering, Growth Degree Days, Harvest index, Plant height, Single grain weight
-
این تحقیق در راستای شناسایی و بررسی الگوهای مختلف خشکی در برخی از بوم نظام های تولید گندم دیم در شمال غرب کشور در سال 1397 در 8 شهرستان انجام شد. در این تحقیق برای شبیه سازی رشد و نمو گندم دیم در مناطق مورد مطالعه از مدل APSIM[1] استفاده شد. دادههای بلند مدت اقلیمی (2016-1980) شامل بیشینه و کمینه دما، بارش و تابش بودند که از سازمان هواشناسی کشور جمع آوری شدند و به عنوان ورودی مدل شبیه سازی رشد و نمو گیاه زراعی در نظر گرفته شدند. برای تعیین الگوهای مختلف خشکی از شاخص عرضه و تقاضای آب استفاده شد. نتایج نشان داد که 4 الگوی مختلف خشکی در طول فصل رشد گندم دیم در مناطق مورد مطالعه شناسایی شد. الگوی خشکی 1 نشان دهنده عدم تنش خشکی یا تنش خشکی خفیف در تمام طول فصل رشد گندم دیم بود. الگوی 2 بیانگر تنش خشکی بود که قبل از گلدهی شروع و در طی پر شدن دانه پایان یافت. تحت الگوی خشکی 3، تنش آب از زمان جوانه زنی شروع شد اما در طول دوره رویشی به بعد برطرف گردید. الگوی خشکی 4 تنش خشکی در مراحل اولیه رشد شروع شد و تا پایان فصل رشد گندم ادامه یافت. عملکرد دانه تحت الگوی خشکی نوع 1، 2، 3 و 4 به ترتیب برابر با 7/3738، 7/2949، 6/694 و 2/1456 کیلوگرم در هکتار بود. بیشترین درصد الگوهای خشکی خفیف (1 و 2) مربوط به منطقه مرند با 100 درصد بود و منطقه سراب الگوی های خشکی شدید را بیشتر از مناطق دیگر تجربه کرد (2/88 درصد). به طور میانگین در تمام سالها، بالاترین عملکرد در شهرستان مرند تحت الگوی خشکی 1 با 4759 کیلوگرم در هکتار شبیه سازی شد و کمترین میزان آن در شهرستان ارومیه و الگوی 3 با 8/208 کیلوگرم در هکتار ثبت شد. در مجموع بیشترین رخداد مربوط به الگوی خشکی 4 (DP4) بود که تحت این الگو، تنش خشکی خفیف در مراحل اولیه رشد شروع میشود و تا پایان فصل رشد گندم دیم ادامه دارد. با توجه به این موضوع پیشنهاد میشود راهکارهای مختلفی از جمله به کار بردن ارقامی با طول دوره رسیدگی کم که از تنش خشکی آخر فصل اجتناب کنند و استفاده از ارقامی با مقاومت بالا به تنش خشکی به ویژه در دوره گلدهی مورد بررسی قرار گیرد.
کلید واژگان: تعرق, دوره رشد, رخداد خشکی, عملکرد دانه, گلدهیPlant Production, Volume:45 Issue: 3, 2022, PP 435 -446Introduction:
Improving crop yields can meet the projected demand in developed and developing countries as a key and promising solution. To increase dryland wheat production in arid and semi-arid regions such as Iran, researchers and crop breeders need to understand the drought pattern (in terms of time and intensity) occurring in wheat agro-systems because depending on the time and intensity of drought stress, drought stress impacts on different processes and genes of crops. To accurately study the drought pattern of dryland wheat and different cultivars adapted to these conditions, researchers need to design multi-environmental field experiments, which are time-consuming and costly. Under these circumstances, some essential information is limited in the field experiments, especially when done for only a few years, and basically does not indicate fluctuations in the target environments. In contrast, the modeling and simulation approach is a useful method for comprehensive environmental impact assessment.
Materials and Methods:
This study was conducted to identify and study different drought patterns in 8 locations including Ardebil, Khalkhal, Maragheh, Marand, Meshginshahr, Sarab, Tabriz, and Urmia in the northwest of Iran. APSIM model was used to simulate the growth and development of dryland wheat in the study locations. The long-term climatic included minimum and maximum temperatures, rainfall, and radiation (1980 to 2016) collected from the Meteorological Organization of Iran. These data were used as input to the crop growth simulation model. Water supply and demand index was used to determine different drought patterns. This index is obtained by dividing soil water content to plant water demand (WSDR). After calculating the water supply and demand index for each year and region, the CLARA clustering method was used to classify and group the index. The number of groups obtained by CLARA method was equal to the type of drought patterns of dryland wheat.
Results and Discussion:
The results showed 4 different drought patterns during the dryland wheat growing season in the study locations. Drought pattern 1 showed no drought stress or mild drought stress throughout the growing season of dryland wheat. Under drought pattern 2, drought stress started before flowering and ended during seed filling. For drought pattern 3, water stress started from the time of germination but removed during the vegetative growth period. Drought pattern 4 started in the early stages of growth and continued until the end of the dryland wheat growing season. The frequency of occurrence of 1, 2, 3, and 4 drought patterns was 27.8%, 26%, 8% and 38.2%, respectively. On average across locations, transpiration was 160, 137.1, 31, and 86.7 mm for 1, 2, 3, and 4 drought patterns during the wheat growing season. Also, a significant difference was observed among different drought patterns in terms of biomass that biomass under drought patterns 1, 2, 3, and 4 was equal to 13411, 10076, 2097 and, 6435 kg ha-1, respectively. Grain yield under drought pattern types 1, 2, 3 and 4 were 3738.7, 2949.7, 694.6, and 1456.2 kg ha-1, respectively. The highest percentage of light and mild drought patterns (1 and 2) was related to Marand region with 100% and Sarab region experienced more severe drought patterns (3 and 4) than other regions (88.2%). Under different locations and drought patterns, on average across years, the highest grain yield was simulated for Marand under drought pattern 1 (4759 kg ha-1) and the lowest was recorded for Urmia under drought pattern 3 (208.8 kg ha-1).
Conclusion:
In general, the simulation results showed that 4 different types of drought patterns were observed during the dryland wheat growing period in the study locations. The frequency of occurrence of 4 drought patterns was various in the study locations and the grain yield varied under the drought patterns. However, the highest occurrence was related to drought pattern 4, under which drought stress begun in the early stages of growth and lasted until the end of the dryland wheat growing season. Accordingly, it is suggested to consider various strategies such as using cultivars with short maturity period to avoid drought stress at the end of the season and using cultivars with high resistance to drought stress (especially in the flowering period).
Keywords: Flowering, Grain yield, Growing period, Occurrence of drought, Transpiration -
به منظور بررسی اثر تاریخ کاشت و رقم بر اجزای عملکرد و صفات فیزیولوژیکی، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1400-1399 در دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان اجرا گردید. عامل اصلی شامل چهار تاریخ کشت 15 مهر، 30 مهر، 15 آبان، 30 آبان و عامل فرعی رقم شامل چمران 2، سیروان، میهن بودند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر ساده تاریخ کاشت بر کلیه ی صفات موردبررسی در سطح احتمال یک درصد و اثرات ساده رقم بر صفات عملکرد دانه، شاخص برداشت، تعداد سنبله در مترمربع، وزن هزار دانه و کار آیی انتقال مجدد ماده خشک در سطح احتمال یک درصد معنی دار شد. تاریخ کاشت 15 مهرماه به دلیل کشت زودهنگام و حادث شدن مراحل رشدی با دماهای پایین تر از تحمل گیاه و تاریخ کاشت 30 آبان به دلیل تاخیر در زمان کاشت و محدود شدن تولید پنجه در بوته و درنتیجه کاهش تعداد سنبله در مترمربع، عملکرد دانه کاهش یافت. بیش ترین عملکرد دانه با 5/6976 کیلوگرم در هکتار مربوط به تاریخ کاشت 15 آبان و رقم میهن بود. به طورکلی تاریخ کشت مناسبت ضمن شرایط بهینه برای ارقام گندم ویژگی های رشدی و فیزیولوژیک گیاه ازجمله مولفه های فتوسنتزی، شرایط مساعدی را برای رشد مطلوب تر گیاه فراهم نموده و نهایتا عملکرد دانه را افزایش داد. در مطالعه اخیر تاریخ کاشت 15 آبان و رقم میهن به ترتیب به عنوان بهترین تاریخ کاشت و رقم برای منطقه خرم آباد و مناطق آب و هوایی مشابه آن توصیه می گردد.
کلید واژگان: سرعت رشد رویشی, سهم انتقال مجدد, عملکرد دانه و کارایی انتقال مجددIn order to investigate the effect of planting date and cultivar on yield components and physiological traits, split plot was performed in a randomized complete block design with three replications in 2020-2021years at the University of Lorestan. The main factor consisted of four cultivation dates 6 October, 21 October, 5 November, 21 November and the sub-agent of the figure, including Chamran, Sirvan, Mihan. The results of analysis of variance showed that simple effect of planting date on all traits in one percentage probability level and simple effects of cultivar on grain yield, harvest index, number of spikes per square meter, 1000 grain weight and dry matter remobilization at the probability level of a Percent was significant. Planting date on 6 October due to early culture and developmental stages with lower temperatures of plant tolerance and planting date 21 November due to delay during planting and limiting the production of tillers per plant and, as a result of reducing the number of spikes per square meter, grain yield decreased. The highest grain yield with 6976 kg ha-1 was related to the planting date of 5 November and the Mihan cultivar. In general, the history of cultivation, while increasing the optimal conditions for wheat cultivars, provide growth and physiological characteristics of the plant, including photosynthetic components, provide favorable conditions for the more favorable growth of the plant and ultimately increase the event. In the recent study, the Date of Planting 5 November and Mihan cultivar is recommended as the best planting date and cultivar for Khorramabad region and similar climate areas.
Keywords: Vegetative growth rate, Share of remittances, Seed yield, Retransmission efficiency -
به منظور شبیه سازی عملکرد و کارایی مصرف آب در ارقام ذرت آزمایشی تحت شرایط تغییر اقلیم و محدودیت آب در استان خوزستان (مناطق اهواز، ایذه، دزفول و بستان) طراحی شد. اقلیم آینده (2070-2040) در این مناطق با استفاده از مدل گردش عمومی Miroc5، تحت سناریوی اقلیمی RCP4.5 و روشAgMIP پیش بینی شد. همچنین از مدل APSIM برای شبیه سازی رشد و نمو گیاه ذرت در دوره گذشته (2010-1980) و آینده (2070-2040) استفاده گردید. نتایج نشان داد که به طور متوسط عملکرد دانه و کارایی مصرف آب ذرت در استان خوزستان در آینده نسبت به گذشته به ترتیب 2- و 7/5- درصد کاهش و میانگین دما در طول فصل رشد و تبخیر و تعرق 6/12+ و 9/0+ درصد افزایش خواهد داشت. به علاوه نتایج نشان داد که اگر کشاورزان یک آبیاری مناسب (آبیاری 10 دور) به کار ببرند، این موضوع باعث افزایش کارایی مصرف آب (42 درصد) و کاهش تبخیر و تعرق (8/3 درصد) خواهد شد. این سطح بهینه آبیاری در دوره آینده به همراه یک رقم دیررس (سینگل کراس 704) می تواند بهترین نتیجه را در استان خوزستان از نظر عملکرد دانه (26/7999 کیلوگرم در هکتار) و کارایی مصرف آب (94/16 کیلوگرم بر میلی متر در هکتار) داشته باشد.
کلید واژگان: تبخیر- تعرق, رژیم آبیاری, مدل APSIMAgroecology journal, Volume:13 Issue: 1, 2021, PP 103 -115IntroductionToday, rapid population growth and economic development have increased demand for food, and climate change has affected food security worldwide. Climate change processes, including increasing the atmospheric carbon dioxide concentration, rising temperature, and fluctuation of precipitation, could directly affect agricultural products. Climate change also causes drought, which indirectly influences agricultural systems as water is the most important for grain yield and its quality. Arid and semi-arid regions are limited in terms of water resources and they are the most fragile regions faced with drought caused by climate change. Khuzestan province is one of the hot and arid regions in Iran which its agricultural crops (especially maize) are very sensitive to climate change. Irrigation schedules and various cultivars can be considered as the adaptation strategies according to the climate change conditions. In agricultural ecosystems, water consumption should be reduced, and grain yield should be increased as much as possible. Optimizing water consumption by improving water use efficiency (WUE) is essential for achieving agricultural sustainability in arid and semi-arid regions. Accordingly, modelling approach has been considered as a time-saving and low-cost way to study the effects of climate change and different treatments. The current study was conducted to investigate the effects of different irrigation management practices on maize grain yield and WUE under climate change conditions in order to optimize water consumption and WUE by using modeling approach.
Material and MethodsThe current study was carried out in several locations of Khuzestan province, including Dezful, Izeh, Bostan, and Ahwaz. The long-term climatic data of the studied locations were collected from the Iran Meteorological Organization. These data included minimum and maximum temperatures (°C), rainfall (mm), and solar radiation (MJ m-2) from 1980 to 2010. Angstrom equation was used for calculating the radiation based on sunshine hours. The climatic data were modified using WeatherMan software embedded in the DSSAT package. The future climate of Khuzestan province (2040-2070) was predicted by the MIROC5 general circulation model under the RCP4.5 climate scenario and using AgMIP methodology. According to the previous studies, the MIROC5 climatic model showed the highest accuracy in predicting the future climatic data of Khuzestan province. Two adaptation strategies, including cultivar and irrigation regime, were considered to mitigate the negative effects of climate change. The cultivars consisted of SC704 (late-maturity) and SC206 (mid-maturity), which had the highest area under cultivation in Khuzestan province. Irrigation regimes included three levels: 12-time irrigation (as farmers’ common practice), 10–time irrigation, and 14-time irrigation per growing season.
Results and DiscussionThe results of the current study indicated that climate change had negative effects on maize grain yield as well as positive effects on average temperature during the growing season, evapotranspiration, and corn water use efficiency across the whole province. The results showed that the average grain yield and corn WUE in Khuzestan province in 2050 under the RCP4.5 scenario was -2% and -5.7%, respectively, compared to the baseline. In addition, mean temperature during the growing season and evaporation and transpiration increased by +12.6% and + 0.9% compared to the baseline. The results also showed that with the application of an optimal amount of irrigation regime (10-time irrigation), an increase in WUE and decrease in evapotranspiration were observed, which resulted in acceptable grain yield. Results also portrayed that applying the optimal irrigation level (10-time) along with a late maturity cultivar (SC704) showed the best performance in terms of grain yield (9433.9 kgha-1) and WUE (19.57 kgha-1 mm-1) in the province Khuzestan.
ConclusionThe results illustrated that by 2050, the average grain yield and WUE were reduced compared to the baseline period. However, the mean temperature and evapotranspiration over the growing season were increased. Totally, the results of the current study revealed that an optimal irrigation level 10 and suitable cultivar SC704 could mitigate the negative impacts of climate change on maize in the agroecosystems of Khuzestan province.
Keywords: Evapotranspiration, APSIM model, Irrigation regime -
سابقه و هدف
امروزه تنش گرما به عنوان یکی از بزرگترین خطرها و نگرانی های تولید ذرت دانه ای است و این موضوع بیشتر در منطقه های گرم و خشک دیده می شود. تنش گرما عملکرد دانه و سرعت فتوسنتز گیاهی را کاهش و تنفس را افزایش می دهد. گیاه ذرت به تنش گرما و دماهای بالا در مرحله گلدهی بسیار حساس بوده زیرا دماهای بالا سبب عقیمی دانه گرده و به موازات آن کاهش عملکرد دانه می شود. با این وجود راهکارهایی برای جلوگیری مواجه شدن مرحله گلدهی ذرت با تنش گرما وجود دارد. راهکارهای دقیق مدیریتی مانند تغییر تاریخ کاشت و رقم به عنوان روش هایی مناسب برای مقابله با تنش گرما استفاده می شوند. از طرفی مدل های شبیه سازی رشد گیاهان زراعی برای بررسی این راهکارها ابزار مفیدی می باشند. بنابراین، مطالعه حاضر به منظور بررسی اثر مخاطرات تنش گرما (فراوانی و شدت گرما) بر عملکرد ذرت دانه ای در شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک ایران و تعیین دامنه ی مخاطرات گرما برای این محصول با استفاده از رهیافت مدل سازی انجام گرفت.
مواد و روش هابه منظور ارزیابی مخاطرات ناشی از تنش گرما در ذرت دانه ای کشور یک آزمایش شبیه سازی در پنج منطقه (ایرانشهر، دزفول، پارس آباد، کرمانشاه و کرمان) طراحی شد. تیمارهای آزمایش شامل تاریخ کاشت های مختلف: تاریخ کاشت مرسوم (تاریخ کاشت کشاورزان منطقه)، دیرهنگام (20 روز بعد از تاریخ کاشت مرسوم) و زودهنگام (20 روز قبل از تاریخ کاشت مرسوم) و دو رقم: سینگل کراس 704 (دیررس) و سینگل کراس 260 (زودرس) بودند. برای انجام این کار، داده های بلند مدت اقلیمی روزانه هر منطقه شامل بیشینه و کمینه دما، بارش و تشعشع از سازمان هواشناسی کشور جمع آوری گردید. این داده ها به عنوان ورودی مدل شبیه سازی گیاه زراعی مورد استفاده قرار گرفتند. در مطالعه حاضر، مدل زراعی APSIM برای شبیه سازی رشد و نمو گیاه ذرت استفاده گردید. برای بررسی مخاطرات گرما بر روی ذرت دانه ای، سه بعد، شامل مرحله حساس (گلدهی) ذرت دانه ای به دماهای حدی، فراوانی دماهای حدی در مرحله حساس و شدت دماهای حدی در این مرحله در نظر گرفته شدند. همچنین دامنه ی ریسک تنش گرما برای گلدهی در هر منطقه برابر با اولین روز از سال با بیشنه دمای بالای 36 درجه سانتی گراد تا آخر روز سال با دمای بالای 36 درجه سانتی گراد بود.
نتایج و بحثنتایج نشان داد که دامنه ی مخاطرات (تعداد روزهایی متوالی از سال با ماکزیمم دمای بالای 36 سانتی گراد) برای بوم نظام های ذرت ایران به طور میانگین 4/94 روز بود که در منطقه ها و اقلیم های مختلف متفاوت بود. کمترین بازه مخاطرات در منطقه نیمه خشک و معتدل پارس آباد (14 روز) و بیشترین مقدار در منطقه گرم و خشک ایرانشهر (183 روز) ثبت گردید. همچنین درصد تعداد روزهایی با دمای بالای 36 درجه سانتی گراد در طول دوره گلدهی ذرت برابر با 5/63 درصد و شدت تنش گرما برابر 09/37 درجه سانتی گراد بود. این موضوع سبب کاهش عملکرد ذرت دانه ای کشور می شود به طوری که عملکرد دانه در حال حاضر برابر 5/6196 کیلوگرم شبیه سازی شد. با این وجود تاریخ کاشت های زودهنگام و رقم زودرس در کشت بهاره درصد تعداد روزهایی با دمای بالای 36 درجه سانتی گراد در طول دوره گلدهی ذرت (2/37 درصد) و شدت تنش گرما (1/35 درجه سانتی گراد) را کاهش داد و عملکرد دانه را به 9/7486 کیلوگرم افزایش داد. همچنین تاریخ کاشت های دیرهنگام و رقم دیررس در کشت تابستانه درصد تعداد روزهایی با دمای بالای 36 درجه سانتی گراد در طول دوره گلدهی ذرت (9/38 درصد) و شدت تنش گرما (3/35 درجه سانتی گراد) را کاهش داد و عملکرد دانه را به 6/7743 کیلوگرم افزایش داد.
نتیجه گیریبه طور کلی، نتایج نشان داد که ذرت دانه ای در حال حاضر تحت یک مخاطره بالای تنش گرما کشت می شود. به منظور کاهش مخاطرات و افزایش عملکرد دانه، کشاورزان در هر منطقه باید تاریخ کاشت ها و ارقام بهینه را بنابر فصل کشت به کار ببرند.
کلید واژگان: اقلیم, تاریخ کاشت, گلدهی, رقمIntroductionHeat stress is one of the most important threats and concerns for maize production, which mostly occurs in hot and dry areas. Heat stress reduces grain yield and the plant's photosynthesis rate and increases transpiration. Maize is very sensitive to heat stress and extreme temperatures at the flowering stage because extreme temperatures decrease pollen germination ability, and thus, decrease grain yield. However, there are some strategies to prevent the maize flowering stage from being exposed to heat stress. Careful management practices including Adjusting the sowing time and cultivar can be considered as useful strategies to deal with heat stress. Crop simulation models can be used to investigate these practices. Therefore, the present study was carried out to evaluate the risk of heat stress (frequency and intensity of heat) on grain maize of Iran and evaluate the risk window for grain maize using the modeling approach.
Material and methodsIn order to evaluate the risk of heat stress in maize agroecosystems of Iran, a simulation experiment was designed in five regions (Iranshahr, Dezful, Parsabad, Kermanshah, and Kerman), three sowing times (common: farmers sowing time in each region; late: 20 days after common sowing time; early: 20 days before common sowing time), and two cultivars (SC704 and SC260 as late- and early-maturity cultivars, respectively). To do this, the long-term climatic data of each region including minimum and maximum temperatures, rainfall, and radiation were collected from Iran Meteorological Organization. These data were applied as inputs of the crop simulation model. In this study, the APSIM model was employed to simulate the growth and development of the maize plant. In order to assess the risk of heat stress on grain maize, three dimensions including the critical stage of grain maize to extreme temperatures (flowering), frequency of extreme temperatures at the critical stage, and intensity of extreme temperatures at the critical stage were evaluated. Furthermore, the risk window for maize flowering in each region was equal to the first day of the year with a temperature of over 36 °C until the last day of the year with a temperature above 36 °C.
Results and discussionThe highest risk window of extreme temperatures was recorded in Iranshahr County (183 days) as a hot and dry region and the lowest risk window was simulated in Parsabad (14 days) as a semi-arid and temperate region. Moreover, the percentage of the number of maize flowering days with temperatures above 36 °C and the mean maximum temperature during the flowering period were 63.5% and 37.09 °C, respectively. This issue reduced the grain yield of maize in Iran so that the grain yield was simulated 6196.5 kg ha-1. However, in the spring season, the early sowing time and the early-maturity cultivar decreased the percentage of the number of maize flowering days with temperatures above 36 °C (37.2%) and mean maximum temperature during the flowering period (35.1 °C) and increased grain yield (7486.9 kg ha-1). Overall, in the summer, the percentage of the number of maize flowering days with temperatures above 36 °C and mean maximum temperature during the flowering period were decreased 38.9% and 35.3 °C, respectively, and grain yield was boosted to 7743.6 kg ha-1 under the combination of late sowing time and late-maturity cultivar.
ConclusionThe results showed that grain maize is currently cultivated by farmers under high-risk conditions of heat stress. In order to reduce the risk and increase grain yield, farmers in each region should apply the optimal sowing times and cultivars according to the growing season.
Keywords: Cultivar, Heat stress, Flowering, Sowing time -
به منظور ارزیابی تاثیر قارچ میکوریز آربوسکولار بر خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی ذرت در سطوح مختلف کود فسفات، آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه ی تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد میانه به اجرا درآمد. تیمارهای آزمایش شامل استفاده از زادمایه میکوریزی گلوموس موسه (تلقیح و عدم تلقیح) و چهار سطح کود شیمیایی فسفات (شاهد، 13، 26 و 39 کیلوگرم فسفر در هکتار) بود. نتایج نشان داد بیشترین مقدار زیست توده خشک و تر به ترتیب با مقدارهای 47/172 و 08/224 گرم تک بوته مربوط به تلقیح میکوریز در سطح 39 کیلوگرم فسفر در هکتار بود. همچنین کمترین مقدار زیست توده خشک و تر به ترتیب با مقدارهای 95 و 74/120 گرم تک بوته مربوط به عدم تلقیح میکوریز در سطح شاهد کود فسفر بود. بیشترین مقدار طول، وزن و تعداد بلال به ترتیب با مقدارهای 22/23 سانتی متر، 32/116 گرم و 25/4 عدد مربوط به تلقیح میکوریز در سطح 39 کیلوگرم فسفر در هکتار بود. به طور کلی نتایج نشان داد که تیمار 39 کیلوگرم فسفر در هکتار در شرایط عدم تلقیح نه تنها نسبت به تیمار 26 کیلوگرم فسفر در هکتار در شرایط تلقیح از لحاظ صفات زیست توده خشک و تر برتری ندارد بلکه از آن کمتر می باشد. در نهایت نتایج مشخص کرد که استفاده از قارچ میکوریز آربوسکولار باعث افزایش زیست توده، کلروفیل و غلظت فسفر برگ همراه با بهبود صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک ذرت می شود. همچنین تلقیح با قارچ، افزایش جذب فسفر و عملکرد گیاه به ازای مقدار کمتری از کود فسفات را در پی داشت.کلید واژگان: ارتفاع ساقه, زیست توده, فسفر, کلروفیل, وزن بلالApplied Soil Reseach, Volume:7 Issue: 1, 2019, PP 122 -131To study the effect of arbuscular mycorrhizal fungi on morphological and physiological characteristics of maize in different levels of phosphorus fertilizer, a greenhouse experiment as factorial arranged in completely randomized design with three replications was carried out at Islamic Azad University Miyaneh Branch, Iran. The experimental treatments consisted of mycorrhizal inoculation with Glomus mosseae (inoculation and non-inoculation) and four levels of phosphorus chemical fertilizer (control, 13, 26, and 39 kg P per ha). Results showed that the highest values of wet and dry biomass (224.08 and 172.47 g Plant-1, respectively) were belonged to mycorrhizal inoculation in 39 kg P per ha. Also, the lowest values of wet and dry biomass (120.74 and 95 g Plant-1, respectively) were belonged to mycorrhizal non-inoculation at control level of phosphorus fertilizer. The highest values length, weight and number of ears (23.22 cm, 116.32 g and 4.25, respectively) were related to mycorrhizal inoculation in 39 kg P per ha. Totally, the result indicated which 39 kg P per ha at mycorrhizal non-inoculation had not only higher wet and dry biomass than 26 kg P per ha at mycorrhizal inoculation but also it had lower wet and dry biomass than 26 kg P per ha at mycorrhizal inoculation. Generally, the results of this research shows the increasing amount of biomass, chlorophyll and leaf phosphor concentration with improving in morphological and physiological characteristics of maize due to use of arbuscular mycorrhizal fungi. Also, absorption of phosphor and plant yield were increased by applying a low amount of phosphor fertilizer.Keywords: Biomass, Chlorophyll, Ear weight, Plant height, Phosphorus
-
افزایش دمای حاصل از تغییر اقلیم فرآیندهای مختلف گیاهی مانند فتوسنتز، تنفس و توزیع و تخصیص تولیدات فتوسنتزی را تحت تاثیر قرار میدهد. تحقیق حاضر به منظور پیشبینی اثر تغییر اقلیم بر عملکرد دانه ذرت در دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 با استفاده از مدل APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) برای دوره 2040 تا 2070 در سه شهرستان کرمانشاه، کنگاور و اسلام آباد غرب انجام شد. برای این منظور، وضعیت اقلیمی آینده با استفاده از داده های اقلیمی بلندمدت پایه این شهرستان ها و با استفاده از روش AgMIP (The Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project) برای سال های 2040 تا 2070 پیش بینی شد. نتایج نشان داد که در هر سه منطقه مورد بررسی، میانگین دما در سناریوهای (Representative Concentration Pathway4.5) RCP4.5 و (Representative Concentration Pathway8.5) RCP8.5 بهطور متوسط به ترتیب 11 و 23 درصد افزایش خواهد یافت. نتایج شبیهسازی با استفاده از مدل APSIM نشان داد که بیشترین عملکرد دانه ذرت در دوره پایه در شهرستان کنگاور (14399 کیلوگرم در هکتار) و کمترین مقدار در شهرستان کرمانشاه (7741 کیلوگرم در هکتار) بوده است. نتایج شبیهسازی در شرایط تغییر اقلیم در هر دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 نشان داد که با افزایش میانگین دما در طول فصل رشد (به ترتیب 5/0 و 2 درجه سانتیگراد) و کاهش طول فصل رشد (به ترتیب 5 و 6 درصد)، عملکرد دانه ذرت در مقایسه با دوره پایه به ترتیب 69 و 90 درصد کاهش خواهد یافت. نتایج این آزمایش نشان داد که در شرایط تغییر اقلیم، گلدهی ذرت در دماهای بالا انجام می شود و این موضوع باعث کاهش عملکرد دانه این گیاه می شود، بنابراین پیشنهاد می شود که با تغییر زمان کاشت ذرت در مناطق یاد شده از مصادف شدن دوره حیاتی گلدهی با اوج گرما در جلوگیری شود.کلید واژگان: افزایش دما, ذرت, سناریوی اقلیمی, شبیهسازی, AgMIP و مدل رشد گیاهRising temperature as consequences of climate change could affect on the various processes such as photosynthesis, respiration, partitioning of assimilates and ultimately grain yield of agricultural crops. The present experiment was conducted to simulate the impacts of climate change on maize grain yield under two future climate change scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) using APSIM model in three counties of Kermanshah province (Kermanshah, Kangavar and Eslamabad Gharb). Future climate data were projected by using long-term climatic data for the baseline period of 1980-2010 and AgMIP methodology for the mid-future (2040-2070). The results showed that, on average, the mean temperature increased up to 11 and 23 percent under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios when compared to the baseline, respectively. The maximum and minimum grain yields in the baseline were obtained in Kangavar (14399 kg.ha-1) and Kermanshah (7741 kg.ha-1), respectively. Simulation results also showed that average temperature during growing season rised (0.5 and 2 ˚C under RCP4.5 and RCP8.5, respectively) and length of growing season decreased (5 and 6 percent under RCP4.5 and RCP8.5, respectively) which resulted in a reduction in maize grain yield from 69 to 90 percent under RCP4.5 and RCP8.5, respectively. Results illustrated that under climate change conditions, flowering of maize may coincide with high temperatures and this may reduce maize grain yield, therefore, it can be suggested that changing the sowing dates in the target regions prevents the coincidence of the critical flowering stage with heat stress.Keywords: AgMIP, Climate change scenario, Crop model, Maize, Rising temperature, Simulation.
-
این تحقیق به منظور ارزیابی ریسک ناشی از تنش گرما در ذرت دانه ای استان خوزستان تحت شرایط افزایش دمای ناشی از تغییر اقلیم در شش شهرستان از استان خوزستان انجام شد. بدین منظور، ابتدا اقلیم آینده این شهرستان ها با استفاده از داده های اقلیمی بلندمدت دوره پایه و با استفاده از روش AgMIP تحت دو سناریوی اقلیمی RCP4. 5 و RCP8. 5 برای دوره 2069 -2040 تولید شدند و سپس از مدل APSIM برای شبیه سازی رشد و عملکرد ذرت دانه ای استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که میانگین دما در طول فصل رشد ذرت در استان خوزستان تحت RCP4. 5 و RCP8. 5 نسبت به دوره پایه (27. 2 درجه سانتی گراد) به ترتیب 8. 5 و 34. 57 درصد افزایش داشت. با در نظر گرفتن متوسط کل استان، میانگین عملکرد و تعداد دانه در مترمربع در دوره پایه 8. 8 تن در هکتار و 2305. 7 دانه در متر مربع بود. این مقدار در سال 2050 تحت RCP4. 5 و RCP8. 5 به ترتیب به 8. 5 و 8. 7 تن در هکتار و 2227. 3 و 2254. 3 دانه در متر مربع کاهش یافتند. با در نظر گرفتن متوسط همه تاریخ کاشت ها، مناطق و دوره های آینده تغییر اقلیم در استان خوزستان، احتمال تشکیل عملکرد اقتصادی، عملکرد غیر اقتصادی و عملکرد صفر به ترتیب 45. 4، 13. 5 و 41. 2 درصد می باشد. به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که تاریخ کاشت مرسوم در منطقه (سی ام بهمن) تاریخ کاشت مناسبی برای دوره پایه و آینده نیست و تاریخ کاشت زودهنگام (دوازده بهمن) در اکثر مناطق می تواند به عنوان یک راهکار سازگاری موثر برای کاهش ریسک ناشی از افزایش دماهای حدی هم در دوره پایه و هم در دوره آینده در نظر گرفته شود.کلید واژگان: تعداد دانه, عملکرد دانه, AgMIP, تاریخ کاشت, تغییر اقلیمIntroductionHeat stress caused by climate change will become a restriction for maize production in the future (Cairns et al., 2013). Damage of heat stress is very strong when is occurred in a critical stages of plant growth (particularly in the flowering phase) (Teixeira et al., 2013). Non-coincidentally of flowering stage with high temperature can be reduced the negative effects of heat stress, especially in climate change conditions (Zheng et al., 2012). In this theme, a useful change in the management practices such as early planting dates (Zheng et al., 2012; Liu et al., 2013) could be considered to avoid heat stress and reduce production risk, especially climate change situations. Khuzestan province in terms of grain maize has the highest cultivated area in Iran (Anonymous, 2013). Based on this and according to the impact of climate change on reducing maize yield in the Khuzestan province (Abbas Torki et al., 2011), this study tries to assess the risk of heat stress in grain maize at the Khuzestan province under rising temperature conditions caused by climate change.Materials And MethodsThis research was conducted in six locations of Khuzestan Province to investigate the risk assessment due to heat stress in maize in the future climate change. Accordingly, the future climate in the study areas was generated using long-term (1980-2009) climate data of the baseline (included minimum and maximum temperatures, rainfall and global radiation) and AgMIP technique under two climate scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) for the future period of 2040 -2069. Long-term simulation experiments consisted of three sowing dates (3st February, 19st February and 5th March), six locations (Ahwaz, Behbahan, Dezful, Izeh, Ramhormoz and Shushtar), two future climate scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) in 30 years. In total, around 1620 simulation experiments were carried out. To assess the risk of heat stress on maize, it was considered the time (phase), frequency and intensity of maize threshold temperatures in its sensitive phenological phases. To this end, flowering and grain formation phases of maize were noted as the most sensitive to high temperature stress. In this study, APSIM crop model was used for simulation of maize growth and yield. The OriginPro 9.1 and R software were used to draw figures and perform statistical analyses.Results And DiscussionResults indicated that the average temperature during the growing season in the Khuzestan province was increased under RCP4.5 and RCP8.5 (8.5 and 34.57 percent, respectively) in comparison to the baseline (27.2 °C). The highest temperature rise was obtained in the Ramhormoz (27.2 °C) on 5th March under RCP8.5. Also, the highest temperature rise during the growing season under RCP4.5 obtained in Shushtar (27.2 °C) on 19st February. In the baseline, on average, grain yield and the number of grains/m-2 in the Khuzestan province were obtained 8.8 t ha-1 and 2305.7. These values in 2050 were 8.5 and 8.7 t ha-1 and 2227.3 and 2254.3 grains/m-2 for RCP4.5 and RCP8.5, respectively. When average across sowing dates, locations and periods, the cumulative probability function for economic yield, non-economic yield and zero yield were 45.4, 13.5 and 41.2 %, respectively for common sowing dates. Under, earlier sowing date (3 February) the cumulative probability for economic yield was higher than the other sowing dates both in future and the baseline periods (65.2 percent).ConclusionsOverall, the results of this study showed that common sowing date which is used by most farmers (19st February) in Khuzestan province was not optimal for both current and future periods while the early sowing date (3st February) in most locations could be considered as an effective adaptation strategy to reduce the amount of extreme temperatures risk in future and to increase grain yield under the current conditions.Keywords: AgMIP, Climate change, Grain number, Grain yield, Sowing date
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.