تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاهی برای ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد گیاه سیب‌زمینی در مدیریت‌های مختلف کم‌ آبیاری در کرمانشاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

2 استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

3 استادیار، عضو هیات علمی بخش آبیاری و زهکشی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

سیب‌زمینی یکی از مهم‌ترین گیاهان زراعی است که نسبت به مقدار آب آبیاری بسیار حساس است. این موضوع سبب می‌شود تا تحقیقات بسیاری برای تعیین عملکرد و بهره‌وری آب آن، در شرایط مختلف آبیاری انجام شود. انجام این تحقیقات مستلزم صرف وقت و هزینه بسیار است. به همین دلیل محققان پیشنهاد نموده‌اند مدل‌های گیاهی نظیر AquaCrop برای شبیه‌سازی این گیاه در شرایط مختلف مورد تحلیل حساسیت و ارزیابی واقع شوند. با توجه به این موضوع، تحقیق حاضر در یک مزرعه تحقیقاتی در شهرستان کرمانشاه در دو سال زراعی با استفاده از سه تیمار آبیاری قطره‌ای تیپ شامل T1: تأمین 100 درصد؛ T2: تأمین 75 درصد و T3: تأمین 50 درصد نیاز آبی سیب‌زمینی انجام شد. برای تحلیل حساسیت این مدل گیاهی از روش Beven و برای ارزیابی آن از آماره‌های جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، جذر میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطای اریب (MBE)، کارایی مدل (EF) و شاخص توافق (d) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل AquaCrop به تغییرات پارامتر بهره‌وری آب نرمال شده بسیار حساس بود. حساسیت این مدل گیاهی به تغییرات حداکثر ضریب گیاهی برای تعرق و ضریب رشد پوشش متوسط و نسبت به تغییرات پوشش گیاهی اولیه و ضریب زوال پوشش کم بود. براساس آماره MBE، مدل AquaCrop دچار خطای کم‌برآوردی در تعیین عملکرد و بهره‌وری شد. خطای این مدل گیاهی برای تعیین عملکرد (RMSE=1.5) و بهره‌وری آب (RMSE=0.23) قابل قبول بود. دقت آن نیز برای شبیه‌سازی عملکرد (NRMSE=0.06) و بهره‌وری آب (NRMSE=0.06) در دسته عالی قرار داشت. براساس مقادیر دو آماره EF و d، کارایی AquaCrop برای تعیین عملکرد (EF=0.92 , d=0.99) بهتر از بهره‌وری آب (EF=0.75 , d=0.99) بود. بنابراین پیشنهاد می‌شود که از این مدل گیاهی برای شبیه‌سازی سیب‌زمینی در شرایط مشابه استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sensitivity Analysis of Crop Growth Parameters for Evaluation of AquaCrop in Potato Simulation under Different Irrigation Water Management in Kermanshah

نویسندگان [English]

  • Hamid Neysi 1
  • Aslan Egdernezhad 2
  • Saloomeh Sepehri Sadeghiyan 3
1 M.Sc. Student of Irrigation and drainage, Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
3 Assistant professor of Irrigation and Drainage Engineering, Agricultural Engineering Research Institute (AERI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]

Potato is one of the most important crops, which is very sensitive to the amount of irrigation water. This leads to a lot of research to determine its yield and water productivity in different irrigation conditions. Doing the researches waste time and cost. For this reason, researchers have suggested that crop growth models such as AquaCrop be sensitively analyzed and evaluated to simulate the crop under different conditions. Due to this issue, the present study was conducted using three irrigation treatments including T1: 100% supply; T2: 75% supply and T3: 50% supply of potato water requirement. To analyze the sensitivity step, Beven method was used. To evaluate AquaCrop, statistics criteria root mean square error (RMSE), normalized root mean square error (NRMSE), mean bias error (MBE), efficiency factor (EF) and agreement index (d) were used. The results showed that AquaCrop model was very sensitive to changes in water productivity parameters. The sensitivity of this model to changes in evapotranspiration coefficient and crop growth coefficient was moderate and to changes in initial crop canopy and crop decay coefficient was low. According to MBE values, AquaCrop model suffered a low estimation error in determining yield and water productivity. The error of this crop model was acceptable for determining yield (RMSE=1.5) and water productivity (RMSE=0.23). Its accuracy was also excellent for simulating yield (NRMSE=0.06) and water productivity (NRMSE=0.06). Based on the values of EF and d, AquaCrop was more efficient than water productivity in determining yield. Therefore, it is suggested that this crop model be used to simulate potatoes under similar conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop Growth Parameters
  • Water Stress
  • AquaCrop Model
  • Water Requirement

مراجع

  1. ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، احمدی، م.، اگدرنژاد، ا. و خاشعی‌سیوکی، ع. 1397. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد زعفران تحت سناریوهای مختلف کم‌آبیاری و مصرف زئولیت. نشریه حفاظت منابع آب و خاک. 8 (1): 131-117.

    ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، اگدرنژاد، ا.، تافته، آ. و احمدی، م. 1398. ارزیابی مدل‌های WOFOST، AquaCrop و CropSyst در شبیه‌سازی عملکرد کلزا در منطقه قزوین. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 13(3-75): 726-715.

    احمدی، م.، قنبرپوری، م. و اگدرنژاد، ا. 1400. مقدار آب کاربردی گندم با استفاده از تحلیل حساسیت و ارزیابی مدل AquaCrop. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. 8 (1): 30-15.

    اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، تافته، آ. و احمدی، م. 1397. برنامه‌ریزی آبیاری کلزا با استفاده از مدل AquaCrop در دشت قزوین. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. 5 (2): 64-53.

    امداد، م. ر.، تافته، آ. و غالبی، س. 1397. اعتبارسنجی مدل آکواکراپ در شبیه‌سازی عملکرد گندم متأثر از تعداد نوبت‌های آبیاری. مجله آب و خاک. 32 (3): 473-463.

    امداد، م. ر. و تافته، آ. 1400. مقایسه کارایی دو مدل دیست و آکواکراپ در شبیه سازی عملکرد گندم. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(1): 233-223.

    ایزدی، ز.، نصرالهی، ع. ح. و حقیقتی بروجنی، ب. 1398. شبیه‌سازی تأثیر تغییر اقلیم بر عملکرد محصول سیب‌زمینی با استفاده از مدل رشد گیاهی AquaCrop. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران. 9(35): 158-143.

    ایزدی، ز.، نصرالهی، ع. ح. و حقیقتی، ب. 1397. ارزیابی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی رشد و عملکرد سیب‌زمینی تحت تنش آبی. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 49 (1): 180-171.

    بهمنش، ع.، اگدرنژاد، ا. و سپهری، س. 1400. تحلیل حساسیت پارامترهای رشدی گلرنگ در مدل AquaCrop با مدیریت‌های مختلف آبیاری. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(3): 611-623.

    پژوهنده، م.، کاروان، غ. و رضوی، ع. س. 1396. مروری بر مهندسی ژنتیک سیب‌زمینی تاکنون. دو فصلنامه مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی. 6 (1): 188-175.

    حاجی‌برات، ز.، سعیدی، ع.، موسی‌پور گرجی، ا.، غفاری، م. و زین‌العابدینی، م. 1399. ارزیابی شاخص‌های تحمل به خشکی گیاه سیب‌زمینی در پاسخ به استرس کم‌آبیاری. فصلنامه پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی. 12(35): 112-102.

    حسین‌پناهی، ف.، کوچکی، ع.، نصیری محلاتی، م. و قربانی، ر. 1388. ارزیابی عملکرد و اجزای عملکرد در کشت مخلوط ذرت و سیب‌زمینی. نشریه پژوهش‌های زراعی ایران. 7 (1): 30-23.

    رحیمی‌خوب، ح.، سهرابی، ت. و دلشاد، م. 1399. تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاه ریحان در مدل AquaCrop تحت تنش‌های مختلف کود نیتروژن. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 51 (6): 1351-1341.

    سرکهکی، ا.، اگدرنژاد، ا. و مینایی، س. 1400. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد و کارایی مصرف آب در کشت ذرت با مدیریت‌های مختلف آبیاری تحت تنش شوری. مجله پژوهش آب ایران. 40: 133-147.

    کریمی، ش.، اگدرنژاد، ا. و نخجوانی مقدم، م. م. 1400. بررسی دقت مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری مصرف آب ذرت دانه‌ای در تراکم‌های کاشت متفاوت و مقادیر مختلف آب. مجله محیط‌زیست و مهندسی آب. 7 (1): 59-72.

    Andarzian, A., Bannayan, M., Steduto, P., Mazraeh, H., Barati, M. E., Barati M. A. and Rahnama, A. 2011. Validation and testing of the AquaCrop model under full and deficit irrigated wheat production in Iran. Agricultural Water Management. 100(1): 1-8.

    Araya, A., Habtu, S., Hadgu, K. M., Kebede, A. and Dejene, T. 2010. Test of AquaCrop model in simulating biomass and yield of water deficit and irrigated barely. Agricultural Water Management. 97:1838–1846.

    Beven, K. 1979. A sensitivity analysis of the Penman-Monteith actual evapotranspiration estimates. Journal of Hydrology. 44(3-4): 169-190.

    FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2018. FAOSTAT statistical database. FAO, Rome. Available from internet: http://www.fao.org.

    Heng, L. k., Hsiao, T. C., Evett, S., Howell, T. and Steduto, P. 2009. Validating the FAO AquaCrop model for Irrigated and Water Deficient field maize. Agronomy. 101(3): 488-498.

    Hsiao, T. C., Heng, L. K., Steduto, P., Raes, D. and Fereres, E. 2009. AquaCrop-Model parameterization and testing for maize. Agronomy. 101: 448-459.

    Katerji, N., Campi, P. and Mastrorilli, M. 2013. Productivity, evapotranspiration, and water use efficiency of corn and tomato crops simulated by AquaCrop under contrasting water stress conditions in the Mediterranean region. Agricultural Water Management. 130: 14-26.

    Lenhart, T., Eckhardt, K., Fohrer, N. and Frede, H.

    1. Comparison of two different approaches of sensitivity analysis. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 27(9-10), 645-654.

    Masanganise, J., Basira, K., Chipindu, B., Mashonjowa, E. and Mhizha, T. 2013. Testing the utility of a crop growth simulation model in predicting maize yield in a changing climate in Zimbabwe. International Journal of Agricultural and Food Science. 3(4): 157-163.

    Masasi, B., Taghvaeian, S., Gowda, P. H., Marek, G. and Boman, R. 2020. Validation and application of AquaCrop for irrigated cotton in the Sothern Great Plains of US. Irrigation Science. 38: 593-607.

    Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C. and Freres, E. 2012. Reference manual AquaCrop, FAO, land and water division, Rome Italy.

    Razzaghi, F., Zhou, Z., Andersen, M. N. and Plauborg, F. 2017. Simulation of potato yield in temperate condition by the AquaCrop model. Agricultural Water Management. 191: 113–123.

    Tourneux, C., Devaux, A., Camacho, M., Mamani, P. and Ledent, J. F. 2003. Effects of water shortage on six potato genotypes in the highlands of Bolivia (I): Morphological Parameters, Growth and Yield, 23(2): 169-179.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار