Water Management in Agriculture

Water Management in Agriculture

The effects of climate change and change of planting date on spring wheat yield (case study: Qazvin Plain)

Document Type : Original Article

Authors
fatemeh borzoo 1
Ramezani Etedali, Hadi 2
Abbas Kaviani 3
1 1MSC student, Water Science and Engineering Department, Faculty of Agricultural and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Assistant Professor, Department. of Water Engineering, Imam Khomeini International University., Ghazvin., Iran
3 2 Assoc. Professor, Water Science and Engineering Department, Faculty of Agricultural and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
Abstract
Investigating the effects of climate change on improving agricultural productivity is of great importance. It is predicted that the rising temperature trend will continue in the 21st century, leading to changes in the climatic conditions of  regions. Changes in precipitation distribution ، temperature and water resources are considered as harmful consequences of climate change، which could have detrimental effects on agricultural production. . In this study، the impact of climate change and cultivation on different dates was examined in terms of the yield of the 'Parsi' spring wheat variety in the Qazvin Plain. This study covered the period from 2021to 2100, comparing two information sources, LARS-WG and DKRZ, for producing annual climate change data and using the Aquacrop model to simulate the plant’s response to the mentioned changes. During the periods 2021-2040، 2041-2060، 2061-2080، and 2081-2100، the best planting date (February 4, February 20, March 5, March 20, and April 4) for increasing wheat yield was evaluated.  According to the model results in both scenarios 4.5 and 8.5، in all four periods (2021-2040، 2041-2060، 2061-2080 and 2081-2100), the spring wheat yield will increase compared to the baseline.. The highest yield in all of these periods and models is predicted for the period 2081-2100 under the LARS-WG climate model of in scenario 8.5,  assuming planting on February 4, with an estimated yield of 12.43 tons per hectare and a standard deviation of 0.31 tons per hectare. the lowest yield is expected for the period 2021-2040 under LARS-WG climate conditions in  scenario4.5, with planting on April 4, with an estimated yield of 7.87 tons per hectare and a standard deviation of 0.36 tons per hectare. In all four periods (2021-2040، 2041-2060، 2061-2080 and 2081-2100), February 4 is recommended as the most suitable planting date to increase wheat yield in the Qazvin plain.
Keywords
Yield
Simulation
Climate change
AquaCrop
LARS-WG
اشراقی، ر.، پورسعید، ع. ر.، چهارسوقی امین، ح.، اشراقی سامانی، ف. 1388. عوامل مؤثر برافزایش عملکرد گندم آبی: مطالعه موردی استان ایلام. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی (علوم کشاورزی) 3 (11): 71–81.
سلیمانی نژاد، س.، دوراندیش، آ.، صبوحی، م.، بنایان اول، م. 1398. اثرات تغییر اقلیم بر الگوی کشت محصولات زراعی (مورد مطالعه: دشت مشهد). تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران. 50 (2): 249–263. doi:10.22059/ijaedr.2019.237998.668461.
سعیدی، ر.، رمضانی اعتدالی، ه.، ستودنیا، ع.، نظری، ب.، کاویانی، ع. 1400. ارزیابی مدل AquaCrop در برآورد روند تغییرات رطوبت خاک، تبخیر تعرق و عملکرد ذرت، تنش‌‌های شوری و حاصلخیزی. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 14(1):  10.22077/escs.2020.2473.1652
حشمتی، س.، رمضانی اعتدالی، ه. 1400. پیش‌‌بینی وضعیت خشک‌سالی در دوره‌‌های آتی با استفاده از مدل LARS-WG (مطالعه موردی استان کرمانشاه). آمایش سرزمین. 13(2): 647-669. 10.22059/jtcp.2021.332432.670263.
حق وردی، ا.، قهرمان، ب.، کافی، م.، داوری، ک. 1390. تحلیل آزمایش‌‌های گزینش شوری-کم‌‌آبیاری برای گندم بهاره در منطقه مشهد. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. علوم و آب و خاک. 15(58):10-1.
جهانگیر، م. ح.، جهان‌‌پناه، م.، ابوالقاسمی، م. 1399. پیش‌بینی وضعیت خشک‌سالی برای دوره‌‌های آتی با استفاده از مدل LARS-WG (مطالعه موردی: ایستگاه شیراز). محیط‌زیست و مهندسی آب. 6 (1): 69- 82.
عابدی، م.، اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی پاک، ن. ع. 1398. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌‌سازی عملکرد دانه و کارایی مصرف آب گندم تحت شرایط مختلف آبیاری در مزرعه. زراعت و اصلاح نباتات.
عزیزی زهان. ع.، شهابی فر، م، ابراهیمی پاک، ن. ع.، رضوی، ر.، غالبی، س.، سرابی تبریزی م.، طلوعی، ر. و پیری، ر.، 1393. ارزیابی کارایی مصرف آب گندم در ایران و جهان. اولین همایش ملی مدیریت خاک و آب در تولید گندم. 18 آذر. تهران.
محمدی، م.، داوری،ک.، قهرمان، ب.، انصاری، ح.، حق وردی، ا. 1394. واسنجی و صحت سنجی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد گندم بهاره تحت تنش هم‌زمان شوری و خشکی. پژوهش آب در کشاورزی 29 (3): 277–95.
Abi saab، M. T.، Todorovich، M.، Albrizio، R. 2015. Comparing AquaCrop and cropSystmodels in simulating barley growth and yield under different water and nitrogen regimes. Does calibration year influence the perfomance of crop groeth models?. Agricultural Water Management. 147:21-33.
Behera، S. K.، and R، K. Panda. 2009. Integrated Management of Irrigation Water and Fertilizers for Wheat Crop Using Field Experiments and Simulation Modeling. Agricultural Water Management. 96 (11): 1532–40.
FAO. 2012. Coping With Water Scarcity - An Action Framework For Agriculture And Food Security. FAO Water Reports 38.
Gaitan، E.، Monjo، R.، Portoles. J. 2019. Pino –Otin MR projection of temperatures and heat col waves for Aragon (Spain) using a two-ste statistical downscalingof CMIP5 model outputs. Science of the total environment. 10، pp. 650:2778-95
Hashmi، M. Z.، Asaad، Y. Sh.، and Bruce، W. M. 2011. Comparison of SDSM and LARS-WG for Simulation and Downscaling of Extreme Precipitation Events in a Watershed. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment 25 (4). Springer: 475–84.
Ozkan، B.، Handan، A. 2002. Impacts of Climate Factors on Yields for Selected Crops in the Southern Turkey. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 7 (4). Springer: 367–80.
Raes، D.، Steduto، P.، Hsiao، T.C.، and Fereres، E. 2009. AquaCrop-the FAO Crop Model for Predicting Yield Response to Water: II. Main Algorithms and Software Description. Agronomy Journal 101: 438–47.
Semonov، M. A.، Stratonovith، P. 2008. Use of multi- model ensembles from global models for assessment of climate change impacts. J. Climate Research. Vol. 41.2010.p.1-14.
Shagega، F. P.، Munishi، S. E.، Kongo، V. M. 2019. Prediction of futuer climate in Ngerengere river catchment. Tanzania، Physiics and chemistry of the earth، parts A/B/C.(1) 112، pp.200-209.
Steduto، Pasquale، Theodore C Hsiao، Dirk Raes، and Elias Fereres. 2009. AquaCrop—The FAO Crop Model to Simulate Yield Response to Water: I. Concepts and Underlying Principles. Agronomy Journal 101 (3). Wiley Online Library: 426–37.
Water Management in Agriculture
Volume 11, Issue 1 - Serial Number 21
September 2024
Pages 63-80