مقایسه دو مدل AquaCrop و SWAP در شبیه‌سازی عملکرد و کارایی مصرف آب چغندرقند تحت دورهای مختلف آبیاری

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 دانشیار بخش آبیاری و فیزیک خاک، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

مدل‌های گیاهی ابزارهای مناسبی برای شبیه‌سازی واکنش گیاهان نسبت به عوامل محیطی هستند. به منظور استفاده از مدل‌های گیاهی لازم است دقت و کارایی آن‌ها برای شرایط مورد نظر بررسی شود. به همین دلیل، تحقیق حاضر به منظور ارزیابی دقت و کارایی دو مدل گیاهی AquaCrop و SWAP تحت شرایط استفاده از دورهای مختلف آبیاری در زراعت چغندرقند انجام شد. مدیریت آبیاری در چهار دور (I1:6، I2: 9،I3: 12 و I4: 15 روز) و در سه سال متوالی (Y1: سال اول؛ Y2: سال دوم و Y3: سال سوم) در یک مزرعه تحقیقاتی در فیض‌آباد قزوین مورد مطالعه قرار گرفت. سپس داده‌های سال اول برای واسنجی و داده‌های سال دوم و سوم به منظور صحت‌سنجی این دو مدل گیاهی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هر دو مدل AquaCrop و SWAP در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب دچار خطای کم‌‌برآوردی شدند. مدل AquaCrop (79/1=RMSE تن بر هکتار) دقت بهتری نسبت به SWAP (85/1=RMSE تن بر هکتار) برای تعیین عملکرد داشت. براساس آماره NRMSE، دقت هر دو مدل AquaCrop و SWAP در تعیین عملکرد و بهره‌وری آب یکسان و در دسته عالی قرار داشت. کارایی این دو مدل (99/0=d و 99/0=EF) نیز یکسان و مطلوب بود. بنابراین استفاده از هر دو مدل برای شبیه‌سازی چغندرقند پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of AquaCrop and SWAP for Simulation of Sugar Beet Yield and Water Use Efficiency under different Irrigation Intervals

نویسندگان [English]

  • Hassan Sayyahi 1
  • Aslan Egdernezhad 2
  • Niazali Ebrahimipak 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 Associate Professor of Irrigation and Soil Physics, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research and Education Organization, Karaj, Iran
چکیده [English]

Crop Models are useful tools for simulation of crops to environmental factors. In order to use crop model, it is necessary to evaluate their accuracies and efficiencies. So, the study was conducted to evaluate the accuracy and efficiency of AquaCrop and SWAP models for simulation of sugar beet under different irrigation intervals. Irrigation in four intervals (I1: 6, I2: 9, I3: 12 and I4: 15 days) during three continues year (Y1: first years, Y2: second year and Y3: third year) at Feiz Abad research station in Qazvin were studied. First year data was used for calibration and second and third year data were used for validation of both models. Results showed that both AqauCrop and SWAP had underestimate error for simulation of yield and water productivity. AquaCrop model (RMSE=1.79 ton.ha-1) had better accuracy compared to SWAP (RMSE=1.85 ton.ha-1) for simulation of yield. According to NRMSE, accuracy of both models was the same and classified in very good group. Efficiencies of both models (EF=0.99 and d=0.99) were acceptable. Regarding the results, it is proposed to use both models for simulation of sugar beet yield and water use efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop Modeling
  • Irrigation management
  • Qazvin
  • Sugar Beet Cultivation
ابراهیمی‌ پاک، ن.ع. 1389. تعیین واکنش عملکرد چغندرقند (ky) به کم‌آبیاری در مراحل مختلف رشد. چغندرقند. 26(1): 79-67.
ابراهیمی‌پاک، ن.، پذیرا، ا.، کاوه، ف.، عابدی، م.ج. و صباغ‌فرشی، م.ج. 1387. تأثیر کم‌آبیاری طی مراحل مختلف رشد چغندرقند بر عملکرد کمی و کیفی آن. پژوهش و سازندگی در زراعت و باغبانی. 78: 73-63.
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. حفاظت منابع آب و خاک. 8(1): 132-117.
ابراهیمی‌پاک، ن.ع.، و تافته، آ. 1396. تعیین تابع تولید محصول-آب مصرفی چغندرقند در قزوین. چغندرقند. 33(1): 63-47.
ابراهیمی‌پاک، ن.ع.، و غالبی، س. 1393. تعیین تبخیر-تعرق و ضریب گیاهی (kc) چغندرقند با استفاده از لایسیمتر و مقایسه آن با روش‌های تجربی در شهرکرد. چغندرقند. 30(1): 58-41.
اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی‌پاک، ن.ع.، تافته، آ. و احمدی، م. 1397. برنامه‌ریزی آبیاری کلزا با استفاده از مدل AquaCrop در دشت قزوین. مدیریت آب در کشاورزی. 5(2): 64-53.
بادیه‌نشین، ع.، نوری، ح. و وظیفه‌دوست، م. 1393. بهبود برآورد عملکرد محصول در مدل شبیه‌سازی SWAP با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای. تحقیقات آب و خاک ایران. 45(4): 388-379.
بی‌نام، 1398. آمارنامه کشاورزی سال 1397-1396. وزارت جهاد کشاورزی. 95 صفحه.
پاکروان، م. و مهرابی‌بشرآبادی، ح. 1389. تعیین ارزش اقتصادی و تابع تقاضای آب در تولید چغندرقند استان کرمان. پژوهش آب ایران. 4(6): 90-83.
خانی‌قریه‌گپی، م.، داوری، ک.، علیزاده، ا.، هاشمی‌نیا، س. م. و ذوالفقاران، ا. 1386. ارزیابی مدل SWAP در برآورد عملکرد چغندرقند تحت کمیت‌ها و کیفیت‌های مختلف آبیاری. آبیاری و زهکشی. 1(2): 117-107.
شهیدی، ع. و احمدی، م. 1394. آموزش تصویری مدل SWAP. انتشارات کلک زرین. 160 صفحه.
شهیدی‌، ع. و احمدی، م. 1395. توابع تولید گیاهی در مناطق خشک. انتشارات دانشگاه بیرجند. 126 صفحه.
علیزاده ح.، نظری ب.، پارسی‌نژاد م.، رمضانی‌اعتدالی ه. و جانباز، ح. 1389. ارزیابی مدل AquaCrop در مدیریت کم‌آبیاری گندم در منطقه کرج. آبیاری و زهکشی ایران. 4: 283-273.
محمدی، م.، داوری، ک.، قهرمان، ب.، انصاری، ح. و حق‌وردی، ا. 1394. واسنجی و صحت‌سنجی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد گندم بهاره تحت تنش همزمان شوری و خشکی. پژوهش آب در کشاورزی. 29(3): 295-277.
موسوی، س.ن.ا.، قرقانی، ف.، طاهری، ف. و محمدی، ح. 1387. بررسی عوامل مؤثر بر عرضه چغندرقند در استان فارس. چغندرقند. 24(1): 119-107.
نوری، ح.، مختاری، ع. و بادیه‌نشین، ع. 1398. تعیین نیاز آبی محصولات ذرت علوفه‌ای و چغندرقند با استفاده از سنجش از دور (مطالعه موردی دشت قزوین). حفاظت منابع آب و خاک. 8(4): 20-1.
وطن‌خواه، ا. و ابراهیمیان، ح. 1395. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد ذرت علوفه‌ای در طول جویچه. تحقیقات آب و خاک ایران. 47(3): 504-495.
 
Ahmadee, M., Khashei Siuki, A., and Hashemi, S.R., 2014. The effect of magnetic water and calcific and potasic zeolite on the yield of Lepidium Sativum L, International journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 2(6): 2051-2060.
Albaji, M., Golabi, M., Hooshmand, A.R., and Ahmadee, M. 2016. Investigation of surface, sprinkler and drip irrigation methods using GIS, Jordan Journal of Agricultural Science, 12(1): 211-222.
Alishiri, R., Paknejad, F. and Aghayari, F. 2014. Simulation of sugar beet growth under different water regimes and nitrogen levels by AquaCrop. Bioscience. 4(4): 1-9.
Amiri, E. 2017. Evaluation of water schemes for maize under arid are in Iran using the SWAP model. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 48(16): 1963-1976.
Bonefante, A., Basile, A., Acutis, M., Mascellis, R. De., Manna, P., Perego, A., and Terribile, F. 2010. SWAP, CropSyst and MACRO comparison in two contrasting soils cropped with maize in northern Italy. Agricultural Water Management. 97(7): 1051-1062.
FAO. 2019. FAO reports. http://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/sugarbeet/en.
Bonefante, A., and Bouma, J. 2015. The role of soil series in quantitative land evaluation when expressing effects of climate change and crop breeding on future land use. Geroderma. 250-260: 187-195.
Geerts S., Raes D., Garcia, M., Miranda, R. and Cusicanqui, J. A. 2009. Simulating yield response to water of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) with FAO-AquaCrop. Agronomy. 101: 499-508.
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.
Ma, Y., Feng, Sh., Huo, Z., and Song, X. 2011. Application of the SWAP model to simulate the field water cycle under deficit irrigation in Beijing, China. Mathematical and Computer Modeling. 54(3-4): 1044-1052.
Malik, A., Shakir, A. S., Ajmal, M., Jamal Khan, M., and Ali Kan., T. 2017. Canopy cover, biomass and root yield under different irrigation and field management practices in semi-arid regions of Pakistan. Water Resources Management. 31: 4275-4292.
Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T.C. and Freres, E. 2012. Reference manual AquaCrop, FAO, land and water division, Rome Italy.
Stricevic, R., Cosic, M., Djurovic, N., Pejic, B. and Maksimovic, L. 2011. Assessment of the FAO AquaCrop model in the simulation of rainfed and supplementally irrigated maize, sugar beet and sunflower. Agricultural Water Management. 98: 1615-1621.
Todorovic, M., Albrizio, R., Zivotic, L., Abisaab M and Stwckle, C. 2009. Assessment of AquaCrop, CropSyst and WOFOST models in the simulation of sunflower growth under different water regimes. Agronomy. 101: 509-521.
Van Dam, J.C., Huygen, J., Wesseling, J.G., Feddes, R. A., Kabat, P., Van Walsum, P.E.V., Groenendijk, P. and Van Diepen, C. A. 1997. Theory of SWAP Version 2.0, Report #71. Department Water Resources. Wageningen Agricultural University. 167 pp.