Sensitivity Analysis of Safflower Growth Parameters in AquaCrop Model with Different Irrigation Managements

Document Type : Original Article

Authors

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 A faculty member of irrigation and drainage department of Agricultural Engineering Research Institute

Abstract

AquaCrop model is one of the water-driven models that has been developed to simulate the growth of crops under different amounts of irrigation water. However, to use this model, it is necessary to perform calibration. For calibration, it is necessary to determine the sensitivity of changing in input parameters. Therefore, the present study performed to evaluate the sensitivity of AquaCrop in simulating safflower biomass to changes in crop growth parameters. So, normalized water productivity (WP*), maximum transpiration coefficient (KcTrx), initial canopy cover (CC0), crop growth coefficient (CGC) and crop reduction coefficient (CDC) was evaluated using Baven method. In this study, data collected from an agricultural research station in Kermanshah, Iran, was used. Data consisted of surface drip irrigation at three levels (T1, T2 and T3 represent the supply of 100, 66 and 33% of water requirement, respectively), furrow irrigation at two levels (T4: 100% water supply and T5: application of 50 mm irrigation water at the same time in flowering period) and rainfed (T6). The results showed that AquaCrop was the most sensitive to change WP*. The lowest sensitivity was assigned to CDC. The sensitivity of this model to CDC parameter changes was negative and for other treatments was positive. Therefore, increasing the amount of CDC decreased safflower biomass while increasing other parameters increased safflower biomass. The sensitivity of each parameter depended on the irrigation treatment. So that increasing the amount of irrigation water for WP* and Kc increased the sensitivity.

Keywords


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. مجله 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. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 13(3): 726-715.
اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، تافته، آ. و احمدی، م. 1397. برنامه‌ریزی آبیاری کلزا با استفاده از مدل AquaCrop در دشت قزوین. مجله مدیریت آب در کشاورزی. 5(2): 64-53.
حاجی زاده، م.، رحیمی خوب، ع.، علی نیایی فرد، س. و وراوی پور, م. 1398. تعیین بهره وری آب نرمال شده و بررسی حساسیت مدل آکوکراپ برای گیاه تربچه. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 13(5): 1537-1527.
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.
سیاحی، ح.، اگدرنژاد، ا. و ابراهیمی‌پاک، ن. ع. 1399. مقایسه دو مدل AquaCrop و SWAP در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب چغندرقند تحت دورهای مختلف آبیاری. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 4(14): 1321-1311.
طاهری، ش.، غلامی، ا.، عباس‌دخت، ح. و مکاریان، ح. 1397. کاهش اثرات تنش کمبود آب در ارقام گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) با استفاده از پرایمینگ بذر. مجله به‌زراعی کشاورزی. 20(2): 502-487.
کریمی اورگانی، ح.، رحیمی خوب، ع. و نظری فر، م. ه. 1395. واسنجی و صحت سنجی مدل آکواکراپ برای جو در منطقه پاکدشت. مجله تحقیقات آب و خاک ایران 47(3): 549-539.
محتشمی، ف.، تدین، م. و روشندل، پ. 1397. ارزیابی تأثیر سطوح کم‌آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد ژنوتیپ‌های گلرنگ. مجله به‌زراعی کشاورزی. 20(2): 561-547.
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. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 29(3): 295-277.
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.
Ghamarnia, H. and Sepehri, S. 2010. Different irrigation regimes affect water use, yield and other yield components of safflower (Carthamus tinctorius L.) crop in a semi-arid region of Iran. Journal of Food, Agriculture and Environment. 8(2): 590-593.
Guo, D., Zhao, R., Xing, X., and Ma, X. 2019. Global sensitivity and uncertainty analysis of the AquaCrop model for maize under different irrigation and fertilizer management conditions. Archives of Agronomy and Soil Science, 1-19.
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.
Jin, X., Li, Z., Nie, C., Xu, X., Feng, H., Guo, W., and Wang, J. 2018. Parameter sensitivity analysis of the AquaCrop model based on extended fourier amplitude sensitivity under different agro-meteorological conditions and application. Field Crops Research, 226: 1-15.
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. 2002. 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.
Mousavi Zadeh Mojarad, R. A., Feizi, M. and Ghobadinia, M. 2018. Prediction of safflower yield under different saline irrigation strategies using AquaCrop model in semi-arid regions. Australian Journal of Crop Science. 12(8): 1241-1249.
Raes, D., Steduto P., Hsiao, T. C. and Freres, E. 2012. Reference manual AquaCrop, FAO, land and water division, Rome Italy.
Salemi, H., Mohd Soom, M.A., Lee, T.S., Mousavi, S.F., Ganji, A., and KamilYusoff, M. 2011. Application of AquaCrop model in deficit irrigation management of Winter wheat in arid region. African Journal of Agricultural Research, 610: 2204-2215.
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.
Walker, W. R. and Skogerboe, G. V. 1987. Surface Irrigation: Theory and practice. Englewood Cliffs, NJ, USA: Prentice-Hall Inc. xiii, 386p.