ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر زیست‌توده و تبخیر تعرق ذرت (مطالعه موردی: دشت قزوین)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

چکیده

اقلیم بر کشاورزی تأثیر می‌گذارد و اثر عمده تغییر اقلیم بر کشاورزی تا حدود زیادی بستگی به دو متغیر دما و بارندگی دارد. در این پژوهش به تآثیر تغییر اقلیم بر زیست توده و تبخیرتعرق ذرت در دشت قزوین پرداخته شده است. برای ارزیابی، از مدل‌های گردش عمومی موجود در مدل LARS-WG (EC-Earth،GFDL-CM3 ، HadGEM2-ES، MIROC5، MPI-ESM-MR) و سناریوهای RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 در دوره پایه 2015-1986و در دوره‌های آتی2040-2021، 2060-2041، 2080-2061 و 2100-2081 استفاده شد. تبخیر تعرق و زیست‌توده ذرت در دوره پایه و دوره‌های آتی با نرم افزار Aqua Crop محاسبه شد. در این پژوهش نتایج حاصل از سناریوها با داده ایستگاه قزوین برای محصول ذرت، توسط معیارهای آماری خطا شامل آماره‌های ضریب تبیین (R2)، نرمال جذر میانگین مربعات خطا (NRMSE)، میانگین مطلق خطا (ME)، مقایسه شدند. نتایج شبیه‌سازی مدل LARS-WG در دوره پایه نشان داد که مدل در شبیه‌سازی دمای حداقل و حداکثر دقت بیشتری نسبت به بارش دارد. همچنین بررسی‌ها نشان داد که دما در دوره‌های آتی افزایش می‌یابد. تغییرات بارش هم به صورت کاهشی و هم به صورت افزایشی دیده شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که زیست‌توده نسبت به دوره پایه در دور‌های اتی کاهش و تبخیرتعرق در اکثرمدل‌های مورد استفاده افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Climate Change on Biomass and Evapotranspiration of Maize (Case Study: Qazvin)

نویسندگان [English]

  • Mojgan Ahmadi 1
  • Hadi Ramezani Etedali 2
1 Department. of Water Engineering, Imam Khomeini International University., Ghazvin., Iran
2 Assistant Professor, Department. of Water Engineering, Imam Khomeini International University., Ghazvin., Iran
چکیده [English]

Climate affects agriculture and the main effect of climate change on agriculture largely depends on two variables: temperature and precipitation. In this study, the effect of climate change on biomass and evapotranspiration of maize in Qazvin plain has been investigated. For evaluation, from the general circulation models in the LARS-WG model (EC-Earth, GFDL-CM3, HadGEM2-ES, MIROC5, MPI-ESM-MR) and the scenarios of RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 in the base period 2015-1986 and used in the following periods: 2040-2021, 2060-2041, 2080-2061 and 2100-2081. Evapotranspiration and corn biomass in baseline and future periods were calculated with Aqua Crop software. In this study, the results of the scenarios were compared with the data of Qarvin station for maize crop by statistical error criteria including explanatory coefficient statistics (R2), root mean square error (NRMSE) and absolute mean error (MAE). The simulation results of LARS-WG model in the base period showed that the model has more minimum and maximum temperature simulation accuracy than precipitation. Studies also show that the temperature will increase in future periods. Rainfall changes were seen as both decreasing and increasing. The simulation results showed that the biomass decreased compared to the baseline period in the following periods and transpiration evaporation increased in most of the models used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • maize
  • RCP Scenarios
  • general circulation models
  • LARS-WG model
  • AquaCrop
ادبی، و.، عزیزیان، ا.، رمضانی اعتدالی، ه.، کاویانی، ع. و آبابایی، ب. 1398. آنالیز حساسیت موضعی مدل AquaCrop برای دو محصول گندم و ذرت در دو منطقه دشت قزوین و پارس‌آباد مغان. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 13 (6): 1579-1565.
اسدی، م.، زارع ابیانه، ح.، دلاور، ن. و اسدی، ا. 1398. اثر پدیده تغییر اقلیم بر فرا سنجه‌های اقلیمی همدان. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. 21 (9):14-1.
اکبری، م.، نجفی علمدار لو، ح. و موسوی، ح. 1398. اثرات تغییر اقلیم و خشک‌سالی روی ریسک درآمدی و الگوی کشت زراعی در شبکه آبیاری دشت قزوین. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. 33 (2): 282-265.
خلیلی اقدم، ن.، مساعدی، ا.، سلطانی، ا. و کامکار، ب. 1391. ارزیابی توانایی مدل LARS-WG در پیش­بینی برخی از پارامترهای جوی سنندج. پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک. 19 (4): 122-85.
شریفی حداد، ن.، دیهیم ‌فرد، ر.، نوری، ا. و رحیمی مقدم، س. 1400. شبیه‌سازی عملکرد دانه و کارایی مصرف آب در ارقام غالب ذرت تحت شرایط محدودیت آب و تغییر اقلیم. بوم‌شناسی کشاورزی. 13 (1): 115-103.
قربانی، خ.، بذرافشان‌دریاسری، م.، مفتاح خلقی، م. و قهرمان، ن. 1395. تأثیرات تغییر اقلیم بر پهنه‌بندی اقلیمی استان گلستان با روش دمار تن گسترش‌یافته. تحقیقات آب‌وخاک ایران.47 (2): 332-319.
کمالی، ب.، رمضانی اعتدالی ه. و ستوده نیا، ع. 1395. تعیین زمان مناسب کاشت و آبیاری تکمیلی عدس دیم در دشت قزوین با استفاده از مدل AquaCrop. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 10 (5): 621-613.
کوهی، م.، شیرمحمدی، ز.، خانی، ع.، محمدیان، ا. و حبیبی‌نوخندان، ح. 1399. توزیع مکانی-زمانی دما و تبخیر تعرق مرجع با استفاده از داده‌های CRU در خراسان رضوی و پیش‌نگری تغییرات آتی بر مبنای مدل‌های اقلیمی CMIP5. سنجش‌ازدور و GIS ایران، 12 (1): 72-55.
گودرزی، م.، صلاحی، ب. و حسینی، ا. 1394. ارزیابی عملکرد مدل‌های ریزمقیاس گردانی LARS-WG و SDSM در شبیه‌سازی تغییرات اقلیمی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. 9 (31): 22-11.
مجرد، ف.، نادری، ل.، فرهادی، ب. و حافظ سرپرست، م. 1395. بررسی تغییرات عملکرد ذرت تحت تأثیر تغییر اقلیم در استان کرمانشاه. برنامه‌ریزی و آمایش فضا. 20 (4):255-227.
مرادی، ر.، کوچکی، ع. و نصیری محلاتی، م. 1392. تأثیر تغییر اقلیم بر تولید ذرت و ارزیابی تغییر تاریخ کاشت به‌عنوان راهکار سازگاری در شرایط آب و هوایی مشهد. دانش کشاورزی و تولید. 23 (4): 130-113.
میر صانع، م.، مساح بوانی، ع.، شاه نقی، ن. و بلوک آذری، س. 1389. بررسی اثر تغییر اقلیم بر نیاز خالص آبیاری ذرت در دوره‌های آتی. سومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی آب، 12-10 اسفند.
نظری، ر. و کاویانی، ع. 1395. ارزیابی روش‌های تبخیر تعرق پتانسیل و تشت تبخیر با مقادیر لایسی‌متر در یک اقلیم نیمه‌خشک (مطالعه موردی: دشت قزوین). اکو هیدرولوژی. 3(1): 30-19.
نیکبخت شهبازی، ع. 1397. بررسی میزان تغییرات بارش و تبخیر تعرق محصولات کشاورزی در استان خوزستان تحت تأثیر تغییر اقلیم. پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک. 25 (6): 139-123.
Bates, B. Kundzewicz, Z.W. and Palutikof, J. 2008. Climate change and water, Intergovernmental Panel on Climate Change. 88:197-206.
Burchfield, E., Matthews-Pennanen, N., Schoof, J. and Lant, C. 2020. Changing Yields in the Central United States under Climate and Technological Change. Climatic Change. 159(3): 329–46.
Degife, A.W., Zabel, F. and Mauser, W. 2021. Climate change impacts on potential maize yields in Gambella Region, Ethiopia. Regional Environmental Change. 21(60):1-12.
Dupuis, I. and Dumas, C. 1990. Influence of temperature stress on in vitro fertilisation and heat shock protein synthesis in maize (Zea mays L.) reproductive tissues. Plant Physiol. 94: 665–670.
Han, Z., Zhang, B., Yang, L. and He, C. 2021. Assessment of the impact of future climate change on maize yield and water use efficiency in agro-pastoral ecotone of Northwestern China. Agronomy and Crop Science. 207(2):317-331.
IPCC. 2014. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team,Pachauri, R.K., and Meyer, L.A., (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland; 151 pp.
Jamieson, P.D., Porter, J.R. and Wilson, D.R. 1991. A test of computer simulation model ARC-WHEAT1 on wheat crops grown in New Zealand. Field Crops Res. 27: 337–350.
Joinior, W., Loireau, M., Fargette, M., Filho, B. and Wele, A. 2017. Correlation between soil erodibility and satellite data on areas of current desertification: a case study in Senegal. Ci Trop. Recife. 42 (2):51-66.
Meza, J., Silva, F. and Vigil, D. 2008. Climate change impacts on irrigated maize in Mediterranean climates:
Evaluation of double cropping as an emerging adaptation alternative. Agricultural Systems. 98. 21–30.
Moradi, R., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M. and Mansoori, H. 2013. Adaptation strategies for maize cultivation under climate change in Iran: Irrigation and planting data management. Mitig. Adapt. Strat. Gl. 18: 265-284.
Parry. M.L. 1990. Climate Change and World Agriculture. Earthscan Publications, London.
Raes, D., Steduto, P. and Hsiao, T.C. 2012. Fereres E. Reference manual Aqua Crop, FAO. Land and Water Division. Rome, Italy.
Srivastava, A. K., Mboh, C. M., Zhao, G., Gaiser, T. and Ewert, F. 2017. Climate change impact under alternate realizations of climate scenarios on maize yield and biomass in Ghana. Agricultural Systems. 159. 157-174.
Sun, S. K., Li, C., Wu, P. T., Zhao, X. N. and Wang, Y. B. 2018. Evaluation of agricultural water demand under future climate change scenarios in the Loess Plateau of Northern Shaanxi, China. Ecological Indicators. 84: 811-819.
Xiao, D., Liu, D.L., Wang, B., Feng, P., Bai, H. and Tang, J. 2020. Climate Change Impact on Yields and Water Use of Wheat and Maize in the North China Plain under Future Climate Change Scenarios. Agricultural Water Management. 238: 106238.
Yano, T., Aydin, M. and Haraguchi, T. 2007. Impact of Climate Change on Irrigation Demand and Crop Growth in a Mediterranean Environment of Turkey. Sensors. 7: 2297-2315