پیش بینی عملکرد نیشکر تحت مدیریت‌های مختلف مزرعه با استفاده از مدل Aqua Crop (مطالعه موردی: کشت و صنعت سلمان فارسی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری زهکشی دانشکده مهندسی آب و محیط زیست ، دانشگاه شهید چمران اهواز.

2 دانشیار گروه آبیاری و زهکشی دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

3 استاد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

4 دانشیار گروه منابع آب دانشگاه واگنینگن هلند

چکیده

دشت خوزستان به علت داشتن انرژی فوق‌العاده بالای خورشیدی و خاک حاصل‌خیز از نوع رسوبی دارای استعداد بالقوه و بالایی جهت تولید نیشکر می‌باشد. نیشکر گیاهی چند ساله و دارای دوره رشد طولانی و نیاز آبی زیاد است. بنابراین اعمال مدیریت صحیح آبیاری با هدف صرفه‌جویی در مصرف آب و افزایش عملکرد نیشکر از اهمیت خاصی برخوردار است. از طرفی مدل‌سازی رشد گیاه ابزار مهمی در ارزیابی اثرات مدیریت مزرعه بر روی عملکرد محصول و در نتیجه آن، تصمیم‌گیری برای روش‌های مدیریتی مناسب می‌باشد. در این تحقیق عملکرد گیاه نیشکر در مزرعه 25 هکتاری واحد کشت و صنعت سلمان فارسی در استان خوزستان در حالت‌های مختلف مدیریت مزرعه، بررسی گردید. هم‌چنین با استفاده از اطلاعات اندازه‌گیری شده، مدل آکواکراپ واسنجی و با استفاده از آن هجده سناریوی مدیریتی (شامل سه حالت مالچ 0، 80 و 100 درصد به ترتیب از جنس آلی و معدنی، دو روش آبیاری شامل سطحی و قطره‌ای و سه سطح کوددهی شامل 300، 350 و 400 کیلوگرم در هکتار) برای مزرعه اجرا و نتایج محاسبه شد. نتایج نشان داد افزایش مصرف کود به میزان 50 کیلوگرم در هکتار موجب افزایش تقریبی 5/2 تن محصول در هکتار می‌گردد. استفاده از آبیاری قطره‌ای به طور متوسط 5/1 تن در هکتار عملکرد محصول را نسبت به آبیاری سطحی افزایش می‌دهد و همچنین استفاده از پوشش مالچ به میزان 80 درصد موجب افزایش 5/3 تن محصول در هکتار می‌گردد. نهایتاً بر اساس نتایج حاصله از این پژوهش، بیش‌ترین عملکرد مربوط به سناریو آبیاری قطره‌ای با پوشش مالچ 80 درصد و میزان کود 400 کیلوگرم در هکتار می‌باشد. با اعمال این شرایط 6/8 تن در هکتار تولید بیوماس افزایش می‌یابد و پیشنهاد می‌گردد در مزارع نیشکر استان خوزستان از این روش استفاده گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Predicting sugarcane yield under different farm management using Aqua Crop model (Case study: Salman Farsi Agro-industry)

نویسندگان [English]

  • seyed morteza moradian vafae 1
  • Amir Soltani Mohammadi 2
  • Abdali Naseri 3
  • pieter vanoel 4
1 phd student of irrigation and drainage, shahid chamran university of ahvaz
2 Associate Professor of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Professor of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
4 Water Resources Management, Associate professor, Wageningen University
چکیده [English]

Khuzestan plain has a high potential for sugarcane production due to its extremely high solar energy and fertile sedimentary soil. Sugarcane is a perennial plant with a long growth period and high water requirement. Therefore, proper irrigation management with the aim of saving water consumption and increasing sugarcane yield is of particular importance. On the other hand, plant growth modeling is an important tool in evaluating the effects of field management on crop yield and, consequently, decision-making for appropriate management methods. In this study, the yield of sugarcane in a 25-hectare farm of Salman Farsi agro-industry in Khuzestan province in different state of farm management was investigated. Also, using the measured data, the Aqua crop model was calibrated and using it, eighteen management scenarios (including three 0, 80 and 100% mulch modes, two surface and subsurface drip irrigation methods and three fertilizer levels of 300, 350 and 400 kg/ha) were implemented for the farm and the results calculated. The results showed that increasing fertilizer consumption by 50 kg/ha causes an increase of approximately 2.5 tons of crop per hectare. The use of drip irrigation on average 1.5 tons per hectare increases crop yield compared to surface irrigation and also the use of mulch coating by 80% increases the yield by 3.5 tons per hectare. Finally, based on the results of this study, the highest yield is related to the drip irrigation scenario with 80% mulch coverage and 400 kg /ha fertilizer. By applying these conditions, biomass production will increase by 8.6 tons per hectare and it is suggested to use this method in sugarcane fields of Khuzestan province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Farm management
  • Drip Irrigation
  • Mulch
  • sugarcane
  • Aqua Crop
اسکندری پور، ر.، و خورسند، ا.، و رضا وردی نژاد، و.، و زینال زاده، ک. و نور جو، ا. 1398. بررسی پوشش مالچ مصنوعی جهت افزایش کارایی مصرف آب گوجه‌فرنگی با استفاده از نرم‌افزار. AquaCrop اکو فیزیولوژی گیاهی. 11(39): 85-71.
امداد، م. ر. و تافته، آ. 1400. مقایسه کارایی دو مدل دیست و آکواکراپ در شبیه‌سازی عملکرد گندم. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(1): 233-223.
نجف‌آبادی، ت.، آسودار، ر. و امین، م. 1388. بررسی تأثیر مواد آلی به روش مالچ عمودی بر خصوصیات فیزیکی و شمیایی خاک و بهبود عملکرد نیشکر. همایش ملی علوم آب، خاک، گیاه و مکانیزاسیون کشاورزی. دزفول.
جمیلی، ت.، مقدم، خ. و شهبازی، ا. 1394. بررسی ظرفیت نگهداشت آب مالچ‌های نیشکری برای تثبیت شن‌های روان اهواز. آب‌وخاک. 29(5): 1287-1278.
حق نظری، ف.، قنبریان، م.، شینی دشتگل، ف. و ورناصری قندعلی، و. 1399. ارزیابی عملکرد نیشکر تحت تأثیر سطوح آبیاری و کود با استفاده از مدل Aquacrop. تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک. 2(1): 95-87.
شینی دشتگل، ع.، برومندنسب، س. ناصری، ع. 1399. اثر آبیاری قطره‌ای زیرسطحی روی دینامیک شوری، میزان بهره‌وری آب و عملکرد نیشکر بازرویی. آب‌وخاک. 4 (34): 811-797.
سلامتی، ن.، دلبری، م.، عباسی، ف.، شینی دشتگل، ع.، افراسیاب، پ. و کاراندیش، ف. 1394. بررسی اثرات تقسیط و سطوح مختلف کود در کودآبیاری جویچه‌ای بر عملکرد و برخی صفات کمی و کیفی نیشکر رقمCP69 . مجله تحقیقات آب‌وخاک ایران. 2 (46): 205-195.
عباسی، ف. و شینی دشتگل، ع. 1395. ارزیابی و بهبود مدیریت آبیاری جویچه‌ای در اراضی تحت کشت نیشکر خوزستان. دانش آب‌وخاک. 2 (264): 121-109.
عباسی، ف.، شینی دشتگل، ع. و سلامتی، ن. 1394. ارتقای بهره‌وری آب و کارایی مصرف کود در کودآبیاری جویچه‌ای نیشکر. آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی). 4 (29): 942-933.
کریمی اورگانی، ح.، رحیمی خوب، ع. و نظری فر، م.ه. 1398. تحلیل حساسیت مدل آکواکراپ برای محصول جو در منطقه پاکدشت. مجله علوم آب‌وخاک. 3 (23): 63-53.
گلابی، م. و ناصری ع. ع. 1394. ارزیابی مدل AquaCrop در پیش‌بینی عملکرد نیشکر و شوری پروفیل خاک تحت تنش شوری. تحقیقات آب‌وخاک ایران (علوم کشاورزی ایران). 46 (4): 694-685.
محمدی معله زاده، ج.، ناصری، ع. ع. و هوشمند، ع. 1398. آبیاری گیاه نیشکر با مدل AquaCrop و بررسی آن با شاخص CWSI. اولین کنگره بین‌المللی و چهارمین کنگره ملی آبیاری و زهکشی ایران. ارومیه.
ملکوتی، م. 1389. رابطه مصرف بهینه کود و تولید محصولات کشاورزی سالم. اکو فیزیولوژی گیاهان زراعی (علوم کشاورزی), 4(16): 151-133.
نامداریان، د.، ناصری، ع. ع.، برومند نسب، س. و پرویزی، م. 1399. اثر مدیریت آبیاری قطره‌ای زیرسطحی بر شاخص‌های رشد و عملکرد در بازرویی اول گیاه نیشکر. پژوهش آب در کشاورزی. 34 (2): 216-203.
Adetoro, A. A., Abraham, S., Paraskevopoulos, A. L., Owusu-Sekyere, E., Jordaan, H. and Orimoloye, I. R. 2020. Alleviating water shortages by decreasing water footprint in sugarcane production: The impacts of different soil mulching and irrigation systems in South Africa. Groundwater for Sustainable Development, 11, 100464.‏ Agronomy Journal. 101: 438–447
Bahmani, O. and Eghbalian, S. 2018. Simulating the Response of Sugarcane Production to Water Deficit Irrigation Using the AquaCrop Model. Agricultural Research. 7. 158–166.
Charles, L. and Webber, B. 2017. Comparative Performance of Sugarcane Bagasse and Black Polyethylene as Mulch for Squash (Cucurbita pepo L.) Production. Journal of Agricultural Science. 9 (11)
‏Doorenbos, J. and Kassam, A. 1979. Yield response to water. Irrigation and drainage paper. 33: 257.
He, Q. Li, S. Hu, D. Wang, Y. and Cong. X. 2021. Performance assessment of the AquaCrop model for film-mulched maize with full drip irrigation in Northwest China. Irrigation Science. 392: 277-292. ‏
Herath, I. Green, S. Horne, D. Singh, R. and Clothier, B.  2014. Quantifying and reducing the water footprint of rain-fed potato production. part I: measuring the net use of blue and green water. Journal of cleaner production. 81: 111-119.
Hsiao, Theodore C., et al. 2009. "AquaCrop- the FAO crop model to simulate yield response to water: III. Parameterization and testing for maize." Agronomy Journal. 101)3(: 448-459.
Iqbal, M. A., Shen, Y., Stricevic, R., Pei, H., Sun, H., Amiri, E. and del Rio, S. 2014. Evaluation of the FAO AquaCrop model for winter wheat on the North China Plain under deficit irrigation from field experiment to regional yield simulation. Agricultural Water Management. 135: 61-72.
‏Mekonnen, M.M. and Hoekstra, A.Y. 2014. Water footprint benchmarks for crop production: A first global assessment. Ecological indicators. 46: 214-223.
Meyer, J. H. and Van Antwerpen, R. 2001. Soil degradation as a factor in yield decline in the South African sugar industry. In Proc. Int. Soc. Sugar Cane Technol. 24: 8-15
Nunes, H. G. G. C. Farias, V. D. S. Sousa, D. P. Costa. D. L. P. Pinto. J. V. N. Moura, V. B. and Souza, P. J. O. P. 2021. Parameterization of the AquaCrop model for cowpea and assessing the impact of sowing dates normally used on yield. Agricultural Water Management. 252: 106880‏.
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.
Sabzian, M. Rahimikhoob, A. Mashal, M. and Aliniaeifard, S. 2021. In Determination of Performance. Water Use Efficiency and Simulation of Lettuce’s Canopy Cover in Hydroponic Cultivation and Soil Cultivation by AquaCrop Model. Iranian Journal of Irrigation and Drainage. 146: 2075-2088.
Wang, Y. Wu. P. Engel, B. and Sun, S. 2015.  Comparison of volumetric and stress-weighted water footprint of grain products in China. Ecological Indicators. 48: 324-333.
Yang, H. Wang, L. Abbaspour, K.C. and Zehnder, A.J.  2006. Virtual water trade: an assessment of water use efficiency in the international food trade. 10(3): 443-454.
Zhang, T. Su, J. Liu, C. and Chen, W. H. 2019. Bayesian calibration of AquaCrop model for winter wheat by assimilating UAV multi-spectral images. Computers and Electronics in Agriculture. 167: 105052.