ارزیابی مدل SWAP در شبیه‌سازی عملکرد و کارایی مصرف آب سیب‌زمینی و تعیین عمق مناسب آب 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

گیاه سیب‌زمینی پنجمین منبع غذایی جهان به شمار می‌رود که در کشور ما نیز در سطح وسیعی کشت می‌شود. با توجه به حساسیت‌ این گیاه زراعی به مقدار آب آبیاری، لازم است اثر مقادیر مختلف آبیاری بر عملکرد آن در مناطق مختلف بررسی شود. بر این اساس انجام آزمایش-های مزرعه‌ای الزامی لیکن دشوار، زمان‌بر و پرهزینه می‌باشد. بدین منظور، از مدل SWAP به عنوان ابزاری قدرتمند برای شبیه‌سازی سیب‌زمینی استفاده شد. در این پژوهش برای ارزیابی این مدل، از داده‌های زراعی دو ساله برداشت شده از یک مزرعه تحقیقاتی در چهارتخته شهرکرد استفاده شد. این داده‌ها شامل پنج سطح تنش آبی (E0، E1، E2، E3 و E4 به ترتیب نشان‌دهنده‌ی 100، 85، 70، 50 و 30 درصد تأمین نیاز آبی) و سه زمان اعمال تنش (T1، T2 و T3 به ترتیب نشان‌دهنده‌ی 50 روز رشد اول (استقرار بذر و رشد رویشی)، دوم (رشد کامل) و سوم (رسیدن گیاه) از کل دوره رشد گیاه بود. مقادیر آماره NRMSE برای عملکرد و کارایی مصرف آب نشان داد که مدل SWAP در هر دو دوره واسنجی و صحت‌سنجی دقت عالی داشت (1/0 < NRMSE). خطای این مدل برای شبیه‌سازی عملکرد در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به ترتیب برابر با 42/1 تن در هکتار (6/4 درصد) و 36/2 تن در هکتار (2/7 درصد) بود. مقدار خطای این مدل برای کارایی مصرف آب در دو مرحله‌ی اشاره شده به ترتیب 04/0 کیلوگرم بر مترمکعب (9/4 درصد) و 33/0 کیلوگرم بر مترمکعب (7/7 درصد) بود. همچنین کارایی مدل SWAP برای شبیه‌سازی سیب‌زمینی در دوره‌های واسنجی و صحت‌سنجی قابل قبول بود. برنامه‌ریزی آبیاری سیب‌زمینی با استفاده از مدل SWAP نشان داد که برای دستیابی به بیشترین عملکرد، بهتر است عمق آب آبیاری در دوره اول رشد برابر با 750 میلی‌متر و در دوره‌های بعدی 900 میلی‌متر باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of SWAP for Simulation of Potato and Determination of Adequate Irrigation Depth

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Ansari 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]

Potato is the fifth largest food source in the world, which is widely cultivated in Iran. Due to the sensitivity of this crop to the amount of irrigation water, it is necessary to investigate the effect of different amounts of irrigation on it. For this purpose, SWAP model was used as a powerful tool for potato simulation. At first, to evaluate this model, biennial data (1998-1999) collected from a research station in ChaharTakhteh, Shahrekord were used. These data include five levels of water stress (E0, E1, E2, E3 and E4, respectively, indicating 100, 85, 70, 50 and 30% water supply) and three stress application times (T1, T2, and T3 indicating 50, 100, and 150 days after sowing, respectively). NRMSE values for yield and water use efficiency showed that SWAP model in both calibration and validation were excellent (NRMSE < 0.1). The error of this model for simulating yield in the calibration and validation stages was equal to 1.42 ton.ha-1 (4.6 percent) and 2.36 ton.ha-1 (7.2 percent), respectively. The error value of this model for water consumption efficiency in the mentioned two stages was 0.04 kg.m-3 (4.9%) and 0.33 kg.m-3 (7.7%), respectively. The efficiency of the SWAP for potato simulation during calibration and validation was acceptable. Potato irrigation planning using SWAP showed that to achieve maximum yield, the irrigation water depth in the first growing period is equal to 750 mm and irrigation depths are 900 mm in subsequent periods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Irrigation Water Depth
  • SWAP Model
  • Water Stress
  • Water Use Efficiency
ابراهیمی‌پاک، ن. ع. 1393. تعیین ضریب واکنش عملکرد سیب‌زمینی نسبت به کم‌آبیاری در مراحل مختلف رشد در شهرکرد. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران. 4(3): 50-39.
ابراهیمی­پاک، ن. ع. و پذیرا، ا. 1387. تاثیر کم­آبیاری بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب سیب­زمینی. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. 9(4): 30-17.
اسکندری، ع.، خزایی، ح. ر.، نظامی، ا. و کافی، م. 1390. مطالعه تأثیر رژیم آبیاری بر عملکرد و برخی از خصوصیات کیفی سه رقم سیب‌زمینی، مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(2): 247-240.
اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، تافته، آ. و احمدی، م. 1397. برنامه‌ریزی آبیاری کلزا با استفاده از مدل AquaCrop در دشت قزوین. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. 5(2-10): 64-53.
بهراملو، ر. و ناصری، ا. 1389. تأثیرپذیری کارایی مصرف آب و عملکرد سیب‌زمینی رقم سانته از آبیاری محدود. نشریه آبیاری و زهکشی. 1(4): 98-90.
پرویزی، خ. 1400. تأثیر مواد سوپرجاذب رطوبتی و میکوریز بر رشد و عملکرد سیب‌زمینی در شرایط کم‌آبیاری. مجله علوم باغبانی ایران. 52(3): 617-605.
رحیمی‌خوب، ح.، ستوده‌نیا، ع. و مساح‌بوانی، ع. 1393. واسنجی و ارزیابی مدل AquaCrop برای ذرت علوفه‌ای منطقه قزوین. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 1(8): 115-108.
ضیایی، غ.، بابازاده، ح.، عباسی، ف. و کاوه، ف. 1393. بررسی عملکرد مدل‌های AquaCrop و CERES-Maize در برآورد اجزای بیلان آب خاک و عملکرد ذرت. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 45(4): 445-435.
گلستانی‌کرمانی، س.، نوری‌امام‌زاده‌ئی، م.، شایان‌نژاد، م.، شاه‌نظری، ع. و محمدخانی، ع. 1396. بررسی تأثیر روش‌های کم‌آبیاری بخشی و سنتی در آبیاری قطره‌ای بر برخی از صفات سیب‌زمینی در شهرکرد. مجله پژوهش آب ایران. 11(2): 9-1.
بی‌نام، 1401، سالنامه‌های آماری کشاورزی، مرکز ملی آمار ایران. دسترسی در www.amar.org.ir
مساح‌بوانی، ع.، مرید، س. 1384. اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب و تولید محصولات کشاورزی مطالعه موردی: حوضه زاینده‌رود، تحقیقات منابع آب ایران. 1(1): 47-40.
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.
Begum, M., Saikia, M., Sarmah, A., Ojah, N. J., Deka, P., Dutta, P. K. and Ojah, I. 2018. Water management for higher potato production: A review, International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 7(5): 24-33.
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.
Bonefante, A., Basile, A., Acutis, M., Mascellis, R. De., Manna, P., Perego, and 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.
FAOSTAT. 2013. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Stadistic division. [online: http://faostat3fao.org/faostat-gateway/go/to/download/Q/QC/S;November11,2013].
Geerts, S., and Raes, D. 2009. Deficit irrigation as on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agricultural Water Management. 96: 1275-1284.
Hassan, A. A., Sarkar A. A., Ali M. H. and Karim N. N. 2002. Effect of deficit irrigation at different growth stage on the yield of potato. Pakistan Journal of Biological Sciences. 5(2):128-134.
Jonubi, R., Rezaverdinejad, V. and Salemi, H. 2017. Enhancing field scale water productivity for several rice cultivars under limited water supply. Paddy and Water Environment. 16(1): 125-141.
King, B., Stark, J. and Love, S. 2003. Potato production with limited water supplies. Idaho Potato Conference. January 22.
Kiziloglu, F. M., Sahin, U., Tune, T. and Diler, S. 2006. The effect of deficit irrigation on potato evepotranspiration and tuber yield under cool season and semiarid climatic conditions. Journal of Agronomy. 5(2): 284-288.
Lynch, D. R. and Tai, G. C. 1989. Yield and yield component response of eight potato to water stress. Crop. Sci. 29: 1207-1211.
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.
Marutani, M. and Cruz, F. 1989. Influence of supplement irrigation on development of potato in the tropics. Horticultural Science. 24: 920-923.
Shock, C. C. 2004. Efficient irrigation scheduling. Malheur Experiment Station, Oregon State University, Oregon, USA.
Shock, C. C. and Feibert E. B. G. 2002. Deficit irrigation on potato. In Deficit irrigation practices. FAO. Rome.pp:47-56.
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 of Water Resources, Wageningen Agricultural University, 167 pp.
Yan, Y. 2105. Application of SWAP-WOFOST to evaluate the influence of water and oxygen stress on potato yield in a Dutch farm, MSc Thesis, Plant Production System, and Wageningen University. 61 pp.
Yuan, B. Z., Nishiyama S. and Kang Y. 2003. Effects of different irrigation regimes on the growth and yield of drip- irrigated potato. Agricultural water Management. 63: 153-167