Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Assessment of Climate Change Scenarios and Alteration of Planting Dates on Maize Water Productivity in Gorgan County

Document Type : Original Article

Authors
Pezhman Salarieh 1
Mojtaba Khoshravesh 2
reza Norooz Valashedi 3
Ali Reza Kiani 4
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 Associate Professor. Department of Water Engineering. Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Assistant Professor in Agrometeorology, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
4 Professor at Department of Agricultural Engineering, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Gorgan, Iran
Abstract
Given the extensive cultivation of maize in Iran, any initiative aimed at increasing water use efficiency contributes to reducing water consumption and enhancing food security in the country. One of the most influential factors affecting the growth and performance of crops is the impact of climate change. The present study aims to assess the impact of climate change and altering planting dates on the water productivity of maize in Gorgan County. Additionally, water productivity of maize under different irrigation treatments and planting dates is simulated using the WOFOST model for future conditions. The irrigation treatments include 100% (T1), 75% (T2), and 50% (T3) of the plant's water requirements. Hence, statistical SDSM and HadCM3 General Circulation Model were employed to downscale all scenarios of the fifth report for two thirty-year periods, 2020-2050 and 2050-2080. The results showed with increasing of irrigation water stress, the simulation error of irrigation water productivity increased, but no consistent trend was observed. In the period of 2050-2020, the highest irrigation water productivity was predicted in treatment T3 on 23 June, amounting to 4 kilograms per cubic meter, which represents a 1.9% reduction compared to the baseline period. During this period, the lowest irrigation water productivity was projected in treatment T1 on 2 June, amounting to 2.7 kilograms per cubic meter, indicating a 57.3% reduction compared to the baseline. Based on the simulated results, the optimal planting time for corn in Gorgan is on 23 June. With appropriate validation of the planting date, effective management can be implemented to adapt to the negative effects of climate change on corn water productivity. Choosing the best planting time, along with proper management, is an efficient solution in Gorgan to prevent reduced performance due to an inappropriate choice of planting date.
Keywords
Food security
WOFOST model
crop management
HadCM3 model
ابراهیمی پاک، ن.، اگدرنژاد، ا.، تافته، آ. و احمدی، م. ۱۳۹8. ارزیابی مدل‌های AquaCrop، WOFOST و CropSyst در شبیه‌سازی عملکرد ذرت. مجله آبیاری و زه‌کشی ایران. ۱۳ (۳): 726-615.
احمدی، م.، هوشمند، ع.، برومندنسب، س. و شریفی، م. 1394. واسنجی و اعتبارسنجی مدل رشد گیاهی WOFOST برای ذرت. مجله علوم کشاورزی ایران. ۵۰ (۲): ۳۲۹-۳۳۸.
اسماعیلیان، ی.، رمرودی، م. و گلوی، م. 1397. شبیه‌سازی رشد، عملکرد و کارایی مصرف آب ارقام ذرت دانه‌ای با استفاده از مدل .WOFOST مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، کشاورزی و منابع طبیعی. ۸ (۴): ۱۱۷-۱۳۵.
بزرگمهر، ا.، قادری، ف.، سلطانی، ا. و کشیری، ح. 1390. تأثیر تاریخ کشت بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه سه رقم سویا در گرگان. مجله پژوهش‌های زراعی ایران. ۱ (۱): ۸۱-۹۲.
حسینی، س. ط.، خوش روش، م. و ضیاتبار احمدی، م. خ. 1394. بررسی اثر تغییر اقلیم و ارزیابی تغییر تاریخ کاشت بر عملکرد سویا. پژوهش آب در کشاورزی. 29 (4): 575-559.
خوش‌روش، م.، مصطفی زاده فرد، ب.، حیدرپور، م. و کیانی، ع. ۱۳۹۱. ارزیابی مدل AquaCrop برای سویا با استفاده از مدیریت کم آبیاری. اولین همایش ملی مدیریت آب در مزرعه. 29 تیر، موسسه تحقیقات خاک و آب.
خوش روش، م. و نوروز ولاشدی، ر. 1399. بررسی اثر سناریوهای تغییر آب و هوا بر مقدار آبدهی ماهانه جریان در خروجی سد گلورد. پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 27 (4): 43-23.
رسولی، ا.، رضایی بنفشه، م.، مساح بوانی، ع.، خورشید دوست، ع. م. و قرمز چشمه ب. 1395. بررسی اثر عوامل مرفو اقلیمی بر دقت ریزمقیاس گردانی مدل.LARS-WG  علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. 8 (۲۴): 18-9.
روستایی، م.، سهرابی، ت.، مساح بوانی، ع. و احدی، م. 1391. ارزیابی ریسک عملکرد زیست توده گیاه ذرت  تحت تاثیر تغییر اقلیم. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 26 (4): ۱۴-۷.
زین العابدینی، م. و حسامی کرمانی، م. ۱۳۹۵. بررسی اثر تغییر اقلیم تحت سناریوهای RCP منطقه مورد مطالعه: استان مازندران. اولین همایش سراسری مباحث کلیدی در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی ایران. 23 اردیبهشت، گرگان، گروه آموزش و پژوهش شرکت مهندسی باروگستر پارس، دانشگاه فرهنگیان استان گلستان.
سالاریه، پ.، خوش روش، م.، نوروز ولاشدی، ر. و کیانی، ع. ر. 1400. بررسی اثر تغییر اقلیم و تاریخ کشت بر عملکرد ذرت با استفاده از مدل WOFOST. تحقیقات آب و خاک ایران. 52 (10): 2527-2515.
سیاحی، ح.، اگدرنژاد، ا. و ابراهیمی پاک، ن.ع. 1399. ارزیابی مدل­های گیاهی AquaCrop و WOFOST در شبیه­سازی عملکرد و بهره­وری آب چغندرقند تحت دورهای مختلف آبیاری و تنش کودی. تحقیقات آب و خاک ایران. 51 (10): 2605-2593.
کوچکی، ع.، نصیری محلاتی، م.، وکمالی، غ. 1381. مطالعه شاخص های هواش ناسی ایران. مجله پژوهش­های زراعی ایران، (1)5: 142-۱۳۳.
مرادی، ر.، کوچکی، ع. و نصیری محلاتی، م. 1392. تاثیر تغییر اقلیم بر تولید ذرت و ارزیابی تغییر تاریخ کاشت بعنوان راهکار سازگاری در شرایط آب و هوایی مشهد. مجله دانش کشاورزی و تولید پایدار. 23 (4): 111-130.
Amiri, A., Rezaei, M. and emami, S. 2011. Evaluation of WOFOST plant growth model in irrigation stress conditions. Journal of Plant Production Science. 24(1): 9-17.
Basheer, A.K., Lu, H., Omer, A., Ali, A.B. and Abdeldgader, A.M.S. 2016. Impacts of climate change under CMIP5 RCP scenarios on the streamflow in the Dinder River and ecosystem habitats in Dinder National Park, Sudan. Hydrology and Earth System Sciences. 20: 1331-1353.
Egdernezhad, A., Masjedi, A.R., Shokouhfar, A.R. and Alavifazel, M. 2018. Evaluation of AquaCrop and WOFOST in simulating of corn yield under deficit irrigation. Journal of Plant Production Science. 8(1): 69-82.
IPCC. 2014. Climate Change 2014: Synthesis Report, Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, 48-Pachauri, R.K. and Reisinger, A. (Eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp.
Pourgholam-Amiji, M., Liaghat, A., Ghameshlou, A., Khoshravesh, M. and Waqas, M. M. 2020. Investigation of the yield and yield components of rice in shallow water table and saline. Big Data in Agriculture (BDA). 2(1): 36-40.
Rahimi-Moghaddam, S., Eyni Nargeseh, H., Deihimfard, R. and Haghighat, M. 2019. Simulating climate change effect on maize grain yield in Kermanshah province using a process-based simulation model. Iranian Journal of Crop Sciences. 20(4): 315-328.
Sarafrouzeh, F., Jalali, M., Jalali, T. and Jamali, A. 2014. Changing the effect of future climate on water consumption of wheat in Tabriz. Journal of Geographic Space. 12(37): 96-81.
Shafiei, M., Ghahreman, B., Saghafian, B., Davari, K. and Vazifeh Doost, M. 2018. Global sensitivity analysis of WOFOST model parameters for maize and wheat yield simulation. Iranian Journal of Soil and Water Research. 49(4): 831-839.
Zhang, B.C., Li, F., Huang, M., Gan G.B., Liu, Y. and Cheng, Z. 2014. Effects of regulated deficiirrigat     on grain yield and wateruse efficiency of spring wheat in an arid environment. Canadian Journal of Plant Science. 32: 829-838.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 18, Issue 2 - Serial Number 105
July and August 2024
Pages 227-235