برنامه‌ریزی آبیاری ذرت و تعیین توابع تولید آب و کود نیتروژن مصرفی با استفاده از مدل واسنجی‌شده آکواکراپ

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 استاد موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج

چکیده

ذرت یکی از مهم‌ترین گیاهان زراعی در جهان است. رشد و عملکرد این گیاه به طور مستقیم وابسته به آب و نیتروژن است. در این پژوهش، برای تعیین مقادیر مناسب آب و کود نیتروژن، از مدل واسنجی‌شده آکواکراپ، براساس داده‌های برداشت شده از طرح پژوهشاتی انجام شده در موسسه پژوهشات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج طی دو سال زراعی (1389-1387)، استفاده شد. هم‌چنین برای کمی‌سازی نتایج، توابع تولید آب-عملکرد، کود-عملکرد و آب-کود-عملکرد تعیین شدند. بدین منظور، عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت دانه‌ای توسط مدل آکواکراپ تحت مقادیر مختلف آب آبیاری (در سطوح 60، 80، 100 و 120 درصد تأمین نیاز آبی) و کود نیتروژن (در چهار سطح 100، 80، 60 و صفر درصد نیاز کودی) مورد شبیه‌سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با تأمین 80 درصد آب آبیاری (W3)، عملکرد قابل قبول و کارایی مصرف آب بیش‌تری نسبت به سایر تیمارها حاصل شد. اگرچه با افزایش کود مصرفی، عملکرد و کارایی مصرف آب نیز بهبود یافت. به-طوری که عملکرد دانه ذرت در تیمار W3 برای مقادیر 100، 80 و 60 درصد نیاز کودی به‌ترتیب برابر با 11، 8/10 و 2/10 تن در هکتار و کارایی مصرف آب برای این تیمارها به‌ترتیب برابر با 45/1، 53/1 و 36/1 کیلوگرم بر مترمکعب بود. هم‌چنین صورت‌های ساده برای توابع آب- عملکرد و کود- عملکرد و صورت درجه دوم برای تابع آب- کود- عملکرد به عنوان توابع تولید مناسب انتخاب شدند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Corn Irrigation Scheduling and Determination of Water and Nitrogen Fertilizer Production Functions Using The Calibrated AquaCrop Model

نویسندگان [English]

  • Seyed Kioomars Pazhoohideh 1
  • Aslan Egdernezhad 2
  • Fariborz Abbasi 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 Agricultural Engineering Research Institute, AERI
چکیده [English]

Corn is one of the most important grain crops in the world. Corn yield and production is highly dependent on water and nitrogen availability. In this study, the calibrated AquaCrop model, using data collected from a research study in Seed and Plant Improvement Institute, Iran, was used to determine the appropriate irrigation amount and nitrogen fertilizer level under field conditions during 2008-2010. In addition, irrigation-yield, fertilizer-yield and irrigation-fertilizer-yield production functions were determined in order to quantify the results. Hence, yield and water use efficiency of corn were simulated by the AquaCrop model under different irrigation amounts (at levels of 30 to 120% of water requirement) and nitrogen fertilizer treatments (at four levels of 100, 80, 60 and zero percent of fertilizer requirement). The results showed that by providing 80% of the total crop irrigation requirement, acceptable amount of yield and water use efficiency will be achieved. However, crop yield and water use efficiency were improved by increasing fertilizer application rate. Results demonstrated that, corn grain yield in W3 treatment was equal to 11, 10.8 and 10.2 ton ha-3 under 100, 80 and 60% fertilizer treatments, respectively. Also, the obtained Water use efficiency of these treatments was equal to 1.45, 1.53 and 1.36 kg m-3, respectively. In addition, a simple form of production functions for both irrigation-yield and fertilizer-yield simulation models were recommended. However, for irrigation-fertilizer-yield production function, the quadratic form was the best suited model among others.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop Growth Model
  • Crop Modeling
  • Irrigation-fertilizer-yield Function
  • Quadratic Model
  • Simple Form
ابراهیمی پاک، ن. ع.، احمدی، م.، اگدرنژاد، ا. و خاشعی سیوکی، ع. 1397. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد زعفران تحت سناریوهای مختلف کم‌آبیاری و مصرف زئولیت. نشریه حفاظت منابع آب و خاک. 8(1): 117-132.
احمدی، م.، خاشعی‌سیوکی، ع.، و سیاری، م. ح. 1395. بررسی مدل مناسب تعیین نیاز آبی زعفران و تعیین میزان تنش‌های آبی وارده. بوم‌شناسی کشاورزی. 8(4): 520-505.
احمدی، م.، قنبرپوری، م. ع. و اگدرنژاد، ا. 1400. مقدار آب کاربردی گندم با استفاده از تحلیل حساسیت و ارزیابی مدل AquaCrop. نشریه مدیریت آب در کشاورزی. 8(1): 15-30.
افشون، ا.، مقدم، ح.، جهانسوز، م. ر. و اویسی، م. 1400. تأثیر خاک‌ورزی، تنش کمبود آب و کود نیتروژن بر عملکرد ذرت علوفه‌ای. نشریه تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 14(3): 691-702.
اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی پاک، 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): 53-64.
سعیدی، ر.، رمضانی اعتدالی، ه.، ستوده نیا، ع.، نظری، ب. و کاویانی، ع. 1400. ارزیابی مدل AquaCrop در برآورد روند تغییرات رطوبت خاک، تبخیر- تعرق و عملکرد ذرت، تحت تنش‌های شوری و حاصلخیزی. نشریه تنش‌های محیطی در علوم زراعی, 14(1), 195-210.
شهیدی، ع. و احمدی، م. 1394. توابع تولید گیاهی در مناطق خشک. انتشارات دانشگاه بیرجند. 118 صفحه.
عباسی، ف.، چوگان، ر.، علیزاده، ح. ع. و لیاقت، ع. م. 1391. بررسی اثر کودآبیاری جویچه­ای بر کارایی مصرف کود و آب، عملکرد و برخی صفات ذرت دانه­ای. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 43(4): 375-385.
عباسی، ف.، لیاقت، ع. م.، علیزاده، ح. ع.، عباسی، ی. و محسنی، ا. 1389. ارزیابی تلفات نیترات در کودآبیاری جویچه‌ای با استفاده از داده‌های مزرعه‌ای و یک مدل ریاضی کودآبیاری. مجله آب و خاک. 24(4): 781-791.
علیزاده، ح. ع. و عباسی، ف. 1396. بررسی واکنش عملکرد ذرت دانه‌ای به سطوح مختلف آب و کود مصرفی با استفاده از مدل AquaCrop. مجله علوم و مهندسی آبیاری. 40(2): 119-134.
Doorenbos, J., Kassam, A.H., Bentvelsen, C.L.M., Branscheid, V. and Plusje, J.M.G.A. 1979. Yield response to water. FAO Irrigation and drainage paper No. 33, FAO, Rome, Italy. 200 p.
Feng, D., Li, G., Wang, D., Wulazibieke, M., Cai, M., Kang, J., Yuan, Z. and Xu, H. 2022. Evaluation of AquaCrop model performance under mulched drip irrigation for maize in Northeast China. Agricultural Water Management. 261.
Guo, J., Jia, Y., Chen, H., Zhang, L., Yang, J., Zhang, J., Hu, X., Ye, X., Li, Y. and Zhou, Y. 2019. Growth, photosynthesis, and nutrient uptake in wheat area affected by differences in nitrogen levels and forms and potassium supply. Science Report. 9, 1248.
Hao, B., Xue, Q., Marek, T.H., Jessup, K.E., Hou, X., Xu, W., Bynum, E.D. and Bean, B.W. 2015. Soil water extraction, water use, and grain yield by drought-tolerant maize on the Texas High Plains. Agricultural Water Management. 155: 11–21.
He, Q., Li, S., Wamg, Y. and Cong, X. 2021. Performance assessment of the AquaCrop model for film-mulched maize with full drip irrigation in Northwest China. Irrigation Science. 39: 277-292.
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 Journal. 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 Journal. 101: 448-459.
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.
Kumar, P., Lai, L., Battaglia, M. L., Kumar, S., Owens, V., Fike, J., Galbraith, J., Hong, C. O., Faris, R. and Crawford, R. 2019. Impacts of nitrogen fertilization rate and landscape position on selects oil properties in switch grass field at four sites in the USA. Catena. 180:183–193.
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.
Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C. and Freres, E. 2012. Reference manual AquaCrop. FAO, land and water division. Rome Italy.
Wolka, K., Biazin, B., Martinsen, V. and Mulder, J. 2021. Soil and water conservation management on hill slopes in southwest Ethiopia. II. Modeling effects of soil bunds on surface runoff and maize yield using AquaCrop. Journal of Environmental Management. 296.