نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب نیشکر در شرایط مزرعه و تعیین مقادیر مناسب دور و مقدار آبیاری با مدل AquaCrop

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 دانشیار، گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
3 استاد، گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
مدل‌‌سازی گیاهی به عنوان روشی پرکاربرد برای شبیه‌سازی عملکرد گیاهان تحت مدیریت‌های مختلف است. به همین دلیل، در پژوهش حاضر از یک مدل گیاهی آب محور، به نام AquaCrop، برای شبیه‌سازی و تعیین مقدار و دور آبیاری بهینه در مزارع نیشکر دهخدا استفاده گردید. داده‌های این پژوهش از مزارع کشت و صنعت دهخدا در طول سه سال زراعی 1401-1399 برداشت شدند. مجموع مساحت تحت مطالعه 230 هکتار بود. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل AquaCrop دارای خطای قابل قبول برای شبیه‌سازی عملکرد (RMSE<5.6 tonha-1) و بهره‌وری آب (RMSE<2.2 kgm-3) بود. همچنین نتایج کارایی مطلوب (d>0.99)، دقت عالی (NRMSE<0.1) و ضریب تبیین بالا (R2>0.94) نشان داد که می‌توان به نتایج شبیه‌سازی این مدل گیاهی اعتماد کرد. به همین دلیل، 21 سناریوی آبیاری با استفاده از مدل AquaCrop شبیه‌سازی شد تا براساس آن مناسب‌ترین مقدار و دور آبیاری به‌دست آید. براساس نتایج، دور آبیاری هفت روز و مقدار آبیاری 33000 مترمکعب در هکتار به صورت آبیاری جوی و پشته انتها بسته به‌عنوان گزینه مناسب از نظر عملکرد (132 تن در هکتار) و بهره‌وری آب (4 کیلوگرم بر مترمکعب) تعیین شد. لیکن، این سناریو برای شرایط نرمال آبی است و اگر شرایط تنش آبی ایجاد گردد؛ دور آبیاری حداکثر نه روز و اعمال مقدار آب آبیاری حداقل 21000 مترمکعب در هکتار گزینه بهتری برای اجرا در مزارع کشت و صنعت دهخدا می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation of Sugarcane Yield and Water Productivity under Farm Condition and Determination of Appropriate Irrigation Amount and Interval using AquaCrop

نویسندگان English

Masoud Alkasir 1
Mona Golabi 2
Abdali Naseri 3
Mohammad Albaji 2
1 M.Sc. Student of Irrigation and drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Associate professor, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Professor, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده English

Crop modeling is a widely used method for simulating the crop yield under different irrigation managements. Due that, in the study, a water-driven crop model, AquaCrop, was used to simulate and determine the optimal irrigation quantity and interval in Dehkhoda Sugarcane Cultivation and Industry Group (DH) farms. The data were collected from DH farms during 2019-2021. The total area under study was 230 hectares. The evaluation results showed that the AquaCrop model had an acceptable error for simulating yield (RMSE<5.6 ton ha-1) and water productivity (RMSE<2.2 kg m-3). In addition, the results of favorable efficiency (d>0.99), excellent accuracy (NRMSE<0.1) and high determination of coefficient (R2>0.94) showed that the simulation results of AquaCrop can be trusted. For this reason, 21 irrigation scenarios were simulated using the AquaCrop model in order to obtain the most appropriate irrigation amount and interval. Based on the results, close-end furrow irrigation with interval of seven days and the amount of 33000 m3 ha-1 was determined as a suitable option in terms of yield (132 ton ha-1) and water productivity (4 kg m-3). However, this scenario is for normal water conditions and if water stress conditions are created; a maximum of nine days for irrigation interval and at least 21000 m3 ha-1 is a better option for implementation in DH farms.

کلیدواژه‌ها English

Crop Modeling
Irrigation Management
Irrigation Scheduling
Water Productivity
احمدی، م.، قنبرپوری، م. و اگدرنژاد، ا. 1400. مقدار آب کاربردی گندم با استفاده از تحلیل حساسیت و ارزیابی مدل AquaCrop. مدیریت آب در کشاورزی. 8 (1): 30-15.
آل کثیر، م. 1402. بررسی اثرات استراتژی های مختلف آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد واریته‌های مختلف نیشکر (مطالعه موردی شرکت کشت و صنعت نیشکر دهخدا)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.
حق­نظری، ف.، قنبریان، م.، شینی­دشتگل، ع. و رناصری، و. 1399. ارزیابی عملکرد نیشکر تحت تأثیر سطوح آبیاری و کود با استفاده از مدل AquaCrop، تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، 2 (1-3): 96-87.
عابدین­زاده، م.، بخشنده، ع.، اندرزیان، ب.، جعفری، س. و مرادی تلاوت، م. 1400، بهینه‌سازی و مدیریت مصرف آب در نیشکر با استفاده از مدل شبیه‌سازی آکواکراپ (مطالعه موردی کشت صنعت امیرکبیر، خوزستان). علوم آب و خاک. ۲۵ (۳) :۹۵-۱۱۴.
گلابی، م.، ناصری، ع. ع. 1394، ارزیابی مدل AquaCrop در پیش­بینی عملکرد نیشکر و شوری پروفیل خاک تحت تنش شوری، تحقیقات آب و خاک ایران، 46 (4): 694-685.
محمدی معله­زاده، ج.، ناصری، ع. ع. و هوشمند، ع. 1401، برنامه­ریزی دور آبیاری گیاه نیشکر و توزیع رطوبت خاک با مدل AquaCrop، آبیاری و زهکشی، 6 (16): 1254-1245.
مرادیان­وفایی، س. م.، سلطانی محمدی، ا.، ناصری، ع. ع. و وان اوئل، پ. 1401. پیش­بینی عملکرد نیشکر تحت مدیریت­های مختلف مزرعه با استفاده از مدل AquaCrop (مطالعه موردی: کشت و صنعت سلمان فارسی)، آبیاری و زهکشی، 16 (1-91): 53-39.
Alvar-Beltran, J., Heureux, A., Soldan, R., Manzanas, R., Khan, B. and Dalla Marta, A., 2021, Assessing the impact of climate change on wheat and sugarcane with the AquaCrop model along the Indus River Basin, Pakistan, Agricultural Water Management. 253, p.106909.
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.
Mawardhi, A. D. 2022. Smulating water balance and crop yield for sugarcane plantation in pasuruan using aquacrop model. OISAA Journal of Indonesia Emas. 5(2): 120-127.
Nasrolahi, Al. H., Ahmadee, M. and Rustum, R. 2024. Sensitivity Analysis of AquaCrop Model for Winter Wheat in Different Water Supply Conditions, Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 150(2), 04024002. doi: https://doi.org/10.1061/JIDEDH.IRENG-10099.
Nouri, S. Z., Nasrolahi, A. and Ahmadee, M. 2023. Comparison of Virtual Water Amount and Sugarcane Consumption in Water Shortage Conditions of Khuzestan Region, Iran. Water Harvesting Research. 6(2): 203-212.
Raes, D., Studuto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E., 2023. AquaCrop Reference Manual, Food and Agriculture Organization of the United Nations.
Wellens, J., Stasolla, M., Sall, M. T., Tychon, B. and Neyt, X., 2021, Assimilation of Sentinel-1 Change Detection in the Aquacrop Model: Case of Sugarcane, IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS.