تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاه پنبه در مدل AquaCrop تحت مدیریت‌های مختلف زراعی

بنی فری, جمشید; اگدرنژاد, اصلان; مختاران, علی; اسدی لور, مهدی; خدادادی دهکردی, داود

تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاه پنبه در مدل AquaCrop تحت مدیریت‌های مختلف زراعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

جمشید بنی فری ¹

اصلان اگدرنژاد ²

علی مختاران ³

مهدی اسدی لور ⁴

داود خدادادی دهکردی ⁴

¹ دانشجوی دکتری 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 عضو هیئت علمی، بخش تحقیقات فنی مهندسی و کشاورزی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

⁴ گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز

چکیده

مدل‌سازی گیاهی از جمله روش‌های پرکاربرد برای شبیه‌سازی عملکرد گیاهان زراعی تحت مدیریت‌های مختلف مزرعه است. لیکن، توجه به حساسیت این مدل‌ها نسبت به پارامترهای ورودی می‌تواند عملیات واسنجی را بهبود بخشد و خطای شبیه‌سازی را کاهش دهد. در پژوهش حاضر، به تحلیل حساسیت مدل AquaCrop تحت تیمارهای تاریخ کاشت (D1: 15 اسفند و D2: 25 اسفند) کیفیت آب آبیاری (S1: آب کارون با متوسط شوری دو دسی زیمنس بر متر، S2: تلفیق آب کارون و زهاب با متوسط شوری 4 دسی زیمنس بر متر و S3: زهاب با متوسط شوری 6 دسی زیمنس بر متر) و رقم پنبه (C1: خورشید، C2: گلستان، C3: ساجدی و C4: خرداد) برای گیاه پنبه پرداخته شد. برای تحلیل حساسیت، پارامترهای بهره‌وری آب نرمال شده (WP*)، حداکثر ضریب تعرق گیاهی (KCTrx)، پوشش گیاهی اولیه (CC0)، ضریب رشد پوشش گیاهی (CGC)، ضریب کاهش پوشش گیاهی (CDC) و شاخص برداشت (HI) با استفاده از روش باون انجام شد. نتایج نشان داد که بیشترین حساسیت در دو پارامتر شاخص برداشت (69/0) و بهره‌وری آب نرمال شده (6/0) و کمترین حساسیت در دو پارامتر ضریب زوال پوشش گیاهی (02/0) و ضریب پوشش گیاهی اولیه (03/0) وجود داشت. افزایش زمان کاشت از D1 به D2 سبب افزایش حساسیت مدل AquaCrop نسبت به شاخص برداشت (19 درصد) و بهره-وری آب نرمال شده (15 درصد) و افزایش شوری از S1 به S3 سبب افزایش حساسیت این مدل نسبت به شاخص برداشت (42 درصد) و بهره‌وری آب نرمال شده (50 درصد) گردید. بنابراین در شرایط مدیریت مزرعه مشابه تحقیق حاضر، توجه به دو پارامتر شاخص برداشت و بهره‌وری آب نرمال شده می‌تواند سبب دقت نتایج در مرحله‌ی واسنجی (و صحت‌سنجی) شود.

کلیدواژه‌ها

تنش شوری

روش Beven

شبیه‌سازی

مدل‌سازی گیاهی

مدل AquaCrop

عنوان مقاله English

Sensitivity Analysis of Cotton Crop Growth Parameters of in the AquaCrop Model under Different Agricultural Managements

نویسندگان English

Jamshid Bani Feri ¹

Aslan Egdernezhad ²

ali mokhtaran ³

Mahdi Asadilour ⁴

Davoud Khodadadi Dehkordi ⁴

¹ Ph.D. 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 AERIO

⁴ Assistant Professor, Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.

چکیده English

Crop modeling is one of the widely used methods for simulating the crops yield under different farm management. However, paying attention to the sensitivity of these models to the input parameters can improve the calibration operation and reduce the simulation error. For this reason, in the current research, we analyzed the sensitivity of the AquaCrop model under planting date treatments (D1: March 5 and D2: March 15) and irrigation water salinity (S1: Karon water with an average salinity of 2 dS.m-1, S2: combination of Karon water and drains with an average salinity of 4 dS.m-1 and S3: drain with an average salinity of 6 dS.m-1) and cotton cultivars (C1: Khursheed, C2: Golestan, C3: Sajedi and C4: Khordad). For sensitivity analysis, the normalized water productivity (WP*), maximum crop transpiration coefficient (KCTrx), initial crop coefficient (CCo), crop growth coefficient (CGC), crop decline coefficient (CDC) and harvest index (HI) were used. Sensitivity analysis was done using Beven method. The results showed that the highest sensitivity was in parameters of HI (0.69) and WP* (0.6) and the lowest sensitivity was in parameters CDC (0.02) and CCo (0.3). The increase in planting date from D1 to D2 increases the sensitivity of the AquaCrop model to the HI (19%) and WP* (15%), and the increase in salinity from S1 to S3 increases the sensitivity of AquaCrop to the HI (42%) and WP* (50%). Therefore, in the farm management similar to the current research, paying attention to the two aforementioned parameters can cause the accuracy of the results in the calibration (and validation) stage.

کلیدواژه‌ها English

AquaCrop Model

Beven Method

Crop Modeling

Salinity Stress

Simulation

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. حفاظت منابع آب و خاک. 8(1): 117-132.

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): 15-30.

ادبی، و.، عزیزیان، ا.، رمضانی اعتدالی، ه.، کاویانی، ع. و آبابایی، ب. 1398. آنالیز حساسیت موضعی مدل AquaCrop برای دو محصول گندم و ذرت در دو منطقه دشت قزوین و پارس‌آباد مغان. آبیاری و زهکشی ایران. 13(6): 1565-1579.

انصاری، م، ع.، اگدرنژاد، ا. و ابراهیمی پاک، ن، ع. 1398. شبیه‌سازی عملکرد سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) تحت شرایط آبیاری با استفاده از دو مدل AquaCrop و Cropsyst. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. 13(2): 287-304.

بوعذار، ن.، اگدرنژاد، ا. و برومندنسب، س. 1401. تحلیل حساسیت پارامترهای رشد سیب‌زمینی با مدل AquaCrop تحت مدیریت‌های مختلف آبیاری (مطالعه موردی شهرکرد). مدیریت آب در کشاورزی. 9(2): 45-58.

بهمنش، ع.، اگدرنژاد، ا. و سپهری صادقیان، س. 1400. تحلیل حساسیت پارامترهای رشدی گلرنگ در مدل AquaCrop با مدیریت‌های مختلف آبیاری. آبیاری و زهکشی ایران. 15(3): 611-623.

بهمنش، ع.، اگدرنژاد، ا. و سپهری صادقیان، س. 1400. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد، زیست‌توده و بهره‌وری آب گیاه گلرنگ تحت مدیریت‌های مختلف آب آبیاری. تحقیقات آب و خاک ایران. 52(9): 2399-2413.

پژوهیده، س، ک.، اگدرنژاد، ا. و عباسی، ف. 1402. تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاه ذرت در مدل AquaCrop تحت مقادیر مختلف تنش آبی و کود نیتروژن. مدیریت آب در کشاورزی. 10 (1): 175-190.

رحیمی خوب، ح.، سهرابی، ت. و دلشاد، م. 1399. تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاه ریحان در مدل AquaCrop تحت تنش‌های مختلف کود نیتروژن. تحقیقات آب و خاک ایران. 51(6): 1341-1351.

روشنی، ق.، مختاران، ع.، قربانی نصرآباد، ق. ارزیابی کمی و کیفی ارقام تجاری پنبه در شرایط آبیاری با استفاده از زه‌‌آب کشت نیشکر در جنوب خوزستان، طرح تحقیقاتی. موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی. شماره مصوب: 961717-021-0714-07-34.

سرکهکی، ا.، اگدرنژاد، ا. و مینایی، س. 1401. تحلیل حساسیت مدل AquaCrop نسبت به تغییرات پارامترهای رشد گیاه ذرت تحت تنش شوری در روش‌های مختلف آبیاری. آبیاری و زهکشی ایران. 16(4): 727-738.

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): 2593-2605.

غلامی، ا.، اگدرنژاد، ا. و ابراهیمی پاک، ن، ع. 1402. شبیه‌سازی تأثیر مدیریت آب آبیاری بر عملکرد، زیست توده و کارآیی مصرف آب گیاه کلزا (.Brassica napus L) با استفاده از مدل AquaCrop. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. 17(2): 205-222.

قربانی نصرآباد، ق.، مختاران، ع.، روشنی، ق. ع. و زنگی، م، ر. 1401. تاثیر تاریخ کشت و آبیاری با زهاب نیشکر خوزستان بر خواص کمی و کیفی ارقام پنبه. پژوهش آب ایران. 16(1): 39-48.

کریمی اورگانی، ح.، رحیمی خوب، ع. و نظری فر، م، ه. 1395. واسنجی و صحت سنجی مدل آکواکراپ برای جو در منطقه پاکدشت. تحقیقات آب و خاک ایران. 47(3): 539-549.

مختاران، ع. و قربانی نصرآباد، ق. 1399. استفاده از زه‌آب نیشکر درکشت ارقام مختلف پنبه با سه تاریخ کاشت متفاوت در اراضی جنوب خوزستان، طرح تحقیقاتی. موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی. شماره مصوب : 971314-075-1407-46-34.

موسوی، س، ا، ح.، اگدرنژاد، ا. و گیلانی، ع، ع. 1400. شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری مصرف آب ارقام مختلف برنج تحت شرایط مختلف کاشت با کاربرد مدل‌های AquaCrop، CropSyst و WOFOST. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. 15(2): 211-228.

نیسی، ح.، اگدرنژاد، ا. و سپهری صادقیان، س. 1402. تحلیل حساسیت پارامترهای رشد گیاهی برای ارزیابی مدل AquaCrop در شبیهسازی عملکرد گیاه سیبزمینی در مدیریتهای مختلف آب آبیاری در کرمانشاه. مدیریت آب در کشاورزی، 10 (1): 15-32.

Araya, A., Habtu, S., Hadgu, K. M., Kebede, A. and Dejene, T. 2010. Test of AquaCrop model in simulating biomass and yield of water deficit and irrigated barely. Agricultural Water Management. 97(11):1838–1846.

Beven, K. 1979. A sensitivity analysis of the Penman-Monteith actual evapotranspiration estimates. Journal of Hydrology. 44(3-4): 169-190.

Guo, D., Zhao, R., Xing, X. and Ma, X. 2019. Global sensitivity and uncertainty analysis of the AquaCrop model for maize under different irrigation and fertilizer management conditions. Archives of Agronomy and Soil Science. 1115-1133.

Jin, X., Li, Z., Nie, C., Xu, X., Feng, H., Guo, W. and Wang, J. 2018. Parameter sensitivity analysis of the AquaCrop model based on extended Fourier amplitude sensitivity under different agro-meteorological conditions and application. Field Crops Research. 226, 1-15.

Lenhart, T., Eckhardt, K., Fohrer, N. and Frede, H. 2002. Comparison of two different approaches of sensitivity analysis. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 27(9-10), 645-654.

Masasi, B., Taghvaeian, S., Gowda, P. H., Marek, G. and Boman, R. 2020. Validation and application of AquaCrop for irrigated cotton in the Sothern Great Plains of US. Irrigation Science. 38: 593-607.

Nasrolahi, A. 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.

Raes, D., Steduto P., Hsiao, T. C. and Freres, E. 2012. Reference manual AquaCrop, FAO, land and water division, Rome Italy.

Sandhu, R. and Irmak, S. 2019. Performance of AquaCrop Model in Simulating Maize Growth, Yield, and Evapotranspiration under Rainfed, Limited and Full Irrigation. Agricultural Water Management. 223(105687).

Steduto, P., Hsiao, T. C., Raes, D. and Fereres, E. 2009. AquaCrop: The FAO crop model to simulate yield response to water: I. Concepts and underlying principles. Agronomy Journal. 101(3): 426-437.