علوم آب و خاک

در توسعه کشاورزی، عوامل زیادی مانند شرایط آب و هوایی، خاک، کود، زمان و مقدار آبیاری دخالت دارند که برای منظور کردن آنها لازم است از مدل‌های شبیه‌سازی رشد گیاه استفاده نمود. لذا در این پژوهش، مقادیر رطوبت خاک در عمق‌های مختلف، ماده خشک و عملکرد دانه گندم زمستانه در پنج تیمار آبیاری دیم، ۵/۰، ۸/۰، ۰/۱ و ۲/۱ برابر آبیاری کامل طی دو سال زراعی ۸۹-1388 و ۹۰-1389 واقع در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز در استان فارس، توسط مدل‌های AquaCrop و WSM شبیه‌سازی شد. داده‌های اندازه‌گیری شده در سال اول زراعی برای واسنجی مدل‌ها و در سال دوم برای اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفتند. صحت برآورد رطوبت خاک توسط مدل‌ها، مبنای مقایسه دقت برآورد مقادیر شبیه‌سازی‌شده تبخیر- تعرق واقعی گیاه قرار گرفت. براساس نتایج، در مدل WSM، مقدار رطوبت خاک در لایه‌های مختلف عمق ریشه در سال اعتبارسنجی با مقدار نرمال شده ریشه متوسط مربع خطا (NRMSE) برابر ۱۴/۰ خوب برآورد شده، ولی مدل AquaCrop در برآورد آن دقت کمتری داشت (۲۶/۰=NRMSE). مقادیر برآورد تبخیر- تعرق گیاهی در تیمار آبیاری کامل، در هر دو مدل نزدیک به هم بوده ولی با افزایش تنش رطوبتی، از دقت برآورد مدل AquaCrop کاسته شد. مدل WSM مقدار ماده خشک و عملکرد دانه را با NRMSE به‌ترتیب برابر ۱۵/۰ و ۱۸/۰ خوب برآورد کرده و مدل AquaCrop با NRMSE به‌ترتیب برابر ۱۹/۰ و ۳۹/۰ در برآورد آنها دقت کمتری داشت.

ایران در کمربند خشک کره زمین واقع شده است و پیش‌بینی می‌شود طی نیم قرن آینده با تنش آبی مواجه شود. سطح زیرکشت نیشکر در خوزستان هم‌اکنون بالغ بر 85 هزار هکتار است و با توجه به نیاز آبی بالای نیشکر و شرایط خشکسالی، بهینه‌سازی مصرف آب و مدیریت آبیاری به‌منظور استمرار تولید در این بخش ضروری است. لذا در این پژوهش مقادیر رطوبت خاک، پوشش سبز، عملکرد زیست‌توده در پنج تیمار و سطوح آبیاری (شروع آبیاری در زمان¬های40، 50، 60، 70 و 80 درصد تخلیه رطوبتی خاک) طی 2 تاریخ کشت در رقم CP69-1062 در سال زراعی 95-1394 درکشت و صنعت نیشکر امیرکبیر واقع در جنوب خوزستان توسط مدل آکواکراپ شبیه‌سازی شد. داده¬های اندازه‌گیری شده در تاریخ کشت اول (D1) برای واسنجی مدل و تاریخ کشت دوم (D2) برای صحت¬سنجی استفاده شد. نتایج آماره NRMSE در شبیه‌سازی پوشش سبز در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به‌ترتیب با مقادیر 2/1 تا 15/6 و 3/8 تا 18/3 درصد و در شبیه‌سازی زیست‌توده به‌ترتیب با مقادیر 6/2 تا 15/2 و 9/5 تا 12/6 درصد و ضریب تعیین (R2)، محدوده 0/98 تا 0/99 مبین توانایی بالای مدل آکواکراپ در شبیه‌سازی پوشش سبز و عملکرد زیست‌توده است. درحالی‌ که مقادیر آماره NRMSE رطوبت عمق خاک در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به‌ترتیب در محدوده 11/6 تا 23/8 و 12/2 تا 22/7 با ضریب تعیین (R2)، 0/73 تا 0/96 (در مرحله واسنجی) 0/8 تا 0/93 (در مرحله صحت‌سنجی) دقت کمتر مدل در شبیه‌سازی را نشان داد. بهترین سناریو مربوط به سومین پیشنهاد است که در آن مصرف آب 1710 میلی‌متر و راندمان مصرف آب 1/53 و عملکرد 42/27 تن در هکتار است که کاهش مصرف آب 360 میلی¬متر را نشان می‌دهد.