ارزیابی عملکرد نیشکر تحت تاثیر سطوح آبیاری و کود با استفاده از مدل Aquacrop

حق نظری, فرزاد; قنبریان, مهشید; شینی دشتگل, علی; ورناصری, ویدا

doi:10.22034/csrar.2020.119085

ارزیابی عملکرد نیشکر تحت تاثیر سطوح آبیاری و کود با استفاده از مدل Aquacrop

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

² دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

³ دانشجوی دکتری، آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

⁴ دانشجوی دکتری بوم شناسی زراعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

10.22034/csrar.2020.119085

چکیده

ارتقای کارایی مصرف آب با هدف تولید بیشتر در بخش کشاورزی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ لذا شبیه‌سازی مراحل رشد گیاه و در نتیجه پیش‌بینی عملکرد محصول، منجر به برنامه‌ریزی بهتر و مدیریت کاراتر در روند تولید می شود. پژوهش حاضر با هدف پیش‌‌بینی عملکرد و زیست‌توده نیشکر در مرحله بازرویی در سال سوم کاشت، با مدل AquaCrop در کشت و صنعت امیرکبیر با سه سطح آبیاری کامل یا 100 درصد نیاز آبی (I1)، 75 درصد (I2) و 55 درصد نیاز آبی (I3) و سه سطح کود 100 درصد نیاز گیاه نیشکر به کود نیتروژن (F1)، 80 درصد (F2) و 60 درصد (F3) با چهار تکرار در سال 1390-1389 انجام شد. برای واسنجی مدل مقادیر واسنجی به همراه پیش‌بینی خطای آماری R2 برای عملکرد محصول و زیست‌توده برای تمام سطوح مختلف کودی و ‌آبیاری به‌ترتیب برابر با 0/97 و 0/96 به دست آمد. در مرحله صحت‌سنجی، عملکرد محصول در شرایط مختلف مدیریت آبیاری شبیه‌سازی و با عملکرد واقعی مقایسه شد و مقادیر ضریب همبستگی برای عملکرد محصول و زیست‌توده به ترتیب 0/91 و 0/81 برآورد شد. با بررسی تیمارها مشخص شد که تیمار F2I1 نسبت به دیگر تیمارها، عملکرد زیست‌توده بالاتری داشت. نتایج نشان داد که با کاهش 20 درصدی در مصرف کود می‌توان به عملکرد مورد نظر دست یافت. این امر کاهش هزینه‌های مربوط به کشاورزی را به همراه خواهد داشت و در بلندمدت اثرات سوء ناشی از مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی را کاهش داده و ضمن افزایش محصول، برنامه‌ای راهبردی برای نیل به اهداف کشاورزی پایدار خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.2423611.1399.2.1.9.1

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Sugarcane Yield Affected as Irrigation Level and Fertilizer by using Aquacrop Model

نویسندگان [English]

Farzad Haghnazari ¹
Mahshid Ghanbarian ²
Ali Sheini Dashtegol ³
Vida Varnaseri ⁴

¹ Ph.D. student of irrigation and drainage at University of Zabol, Zabol, Iran

² Ph.D. student of irrigation and drainage at Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

³ Ph.D. student of irrigation and drainage at Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran

⁴ Ph.D. student of agricultural ecology at University of Zabol, Zabol, Iran

چکیده [English]

Increasing water use efficiency in order to more produce in the agriculture section has special importance. Therefore, simulation of plant growth stages and, consequently, prediction of product yield lead to better planning and more efficient management in the production process. The present study was conducted with the aim of predicting yield and sugarcane biomass at ratoon stage in the third year of planting, with AquaCrop model in Amir Kabir Agro-industry Co. with three levels of full irrigation or 100% water requirement (I₁), 75% (I₂) and 55% water requirement (I₃) and three levels of 100% manure requirement of sugarcane plant to nitrogen fertilizer (F₁), 80% (F₂) and 60% (F₃) with four replications in 2010-2011. For calibration of the model, the calibration values with the prediction of statistical error of R² for yield and biomass for all levels of fertilization and irrigation were 0.97 and 0.96 respectively. In the validation stage, the yield of the product was simulated in different conditions of irrigation management, and it was compared with actual yield, and the correlation coefficients for the yield of the product and the biomass was estimated to be 0.91 and 0.81, respectively. The results showed that F₂I₁ has higher yield and biomass than other treatments and with the 20% reduction in fertilizer application, the desired yield could be achieved. This will reduce agricultural costs and, in the long run, will also eliminate the negative effects of excessive fertilizer use and, while increasing production, will be a strategic plan for achieving sustainable agricultural objectives.

کلیدواژه‌ها [English]

Biomass
Calibration
Sensitivity analysis
Validation

مراجع

Andarzian, B., Bannyan, M., Steduto, P., Mazraeh, H., Barati, M. E., Barati, M. A. and Rahnama, A. 2011. Validation and testing of the AquaCrop model under full and deficit irrigated wheat production in Iran. Agricultural water management journal. 100(1): 1-8.

Dinarvand, M., Andarzian, S. B., Ejtehadi H. and Farzam, M. 2018. Evaluation of AquaCrop model fortwo rangeland species (Hordeum murinumand Medicago polymorpha) in Shimbar protected area, Khuzestan. Iranian Journal of Range and Desert Research. 25 (2): 388-398. (In Persian with English abstract).

Doorenbos, J. and Kassam, A. H. 1979. Yield Response to Water. FAO, Irrigation and Drainage Paper No. 33. Rome, FAO, 193 p.

Emdad, M. R., Tafteh, A. and Ghalebi, S. 2018. Validation of Aquacrop model for simulating wheat yield in different irrigation events. Journal of Water and Soil. 32(3): 463-473. (In Persian with English abstract).

Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Miranda, R., Cusicanqui, J. A., Taboada, C., Mendoza, J., Huanca, R., Mamani, A., Condori, O., Mamani, J., Morales, B., Osco, V. and Steduto, P. 2009. Simulating yield response to water of Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) with FAO-AquaCrop. Agronomy Journal. )101(: 499-508.

Gholizadeh, H., Ebadzadeh, H. R., Hatami, F., Hosseinpour, R., Mohiti, Z., Fazli-Estabragh, M., Rezaei, M. M., Arab, H., Kazemi-Fard, R., Fazli, B., Abdeshah, H., Sefidi, H., Rafiei, M. and Kazemian, A. 2014. Statistics Report of Iran: Agricultural Year 2011-2012. Crop Production. Planning, Administrative & Financial Affairs of the Agricultural Organization, Ministry of Jihad-e-Agriculture, Iran.

Golabi, M. and Naseri, A. A. 2015. Evaluation of AquaCrop model in predicting of Sugarcane yield and soil profile salinity under salinity stress. Journal of Water and Soil Research in Agriculture, 46(4): 685-694. (In Persian).

Hoogenboom, G. J., White, J. W., and Messina, C. D. 2004. From genome to crop: integration through simulation modelling. Field Crop Research. 90, 145 -163.

Hosseini, S. T., Khoshravesh, M., Ziatabar Ahmadi, M. K. and Ghadami Firouzabadi, A. 2016. Evaluation of soybean yield by AquaCrop model under salinity and deficit irrigation management. Water Research in Agriculture. 30 (3): 361-372. (In Persian with English abstract).

Iqbal, M., Shen, Y., Stricevic, R., Pei, H., Sun, H., Amiri, E., Penas, A. and del Rio, S. 2014. Evaluation of the FAO (Food and Agriculture Organization) AquaCrop model for winter wheat on the North China Plain under deficit irrigation from field experiment to regional yield simulation. Agricultural Water Management, 135:61-72.

Jones, R. N. 2000. Analyzing the risk of climate change using an irrigation demand model. Climate Research, 14: 89-100.

Karimi Uregani, H., Rahimikhoob, A. and Nazarifard, M. H. 2016. Validation and testing of the AquaCrop model for barley in Pakdasht area. Journal of Soil and Water Research. 47(3): 539-549. (In Persian with English abstract).

Koochakzadeh, A., Fathi, G., Gharineh, M. H., Siadat, S. A., Jafari, S. and Alami-Saeid, KH. 2013. Effect of the rate and split application of urea fertilizer on qualitative and quantitative yields of sugarcane ratoon. Scientific Journal of Agriculture, 36 (3): 119-129. (In Persian).

Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E. 2009. Reference manual annexes. AquaCrop- the FAO crop model to simulate yield response to water, Rome, Italy.

Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E. 2012. Reference manual AquaCrop, FAO Land and Water Division, Rome, Italy.

Razzaghi, F., Zhenjiang, Z., Andersen, M. N. and Plauborg, F. 2017. Simulation of potato yield in temperate condition by the AquaCrop model. Agricultural Water Management. 191: 113-123.

Salemi, H. R., Andarzian, B. and Gavanji, S. 2015. Assessment of yield optimization and water use for local rice under water deficit conditions in Nekuabad irrigation network in Isfahan, Iran. Journal of Agricultural Engineering Research. 16 (2):25-40. (In Persian with English abstract).

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. 101:426–437.

Tavakoli, A. R., Liaghat, A. and Alizadeh, A. 2013. Soil water balance, sowing date and wheat yield using AquaCrop model under rainfed and limited irrigation. Agricultural Engineering Research. 14, 41-55. (In Persian).

Thorburn, P. J. 2004. Review of nitrogen fertilizer research in the Australian sugar industry.Final report. 125 p.

Xiuliang, J., Zhenhai, L., Chenwei, N., Xingang, X., Haikuan, F., Wenshan, G. and Jihua, W. 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.