نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان و گروه اگروتکنولوژی دانشگاه فردوسی مشهد.

2 دانشجوی دکتری گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.

3 استادیار گروه زراعت دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد.

4 استاد گروه مهندسی آب،دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لاهیجان، ایران.

10.52547/envs.2022.220457.1013

چکیده

سابقه و هدف: افزایش گازهای گلخانه‌ای، تأثیرات متفاوتی بر عملکرد گیاهان زراعی خواهد داشت، به طوری که برهمکنش این اثرات ممکن است موجب افزایش یا کاهش محصول شود. مدل‌های شبیه‌سازی گیاهان زراعی برای بررسی سطوح مختلف مدیریت زراعی و محیطی استفاده ‌شده است این مطالعه با هدف بررسی مدل AquaCrop بر اساس اقلیم گذشته، حال و آینده در شهر رشت واقع در استان گیلان جهت دستیابی به حداکثر بهره‌وری آب و عملکرد دانه برنج صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسی میزان تغییرات عملکرد برنج، موازنه و بهره‌وری آب در شهر رشت واقع در استان گیلان تحت اقلیم گذشته، کنونی و آینده از مدل AquaCrop استفاده شد. بدین منظور از داده‌های بلندمدت (بالای 30 سال) جهت بررسی وضعیت عملکرد و موازنه آب در کشت برنج در اقلیم گذشته و کنونی استفاده شد. همچنین با استفاده از نرم‌افزار LARS-WG6 داده‌های هواشناسی 83 سال آینده بر اساس داده‌های روزانه هواشناسی موجود تولید شد. بررسی مدل AquaCrop در اقلیم گذشته، حال و آینده بر اساس داده‌های روزانه دمای کمینه، بیشینه، بارش و ساعت آفتابی صورت گرفت. تیمارهای مورد بررسی شامل چهار سطح آبیاری شامل تیمار 55، 70، 85 و 100 درصد نیاز آبی و تیمارهای تاریخ کاشت یک اردیبهشت،‌ 20 اردیبهشت و 10 خرداد بود. با بررسی اثر سطوح تیماری مختلف بر اساس سناریوهای تغییر اقلیم RCP 4.5 و RCP 8.5، میزان تغییرات عملکرد دانه، تبخیر-تعرق و بهره‌وری آب مبتنی بر تبخیر و تعرق در اقلیم گذشته، کنونی و آینده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بهترین تیمار آبیاری و تاریخ کاشت جهت افزایش عملکرد برنج و کاهش میزان مصرف آب معرفی شد.
نتایج و بحث: نتایج ارزیابی نشان داد که مدل LARS-WG6 با دقت بالایی قادر به شبیه‌سازی مؤلفه‌های اقلیمی دما، بارش و تابش می‌باشد. نتایج نشان داد که دمای کمینه و بیشینه طی سناریوهای تغییر اقلیم روند افزایشی و میزان تابش و بارش روند کاهشی داشته است. بررسی عملکرد زیستی و دانه برنج تحت RCP 4.5 و RCP 8.5 نشان داد که بیشترین عملکرد دانه و زیست‌توده در آبیاری 100 درصد نیاز آبی و تاریخ کاشت یکم اردیبهشت به دست آمد. بررسی بهره‌وری آب نشان داد که تیمار آبیاری 100 درصد نیاز آبی و تاریخ کاشت 10 خرداد نقش مؤثری در افزایش ذخیره آب خاک و کاهش تبخیر و تعرق از سطح خاک داشته است. بر اساس مقادیر تبخیر-تعرق به دست آمده تحت سناریوهای مورد بررسی، بیش‌ترین بهره‌وری تولید دانه مبتنی بر تبخیر-تعرق در آبیاری 100 درصد نیاز آبی و تاریخ کاشت 10 خرداد به دست‌ آمد.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به دست آمده، با در نظر گرفتن بهره‌وری مصرف آب و میزان عملکرد، با توجه به مشکلاتی که در آینده از جمله کمبود آب وجود خواهد داشت، به نظر می‌رسد کشت دیرهنگام برنج در شرایط کمبود آب راهکار مناسبی باشد، اما در شرایطی که در محیط کمبود آب وجود نداشته باشد، کشت زودهنگام برنج مانند یکم اردیبهشت می‌تواند سبب افزایش تولید شود. بررسی سطوح آبیاری نشان داد که تولید دانه مؤثرترین عامل در افزایش بهره‌وری مصرف آب است و استفاده از سطوح کم‌آبیاری نقش مؤثری در افزایش بهره‌وری آب نخواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Studying the changes in rice yield and water balance in Guilan province affected by climate change

نویسندگان [English]

  • Behnam Kamkar 1
  • Pooya Aalaee Bazkiaee 2
  • Parysa Alizadeh Dehkordi 3
  • Ebrahim Amiri 4

1 Prof., Agronomy Dept., Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources & Agrotechnology Dept. Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran.

2 PhD student, Department of Agriculture, Plant production College, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran.

3 Assistant Professor, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Shahrekord

4 Department of Water Engineering, Lahijan Branch, Islamic Azad University, Lahijan, Iran.

چکیده [English]

Background and Objective: Increasing greenhouse gases will have different effects on crop yields, so that the interaction of these effects may increase or decrease yields. Crop simulation models have been used to investigate different levels of crop and environmental managements. The aim of this study was to investigate the AquaCrop model based on past, present and future climate in Rasht city located in Guilan province to achieve maximum water productivity and rice grain yield.
Material and methods: In order to study the changes in rice yield, water balance and productivity in Rasht city located in Gilan province under the past, present and future climate, the AquaCrop model was used. For this purpose, long-term data (over 30 years) were used to evaluate the yield and water balance in rice cultivation in the past and present climate. Also, using LARS-WG6 software, meteorological data for the next 83 years were generated based on the available daily meteorological data. The AquaCrop model was evaluated in the past, present and future climates based on daily data of minimum and maximum temperatures, precipitation and sun hours. The studied treatments included four levels of irrigation including 55, 70, 85 and 100% of water requirement and the planting dates were April 21st, May 11st and May 31st. By examining the effect of different treatment levels based on RCP 4.5 and RCP 8.5 climate change scenarios, the rate of changes in grain yield, evapotranspiration and water productivity based on evapotranspiration in the past, present and future climates were investigated. Also, the best irrigation treatment and planting date were introduced to increase rice yield and reduce water consumption.
Results: The evaluation results showed that the LARS-WG6 model is able to simulate the climatic components including temperature, precipitation and radiation with high accuracy. The results showed that the minimum and maximum temperatures increased during the climate change scenarios and the amount of radiation and precipitation decreased. The result of rice biomass and grain yield under RCP 4.5 and RCP 8.5 showed that the highest grain and biomass yield was obtained in irrigation of 100% of water requirement and planting date on April 21st. The study of water productivity showed that irrigation treatment of 100% of water requirement and planting date of May 31st had an effective role in increasing soil water storage and reducing evapotranspiration from the soil surface. The highest water productivity in grain production based on evapotranspiration was obtained in irrigation of 100% of water requirement and planting date was May 31st.
Conclusion: According to the obtained results, considering the water consumption productivity and yield and problems that will exist in the future including water shortage, it seems that late cultivation of rice in conditions of water shortage is a good solution, but under conditions where there is no water shortage, early cultivation of rice, such as April 21, can increase production. The study of irrigation levels showed that grain production is the most effective factor in increasing water use productivity and the use of low irrigation levels will not play an effective role in increasing water productivity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AquaCrop model
  • irrigation
  • Planting date
  • Water productivity