نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

ارزیابی مدل WOFOST برای شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب ذرت دانه‌ای تحت مدیریت-های مختلف تأمین آب آبیاری و کود نیتروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.
2 گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
3 استاد پژوهش، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
10.22125/iwe.2023.396538.1718
چکیده
این پژوهش با هدف ارزیابی مدل WOFOST برای شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری آب ذرت در دو شرایط مختلف تأمین آب و کود نیتروژن انجام شد.بدین منظور از داده‌های برداشت شده از دو طرح تحقیقاتی در مجاورت یکدیگر در موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر در دو سال زراعی استفاده شد.در طرح تحقیقاتی اول، عوامل مقدار آب آبیاری در چهار سطح و کود نیتروژن در چهار مقدار و در طرح دوم عوامل سطوح کودی در چهار سطح و زمان تقسیط کودتحت دو روش در نظر گرفته شدند.برای ارزیابی از شاخصهای مانند (NRMSE) و (EF) استفاده شد.نتایج نشان داد که در طرح نخست دقت مدل برای شبیه‌سازی عملکرد و بهره-وری آب بترتیب در دسته عالی و متوسط قرار داشت.در حالی که دقت این مدل در طرح دوم برای شبیه‌سازی پارامترهای عملکرد و بهره‌وری آب در دسته عالی تعیین شد.کارایی مدل برای شبیه‌سازی عملکرد در هر دو طرح و بهره‌وری آب در طرح دوم قابل قبول بودولی برای شبیه‌سازی بهره‌وری آب در طرح نخست در شرایط ضعیف بدست آمد.در طرح نخست، تغییر مصرف کود از N1 به N4 سبب افزایش اختلاف بین عملکرد در شرایط مشاهده‌ای و شبیه‌سازی شد.مقادیر آب آبیاری اثری بر تغییر دقت و خطای این مدل نداشت.در طرح دوم، افزایش تقسیط کود از T1 به T2 سبب کاهش خطای این مدل شد.براساس کلیه نتایج، استفاده از مدل برای شبیه‌سازی ذرت در مقادیر مختلف آب آبیاری نیاز به بررسی بیشتر دارد ولی میتوان از این مدل به منظور شبیه‌سازی ذرت در مقادیر و تقسیط مختلف کود نیتروژن استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the WOFOST Model for Simulation of Corn Yield and Water Productivity under different Fertilizer and Irrigation Management

نویسندگان English

Karim Neysi 1
Aslan Egdarnejad 2
Fariborz Abbasi 3
1 M.Sc. Student of Irrigation and drainage, Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
2 Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
3 Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research, Education and extension Organization, Karaj,
چکیده English

This research was conducted with the aim of evaluating the WOFOST for simulating the corn yield and water productivity in two different conditions of water amounts and nitrogen fertilizer supply.In the first research project, the factors of irrigation water amount in four levels and nitrogen fertilizer in four amounts and in the second project, fertilizer in four levels and fertilizer splitting were considered.The results showed that in the first projct, the accuracy of the WOFOST model for simulating water yield and water productivity was in the excellent and medium categories, respectively, while the accuracy of this model in the second project was determined in the excellent category for both aforementioned parameters.The efficiency of the WOFOST model for simulating yield in both project and water productivity in the second one was acceptable, but for simulating water productivity in the first project was in poor conditions.In the first project, changing the nitrogen fertilizer consumption from N1 to N4 caused an increase in the difference between yield in observation and simulation conditions.The amount of irrigation water had no effect on changing the WOFOST accuracy and error.In the second project, increasing the distribution of nitrogen fertilizer from T1 to T2 caused the error of this model to decrease from 6.5 to 3.6 percent.Based on the results, it is necessary to conduct more studies to use the WOFOST model to simulate corn in different amounts of irrigation water, but this model can be used to simulate corn in different amounts and splitting of nitrogen fertilizer.

کلیدواژه‌ها English

Deficit Irrigation
Fertilizer Stress
Carbon-driven Model
Crop Modeling
ابراهیمی‌پاک، 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): 132-117.
ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، اگدرنژاد، ا.، تافته، آ.، و احمدی، م. 1398. ارزیابی مدل‌های WOFOST، AquaCrop و CropSyst در شبیه‌سازی عملکرد کلزا در منطقه قزوین. آبیاری و زهکشی ایران. 13(3-75): 726-715.
احمدی، م.، قنبرپوری، م.، و اگدرنژاد، ا. 1400. مقدار آب کاربردی گندم با استفاده از تحلیل حساسیت و ارزیابی مدلAquaCrop. مدیریت آب در کشاورزی. 8(1): 30-15.
اسمعیلی، م.، داداشی، م.، فیض­بخش، م. ت.، کابوسی، م.، و شیخ، ف. 1401. ارزیابی اثرات کم‌آبیاری بر عملکرد، اجزاء عملکرد، محتوای پرولین و بهره‌وری آب چهار رقم ذرت دانه‌ای در گرگان، پژوهش آب در کشاورزی، 36 (3): 285-269.
افضلی، م.، طایی سمیرمی، ج.، و امیری نژاد، م. 1397. ارزیابی کارایی مدل WOFOST برای شبیه­سازی رشد و نمو ذرت برای الگوی کشت تابستانه در شرایط اقلیمی نیمه گرمسیری جنوب کرمان. 49(1): 64-57.
اگدرنژاد، ا.، ابراهیمی‌پاک، ن. ع.، تافته، آ.، و احمدی، م. 1397. برنامه‌ریزی آبیاری کلزا با استفاده از مدل AquaCrop در دشت قزوین. مدیریت آب در کشاورزی. 5(2-10): 64-53.
اگدرنژاد، ا.، مسجدی، ع.، شکوه­فر، ع.، و علوی فاضل، م. 1397. ارزیابی مدل گیاهی AquaCrop و WOFOST در شبیه­سازی عملکرد ذرت تحت شرایط کم­آبیاری، به­زراعی گیاهی، 8 (1): 81-69.
امیری، ا.، رضایی، م.، معتمد، م. ک.، و امامی، س. 1390. ارزیابی مدل رشد گیاهی WOFOST در شرایط مدیریت آبیاری. پژوهش­های کاربردی زراعی، 90: 17-9.
بافکار، ع.، برومندنسب، س.، بهزاد، م.، و فرهادی بانسوله، ب. 1390. پیش­بینی تولید ذرت دانه­ای رقم 704SC در منطقه ماهیدشت کرماشاه با استفاده از مدل شبیه­سازی محصول WOFOST. علوم گیاهان زراعی. 42 (4): 808-799.
بی­نام، 1401. آمارنامه کشاورزی:محصولات زراعی. وزارت جهاد کشاورزی. مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات ایران. 93 صفحه.
سعادتی، ز.، پیرمرادیان، ن.، امیری، ا.، و رضایی، م. 1391. ارزیابی مدل WOFOST در شبیه­سازی عملکرد دو رقم برنج تحت رژیم­های مختلف آبیاری. پژوهش آب در کشاورزی. 26(3): 323-337.
عباسی، ف.، غیبی، م، و اگدرنژاد، ا. 1401. بررسی تلفات نیتروژن، عملکرد و اجزای عملکرد ذرت تحت سطوح مختلف کود نیتروژن و مدیریت کود-آبیاری در آبیاری جویچه‌ای. روابط خاک و گیاه. 13(4): 117-105.  
عباسی، ف.، چوگان، ر.، علیزاده، ح. ع. و لیاقت، ع. م. 1391. بررسی اثر کودآبیاری جویچه­ای بر کارایی مصرف کود و آب، عملکرد و برخی صفات ذرت دانه­ای. تحقیقات  آب و خاک ایران. 43(4): 385-375.
عباسی، ف.، چوگان، ر.، و غیبی، م. 1394. بررسی امکان کاهش تلفات نیتروژن در کودآبیاری جویچه‌ای ذرت دانه‌ای. گزارش پژوهشی. مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی. 55 صفحه.
عباسی، ف.، ناصری، ا.، سهراب، ف.، باغانی، ج.، عباسی، ن. و اکبری، م. 1394. ارتقای بهره­وری مصرف آب. گزارش پژوهشی. مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی. 68 صفحه
نیسی، ک.، اگدرنژاد، ا.، و عباسی، ف. 1402. ارزیابی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد ذرت و بهره‌وری آب تحت مدیریت مختلف کاربرد کود نیتروژن در کرج. مدل­سازی و مدیریت آب و خاک. 3(1): 41-26.
Banger, K., Wagner-Riddle, C., Grant, B. B., Smith, W. N., Drury, C., and Yang, J. 2020. Modifying fertilizer rate and application method reduces environmental nitrogen losses and increases corn yield in Ontario, Science of The Total Environment, 722: 137851.
Boogaard, H. L., Van Diepen C. A., Rotter R. P., Cabrera J. M. C. A. and Van Laar H H. 1998. WOFOST 7.1; user's guide for the WOFOST 7.1 crop growth simulation model and WOFOST Control Center 1.5 (No. 52). SC-DLO.
Bouman, B. A. M., Van Keulen, H., Van Laar, H. H. and R. Rabbinge. 1996. The “School of de Wit”, crop growth simulation models: pedigree and historical overview. Agric. Sys. 52: 171-198.
Cheng, Zh., Meng, J., and Wang, Y. 2016. Improving spring maize yield estimation at field scale by assimilation time-series HJ-1 CCD data into the WOFOST model using a new method with fast algorithms. Remote Sensing. 8(4): 1-22.
Eitzinger, J., Trnka, M., Hosch, J., Zalud, Z. and M. Dubrovsk. 2004. Comparison of CERES, WOFOST and SWAP models in simulating soil water content during growing season under different soil conditions. Ecol. Model. 171: 223-246.
Eweys, O. A., Elwan, A. A., and Borhan, T. I. 2017. Integrating WOFOST and Noah LSM for modeling maize production and soil moisture with sensitivity analysis, in the east of The Netherlands, Field Crop Research, 210: 147-161.
FAO, 2022. FAO stat. available at https://www.fao.org/statistics/en/.
Geerts S., Raes D., Garcia, M., Miranda, R. and Cusicanqui, J. A. 2009. Simulating yield response to water of quinoa (Chenopodium quinoaWilld.) with FAO-AquaCrop. Agronomy. 101: 499-508.
Namihira, T, Shinzato, N., Akamine, H, Nakamura, I, Maekawa, H, Kawamoto, Y.  and Matsui, T.  2011.  The effect  of  nitrogen  fertilization  to  the  sward  on guineagrass (Panicum maximum Jacq cv. Gatton) silage fermentation. Asian-Aust.  J. Anim. Sci. 24: 358-363.
Sadeghi, S. M., Noorhosseini, S. A., and Damalas, Ch, A. 2018. Environmental sustainability of corn (Zea mays L.) production on the basis of nitrogen fertilizer application: The case of Lahijan, Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 95: 48-55.
Song, Y. I., Chen, D. L. and W. J. Dong. 2006. Influence of climate on winter wheat productivity in different climate regions of China, 1961–2000. Clim. Res. 32: 219–227.
Wu, Sh., Yang, P., Ren, J., Chen, Zh., and Li, H. 2021. Regional winter wheat yield estimation based on the WOFOST model and a novel VW-4DEnSRF assimilation algorithm, Remote Sensing of Environment. 255: 112276.
Yang, H. S., Dobermann, A., Lindquist, J. L., Wolters, D. T., Arkebauer, T. J. and K. G. Cassman. 2004. Hybrid-maize—A maize simulation model that combines two crop modeling approaches. Field Crops Res. 87: 131–154.