رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
نشریه علمی

شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری مصرف آب کینوا با استفاده از مدل AquaCrop

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

بیژن حقیقتی 1
عاطفه صیادی شهرکی 1
محمدرضا امداد 2

1 بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری، سازمان - تحقیقات، آموزش و ترویج

2 بخش آبیاری و فیزیک خاک، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

https://doi.org/10.22034/nawee.2025.484349.1110
چکیده
هدف: امروزه مدیریت بهینه آب آبیاری بسیار ضروری می‌باشد و ابزارهای ارزشمندی به نام مدل‌های مدیریتی آبیاری این بهینه‌سازی را تسهیل و بهبود بخشیدند.

مواد و روش‌ها: بدین منظور پژوهشی با هدف شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌‌وری مصرف آب گیاه کینوا با استفاده از مدل AquaCrop در ایستگاه تحقیقاتی چهارتخته شهرکرد واقع در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری طی دو سال زراعی (1398-99) انجام شد. از داده‌های سال اول برای واسنجی و داده‌های سال دوم برای صحت‌سنجی مدل استفاده شد. در این خصوص 3 تیمار آبی به‌صورت 30، 50 و 70 درصد تخلیه آب قابل استفاده در سه تکرار و سه مرحله رشد اولیه (I)، توسعه (D)، میانی (M) و پایانی (F) انتخاب شد.

نتایج: نتایج نشان داد، بیشترین و کمترین عملکرد و بهره‌وری مصرف آب کینوا به‌ترتیب در تیمارهای آبیاری کامل و تیمار 70 درصد تخلیه آب قابل استفاده گیاه، مشاهده شد. همچنین آماره‌های محاسبه شده هم نشان دهنده کارایی و دقت بالای مدل AquaCrop را در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری مصرف آب کینوا را نشان می‌دهند؛ به‌طوری‌که مقدار آماره‌های RMSE، EF و d به‌ترتیب برای عملکرد 33/0، 85/0 و 9/0 و برای بهره‌وری مصرف آب 4/0، 89/0 و 92/0 به‌دست آمده است.

نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج به‌دست آمده، کاربرد این مدل گیاهی برای شبیه‌سازی کینوا پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

زیست‌توده
عملکرد دانه
کم‌آبیاری
مدل‌سازی

عنوان مقاله English

Simulating the yield and water use efficiency of quinoa using the AquaCrop model

نویسندگان English

Bijan Haghighati 1
Atefeh Sayadi Shahraki 1
Mohammad Reza Emdad 2
1 Soil and Water Research Department, Chaharmahal and Bakhtiari Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shahrekord, Iran
2 Department of Irrigation and Soil Physics, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده English

Objective: Nowadays, optimal management of irrigation water is very essential issue and valuable tools calls irrigation management models to improve for this optimizing and facilitating.

Methods: For this purpose, aresearch was conducted with the aim of simulating the yield and water use efficiency of quinoa plant using the AquaCrop model at the Shahrekord Chahartakhteh Research Station located in the Agricultural and Natural Resources Research Center of Chaharmahal and Bakhtiari Province during two crop years (2019-2020). The data of the first year were used for calibration and the data of the second year were used for validating the model. In this regard, 3 water treatments were selected as 30, 50, and 70 percent of usable water discharge in three replications and three stages of initial growth (I), development (D), middle (M), and final (F).

Results: The results showed that the highest and lowest yield and water use efficiency of quinoa were observed in full irrigation treatments and 70% water draining treatment of the plant, respectively. Also, water stress at the rate of 50 and 70 percent of usable water discharge in different stages of quinoa growth has led to a decrease in yield and water use efficiency. Also, the calculated statistics show the high efficiency and accuracy of the AquaCrop model in simulating the yield and water use efficiency of quinoa; So that the values of RMSE, EF and d statistics were obtained for yield 0.33, 0.85 and 0.9 and for water use efficiency 0.4, 0.89 and 0.92 respectively.

کلیدواژه‌ها English

Biomass
grain yield
Dificit Irrigation
Modeling
ابراهیمی‌پاک، ن.ع.، اگدرنژاد، ا.، تافته، آ.، خدادادی دهکردی، د. 1397. بررسی کارایی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد گیاه کلزا تحت سناریوهای کم‌آبیاری در دشت قزوین. تحقیقات آب و خاک ایران، 49 (5): 1003-1015.
ابراهیمی‌پاک، ن.ع.، اگدرنژاد، ا.، تافته، آ.، احمدی، م. 1398. ارزیابی مدل‌های AquaCrop، Wofost و CropSyst در شبیه‌سازی عملکرد کلزا در منطقه قزوین. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 3 (13): 715-726.
امداد، م.ر.، تافته، آ.، ابراهیمی‌پاک، ن.ع. 1401. کارایی مدل آکواکراپ در شبیه‌سازی عملکرد کینوا در مدیریت‌های مختلف کم‌آبیاری. نشریه آب و خاک، 36 (3): 319-331.
حیدری‌نیا، م. 1389. بررسی امکان کاربرد مدل AquaCrop در برنامه‌ریزی آبیاری ذرت در شمال خوزستان. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.
گلابی، م.، لک، ش.، گیلانی، ع.، علوی فاضل، م.، اگدرنژاد، ا. 1402. شبیه‌سازی عملکرد و زیست‌توده کینوا تحت مدیریت‌های مختلف زراعی با استفاده از مدل AquaCrop. تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، 5 (2): 447-464.
معروف نژاد، ع، و قاسمی، ش . 1396. روند تغییرات دما با استفاده از روش من- کندال (مطالعه موردی چهار شهرستان استان چهار محال و بختیاری). فصلنامه آمایش محیط، 10 (37): 149-166.
 
 
 
Alvar-Beltrán, J., Saturnin, C., Dao, A., Dalla Marta, A., Sanou, J., Orlandini, S. 2019. Effect of drought and nitrogen fertilisation on quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under field conditions in Burkina Faso. Italian Journal of Agrometereology, (1): 33-43.
Bois, J.F., Winkel, T., Lhomme, J.P., Raffaillac, J.P., Rocheteau. 2006. Response of some Andean cultivars of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) to temperature: Effects on germination, phenology, growth and freezing. European Journal of Agronomy, 25: 299-308.
Box, J. E., Slettion, W. H., Kyle, J. H., Pope, A. 1963. Effects of soil moisture, temperature and fertitlig on yield and quality of irrigation Potatoes in Southern Plains. Agronomy journal, 55:492-494.
Chumbe, R., Silva, S., Garcia, Y. 2023. Comparison of the machine learning and AquaCrop model for quinoa crops. Research in Agricultural Engineering, 69 (2): 65-75.
English, M. J. 1995. Deficit irrigation. Analgtic frame work. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 116 (3): 399-412.
Ebrahimi Pak, N.A., Egder Nejad, A., Tafteh, A., Khodadadi Dehkordi, D. 2018. Evaluation of AquaCrop Model to Simulate Canola (Brassica napus) Yield under Deficit Irrigation Scenarios in Gazvin Plain. Soil and Water research, 49 (5): 1003-1015 (In Persian).
Ebrahimi Pak, N.A., Egder Nejad, A., Tafteh, A. Ahmadee, M. 2019. Evaluation of AquaCrop, WOFOST, and CropSyst to Simulate Rapeseed Yield. Journal of Irrigation and Drainage, 3 (13): 715-726 [In Persian].
Emdad, M.R., Tafteh, A., Ebrahimi Pak, N.A. 2022. Efficiency of Aquacrop Model in Simulating Yield of Quinoa in Different Deficit Irrigation Managements. Water and Soil Journal, 36 (3): 319-331.
Fghire, R., Wahbi, S., Anaya, F., Issa Ali, O., Benlhabib, O., Ragab, R. 2015. Response of quinoa to different water management strategies: field experiments and SALTMED model application results. Irrigation and drainage, 64 (1): 29-40.
Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Taboada, C., Miranda, R., Cusicanqui, J., Mhizha, T., Vacher, J. 2009. Modelling the potential for closing quinoa yield gaps under varying water availability in the Bolivian Altiplano. Agricultural Water Management, 96: 1652-1658.
Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Mendoza, J., Huanca, R. 2008. Indicators to quantify the flexible phenology of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) in response to drought stress. Field Crops Research, 108: 150-156.
Golabi, M., Lak, SH., Gilani, A., Fazel, M., Egder Nejad, A. 2023. Simulation of the yield and biomass of quinoa under different agricultural management using the AquaCrop model. Journal of Crop Science Research in Arid Regions, 5 (2): 447-464 (In Persian).
Heidari Nia, M. 2010. Investigating the possibility of using the AquaCrop model in corn irrigation planning in North Khuzestan. Master's thesis, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz(In Persian).
Hoogenboom, G.J., White, J.W., Messina, C.D. 2004. From genome to crop: integration through simulation modelling. Journal of Field Crop Resources, 90: 145-163.
Mousavizadeh, S. F., Honar, T., Ahmadi, S. H. 2016. Assessment of the AquaCrop model for simulating canola under different irrigation management in a semiarid area. International Journal of Plant Production, 10 (4), 1735-6814.
Jacobsen, S.E., Mujica, A., Jensen, C.R. 2003. The Resistance of Quinoa (ChenopodiumquinoaWilld.) to Adverse Abiotic Factors. Food Reviews International, 19: 99-109.
Steduto, P., Hsiao, T. C., Raes, D., Fereres, E. 2009. AquaCrop- The FAO crop model to simulate yield response to water: Consepts and underlying principles. Agronomy Journal, 101: 426-437.
Zeleke, K., Luckett, D., Cowley, R. 2011. Calibration and Testing of the FAO AquaCrop Model for Canola. Agronomy Journal, 103: 1610-1618.
رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
دوره 4، شماره 1
فروردین 1404
صفحه 28-39

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما