رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
نشریه علمی

بهینه‌سازی مقدار آب آبیاری و تراکم بوته در کشت ذرت متوسط‌رس رقم SC500 با استفاده از مدل‌سازی سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

شکوه کریمی 1
اصلان اگدرنژاد 2
محمد مهدی نخجوانی مقدم 3

1 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 مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

https://doi.org/10.22034/nawee.2024.451925.1071
چکیده
هدف: میزان تولید ذرت به­شدت به مقدار آب آبیاری و تراکم بوته حساس است. بنابراین، تعیین مقدار بهینه این دو عامل می‌تواند سبب دستیابی به شرایط بهتری در زراعت این گیاه گردد. بدین­منظور، این پژوهش با هدف بهینه‌سازی عوامل مقدار آب آبیاری و تراکم کاشت ذرت دانه‌ای متوسط‌رس رقم SC500 در کرج انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش با استفاده از داده‌های برداشت­شده از یک مزرعه تحقیقاتی ذرت رقم SC500 در شهرستان کرج اقدام به بهینه‌سازی مقدار آب آبیاری و تراکم بوته به روش سطح پاسخ شد. تیمارهای مورد بررسی در این تحقیق شامل سه سطح آبیاری (I1، I2 و I3 به‌ترتیب براساس 75، 100 و 125 درصد نیاز آبی گیاه) و سه تراکم کشت گیاه (D1، D2 و D3 به‌ترتیب نشان­دهنده 75000، 85000 و 95000 بوته در هکتار) بود.
نتایج: هم‌پوشانی لایه‌ها نشان داد که محدوده 5/0- تا 5/0+ بهینه‌ترین حالت برای دستیابی به حداکثر صفات مورد مطالعه بود. براساس این نتایج، بهینه‌ترین شرایط با کاربرد 85 درصد آب آبیاری و تراکم 75000 بوته در هکتار به­دست­می‌آید. با رعایت این شرایط، صفات عملکرد، کارایی مصرف آب، طول برگ و طول بلال به‌ترتیب 27، 5/8، 11 و 28 درصد نسبت به متوسط شرایط فعلی افزایش داشت. تعداد ردیف و طول دانه نسبت به حداکثر شرایط فعلی به‌ترتیب به مقادیر 26 عدد و 5/11 میلی‌متر افزایش یافتند. تعداد دانه در ردیف نسبت به شرایط هدف تغییری نکرد و در بالاترین حد خود شبیه‌سازی گردید.  
نتیجه‌گیری: براساس کلیه نتایج، تغییرات عملکرد، تعداد ردیف، طول برگ و طول دانه با افزایش آب آبیاری روند صعودی داشت، اما تراکم بوته تنها بر افزایش عملکرد و طول بذر تأثیر داشت. تغییرات سایر پارامترها روند منظمی نداشت و به همین دلیل از لایه‌های همپوشانی استفاده شد. بر اساس نتایج بهینه­سازی، در صورت مصرف 85 درصد آب آبیاری و مشاهده تراکم بوته 75000 بوته در هکتار، بیشترین عملکرد و اجزای عملکرد به دست می‌آید.
 

کلیدواژه‌ها

طرح مربع مرکزی
کارایی مصرف آب
عملکرد ذرت
تراکم بوته

عنوان مقاله English

Optimizing the amount of irrigation water and plant density in the cultivation of median corn cultivar (SC500) using response surface method

نویسندگان English

Shokooh Karimi 1
Aslan Egdernezhad 2
Mohammad Mehdi Nakhjavanimoghaddam 3
1 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 Agricultural Engineering Research Institute (AERI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده English

This research was conducted using corn data collected from a research farm in Karaj city. The studied treatments included three levels of irrigation (I1, I2 and I3 based on 75, 100 and 125% of the crop’s water requirement, respectively) and three planting densities (D1, D2 and D3 representing 75,000, 85,000 and 95,000 plants per hectare, respectively). This research was done in order to optimize the amount of irrigation water and plant density of corn. The results showed that the regression model used had a low estimation error (MBE<0), but its error and accuracy were acceptable based on two statistics, RMSE and NRMSE. The efficiency of this model was obtained based on two statistics d and EF (>0.9). For this reason, optimization was done using this model. Changes in yield, number of rows, leaf length and seed length had an upward trend with increasing irrigation water, but plant density only had an effect on increasing yield and seed length. The changes of other parameters did not have a regular trend, and for this reason, overlaying layers were used. The results showed that the optimal limits of irrigation water and plant density were in the range of -0.5 to +0.5. Based on the optimization results, if 85% of irrigation water is used and the plant density of 75,000 plants per hectare is observed, the highest yield and yield components are obtained.

کلیدواژه‌ها English

Central Square Design
Water Use Efficiency
Corn Yield
Plant Density
اگدر نژاد، ا.، نخجوانی مقدم، م. م. و سپهری، س. 1402. بهینه‌سازی دور آبیاری و مقدار سوپرجاذب در کشت سویا با استفاده از مدل سطح-پاسخ. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 17(2): 400-387.
جهان، م.، بهزاد امیری، م. و نوربخش، ف. 1395. بررسی اثر مقادیر مختلف سوپرجاذب رطوبت و اسید هیومیک در شرایط کم آبیاری بر برخی ویژگی های اگرواکولوژیکی ذرت (Zea mays L.) به روش سطح پاسخ. پژوهش­های زراعی ایران. 14(4): 764-746.
جهان، م.، نصیری محلاتی، م.، خلیل­زاده، ح.، بیگناه، ر. و رضوی، س. ا. ر. 1394. بهینه‌سازی کاربرد کودهای نیتروژن، فسفر و دامی در زراعت گندم پاییزه (Triticum aestivum L.) با استفاده از روش سطح-پاسخ (RSM). پژوهش‌های زراعی ایران. 13(4): 839-823.
حمید، ز.، سلطانی محمدی، ا. و احمدی، م. 1401. ارزیابی روش‌های فاکتوریل کامل، تاگوچی و طرح مربع مرکزی در کاهش آبشویی نیترات از خاک تحت تیمار زئولیت. نشریه آبیاری و آب ایران. 13(1): 107-90.
خاشعی سیوکی، ع.، هاشمی، س. ر. و احمدی، م. 1395. کاربرد روش‌ تاگوچی در ارزیابی سبز شدن زعفران (Crocus sativusL.) تحت تأثیر زئولیت و برنامه‌ریزی آبیاری. نشریه پژوهش­های زعفران. 4(2): 278-266.
شاهین رخسار، پ. و اگدرنژاد، ا. 1401. تعیین مقدار بهینه آب آبیاری گل گاوزبان در مراحل مختلف رشد با استفاده از طرح مرکب مرکزی. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. 36(1): 53-35.
کریمی، ش.، اگدرنژاد، ا. و  نخجوانی مقدم، م. م. 1399. ارزیابی مدل SWAP برای شبیه‌سازی دو رقم زودرس و متوسط‌رس ذرت دانه‌ای در تراکم‌های مختلف کاشت تحت آبیاری بارانی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 14(6): 1907-1893.
کریمی، ش.، اگدرنژاد، ا. و  نخجوانی مقدم، م. م. 1400. بررسی دقت مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری مصرف آب ذرت دانه‌ای در تراکم‌های کاشت متفاوت و مقادیر مختلف آب. نشریه محیط زیست و مهندسی آب. 7(1): 72-59.
گودرزی، ف.، دلشاد، م.، منصوری، ح. و سلطانی، ح. 1400. بهینه­سازی فاکتورهای کود نیتروژن و فاصله بوته روی ردیف در گیاه اسفناج رقم ‏Harrier‏ به روش ‏سطح پاسخ. مجله علوم باغبانی ایران. 52(1): 139-151.
منصوری، ح.، رضوانی مقدم، پ. و لکزیان، ا. 1393. مدیریت کوددهی نیتروژن، آبیاری و تراکم کاشت در گیاه دارویی موسیر ایرانی (Allium hirtifolium) با استفاده از روش بهینه سازی مرکب مرکزی. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. 24(1/4): 60-41.
منصوری، ح.، نوشاد، ح. و حسنی، م. 1400. بهینه‌سازی مصرف کود نیتروژن و آب در چغندرقند (Beta vulgaris L.) با استفاده از مدل‌سازی سطح- پاسخ. نشریه علمی بوم­شناسی کشاورزی. 13(1): 72-57.
نخجوانی مقدم م. م.، دهقانی سانیج ح.، اکبری م. و صدرقاین، ح. 1389. اثر سطوح مختلف آب بر کارایی مصرف آب رقم ذرت دانه­ای زودرس 302 در روش آبیاری بارانی. مجله آب و خاک. 24(6): 1254-1236.
نخجوانی مقدم م.، فرهادی، ا.، صدرقاین، ح. و نجفی، ا. 1392. اثر سطوح مختلف آبیاری و تراکم بوته بر عملکرد و صفات مورفولوژیک ذرت دانه ای سینگل کراس 500 در منطقه کرج. نشریه پژوهش­های زراعی ایران، 11(1): 22-13.
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. نشریه مدل­سازی و مدیریت آب و خاک. 3(1): 41-26.
 
Aslan, N., (2007). Application of response surface methodology and central composite rotatable design for modeling the influence of some operating variables of a multi-gravity separator for chromite concentration. Powder Technology, 86: 769–776. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2007.10.002
Hanway, J. J., and Ritchie, S. W., (2019). “Zea mays” CRC Handbook of Flowering, CRC Press, Boca Raton, Florida, pp. 525–541, 2019.
Kalavathy, H. M., Regupathib, I., Pillai, M. G. and Miranda, L. R., (2009). Modelling, analysis and optimization of adsorption parameters for H3PO4 activated rubber wood sawdust using response surface methodology (RSM). Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 70: 35–45. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2008.12.007
Koocheki, A., Nassiri, M., Moradi, R., and Mansouri, H., (2014). Optimizing water, nitrogen, and crop density in canola cultivation using response surface methodology and central composite design. Soil Science and Plant Nutrition, 1: 1-13. https://doi.org/10.1080/00380768.2014.893535
Kwak, J.S., (2005). Application of Taguchi and response surface methodologies for geometric error in surface grinding process. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 45: 327–34. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.08.007
Mansouri,  H.,  Bannayan,  M.,  Rezvani  Moghaddam,  P., and Lakzian,  A., (2014).  Management  of  nitrogen  fertilizer,  irrigation,  and  plant  density  in  onion  production  using  response  surface  methodology  as  optimization  approach. African Journal of Agricultural Research, 9 (7): 676-687. http://dx.doi.org/10.5897/AJAR2013.8428
Wu, C.F.J., and Hamada, M., (2009). Experiments: planning, analysis, and parameter design optimization. Second edition, John Wiley and Sons, New York, 853p.
رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
دوره 3، شماره 2
مهر 1403
صفحه 24-37

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما