شبیه سازی واکنش ارقام ذرت دانه ای به مدیریت آب و نیتروژن تحت شرایط اقلیمی متفاوت

مدل های شبیه سازی رشد گیاهان زراعی ابزارهای مهمی در جهت ارزیابی اثرات عوامل مختلف اقلیمی و گیاهی و مدیریت زراعی بر گیاهان برای مطلوب کردن و بهبود استفاده از منابع محیطی به منظور افزایش پایداری و سوددهی تولید گیاهان زراعی می باشند. مدل های شبیه سازی همچنین ابزار مفیدی برای اصلاح مدیریت مصرف آب و نیتروژن و مطلوب کردن کارایی مصرف این دو نهاده مهم می باشند. در این پژوهش مدل ceres-maize و aquacrop برای پیش بینی رشد، نمو، عملکرد و کارایی مصرف منابع سه رقم ذرت در پاسخ به تغییرات سطوح فراهمی آب و نیتروژن در دو منطقه اقلیمی کاملاً متفاوت (گناباد و آستانه اشرفیه) مورد واسنجی، اعتبارسنجی و ارزیابی قرار گرفتند. آزمایشات مزرعه ای در سال 1390 بصورت کرت های دوبار خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام گرفت. عامل اصلی شامل سه رژیم آبیاری (i1: آبیاری مطلوب (آبیاری پس از 50 میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس a)، i2: تنش ملایم (آبیاری پس از 100 میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس a)، و i3: تنش شدید (آبیاری پس از 150 میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس a))، عامل فرعی مشتمل بر چهار سطح کود نیتروژن (n1: 0، n2: 120، n3: 180 و n4: 240 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) و عامل فرعی فرعی متشکل از سه هیبرید ذرت (v1: dc 370، v2: zp 677 و v3: sc 704) بود. واسنجی مدل ها با استفاده از تیمارهای مربوط به سطح آبیاری مطلوب انجام گرفت به صورتی که پس از واسنجی بین داده های حاصل از خروجی مدل و داده های مشاهده شده و اندازه گیری شده در مورد مراحل فنولوژیکی و عملکردی ارقام ذرت دانه ای تطابق و نزدیکی قابل قبولی برقرار بود. برای ارزیابی دقت و قدرت مدل ها در پیش بینی صفات ارقام ذرت از ضریب تعیین (r2) و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (nrmse) استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل ceres-maize نشان داد مدل با دقت و کارایی بالایی پارامترهای شاخص سطح برگ، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و با دقت کمتری کارایی مصرف آب و نیتروژن ارقام ذرت را در منطقه گناباد و آستانه اشرفیه پیش بینی کرد. بطور کلی دقت مدل در تخمین پارامترهای فوق در منطقه گناباد نسبت به منطقه آستانه اشرفیه بیشتر بود. نتایج ارزیابی مدل aquacrop نیز نشان دهنده دقت خوب و قابل قبول مدل aquacrop در پیش بینی روند تغییرات شاخص های عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، کارایی مصرف آب و کارایی مصرف نیتروژن ارقام ذرت در واکنش به تیمارهای تنش خشکی و استفاده از کود نیتروژن در دو منطقه مورد بررسی است. نتایج شبیه سازی خلأ عملکرد نیز نشان داد که مقادیر این پارامتر با افزایش مصرف نیتروژن بیشتر شد. همچنین خلأ عملکرد محاسبه شده در منطقه گناباد نسبت به آستانه اشرفیه بیشتر بود. مقایسه نتایج اعتبارسنجی مدل ها مشخص کرد که مدل ceres-maize از کارایی و دقت بیشتری نسبت به مدل aquacrop در شبیه سازی شاخص های مورد بررسی تحت شرایط اقلیمی گناباد و آستانه اشرفیه برخوردار است. همچنین توانایی مدل ceres-maize در برآورد اجزای بیلان آب نسبت به مدل aquacrop بیشتر بود. با توجه به نتایج بدست آمده می توان اظهار داشت که مدل های ceres-maize و aquacrop را می توان با درصد اطمینان بالایی برای تعیین استراتژی های مدیریتی در زراعت ذرت در مناطق اقلیمی مشابه با دو منطقه مورد مطالعه بکار برد.