مدل های گیاهی در شبیه سازی عملکرد محصول با سناریوهای مختلف کم آبیاری و شوری مناسب می باشند. در این پژوهش، مدل AQUA CROP برای شبیه سازی عملکرد دانه و زیست توده گیاه سویا، تحت تاثیر سطوح مختلف شوری و کم آبیاری در سال های 1391 و 1390 در شهرستان گرگان مورد بررسی قرار گرفت. مدل با استفاده از داده های سال 1390 واسنجی و با داده های سال 1391 صحت سنجی شد. آزمایش شامل سه سطح آب آبیاری به میزان 100%، 75% و 55% نیاز گیاه و سه سطح شوری 0.7، 5 و 10 دسی زیمنس بر متر بود. شاخص های آماری RMSE، E و d برای صحت سنجی مدل به ترتیب، برای عملکرد دانه برابر با 0.225 تن بر هکتار، 0.88 و 0.97 و برای زیست توده برابر با 0.718 تن بر هکتار، 0.77 و 0.95 به دست آمد. نتایج نشان داد که با کاهش مقدار آب آبیاری و افزایش سطح شوری، عملکرد گیاه سویا کاهش می یابد. آنالیز حساسیت نشان داد مدل AQUA CROP نسبت به ضریب کاهش تاج پوشش گیاهی در زمان پیری و ماکزیمم پوشش گیاهی حساس تر از سایر پارامترها است.

مدل AQUA CROP بر اساس پاسخ عملکرد محصول به آب توسط سازمان فائو توسعه یافته است و نسبت به سایر مدل ها به عوامل ورودی کمتری نیاز دارد. به منظور ارزیابی مدل AQUA CROP در شرایط کم آبیاری، آزمایشی در منطقه پاکدشت بر روی گیاه جو انجام شد. این آزمایش با سه تیمار آبیاری و سه تیمار تاریخ کاشت در سال زراعی 94-1393 در مزرعهپردیسابوریحانانجامشد.تیمارهای آبیاری شامل آبیاری کامل و دو تیمار کم آبیاری 80% و 60 درصد و تیمار تاریخ کاشت شامل تیمارهای زود هنگام (8 آبان)، کاشت به موقع (18 آبان) و دیرهنگام (28 آبان) بودند. مقایسه مقادیر برآورد شده مدل AQUA CROP و اندازه گیری شده واقعی عملکرد محصول (زیست توده) جو در روزهای مختلف پس از کاشت در تیمارهای مختلف نشان داد که مدل AQUA CROP تا حدود 96 درصد تغییرات عملکرد محصول را در شرایط مختلف کاشت، آبیاری کامل و کم آبیاری شبیه سازی می کند. همین طور جذر میانگین خطا بین داده های اندازه گیری شده و شبیه سازی مدل از 0.41 تا 0.96 تن در هکتار تغییر می کند که متوسط این خطا حدود 0.77 تن در هکتار است که معادل 8.4 درصد خطا نسبت به متوسط عملکرد محصول می باشد.

مدل AQUACROP یک ابزار قدرتمند و باارزش برای بهبود مدیریت آب در مزرعه و محاسبه بهره وری آب می باشد. سادگی، نیاز به حداقل داده ورودی و دقت قابل قبول مدل از مزایای استفاده از آن می باشد. در این تحقیق به منظور ارزیابی و آنالیز حساسیت مدل AQUACROP از داده های مزرعه ای تحت کشت گیاه سویا در منطقه کرج استفاده شد. این آزمایش در قالب بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار و چهار تیمار آبیاری شیاری شامل آبیاری کامل (در حد 100 درصد جبران نقصان رطوبتی خاک)، کم آبیاری سنتی در حد 75 و 50 درصد جبران نقصان رطوبتی خاک و آبیاری بخشی منطقه ریشه در حد 50 درصد جبران نقصان رطوبتی خاک در سال 1387 انجام شد. نتایج نشان داد که مدل AQUACROP در شبیه سازی عملکرد محصول، تبخیر و تعرق گیاهی و کارایی مصرف آب سویا عملکرد قابل قبولی دارد. نتایج این تحقیق بر اساس مقادیر ضریب آنالیز حساسیت (Sc) نشان می دهد ورودی های مدل به زمان سبز شدن بذرها، رطوبت اولیه خاک و عمق آب آبیاری در تیمار آبیاری کامل هیچ حساسیتی ندارند.

اهمیت آب در کشاورزی در کنار رشد روزافزون جمعیت و ضرورت تامین غذای مورد نیاز، استفاده بهینه از منابع آب را ضرورت می بخشد. مدل AQUA CROP، ارائه شده از سوی سازمان خواربار جهانی، از مدل های شبیه ساز رشد گیاهی است که سعی می کند با استفاده از کاهش تعداد داده ورودی سهولت کاربری این نرم افزار را افزایش دهد. در این مطالعه، علاوه بر واسنجی و صحت سنجی مدل AQUA CROP برای گیاه ذرت در منطقه کرج، با استفاده از روش بیلان آب خاک، عملکرد مدل با مدل تخصصی گیاه ذرت (CERES-Maize) مقایسه شد. نتایج نشان داد عملکرد هر دو مدل مناسب است؛ طوری که شاخص توافق برای مدل AQUA CROP در برآورد محتوای آب خاک بین 85 تا 94 درصد و برای مدل CERES-Maize بین 58 تا 64 درصد متغیر است. شاخص RMSE در برآورد عملکرد محصول برای مدل AQUA CROP بین 20 تا 40 درصد و برای مدل CERES-Maize بین 20 تا 80 درصد بود. در نهایت مدل AQUA CROP، با توجه به نتایج خروجی، برای استفاده کشاورزان و برنامه ریزان در سطح منطقه توصیه می شود.

توسعه منابع آب در مناطق خشک بسیار دشوار است؛ لذا، افزایش تولید با بهبود مدیریت، و به تبع آن، افزایش بازده آبیاری مقدور است. کم آبیاری از جمله راهکارهایی است که جهت بهبود بازده آبیاری، و استفاده بهینه از منابع آبی، بویژه در مناطق خشک کاربرد دارد. ابزار های جدید مانند نرم افزارها، انتخاب و طراحی ترکیبهای مدیریتی را آسان می کند. به همین منظور، در این طرح به واسنجی شبیه AQUACROP و بررسی دقت آن در شبیه سازی شاخصهای محصول آفتابگردان (Helianthus annuus.) پرداخته شد. واسنجی مدل از طریق مقایسه نتایج حاصل از مطالعات صحرایی و شبیه سازی انجام شد. نتایج آزمونهای آماری نشان دادند که مدل از دقت بالایی برخوردار بوده است. درصد خطای پیش بینی (Er) برای شاخصهای بهره وری آب محصول، بهره وری آب زیست توده، محصول و زیست توده به ترتیب عبارت بودند از: 4.3، 7.24، 20.85 و 24.66.

اینتحقیق با هدف بررسی تاثیر روش های برتر مدیریت آبی و زراعی بر عملکرد و بهره وری بارش برای گندم دیم درمنطقه هنام شهرستان الشترانجام گردید. ابتدا مدل واسنجی و صحت سنجی شده AQUA CROP بر اساس شرایط اقلیمی و پایش زراعی 10 مزرعه گندم دیم منتخب منطقه در سال زراعی 93-1392 اجرا گردید و سپس سناریوهای مدیریتی به منظور افزایش عملکرد و بهره وری بارش گندم دیم تعریف شد. در مرحله بعد، سناریوهای برتر مدیریتی در سال زراعی 94-1393 در سه مزرعه تحقیقاتی گندم دیم منطقه اجرا گردید. در آزمایش های مزرعه ای دو سطح مدیریت زراعی (برتر و سنتی) و دو سطح آبیاری (دیم و تک آبیاری بهاره) مورد مطالعه قرار گرفت. مطابق با بهترین سناریوهای پیشنهادی مدل AQUA CROP، تیمار تک آبیاری بهاره با عمق ثابت 60 میلیمتر و در سه زمان اول، میانه و انتهای دوره گل دهی گندم دیم در مزارع تحقیقاتی اعمال گردید. نتایج نشان داد که در ﺷﺮاﻳﻂ دﻳﻢ، مدیریت برتر زراعی بر مدیریت سنتی زراعی برتری داشت، زیرا بهره وری بارش در مدیریت برتر نسبت به مدیریت سنتی زارع به میزان 36 درصد اﻓﺰاﻳﺶﻳﺎﻓﺖ. با کاربرد تک آبیاری بهاره، متوسط بهره وری کل آب (بارش + آبیاری) در تولید گندم در سه مزرعه تحقیقاتی به 0.70 کیلوگرم بر مترمکعب افزایش یافت که نسبت به شرایط دیم به طور متوسط 74 درصد افزایش نشان داد. نتایج نشان داد که بهترین برنامه مدیریتی در منطقه هنام ترکیبی از مدیریت برتر زراعی با تک آبیاری بهاره به مقدار 60 میلی متر در میانه دوره گل دهی (زمان لقاح گل ها) گیاه است، زیرا عملکرد دانه و بهره وری بارش را در مدیریت سنتی زارع را به ترتیب به میزان 176 و 134 درصد افزایش داد. نتایج آزمایش های زراعی تطابق خوبی با سناریوهای پیشنهادی مدل AQUA CROP داشت.

کمبود آب یکی از فاکتورهای مهم و تأثیرگذار در تولید محصولات کشاورزی تلقی می گردد. استفاده از مدل های مدیریت زراعی همچون مدل AQUACROP می تواند ابزاری مفید برای بررسی راه کارها و امکان بررسی آن ها در شرایط مختلف باشد. این تحقیق به منظور بررسی کارایی مدل AQUACROP در تعیین زمان آبیاری گیاه نیشکر و پایش آن با شاخص تنش آبی گیاه در سال زراعی 96-1395 در اراضی کشت و صنعت نیشکر دعبل خزاعی در مزرعه R7-11 با مساحت 25 هکتار و پلنت (کشت جدید) واریته CP69-1062 در جنوب اهواز انجام شد. واسنجی لازم برای تعیین دقت مدل در زمان آبیاری گیاه نیشکر شامل بررسی شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) با دماسنج مادن قرمز انجام شد. این واسنجی نشان داد، مدل AQUACROP در تعیین زمان آبیاری گیاه نیشکر از قدرت شبیه سازی نسبتاً بالایی برخوردار می باشد. تحلیل آماری دقت مدل در پیش بینی زمان آبیاری مزرعه با شرایط واقعی مزرعه برابر CRM=0. 006، d=1. 0، RMSE=%2. 0 به دست آمد. برنامه ریزی آبیاری مزرعه R7-11 با مدل AQUACROP با مجموع دور آبیاری اعمال شده در مزرعه 16. 6 دور (از فروردین تا مهرماه 1396) انجام شد، این تعداد دور آبیاری با تعداد دور آبیاری مزارع پلنت واریته CP69-1062 کشت و صنعت دعبل خزاعی که به طور میانگین با مجموع دور آبیاری اعمال شده در مزارع 20. 8 دور بود مقایسه شد، مشاهده می شود مزرعه R7-11 تعداد 2/4 دور آبیاری در آن سال صرفه جویی شده است. میزان عملکرد محصول این مزرعه 128 تن در هکتار و متوسط عملکرد مزارع پلنت واریته CP69-1062 کشت و صنعت دعبل خزاعی برابر 103. 60 تن در هکتار بدست آمد. کیفیت شربت نیشکر مزرعه R7-11 شامل درصد خلوص (PTY%) و درصد استحصال شکر سفید (R. S%) برابر PTY= %90 و R. S= %11. 1 و میانگین مزارع پلنت واریته CP69-1062 کشت و صنعت دعبل خزاعی برابر PTY= %88. 6 و R. S= %10. 8 بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد، با توجه به این که مدل AQUACROP از دقت بالایی برخوردار است، استفاده از این روش برای تعیین زمان آبیاری نسبت به روش فعلی (کراپ لاگ) که در شرکت های توسعه نیشکر خوزستان رایج است، هم از لحاظ هزینه و هم از لحاظ استفاده از آن در طرح های تحقیقاتی توصیه می شود.

استفاده از مدل گیاهی AQUACROP برای شبیه سازی و تعیین عمق مناسب آبیاری گیاهان زراعی مختلف در بین محققان متداول است. لیکن توجه به تحلیل حساسیت این مدل گیاهی و ارزیابی دقیق تر مدل AQUACROP سبب دستیابی به نتایج دقیق تر می گردد. در تحقیق حاضر سعی شد از روش جدیدی موسوم به باون برای تحلیل حساسیت مدل AQUACROP استفاده گردد. در این روش به جای افزایش یا کاهش مقادیر پارامترها، برای تحلیل حساسیت از بازه ای از مقادیر پارامترهای ورودی استفاده می شود. بدین منظور از داده های برداشت شده در طی دو سال زراعی از یک طرح تحقیقاتی در بروجرد استفاده شد. در این طرح، چهار مقدار تبخیر از تشت تبخیر کلاس A به میزان 40 (E40)، 70 (E70)، 100 (E100) و 120 (E120) میلی متر در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که ضریب رشد پوشش گیاهی و بهره وری آب نرمال شده بیشترین حساسیت را نسبت به سایر پارامترهای ورودی داشتند. ارزیابی مدل AQUACROP در مرحله صحت سنجی نشان داد که این مدل گیاهی برای شبیه سازی عملکرد (6٪,= MBE) و بهره وری آب (4٪, = MBE) دچار خطای کم برآوردی شد. درحالی که برای شبیه سازی زیست توده دچار خطای بیش برآوردی گردید (3٪,-= MBE). خطای شبیه سازی عملکرد گندم در مقادیر تنش آبی شدید افزایش یافت لیکن دقت مدل AQUACROP برای شبیه سازی هر سه پارامتر عملکرد، زیست توده و بهره وری آب مطلوب بود (10%< NRMSE). با کاهش مقدار آب آبیاری تا 150 میلی متر، عملکرد و زیست توده به ترتیب تا 9/1 و 4/7 تن در هکتار کاهش یافتند. بااین وجود بهره وری آب تا 3/1 کیلوگرم بر مترمکعب افزایش یافت. با افزایش مقدار آب آبیاری تا 600 میلی متر، عملکرد و زیست توده روندی صعودی داشتند به طوری که به ترتیب تا 2/7 و 9/13 تن در هکتار افزایش یافتند. بااین وجود بهره وری آب فقط در دو عمق 264 و 500 میلی متر به میزان 3/1 کیلوگرم بر مترمکعب رسید. برای دستیابی به بیشترین عملکرد، زیست توده و بهره وری آب، کاربرد 500 میلی متر آب آبیاری پیشنهاد می شود. در شرایط کمبود آب آبیاری، پیشنهاد می شود از دو مقدار 150 و 264 میلی متر استفاده شود.

در این تحقیق، میزان عملکرد ذرت (رقم مبین)، در شرایط آبیاری با آب شور در منطقه اهواز، تحت سناریوهای مختلف تغییر اقلیم شبیه سازی گردید. با در نظر گرفتن دوره مبنا (2010- 1981)، برای تولید سناریوها در دو دوره آتی 2050- 2021 و 2100- 2071، از مدل CSIRO-MK3.5 در ترکیب با سه سناریوی انتشار A2 و B1 و A1B استفاده شد و برای بررسی اثر سناریوهای مختلف بر روی عملکرد، تحت پنج تیمار شوری آبیاری: (S0: آب کارون (شوری 2.3 dS/m)، S1 شوری3.5 dS/m،S2 شوری4.5 dS/m، S3 شوری5.5 dS/m و S4 شوری6.5 dS/m ) مدل AQUA CROP انتخاب گردید. برای نشان دادن اثر تغییر اقلیم به تنهایی، میزان عملکرد هر تیمار تحت هر سناریو با میزان عملکرد همان تیمار در سناریوی مبنا مقایسه گردید و نتایج نشان داد در دوره آتی اول اثر تغییر اقلیم بر روی عملکرد ناچیز بود. در دوره دوم آتی، به صورت میانگین در همه تیمارها، کاهش عملکرد تحت سناریوی A1B، 15%، تحت سناریوی B1، 24% و در سناریوی A2، 35% مشاهده گردید. نتایج اثر توام تغییر اقلیم و شوری بر میزان عملکرد نشان داد که در دوره آتی اول، بیشترین کاهش عملکرد در سناریوی S4B1N1 (37%)، و در دوره دوم آتی در سناریوی S4A2N2 (%58)، رخ خواهد داد. در نهایت مشخص گردید که روند تغییرات عملکرد نسبت به شوری، تحت هر یک از سناریوها به صورت خطی بود.

تغییر اقلیم باعث تغییراتی در الگوهای بارش و دما و مقدار آن ها می شود و این تغییرات می تواند عملکرد گیاهان راتحتتاثیرقراردهد. در این پژوهش با استفاده از مدل AQUACROP به شبیه سازی مقدار عملکرد دانه و زیست توده گیاه سویا تحت اقلیم آینده، در تیمارهای مختلف آبیاری و تاریخ های کشت مختلف به عنوان یک راهکار سازگاری، پرداخته شد. به این منظور، از داده های تولیدی بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه و ساعت آفتابی مدل ریز مقیاس نمایی آماری LARS-WG با استفاده از مدل گردش عمومی جو HADCM3 و تحت سناریوهای انتشار A2 و B1، در دوره های 2038-2011، 2066-2039 و 2094-2067 استفاده شد. مدل AQUACROP قبل از استفاده، توسط داده های مزرعه ای جمع آوری شده در منطقه، واسنجی و صحت سنجی شد. سپس مقادیر عملکرد دانه و زیست توده در دوره های آتی، برای شش تاریخ کشت مختلف و برای تیمارهای 100%، 75% و 55% نیاز آبی گیاه، شبیه سازی شد. با توجه به نتایج، تحت سناریوهای انتشار A2 و B1در تاریخ کشت 27 خرداد، برای دوره 2038-2011 نسبت به دوره پایه، مقادیر زیست توده و عملکرد دانه شبیه سازی شده به ترتیب بین 5 تا 11.5 درصد و 8.3 تا 13.7 درصد کاهش، برای دوره 2066-2039 بین 18.6 تا 24 درصد و 16 تا 24.4 درصد افزایش و برای دوره 2094-2067 بین 9 تا 21.8 درصد و 7.2 تا 21.2 درصد افزایش نشان داد. همچنین با انتخاب تاریخ کشت 30 خرداد، بیشترین افزایش برای مقادیر زیست توده و عملکرد دانه برای دوره های 2038-2011، 2066-2039 و 2094-2067، تحت سناریوهای A2 و B1شبیه سازی شد. این نتایج برای برنامه ریزی آینده آبیاری در شهرستان گرگان مفید خواهد بود.