ارزيابي عملكرد مدل AquaCrop در شبيه‌سازي رشد گياه ريحان تحت تنش‌هاي مختلف حاصلخيزي در شرايط كشت كنترل شده گلخانه

Performance Evaluation of AquaCrop Model in Simulating Basil (Ocimum basilicum L.) Growth under Different Soil Fertility Stress in Controlled Greenhouse Conditions

بخش كشاورزي در فرآيند رشد و توسعه اقتصادي جوامع مختلف از اهميت ويژه اي برخوردار است. كاربرد كودهاي نيتروژني به عنوان يكي از مهم ترين عوامل توليد و افزايش بهره وري محصولات كشاورزي به شمار مي آيد. مديريت و مصرف بهينه كود صرفا بر اساس آزمايش هاي مزرعه اي يا گلخانه اي زمان بر و هزينه بر است. لذا مدل هايي كه اثرات تنش هاي مختلف حاصلخيزي بر توليد محصول را شبيه سازي مي كنند، ابزارهايي مفيد در برنامه ريزي و بهينه سازي مصرف كود هستند. در مدل AquaCrop ميزان عملكرد محصول تحت تنش كودي توسط روش نيمه كمي (Semi-quantitative) شبيه سازي مي شود. هدف از اين تحقيق، شبيه سازي پاسخ گياه به تيمارهاي مختلف كوددهي و ارزيابي روش نيمه كمي در مدل AquaCrop است. بدين منظور، گياه ريحان در داخل گلخانه تحقيقاتي پرديس كشاورزي و منابع طبيعي دانشگاه تهران طي دو دوره كشت شد. بررسي اثر تنش حاصلخيزي در پنج سطح كاربرد كود نيتروژني (كود اوره) و سه تكرار انجام شد. ابتدا روش نيمه كمي مورد واسنجي قرار گرفت. نتايج واسنجي نشان داد، ضريب بهره وري آب نرمال شده در اثر تنش حاصلخيزي به ميزان 41 درصد كاهش يافت. سپس مدل AquaCrop در تخمين متغيرهاي زيست توده و پوشش گياهي با استفاده از شاخص هاي آماري صحت سنجي شد. دامنه تغييرات به دست آمده براي شاخص هاي R2، MBE و RRMSE براي متغير زيست توده گياه به ترتيب برابر با 0/98-0/95، 21/56-1/72 گرم بر مترمربع، 19/07 -17/42 درصد و براي پوشش گياهي به ترتيب برابر با 0/78-0/66، 12/86-6/44 درصد و 21/83-19/66 درصد بود. با توجه به نتايج، از مدل AquaCrop و روش نيمه كمي مي توان به عنوان يك ابزار مناسب جهت شبيه سازي رشد گياه در شرايط تنش حاصلخيزي استفاده نمود.

The agricultural sector is particularly important in the economic growth and development of different societies. The application of Nitrogen fertilizer is one of the most influential factors in agricultural productivity enhancement. Management and optimum fertilizer consumption based on field or greenhouse experiments are time and cost consuming. Therefore, the application of models that simulate the effects of different fertility stresses on crop production are useful tools in fertilizer planning and optimization. In the AquaCrop model, the crop biomass is simulated using a semi-quantitative method. The purpose of this study was to simulate basil response to different fertilizer treatments and evaluate the semi-quantitative method used in the AquaCrop model. For this purpose, a study was carried out in a research greenhouse of the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, during two growth periods. Five levels of nitrogen fertilizer application (Urea fertilizer) with three replications was investigated to find out the effect of fertility stress on basil yield. Initially, the semi-quantitative method was calibrated. The calibration results showed that the normalized water productivity coefficient decreased by 41%. Then, the AquaCrop model was validated using statistical measures to estimate biomass and canopy cover. The variation range for R2, MBE and RRMSE indices for crop biomass were 0.95-0.98, 1.72-21.56 g m-2, 17/42-19.07% and for canopy cover were 0.66-0.78, 6.44-12.86% and 19.66-21.83%, respectively. According to the results, the AquaCrop model and the semi-quantitative method can be used as a suitable tool to simulate crop growth under soil fertility stress conditions.