پارامتريابي و ارزيابي مدل SSM iCrop2 براي شبيه‌سازي رشد و عملكرد گياه برنج در ايران

سابقه و هدف: برنج يكي از مهم‌ترين غلات و غذاي اصلي بسياري از مردم جهان است. براي شناسايي امكان تامين غذاي جمعيت جهان، با توجه به لزوم تداوم توليد در كشاورزي پايدار، پيش‌بيني درست عملكرد گياهان زراعي امري لازم و ضروري است. به‌ منظور، مدل‌سازي مراحل رشد و عملكرد برنج بر اساس آمار هواشناسي كشور ايران، مطالعه‌اي در دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان صورت گرفت. هدف از اين مطالعه استفاده از مدل ساده SSM iCrop2 براي شبيه‌سازي رشد و عملكرد برنج به‌ منظور بررسي اثرات عوامل آب و هوايي، خاك، مديريت زراعي و تعيين ضرايب ژنتيكي برنج در شرايط كشور ايران بود. با توجه به توانايي مناسب مدل در شبيه‌سازي برنج، مي‌توان از آن به عنوان ابزار مناسبي براي برنامه‌ريزي و مديريت بهتر مزارع برنج در كشور استفاده نمود. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه از مدل SSM iCrop2 براي شبيه‌سازي پتانسيل عملكرد استفاده شد. در اين مدل مقدار عملكرد پتانسيل بر مبناي داده‏هاي هواشناسي، شرايط خاك، نحوه مديريت (مانند آبياري) و پارامترهاي گياهي محاسبه مي‏شود. مدل براي اجرا نياز به يك سري پارامترهاي ورودي شامل: روابط آب، اطلاعات هواشناسي، مكاني، خاك و مديريت زراعي دارد كه براي انجام شبيهسازي، ورودي‌هاي مورد نياز مدل جمع آوري شدند. مهـم‌تـرين فرآيندهايي كه در مدل بايد شبيه‌سازي شوند عبارت است از، فنولوژي گياه، تغييرات سـطح بـرگ، توليـد و توزيع ماده خشك و موازنه آب خاك. براي پارامتريابي و ارزيابي مدل، مقادير عملكرد و روز تا رسيدگي شبيه‌سازي شده با مشاهده شده مقايسه شدند. براي اين منظور از مجموعه‌اي از دادههاي آزمايشي (داده‌هاي مربوط به رشد و توليد برنج از مقالات و گزارش‌هاي چاپ شده و چاپ نشده) در مناطق مهم تحت كشت برنج كشور استفاده شد. براساس آمار وزارت كشاورزي 1380 1395، مناطق اصلي كشت و توليد برنج در ايران مشخص شد. در اين مطالعه براي مقايسه انحراف مقادير شبيه‌سازي شده از مشاهده شده از ميانگين مربعات خطا (RMSE)، ضريب تغييرات (CV)، ضريب همبستگي (r) و ميزان انحراف نتايج شبيه‌سازي شده از خط 1:1 با طيفي از اختلاف 20 درصد بين مقادير شبيه‌سازي شده و مشاهده شده (به وسيله خطوط منقطع تعريف شده) براي آزمون نتايج مدل استفاده شد.يافته‌ها: در پارامتريابي مدل SSM iCrop2براي برنج، مقايسه بين روز تا رسيدگي مشاهده شده و شبيه‌سازي شده ، با RMSE، cv و r به ترتيب برابر با 12 روز، 11 درصد و 0.61 و براي عملكرد دانه به ترتيب 56 گرم در متر مربع، 21 درصد و 0.80 درستي پارامترهاي مورد استفاده را نشان داد. همچنين، در ارزيابي مدل، مقادير RMSE، cv و r براي روز تا رسيدگي به ترتيب برابر با 9 روز، 10 درصد و 0.95، براي عملكرد دانه به ترتيب 43 گرم در متر مربع، 14 درصد و 0.77 و در شبيه‌سازي تبخير و تعرق به ترتيب 44 ميلي‌متر، 9 درصد و 0.79، دقت شبيه‌سازي مدل را تاييد نمود. استفاده از مدل SSM iCrop2 آسان بوده و شبيه‌سازي‌ها با تعداد پارامتر كم و داده‌هاي ورودي قابل دسترس با دقت قابل قبول امكان پذير است. نتيجه‌گيري: نتايج پارامتريابي و ارزيابي مدل SSM iCrop2 با استفاده از شاخص‌هاي جذر ميانگين مربعات خطا (RMSE)، ضريب همبستگي (r) و ضريب تغييرات (CV)، نشان داد كه اين مدل مراحل فنولوژيكي (روز تا رسيدگي) و عملكرد دانه را در تاريخ كاشت‌هاي مختلف در شرايط اقليمي ايران با دقت زيادي شبيه‌سازي مي‌كند كه نشان‌دهنده ساختار مناسب مدل در شبيه‌سازي است. بنابراين، با توجه به دقت مناسب مدل SSM iCrop2در شبيه‌سازي فنولوژي و عملكرد برنج، مي‌توان از آن به عنوان ابزار مناسبي براي بررسي سامانه‌هاي زراعي و تفسير نتايج در شرايط محيطي و مديريتي متفاوت در جهت برنامه‌ريزي و بهبود مديريت مزارع برنج در كشور استفاده نمود.