شبيه‌سازي رقابت علف هرز يولاف وحشي (Avena ludoviciana L.) بر رشد و عملكرد گندم پاييزه (Triticum aestivum). 1- تشريح و ارزيابي مدل

Simulation of Wild oat (Avena ludoviciana L.) Competition on Winter Wheat (Triticum astivum) Growth and Yield. I: Model Description and Validation

مدل‌های شبیه‌سازی رشد ابزارهای كمی هستند كه بر پایه اصول علمی و روابط ریاضی استوار بوده و می‌توانند اثرات اقلیم، خاك، آب و مدیریت زراعی را روی رشد و نمو گیاهان زراعی مورد ارزیابی قرار دهند. براساس پیشرفت‌های به‌عمل آمده، امروزه استفاده از نرم افزارهای رایانه‌ای برای مدیریت نظام‌های زراعی به‌عنوان یك ابزار قوی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه، به‌منظور شبیه‌سازی خسارت علف هرز یولاف وحشی بر رشد و عملكرد گندم پاییزه، یك مدل بوم‌شناختی فیزیولوژیك رشد و نمو ارائه گردید. ساختار اصلی این مدل برگرفته از مدل LINTUL 1 می‌باشد كه به‌منظور شبیه‌سازی رقابت علف هرز یولاف وحشی با گندم پاییزه اصلاح گردید. مدل لینتول رشد و نمو گندم بهاره را برای شرایط پتانسیل شبیه‌سازی می‌كند. در این شبیه‌سازی ابتدا مراحل نمو فنولوژیك به مدل لینتول اضافه شد، سپس فرمان بهاره شدن برای شبیه‌سازی رشد و نمو گندم پاییزه وارد مدل گردید و مدل اصلاح شده برای شبیه‌سازی تولید ماده خشك و مراحل نموی در شرایط پتانسیل، تكمیل و واسنجی شد. در نهایت مدل با وارد كردن رقابت علف هرز یولاف وحشی برای شبیه‌سازی میزان خسارت این علف هرز كامل گردید. داده‌های هواشناسی استفاده شده به‌عنوان ورودی‌های مدل شامل: میانگین دراز مدت 20 ساله درجه حرارت حداقل و حداكثر روزانه (درجه سانتی‌گراد) و میزان تشعشع روزانه (مگاژول بر متر مربع) دشت مشهد بود. پارامترهای لازم برای ساخت و واسنجی این مدل از نتایج تحقیقاتی كه در زمینه ارزیابی خسارت علف هرز یولاف وحشی بر رشد و عملكرد گندم اجرا شده بود، استخراج شد. این مدل در محیط FST برنامه‌نویسی شد و سپس با داده‌های حاصل از یك آزمایش مزرعه‌ای ارزیابی گردید. این مدل توانایی شبیه‌سازی رشد و نمو گندم پاییزه و علف هرز یولاف وحشی را به‌صورت جداگانه دارد. به‌منظور ارزیابی نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها، از جذر میانگین مربعات خطا و برازش رگرسیون خطی بین داده‌های مشاهده شده و شبیه‌سازی شده در تراكم‌های مختلف یولاف وحشی كه به‌عنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شده بود، استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان داد كه اختلاف بین داده‌های شبیه‌سازی شده و مشاهده شده برای مراحل نمو فنولوژیك گندم و یولاف وحشی به‌ترتیب، 4/10 و 5/14 درصد، متوسط عملكرد كل گندم و یولاف وحشی در تیمارهای مختلف به‌ترتیب 8/5 و 6/7 درصد و كاهش عملكرد دانه گندم به علت رقابت یولاف وحشی 5/7 درصد بود. بر این اساس مدل دقت قابل قبولی در پیش‌بینی خسارت یولاف وحشی بر عملكرد گندم داشت. همچنین این مدل به گونه‌ای طراحی شده است كه می‌توان با تغییر پارامترهای مورد نیاز در آن، برای ارزیابی رقابت سایر علف‌های هرز گندم و یا رقابت علف‌های هرز با محصولات زراعی دیگر نیز به‌كار برده شود.

Crop growth models could stimulate growth and development based on science principles and mathematical equations. They also able to evaluate effects of climate, soil, water and agronomic management practices on crop yield. In the present study, an eco-physiological simulation model developed to assess wild oat damage to winter wheat growth and yield. The general structure of this model is derived from LINTUL1 model which modified to wild oat competition against winter wheat. LINTUL1 model was developed for simulation of spring wheat potential production level. In this study, first, we added development stage (DVS) and vernalization to LINTUL1 for simulation of winter wheat growth and development and then the model calibrated for potential production level. Finally, we incorporate harmful effects of wild oat to winter wheat growth and yield. Weather data used as input were average daily minimum and maximum temperature (°C) and daily global radiation (MJ m-2) in Mashhad, Iran. Parameter values were derived from the literature. The model is written in Fortran Simulation Translator (FST) programming language and then validated based on an experiment data. For these purposes different wild oat plant densities were arranged. The data of this experiment does not use for calibration. The results showed that this model was in general able to simulate the temporal changes in DVS of winter wheat and wild oat, total dry matter (TDM) of winter wheat and wild oat and yield loss of wheat due to wild oat competition in all treatments, satisfactorily. Root mean square error (RMSE) for winter wheat DVS, wild oat DVS, average winter wheat TDM, average wild oat TDM, and yield loss of winter wheat was 10.4, 14.5, 5.8, 7.6 and 7.5, respectively.