ارزيابي روش‌هاي مختلف درون‌يابي به‌منظور تخمين و پهنه‌بندي متغيرهاي بارش در اراضي كشاورزي شهرستان آق‌قلا جهت كشت ديم غلات پاييزه

Investigation of different interpolation methods for estimation and zoning of precipitation variables in agricultural lands of Aq-Qalla township for rainfed cropping of autumn cereals

سابقه و هدف: شرايط اقليمي يكي از مهم‌ترين عوامل تاثيرگذار در توليد محصولات كشاورزي است. در ميان عوامل اقليمي، متغير بارش يكي از مهم‌ترين مولفه‌هاي اقليمي است كه در توليد محصولات كشاورزي به‌خاطر تاثيرگذاريش در تامين آب قابل دسترس براي گياه نقش مهمي ايفا مي‌كند. ميزان آب قابل دسترس براي گياهان قويا به فصل بارش، توزيع مكاني و زماني آن وابسته است همچنين آن مي‌تواند موفقيت يا شكست در توليد محصولات كشاورزي را در يك فصل زراعي تعيين كند. شهرستان آق‌قلا يكي از مراكز مهم توليد محصولات كشاورزي از جمله غلات ديم در استان گلستان مي‌باشد. بيش‌تر اراضي اين شهرستان زير كشت ديم محصولاتي مانند گندم و جو قرار مي‌گيرد. در مجموع كشاورزي در شهرستان آق‌قلا به‌ميزان بارش وابسته است. تعيين تغييرات مكاني بارش در اراضي كشاورزي اين شهرستان به‌طور ويژه‌اي داراي اهميت است. بنابراين هدف از اين پژوهش، ارزيابي روش‌هاي مختلف درون‌يابي به‌منظور تخمين و پهنه‌بندي متغييرهاي بارش در اراضي كشاورزي شهرستان آق‌قلا بود. همچنين اين پژوهش اطلاعاتي را در سطح محلي فراهم مي‌كند كه مي‌تواند به‌وسيله كشاورزان منطقه براي افزايش عملكرد در شرايط ديم مورد استفاده قرار گيرد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش توزيع مكاني بارش در اراضي كشاورزي شهرستان آق‌قلا به‌وسيله 18 روش- مدل درون‌يابي قطعي و زمين‌آماري مانند وزن‌دهي معكوس فاصله، تابع پايه شعاعي، چندجمله‌اي موضعي، كريجينگ معمولي و كريجينگ عام، مورد ارزيابي قرار گرفت. معيار ارزيابي در اين پژوهش، ريشه دوم ميانگين مربعات باقي‌مانده (RMSE) و انحراف استاندارد عمومي (GSD)، با استفاده از روش اعتبارسنجي متقابل بود. يافته‌ها: نتايج ارزيابي‌ها نشان داد كه روش چندجمله‌اي موضعي (درجه 1 و 2) بهترين الگو براي تخمين همه متغيرهاي بارش به‌جز بارش بهاره و بارش خرداد ماه مي‌باشد. زيرا اين روش داراي بيش‌ترين دقت و كم‌ترين خطا بود. تجزيه و تحليل نيم‌تغيير‌نماها نشان داد كه متغيرهاي بارش سالانه و خردادماه با مدل نمايي و بارش‌هاي پاييزه، بهاره و ارديبهشت‌ماه با مدل كروي بهترين برازش را دارند. نقشه‌هاي نهايي نشان داد كه ميزان بارش‌هاي سالانه، پاييزه و خردادماه در اراضي شمالي كم‌تر از مناطق جنوبي است. در اين مطالعه مشخص شد كه حدود 62/65 درصد از اراضي كشاورزي داراي بارش سالانه بين 300 تا 400 ميلي‌متر مي‌باشند. همچنين دامنه تغييرات بارش پاييزه در اين منطقه بين 11/101 تا 08/166 ميلي‌متر مشاهده شد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه همانند تامين نيازهاي دمايي، نياز رطوبتي سالانه و پاييزه گياهان ديم رايج مثل گندم و جو، در اين منطقه نيز تامين مي‌شود، اما از نظر ميزان بارش بهاره و خردادماه اين مقادير ناكافي است. سطح وسيعي از اراضي منطقه برخوردار از بارش زير 10 ميلي‌متر در خردادماه است كه اين ميزان بارش براي پرشدن دانه‌ها كافي نيست.

Background and Objectives: Climate condition is one of the most important factors which affect agricultural production. Amongst climate parameters, rainfall variability is one of the most crucial factors which has important role on agricultural productions because of its effect on available water for plants. The amount of water available to plants strongly depends on the rainy seasons onset, length and rainfall temporal distribution, hence can determine a success or failure of a growth season. One of the most important areas for crops production in Golestan province is the Aq-Qalla township. Most of the areas are used for rainfed farming, such as wheat and barely. In general, agriculture in Aq-Qalla township is dependent on rainfall. Determination of the precipitation spatial variability in these agricultural lands is particularly very importance. Therefore, the objectives of this research were the investigation of different interpolation methods for estimation and zoning of precipitation variables in agricultural lands of Aq-Qalla township for rainfed cropping of autumn cereals. Also, this research provides information at local level that could be used by farmers to increase of yield in rainfed condition. Materials and Methods: In this research, the spatial distribution of precipitation on agricultural lands of Aq-Qalla township evaluated using 18 method-models from deterministic and geostatistic interpolation such as, Inverse Distance Weighted (IDW), Universal Kriging (UK), Ordinary Kriging (OK), Radial Basis Function (RBF) and Local Polynomial Interpolation (LPI). The performance criteria for evaluation were Root Mean Square Error (RMSE) and General Standard Deviation (GSD) with the Cross Validation methods. Results: The results showed that Local Polynomial Interpolation (1 and 2 degree) was the best method to estimate precipitation parameters except spring and June precipitation. Because, it had the highest accuracy and the lowest error for estimating of these parameters. Semivariograms analysis indicated that annual and June precipitation were best fitted to Exponential model, also, autumn, spring and May precipitation by Spherical model. Results of final maps showed that amount of annual, autumn and June rainfall were lower in north than south regions. Moreover, the results of this research showed that about 65.62 percentage of agricultural lands of Aq-Qalla had suitable level of annual rainfall (300-400 mm). Also, in this area amount autumn rainfall was 101.11 to 166.08 mm. Conclusion: The results indicated that same as temperature requirements, the annual and autumn rainfall requirements of current crops such as wheat and barley are provided in this township. But, amount of spring and June rainfall are non-suitable in this area. Wide area in Aq-Qalla township were under 10 mm rainfall in June. This amount is not enough for grain filling.