نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• ثریا نوید ¹
• محمدرضا جهانسوز ¹
• سعید صوفی زاده ²

¹ گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده‌گان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

² گروه کشاورزی اکولوژیک، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

پژوهش حاضر باهدف پارامتریابی و ارزیابی زیر مدل‌های APSIM-Wheat و APSIM-Barley جهت برآورد میزان تولید و مراحل فنولوژیک برخی از ارقام گندم، جو و تریتیکاله در استان البرز انجام شد. ورودی‌های زیر مدل‌های اپسیم داده‌های خاکی، اقلیمی، گیاهی و مدیریتی بودند که جهت ثبت اطلاعات مذکور آزمایشی چهارساله در دو بخش مزرعه‌ای و میدانی انجام شد. جهت پارامتریابی مدل و تعیین ضرایب ژنتیکی ارقام مورد مطالعه، آزمایشی دوساله در مزرعه سازمان انرژی اتمی (سال‌ زراعی 94-1393) و دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران (سال زراعی 96-1395) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 14 تیمار (شش رقم جو، شش رقم گندم و دو رقم تریتیکاله) و سه تکرار انجام شد. با استفاده از داده‌های آزمایش مزرعه‌ای، ضرایب ژنتیکی ارقام شناسایی و مدل بر مبنای آن بومی‌سازی شد. به‌منظور ارزیابی مدل، طی سال‌های زراعی ۱۳۹۷–۱۳۹۸ و ۱۳۹۸–۱۳۹۹ از مزارع کشاورزان نمونه‌برداری انجام شد. در شرایط واقعی کشت (مدیریت کشاورزان)، تعداد ۳۰ مزرعه جو و ۳۰ مزرعه گندم در استان البرز انتخاب گردید. از طریق پرسش‌نامه طیف گسترده‌ای از اطلاعات مشتمل بر تاریخچه مزرعه، عملیات کاشت، داشت، برداشت و چگونگی مدیریت مزرعه ثبت شد. همچنین به‌منظور بررسی وضعیت رشد ارقام در مزارع انتخاب‌شده، از خاک و گیاه نمونه‌برداری شد. نتایج شبیه‌سازی تاریخ‌های گلدهی و بلوغ فیزیولوژیک با استفاده از زیر مدل‌های APSIM – Wheat و APSIM - Barley تطابق بسیار خوبی بین مقادیر شبیه‌سازی‌شده و مشاهده‌شده‌ی آزمایش در تمام ارقام مورد مطالعه گندم، جو و تریتیکاله نشان داد و مدل توانست باکیفیت عالی و دقت قابل‌قبولی تاریخ‌های فنولوژیک را پیش‌بینی کند. در هر دو سال آزمایش مقدار جذر میانگین مربعات نرمال شده (nRMSE)، برای صفات عملکردهای دانه و زیستی گیاهان گندم، جو و تریتیکاله کمتر از پنج درصد بود، لذا مدل اپسیم توانست با دقت قابل‌قبولی مراحل عملکرد گیاهان را برآورد نماید. سایر شاخص‌های ارزیابی مدل (CRM، D-index و R2) نیز کارایی زیر مدل‌های مذکور را تأیید کردند. تطابق مقادیر شبیه‌سازی صفات فنولوژیکی و عملکردی ارقام تریتیکاله بیشتر از گیاهان گندم و جو بود. تطابق مقادیر شبیه‌سازی‌شده صفات عملکردی نیز در ارقام جو بیشتر از گندم بود.

نتیجه‌گیری: بنابر نتایج این بررسی، براساس ضرایب ژنتیکی به‌دست آمده، با استفاده از زیرمدل‌های اپسیم می‌توان تاریخ‌های فنولوژیک و عملکرد ارقام مورد مطالعه را در مناطق و شرایط مختلف (سطوح مختلف رژیم‌های رطوبتی، کودی، تاریخ کشت‌های مختلف و غیره)، بدون اجرای آزمایش‌های زمان‌بر و پرهزینه برآورد نمود. در این راستا استفاده از مدل زراعی اپسیم در پیش‌بینی، سناریوسازی و اتخاذ تصمیم‌های مدیریتی می‌تواند راهگشا باشد.

کلیدواژه‌ها

• اعتبارسنجی مدل
• پیش‌بینی تولید
• ضرایب ژنتیکی
• کالیبراسیون مدل
• مدل‌های زراعی

عنوان مقاله [English]

The Parameterization and Evaluation of the APSIM Model to Simulation of Yield and Phonological Traits of some Wheat, Barley and Triticale Cultivars

نویسندگان [English]

• Sorayya Navid ¹
• Mohammadreza Jahansouz ¹
• Saied Soufizadeh ²

¹ Department of Agronomy and Plant Breeding, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

² Department of Agroecology, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

The present study was conducted to parameterization and evaluation of the APSIM-Wheat and APSIM-Barley sub models to simulation of yield and phenological traits of some wheat, barley and triticale cultivars in Alborz province. The inputs of the model included soil, climatic, plant and management information. In order to record the aforementioned information, a four-year experiment was conducted. To parametrize the model and determining the genetic coefficients of the studied cultivars, two-year field experiments were conducted in randomized complete block design with 14 treatments (six barley, six wheat and two triticale cultivars) and with three repetitions in the Atomic Energy Organization farm in 2014-2015 and the Faculty of Agriculture of Tehran University in 2016-2017. By using field experimental data, genetic coefficients of cultivars were identified and the model was localized based on it. In order to evaluate the field sampling model (in 2018-2019 and 2019-2020), 60 selected farms in Alborz province were taken. The results of the simulation of flowering and physiological maturity stages by using the APSIM-Wheat and APSIM-Barley sub models showed a very good agreement between the simulated and observed experimental values in all studied wheat, barley and triticale cultivars and the model was able to predict phenological traits with excellent quality and acceptable accuracy (nRMSE ˂ 10%). In both years of the experiment, the normalized root mean square value (nRMSE) was less than five percent for grain and biological yield of wheat, barley, and triticale cultivars. APSIM model was able to estimate the phenological stages and yield of plants with excellent quality and acceptable accuracy. Other model evaluation indicators (CRM, D-index and R2) also confirmed the robustness of the mentioned sub models. The agreement of simulated values of phenological and functional traits of triticale cultivars was greater than that of wheat and barley cultivars. In barley cultivars the agreement of simulated values of yields was also higher than wheat cultivars. Therefore, based on the obtained genetic coefficients, by using sub-models of APSIM, it is possible to estimate the phenological dates and yields of studied cultivars in different regions and conditions (different levels of moisture regimes, fertilizers, dates of different crops, etc.), without running time-consuming and expensive experiments. Therefore, based on the obtained genetic coefficients, by using sub-models of APSIM, it is possible to estimate the phenological dates and yields of studied cultivars in different regions and conditions (different levels of moisture regimes, fertilizers, dates of different crops, etc.), without running time-consuming and expensive experiments.

کلیدواژه‌ها [English]

• Calibration of model
• Crop Models
• Genetic coefficients
• Model validation of model
• Prediction of yield