بهره گیری از رهیافت مدل سازی در طراحی تیپ ایده آل گندم برای شرایط تنش خشکی در شرایط آب و هوایی مشهد

با وجودی که گندم در بین گیاهان زراعی به دلیل وجود تنوع ژنتیکی طبیعی بیش از هر گیاه دیگری مورد علاقه متخصصان اصلاح نباتات می باشد، اما واقعیت این است که برنامه های اصلاحی در محیط های مستعد تنش خشکی فقط به میزان نصف مناطق معتدله سبب افزایش عملکرد آن شده است. از آنجایی که روش های تجربی اصلاح نباتات، که مبتنی بر انتخاب بر اساس عملکرد می باشند وراثت پذیری پایینی دارند، لذا اکثر محققان معتقدند که روش های غیرمستقیم اصلاحی بر اساس شناخت صفات فیزیولوژیکی گیاه می توانند خصوصیات کلیدی تعیین کننده عملکرد در شرایط تنش خشکی را شناسایی کنند. این مسئله نیازمند درک مبانی فیزیولوژیکی عملکرد گیاه است و مدل سازی یکی از علوم تقریباً جدیدی است که کمک زیادی در درک مبانی فیزیولوژیکی رشد و نمو گیاهان زراعی می کند. این مطالعه با هدف ارزیابی مدلی برای شبیه سازی رشد و نمو گندم تحت شرایط تنش خشکی و استفاده از آن در طراحی تیپ ایده آل گندم برای شرایط آب و هوایی مشهد صورت گرفت. بدین منظور ابتدا زیرمدلی جهت شبیه سازی اجزای موازنه آب خاک با تکیه بر روش پنمن-مونتیث فائو ساخته شد. سپس مدلی جهت شبیه سازی رشد و نمو گندم با بهره گیری از مدل های پایه sucros و lintul توسعه پیدا کرد و با مدل موازنه آب خاک تلفیق شد. دو آزمایش مزرعه ای در سال زراعی 90-1389 جهت آزمون تعیین اعتبار نتایج مدل در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد به اجرا در آمد. سپس جهت اطمینان بیشتر از نتایج شبیه سازی، مدل مورد نظر با استفاده از داده های سه پایان نامه کارشناسی ارشد، که در فاصله سالهای 1379 تا 1388 در دانشگاه فردوسی مشهد اجرا گردیده بود مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت مدل جهت شبیه سازی عملکرد پتانسیل، عملکرد تحت شرایط محدودیت آب (بدون آبیاری در فصل بهار) و آنالیز خلاء عملکرد ناشی از تنش خشکی برای یک دوره زمانی ده ساله (فاصله سال های 1379 تا 1389) به کار گرفته شد و پس از انجام آنالیز حساسیّت مدل صفات مناسب جهت طراحی تیپ ایده آل گندم در شرایط آب و هوایی مشهد شناسایی شدند. آزمون های تعیین اعتبار و تأیید مدل نشان دادند که توانایی مدل از نظر شبیه سازی عملکرد نهایی گندم تحت گستره ای از مقادیر متفاوت فراهمی آب عالی بود (rmse% = 8.63). البته دقت مدل در شبیه سازی سطح برگ و تولید ماده خشک تا حدودی کمتر از عملکرد نهایی ارزیابی شد. شبیه سازی صحیح تبخیر و تعرق بر اساس روش پنمن-مونتیث فائو و سایر اجزای موازنه آب خاک یکی از دلایل موفقیت مدل در شبیه سازی رشد و نمو گندم تحت شرایط تنش خشکی بود. آنالیز حساسیت مدل نشان داد که عملکرد گندم با افزایش پارامترهای کارایی مصرف نور، ضریب خاموشی نور و سطح ویژه برگ افزایش یافت. همچنین بهترین تیپ نموی تحت شرایط تولید پتانسیل تیپی بود که کمترین سرعت نمو را در طول فصل رشد داشت. تحت شرایط محدودیت آب نیز تیپ نموی مطلوب تیپی بود که طول دوره پر شدن دانه کوتاهتری داشت اما طول دوره رویشی آن طولانی تر بود. در این شرایط طولانی بودن دوره رویشی سبب افزایش سیستم ریشه ای، افزایش سطح برگ، جذب بیشتر نور و در نتیجه تولید ماده خشک بالا شد و مزیت کوتاه بودن دوره پر شدن دانه به دلیل اجتناب از دماهای بالا و خشکی های شدیدتر مراحل پایانی فصل رشد بود. در نهایت تیپ ایده آل مناسب برای شرایط تنش خشکی در شرایط آب و هوایی مشهد تیپی با برگ های نازک و عمودی همراه با غلظت نیتروژن برگ بالا، سبزبمان طولانی تر، سرعت نمو کمتر قبل از مرحله گلدهی و سرعت نمو بالاتر بعد از آن و دارای درجه بالاتری از مقاومت به سرما نسبت به ارقام کنونی تعریف شد. بر اساس نتایج شبیه-سازی مدل، کاشت زودتر این تیپ گندم در شرایط آبی سبب افزایش قابل توجه عملکرد خواهد شد.