واسنجی و ارزیابی مدل oilcrop-sun برای گیاه آفتابگردان در سطوح مختلف آب کاربردی و کود نیتروژنی

در شرایط کمبود منابع آب استفاده از راهکارهایی برای بهره وری بهینه از منابع آب و رسیدن به عملکرد اقتصادی ضروری است. برای رسیدن به بالاترین کارایی مصرف آب و عملکرد محصول لازم است بهترین استراتژی مدیریتی آب و کود نیتروژن در شرایط بحران آب بررسی شود. اجرای طرحهای پژوهشی مزرعه ای اگرچه دقیق ترین روش محسوب می شوند اما زمان بر و هزینه بر هستند و داده های حاصل از آن ها قابل انتقال به نقاط دیگر نیست. از این رو مدل های گیاهی با کارایی آسانتر و سریعتر برای استفاده بهینه و دقیق از منابع آب و کود در دسترس، مورد استفاده قرار می گیرند. در این راستا تحقیقی با هدف واسنجی و ارزیابی مدل oilcrop-sun برای رقم یوروفلور گیاه آفتابگردان و بررسی کارایی مدل مذکور تحت سطوح مختلف آبیاری و کود نیتروژنی انجام شد. بدین منظور در سال 1390 پژوهشی با استفاده از طرح آماری کرت های نواری در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه آموزشی لورک دانشگاه صنعتی اصفهان اجرا گردید. فاکتور اول طرح آزمایشی چهار سطح آبیاری شامل دو سطح کم آبیاری (w2=0.8smd و w1=0.6smd) و یک سطح آبیاری کامل (w3=1smd) و یک سطح بیش آبیاری (w4=1.2smd) بود (smd کمبود رطوبت خاک تا حد رطوبت گنجایش زراعی می باشد). سه سطح کودی صفر، 50 و 100 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار به عنوان فاکتور دوم لحاظ گردید. در این طرح دو هیبرید آفتابگردان، یوروفلور و سیرنا کاشت شدند. برای تعیین زمان و مقدار آبیاری، رطوبت خاک با استفاده از دستگاه رطوبت سنج pr2 در شش لایه خاک در سطح کودی n50 در 12 پلات آزمایشی (4 سطح آبیاری در 3 تکرار) به صورت روزانه پایش شد. طی دوره رشد در چهار مرحله نمونه های گیاهی جهت تعیین وزن زیتوده، وزن خشک طبق، ساقه و برگ تهیه شدند. همچنین در چهار مرحله طی دوره رشد پارامترهای قطر ساقه، قطر طبق، ارتفاع گیاه و تعداد برگ نیز اندازه گیری شدند. پارامترهای برداشت محصول شامل تعداد دانه در طبق، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، درصد روغن دانه و درصد نیتروژن دانه بودند. با استفاده از داده های مزرعه ای جمع آوری شده مدل گیاهی oilcrop-sun واسنجی و برای سطوح مختلف آب و کود نیتروژنی ارزیابی گردید. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که متوسط ضریب گیاهی واریته های یوروفلور و سیرنا با دوره رشد 95 روزه برای اقلیم خشک اصفهان، بر اساس بیلان آب خاک در مرحله توسعه برابر 0.75 و 0.72، در مرحله میانی برابر 1.18 و 1.15 و در مرحله نهایی برابر 0.90 و 0.84 بود. اثر سطوح مختلف آبیاری بر ارتفاع نهایی بوته، قطر ساقه، قطر طبق، وزن ساقه، وزن برگ، وزن طبق، زیتوده کل، شاخص وزن طبق، دانه و روغن تولیدشده در واحد سطح، وزن هزار دانه و کارایی مصرف آب آبیاری (iwue) بر اساس دانه و روغن برای واریته یوروفلور معنی دار بود. اثر سطوح مختلف کود نیتروژن بر ارتفاع نهایی گیاه، وزن طبق، زیتوده کل، وزن برگ، شاخص وزن طبق، درصد روغن و وزن هزار دانه هیبرید یوروفلور معنی دار بود. سطح بهینه ی آب کاربردی طی فصل رشد، سطح آبی w3 بود که در این سطح بیشترین مقدار iwue حاصل شد. بیشترین مقدار تولید دانه در تیمار w4n100 حاصل شد. در سطوح کم آبیاری افزایش مصرف کود نیتروژن بر دانه و روغن تولیدی اثری منفی داشت. ضرایب ژنتیکی حاصل از واسنجی مدل oilcrop-sun برای واریته یوروفلور p1= 278، p2= 5، p5= 693، g2= 1000، g3= 1.02 وo1= 60 بدست آمد. نتایج حاصل از واسنجی حاکی از دقت قابل قبول این فرآیند بود. مدل توانست زمان های فنولوژی گیاه آفتابگردان نظیر زمان گلدهی و زمان رسیدگی فیزیولوژیک را دقیقاً پیش بینی کند. بیشترین درصد تفاوت میان مقادیر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده در تیمار w3n50 برابر 13.1 درصد برای نیتروژن دانه و در تیمار w4n50 برابر 17.2 درصد برای وزن تک دانه گیاه بود. نتایج ارزیابی نشان داد عملکرد دانه برای 12 تیمار آزمایشی با مقدار شاخص nrmse برابر 18.5 درصد و شاخص d برابر با 0.92 بسیار خوب شبیه سازی شد. از مقایسه مقادیر شبیه سازی شده توسط مدل در تیمارهای مختلف آب و کود نیتروژن مشاهده میشود که مقدار d برای نیتروژن دانه برابر 0.93، و برای روغن تولید شده در هکتار 0.91 میباشد و مقدار nrmse به ترتیب برابر 20 و 22 درصد می باشد. این نتایج دلالت بر امکان استفاده از مدل برای پیشبینی مقدار نیتروژن و روغن دانه تحت شرایط مدیریت های مختلف آب کاربردی و نیتروژن دارد. در تحقیق حاضر با توسعه مدلهای ضریب گیاهی بر پایه روز پس از کاشت و مقدار انرژی دریافتی در راستای توسعه روشهای آبیاری تحت فشار امکان افزایش دقت مدیریت آبیاری در مزرعه میسر شد. اثر متقابل سطوح مختلف آب و کود نیتروژنی بررسی و بهترین سطح آب و کود نیتروژن متناظر برای آفتابگردان شناسایی شد. همچنین با واسنجی و ارزیابی مدل گیاهیoilcrop-sun بستر لازم برای بررسی استراتژیهای مختلف آب و کود نیتروژنی روی گیاه آفتابگردان فراهم شد تا بتوان بهترین راهکار مدیریتی را در شرایط بحران آب برای تولید بیشترین محصول تعیین کرد. از طرفی با صحت سنجی و معتبرسازی مدل مذکور در این پژوهش راه برای بررسی اثر تغییرات اقلیم روی عملکرد گیاه آفتابگردان هموار شده است.