مدل سازی انتقال و جذب آب در مزرعه کلزای بهاره با تکیه بر دینامیک رشد ریشه

چکیده رشد روز افزون رایانه های نسل جدید امکان استفاده و بکارگیری مدل های ریاضی پیچیده تر جهت پیش بینی جریان آب و جذب ریشه در خاک و به تبع آن دینامیک رشد گیاه را با دقت بالاتری فراهم کرده است. با توجه به اینکه یک مدل دینامیک مخصوص جریان آب در منطقه ریشه کلزا ارائه نشده است و با در نظر گرفتن اهمیت کلزا بعنوان یک گیاه روغنی مهم در این مطالعه رشد و جریان آب در ناحیه ریشه کلزای بهاره برای استراتژی های مختلف آبیاری شبیه سازی گردید و یک مدل شبیه ساز رشد و جریان آب در مزرعه کلزا ارائه شد. در این مدل سازی برای تخمین رطوبت خاک در عمق های مختلف ناحیه ریشه از معادله ریچاردز استفاده شد. شبیه سازی ماده خشک کلزا بر اساس تابش تجمعی رسیده به سطح زمین و جذب شده توسط گیاه انجام شد. اثر کاهش تعرق نیز در شبیه سازی ماده خشک گیاه با اعمال روش جدیدی در نظر گرفته شد. برای شبیه سازی شاخص سطح برگ، تابعی وابسته به درصد محدودیت آب آبیاری و ماده خشک ارائه گردید. برای شبیه سازی دینامیک رشد ریشه روش جدید وابسته به تغییرات نسبت ماده خشک ریشه به ماده خشک اندام هوایی و محدودیت آب آبیاری تکوین و در مدل سازی دینامیک جذب آب استفاده شد. نسبت ماده خشک ریشه به ماده خشک اندام هوایی گیاه بصورت تابعی از درصد محدودیت آب آبیاری ارائه گردید. برای پیش بینی تعرق در شرایط بدون محدودیت آب، روشی بر اساس شاخص سطح برگ تکوین و در مدل-سازی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از روش فوق نیازی به نورسنجی در مزرعه، جهت جداسازی تبخیر از تعرق و تخمین نور جذب شده توسط پوشش گیاهی نیست. همچنین برای تخمین دمای ساعتی سطح خاک در ساعات روز معادله جدید براساس سطح برگ، زاویه ارتفاع خورشیدی و عامل تصویر سایه ارائه شد. مدل توسعه داده شده، مقادیر درصد رطوبت خاک، ماده خشک، شاخص سطح برگ، عمق ریشه، مراحل فنولوژیکی گیاه و تبخیر-تعرق روزانه گیاه کلزای بهاره رقم rgs003 را بصورت خروجی داده و توانایی تخمین دمای سطح خاک و هدایت هیدرولیکی غیر اشباع خاک مزرعه را نیز دارد. از مدل توسعه داده شده می توان در برنامه ریزی آبیاری، بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر رشد گیاه، بررسی تأثیر تک تک عوامل ورودی روی رشد و جریان آب خاک بدون تداخل تأثیر عوامل دیگر استفاده نمود. برای تهیه داده های مزرعه ای آزمایشی شامل چهار تیمار آبیاری i1، i2، i3 و i4 بترتیب برابر نیاز آبی بالقوه، 20 درصد، 35 درصد و 50 درصد کمتر از نیاز آبی بالقوه بصورت بلوک های کامل تصادفی در طول دو سال اجرا گردید. علاوه بر ارائه یک مدل جدید برای شبیه سازی رشد و جریان آب در مزرعه کلزا، بسیاری از خصوصیات کلزا که برای مدل سازی لازم است، برای منطقه تعیین شد. مقادیر ضریب استهلاک نوری، عامل تصویر سایه و کارآیی مصرف انرژی برای منطقه تعیین شد. مراحل رشد و مقادیر ضریب گیاهی کلزا با استفاده از اندازه گیری های لایسیمتری تعیین گردید. تبخیر-تعرق فصلی کلزا در سال زراعی اول و دوم بترتیب برابر 582 و 4/540 میلی متر بدست آمد. نسبت وزن ریشه به وزن اندام های هوایی اندازه گیری شد، بطوریکه کمترین و بیشترین مقدار آن بترتیب برای تیمارهای آبیاری کامل و پنجاه درصد محدودیت آب بدست آمد. مقدار ماده خشک تولیدی در اندام های هوایی گیاه در تیمار بدون محدودیت آب در سال اول و دوم بترتیب برابر 25/10 و 02/11 تن بر هکتار، مقدار حداکثر شاخص سطح برگ بترتیب برابر 48/4 و 27/4 و حداکثر عمق ریشه بترتیب برابر 80 و 73 سانتی متر اندازه-گیری شد. مدل توسعه یافته، با استفاده از داده های مزرعه ای سال اول و دوم جهت واسنجی و اعتبار سنجی اجرا شد. بررسی های آماری نشان داد که در هر دو حالت واسنجی و اعتبار سنجی، بین مقادیر پیش بینی شده و اندازه گیری شده ی اختلاف معنی داری در سطح احتمال 5 درصد وجود ندارد.