تحقیق حاضر در قالب یک آزمایش مزرعه ای در طی سال های 1387 و 1388 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس و با هدف ساخت یک مدل مکانیستیک جدید برای ذرت در بعد مدل سازی پویایی نیتروژن و رشد در شرایط بدون علف هرز در شبیه ساز سیستم های تولید کشاورزی (apsim) و نیز معرفی پارامتری فیزیولوژیک برای گنجانده شدن در مدل های مکانیستیک رقابت ذرت با علف هرز به منظور پیش بینی دقیق تر میزان اُفت عملکرد انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل سه عاملی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار به اجرا در آمد. عامل اول متشکل از سه سطح نیتروژن در مقادیر 138، 184 و 230 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار بود، که به ترتیب 75% مقدار بهینه، مقدار بهینه و 125% مقدار بهینه نیتروژن مورد نیاز گیاه برای حصول بیشینه عملکرد در شرایط عدم تنش بودند. عامل دوم آزمایشی دو گونه علف هرز تاج خروس (amaranthus retroflexus l.) و ارزن (panicum miliaceum l.) بود. عامل سوم آزمایشی، تراکم علف هرز در دو سطح کم و زیاد در نظر گرفته شد. یادداشت برداری و نمونه برداری های صورت پذیرفته در طول دوره رشد ذرت، مشتمل بر یادداشت برداری های فنولوژیک، نمونه برداری های تخریبی و تعیین غلظت نیتروژن اندام های گیاهی بودند. پس از اتمام عملیات مزرعه ای و اندازه گیری تمامی صفات مورد نیاز، اقدام به مدل سازی رشد و نمو و پویایی نیتروژن در ذرت در شرایط عاری از رقابت با علف های هرز از طریق ساخت یک مدل جدید برای شبیه سازی پویایی نیتروژن گردید. نتایج آزمایش مشخص ساخت که مدل جدید به خوبی می تواند روند تغییرات ماده خشک و محتوای نیتروژن اندام های مختلف ذرت را در طول دوره رشد شبیه سازی کند. بر اساس نتایج به دست آمده، نیتروژن ویژه برگ (sln) بحرانی در ذرت 1/1 گرم نیتروژن در متر مربع برگ بود بدین مفهوم که چنانچه sln به کمتر از این مقدار تنزل یابد گیاه دچار کمبود نیتروژن می گردد و فرآیندهای توسعه سطح برگ و کارایی مصرف تشعشع تحت تاثیر قرار می گیرند. کاهش 92 کیلوگرمی در نیتروژن خالص مصرفی محتوای نیتروژن کل گیاه در شرایط عدم رقابت با علف های هرز را کاهش داد و سبب شد تا عملکرد دانه در سال اول از 1077 به 873 گرم در متر مربع و در سال دوم از 970 به 769 گرم در متر مربع کاهش یابد. این مسئله به خوبی توسط روند شبیه سازی شده تغییرات sln در هر دو سال نیز نشان داده شد به طوری که این میزان کاهش در کود نیتروژنی مصرفی موجب گردید تاsln در تیمار 138 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار حدود 11 روز سریع تر (نسبت به بالاترین سطح کودی) به کمتر از حد بحرانی تعیین شده کاهش یابد. علت این مسئله آغاز سریع تر انتقال مجدد نیتروژن از برگ ها به دانه در نتیجه اعمال تنش نیتروژنی بود. رقابت با علف های هرز تاج خروس و ارزن نیز عملکرد دانه ذرت را در مجموع دو سال بین 18 تا 45% نسبت به تیمار شاهد در بالاترین مقدار کود مصرفی کاهش داد. نتایج این آزمایش نشان داد که علف هرز ارزن نسبت به علف هرز تاج خروس از توان خسارت زایی بیشتری بر ذرت برخوردار بود. کمترین میزان عملکرد دانه (566 گرم در متر مربع) در مجموع دو سال متعلق به تراکم بالای ارزن در سطح کودی 138 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار بود. در مجموع نتایج آزمایش حاضر نشان داد که مدل جدید در مقایسه با مدل قدیمی ذرت، ماده خشک و عملکرد دانه نهایی تولید شده را به گونه ای بسیار دقیق تر شبیه سازی نمود و نیز اینکه sln می تواند به عنوان معیاری بسیار مناسب و قابل اطمینان که اثرات فیزیولوژیک تنش علف هرز بر گیاه زراعی را نشان دهد به کار برده شود.

یکی از اهداف علم کشاورزی دقیق، ایجاد ابزار های با دقت و توانمندی های بیشتر برای بررسی فرآیند های آب خاک، گیاه و اتمسفر و در نهایت، یافت و معرفی بهترین استراتژی های مدیریت مزرعه ای است. هدف از این مطالعه توسعه مدلی بر پایه مدل ceres-maize است که با توجه به شرایط خاص کشورمان توانمندی های بیشتری برای شبیه سازی رشد ذرت در شرایط تنش شوری و خشکی داشته باشد. گیاهی است گه بتواند در در این مطالعه با هدف ایجاد مدلی مرکب و توانمند تر، مدل های پرکاربرد و قدرتمند csm-ceres-maize از بسته نرم افزار dssat نسخه 4 و swap به یکدیگر متصل شدند تا هریک از مدل ها بتوانند از ویژگی های منحصر به فرد مدل دیگر استفاده کنند. مدل توسعه داده شده با نام پیشنهادی ceres-maize-hbased مقادیر روزانه رطوبت خاک، تبخیر و تعرق واقعی و پتانسیل و جذب آب توسط ریشه را از مدل swap دریافت کرده و برای انجام محاسبات مربوط به این مقادیر، پارامتر های رشد روزانه ریشه و مقدار شاخص سطح برگ را به آن مدل ارسال می کند. در نهایت مدل توسعه داده شده ceres قادر است تا از مزایای مدل swap همچون تاثیر میزان شوری بر کاهش جذب آب توسط گیاه، تاثیر وجود زهکش بر میزان رطوبت روزانه خاک و بسیاری از قابلیت های دیگر در شبیه سازی رشد گیاه بهره ببرد. مدل توسعه یافتهceres-maize-hbased براساس میزان مکش آب در خاک عمل می کند. مدل با داده های حاصل از یکسال کشت ذرت علوفه ای رقم سینگل کراس 704، در منطقه ورامین برای 4 سطح آبیاری و 3 سطح کود مورد واسنجی و ارزیابی قرار گرفت. مدل ابتدا با ضرائب گیاهی مربوط به تیمار 150 کیلوگرم نیتروژن بر هکتار هر تیمار آبیاری و همچنین ضرائب ژنتیکی رقم مورد نظر که در مطالعات پیشین تعیین شده بود واسنجی شد و سپس برای تیمارهای صفر و 200 کیلوگرم نیتروژن برهکتار برای تمام سطوح آبیاری ارزیابی شد. با توجه به مقایسه دو مدل از دیدگاه های مختلف نتایج نشان دادند که هر دو مدل می توانند به خوبی رشد و تولید ذرت را شبیه سازی کنند. تفاوت معنی دار مابین عملکرد نسخه توسعه یافته مدل و نسخه اصلی مدل در پیش بینی میزان تبخیر از سطح خاک در تمام تیمار ها، میزان تعرق واقعی گیاه در تیمار های بدون تنش، میزان متوسط زیتوده و مقدار نهایی آن در زمان برداشت مشاهده شد. در حالی که هیچگونه اختلاف معنی داری ما بین شبیه سازی میزان مجموع آب خاک مابین دو نسخه از مدل مشاهده نشد. با توجه به نتایج فوق، انتخاب مدل با عملکرد بهتر نیاز به مطالعات دقیق تر و عمیق تری دارد. در کل به سبب اینکه مدل توسعه یافته در شبیه سازی پارامترهدف (ماده خشک) عملکرد نسبتا موفقی از خود نشان داد، می توان نتیجه گرفت با وجود نیاز مدل به اصلاحات بیشتر، اتصال دو مدل با موفقیت صورت گرفته و مدل جدید آماده استفاده در پژوهش های بیشتر مرتبط با شبیه سازی رشد ذرت است.