كليدواژه :
APSIM-Maize , تغيير اقليم , تعداد دانه , بيشينه شاخص سطح برگ
چكيده فارسي :
سابقه هدف: تغيير اقليم به طور مستقيم مي‌تواند بر امنيت غذايي در نقاط مختلف جهان تأثيرگذار باشد، زيرا فرآيندهاي تغيير اقليم كه شامل افزايش غلظت دي اكسيد كربن اتمسفري، دما و متغير بودن بارش است، به‌طور مستقيم محصولات كشاورزي را تحت تأثير قرار مي-دهد. ذرت از جمله گياهان C4 است كه نسبت به تغييرات اقليمي حساس مي‌باشد. بنابراين براي مقابله و كاهش حساسيت ذرت در مواجه با تغييرات اقليمي نيازمند به كار بردن راهكارهاي سازگاري مي‌باشيم. يكي از راهكارهاي موثر استفاده از تغيير تاريخ كاشت‌ها است. بسياري از مطالعات نشان مي‌دهند كه تغيير در تاريخ كاشت‌ها بويژه تاريخ كاشت هاي زودهنگام مي‌تواند به مقابله با تغييرات اقليمي كمك كند.
مواد و روش: اين تحقيق در سه شهرستان از استان كرمانشاه انجام شد. بدين منظور ابتدا اقليم آينده اين شهرستان‌ها با استفاده از داده‌هاي اقليمي بلندمدت دوره پايه (شامل دماي كمينه و بيشينه، بارندگي و تشعشع روزانه در دوره پايه 2009 -1980) و با استفاده از روش ارائه شده توسط AgMIP تحت دو سناريوي اقليمي RCP4.5 و RCP8.5 براي دوره 2069 -2040 توليد شدند. آزمايش‌هاي بلند مدت شبيه‌سازي از يك رقم (سينگل كراس 704)، پنج تاريخ كاشت (16 فروردين، 31 فروردين، 15 ارديبهشت، 30 ارديبهشت و 15 خرداد)، 3 منطقه (كرمانشاه، كنگاور و اسلام آباد) و دو سناريوي اقليمي در 30 سال تشكيل شدند كه در مجموع شامل 1350 آزمايش شبيه‌سازي بودند. در اين تحقيق از مدل APSIM براي شبيه‌سازي رشد و عملكرد ذرت دانه‌اي استفاده شد. در اين تحقيق تمامي شبيه‌سازي‌ها در شرايط پتانسيل و عدم محدوديت نيتروژن و آب انجام شد. اين مدل پيش‌تر براي رقم سينگل كراس 704 كه رايج‌ترين رقم مورد كشت در استان كرمانشاه مي‌باشد پارامتريابي و ارزيابي شده است. در اين مطالعه براي تمامي تجزيه‌هاي آماري و رسم شكل‌ها از نرم افزار OriginPro 9.1 (Seifert, 2014) و R (R Core Team, 2016) استفاده گرديد.
يافته‌ها: ميانگين عملكرد استان كرمانشاه در دوره پايه 11354 كيلوگرم در هكتار بود. نتايج نشان داد كه به طور متوسط عملكرد دانه ذرت در استان كرمانشاه در سال 2050 نسبت به دوره پايه تحت RCP4.5 و RCP8.5 به ترتيب 60/82 و 80/73 درصد كاهش مي يابد. در بين شهرستان‌هاي مختلف كنگاور با ميانگين 13426 كيلوگرم در هكتار بيشترين و كرمانشاه با ميانگين 7952/4 كيلوگرم در هكتار كمترين عملكرد را در دوره پايه داشتند. نتايج نشان دادكه بطور ميانگين بالاترين عملكرد در شرايط تغيير اقليم در يك تاريخ كاشت زودهنگام (16 فروردين) با 7071/2 و 4743 كيلوگرم در هكتار (به ترتيب در RCP4.5 وRCP8.5) به دست آمد. در آينده بطور متوسط (ميانگين دور سناريو) طول دوره رشد، رشد رويشي و رشد زايشي به ترتيب نسبت به دوره پايه 4/7، 4 و 1/7 درصد كاهش داشت. همچنين در دوره آينده ميانگين تعداد و وزن دانه در استان كرمانشاه كاهش يافت به طوري كه تحت RCP4.5 اين كاهش به ترتيب برابر با 56/5و 31/8 درصد بود و تحت RCP8.5 اين كاهش به ترتيب برابر با 78/5 و 59/3 درصد بود. با اين وجود اين كاهش در طول دوره رشد، رشد رويشي، رشد زايشي، تعداد دانه و وزن دانه در تاريخ كاشت زودهنگام 16 فروردين نسبت به بقيه تاريخ كاشت‌ها بويژه تاريخ كاشت‌هاي ديرهنگام كمتر بود.
نتيجه‌گيري: بطوركلي نتايج اين تحقيق نشان دهنده تاثيرات منفي تغيير اقليم بر روي عملكرد ذرت استان كرمانشاه و همچنين تاثيرات منفي اين تغييرات بر روي خصوصيات فيزيولوژيك و فنولوژيك ذرت بود. اين تاثيرات منفي غيرقابل اجتناب بوده با اين وجود نتايج نشان داد تاريخ كاشت‌هاي زودهنگام مي‌تواند اين تاثيرات منفي را كاهش دهد. به طوري كه در بيشتر موارد تاريخ كاشت زودهنگام 16 فروردين توانست در دوره آينده اثرات منفي تغيير اقليم را بر عملكرد دانه و خصوصيات فيزيولوژيك و فنولوژيك ذرت را كاهش دهد.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Climate change can directly effect on worldwide food security because climate change processes (such as increasing of CO2 concentration and temperature and variability of precipitation) have directly effect on crops. Corn such as C4 plants that are sensitive to climate changes. Therefore to reduce the sensitivity of the maize in the face of climate change, we need to apply adaptation strategies. One of the effective strategies is the changes in sowing dates. Many of studies have shown that changes in sowing dates (particularly the use of early planting dates) can reduce the negative effects of climate change.
Materials and methods: This research was conducted in three locations of Kermanshah Province. Accordingly, the future climate in the study areas was generated using long-term (1980-2009) climate data of the baseline (included minimum and maximum temperatures, rainfall and global radiation) and AgMIP technique under two climate scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) for the future period of 2040 -2069. Long-term simulation experiments consisted of five sowing dates (5st April, 20st April, 5st May, 20st May, 5st June), three locations (Kermanshah, Kangavar and Eslamabad), two future climate scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) in 30 years. In total, around 1350 simulation experiments were carried out. In this study, APSIM crop model was used for simulation of maize growth and yield. In this study, all of the simulations were conducted in potential conditions and water- and nitrogen-limited production situations were not considered in the current study. APSIM model has previously been calibrated and evaluated for SC704 cultivar (this cultivar is the most common cultivated cultivar in the Kermanshah Province). In current research, all the output data was analyzed, graphed and mapped using the R software package (24) and OriginPro9.1 (31).
Results: Average grain yield of Kermanshah Province was 11354 Kg ha-1 in the baseline. Results showed that in 2050, on average grain yield was reduced 60.82 and 80.73 % (under RCP4.5 and RCP8.5, respectively) compared to baseline. In different locations, the highest and lowest grain yield in the baseline were recorded in the Kangavar with 13426 Kg ha-1 and Kermanshah with 7952.4 Kg ha-1. When averaged across locations, the highest grain yield in the climate change conditions was obtained in an early sowing date (5st April) with 7071.2 and 4743 Kg ha-1 (under RCP4.5 and RCP8.5, respectively). In future on average (two scenarios) duration of growth period, vegetative and reproductive growth periods (4.7, 4 and 1.7 %, respectively) were decreased compared to the baseline. Also, in future, the number of grains and grain weight were reduced in Kermanshah Province so that under RCP4.5 were 56.5 and 31.8 %, respectively and under RCP8.5 were 78.5 and 59.3 %, respectively. However, these reductions in duration of growth period, vegetative and reproductive growth periods, the number of grains and grain weight were less in 5st April early sowing date than other sowing dates (especially late sowing dates).
Conclusion: Generally, results of the current study indicated that climate change had negative effects on maize yield and maize physiological and phenological characteristics in Kermanshah Province. However, early sowing dates might reduce these negative effects. So that in most cases, 5st April can reduce negative effects on maize yield and maize physiological and phenological characteristics in the future period.
