ارزيابي اثرات تغيير اقليم و راهكارهاي سازگاري به آن بر عملكرد و كارايي مصرف آب گندم آبي (Triticum aestivum): مطالعه موردي استان خراسان رضوي

سابقه و هدف: در ميان محصولات زراعي در ايران، گندم داراي اهميت ويژه اي مي‌باشد و به نظر مي‌رسد كه نياز كشور به اين محصول در آينده افزايش يابد. از سوي ديگر به منظور بهبود كارايي و تاب آوري سيستم‌هاي كشاورزي، پيش‌بيني اثرات تغيير اقليم بر محصولات زراعي به ويژه گندم در مناطق خشك و نيمه خشك ضروري به نظر مي‌رسد. در همين راستا، هدف از انجام اين تحقيق شبيه‌سازي تغييرات عملكرد و كارايي مصرف آب گندم در آينده (2050) تحت اثر تغييرات اقليمي به ويژه افزايش CO2 اتمسفري در چهار شهرستان خراسان رضوي، به عنوان يك استان گندم خيز، و ارزيابي اثر تغيير تاريخ كاشت در آينده بر بهبود اين تغييرات بود. مواد و روش ها: در اين تحقيق اقليم آينده (2050) چهار شهرستان خراسان رضوي ( قوچان، گناباد، تربت حيدريه و سبزوار ) با استفاده از داده‌هاي اقليمي بلند مدت مربوط به دوره پايه (2010-1980)، توسط روش ارائه شده توسط AgMIP و تحت دو سناريوي اقليمي (RCP4.5 و RCP8.5) شبيه‌سازي شد. مدل گردش عمومي مورد استفاده در اين تحقيق MPI-ESM-MR بود و به منظور شبيه‌سازي رشد، عملكرد و ميزان مصرف آب گندم در طول دوره رشد از مدل APSIM-Wheat استفاده شد. براي محاسبه اثر افزايش غلظت CO2 بر رشد و نمو گندم در آينده نيز دو سناريوي CC (تغييرات اقليمي به همراه افزايش غلظت CO2 ) و FC (تغييرات اقليمي در شرايط ثابت در نظر گرفتن CO2 در سطح فعلي) در نظر گرفته شد. يافته ها: نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان دادند كه در آينده در شهرستان‌هاي مورد مطالعه ميانگين دما در طول دوره رشد 6/1 درجه سانتي‌گراد افزايش و ميانگين بارندگي 85/5 درصد كاهش مي يابد. در سناريوي CC ميانگين عملكرد در تمامي شهرستان‌ها، 91/4 درصد در RCP4.5 و 77/4 درصد در RCP8.5 افزايش يافت. ولي در سناريوي FC، عملكرد در تمام شهرستان‌هاي مورد مطالعه به جز گناباد كاهشي بوده و ميانگين كاهش عملكرد در هر دو RCP به ترتيب 98/4 و 56/7 درصد بود. علاوه بر آن ميانگين كارايي مصرف آب نيز به ترتيب در دو سناريوي RCP و در سناريوي CC 21/12 و 35/15 درصد افزايش و در سناريوي FC 33/0 درصد افزايش و 41/0 درصد كاهش يافت. هم چنين نتايج نشان دادند كه تاريخ كاشت دو هفته زودتر از مرسوم در گناباد و سبزوار موجب افزايش عملكرد و كارايي مصرف آب گندم و در تربت حيدريه تاريخ كاشت دو هفته ديرتر از مرسوم موجب جبران كاهش عملكرد در آينده مي‌شود. نتيجه گيري: در صورتيكه تغييرات اقليمي در آينده با افزايش غلظت CO2‌ همراه باشد اثرات منفي اقليمي از جمله افزايش دما و كاهش بارندگي بر رشد گندم در شهرستان‌هاي مورد مطالعه خنثي گرديده و موجب افزايش عملكرد و كارايي مصرف آب گندم مي‌شود. هم چنين تغيير تاريخ كاشت در آينده اثرات مثبت تغيير اقليم در شهرستان‌هاي مورد مطالعه را افزايش داده و اثرات منفي آن را تعديل خواهد نمود.

Background and objectives: Among the field crops in Iran, wheat is one of the most importance crops and it is anticipated that country demand to this crop will be increased in the future. On the other hand, to improve the resilience and efficiency of agricultural systems, it seems to be urgent to anticipate the effects of climate change (changes in CO2, temperature and rainfall) on crops particularly on wheat in arid and semi-arid regions. So, this study was conducted to simulate yield and water use efficiency of wheat in four locations in the future (2050) Materials and methods: In this research, future projection (2050) was conducted in four locations in Khorasan Razavi province (Ghoochan, Gonabad, Sabzevar and TorbateHeydariyeh), Iran by using long term climate data at baseline (2010-1980) under two emission scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). Future climatic scenarios were produced using the delta scenario of the CMIP5 General Circulation Model (GCM) and the climate scenario generation tools in R as introduced in the Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project (AgMIP). A Global Circulation Model (MPI-ESM-MR) was applied. APSIM-Wheat model was used to simulate growth, yield and water use efficiency of wheat. Regarding CO2 concentration, two scenarios were considered: CC scenario (climate change along with increasing CO‌2 ‌concentration) and FC scenario (climate change without increasing CO‌2 ‌concentration). Results: Simulated results showed that average of growth season temperature in study locations in future will be increased by 1.6 ºC and rainfall will be decreased by 5.85 percent, in comparison with baseline. In CC, the average of yield increased 4.91 percent under RCP4.5 and 4.77 percent under RCP8.5. However, in FC the average of yield decreased (except Gonabad) 4.98 and 7.56 percent under two RCPs, respectively. In addition, water use efficiency in CC increased by 12.21 and 15.35 percent for RCP4.5 and RCP8.5, respectively. However, under FC, WUE increased 0.33 percent for RCP4.5 and decreased 0.41 percent for RCP8.5. Also, the finding of this study suggested that changing sowing date as two weeks earlier in Gonabad and Sabzevar will increase yield and water use efficiency, and two weeks later in TorbateHeydariyeh will relief the decreased yield. Conclusion: Results of the current study showed that if the climate change accompanied with increasing CO‌2 concentration, the negative effect of climate change on wheat growth and yield would be compensated Also, changing sowing date in future will have further positive impacts on wheat yield and water use efficiency.