Impact of Extreme climatic events on Production risk of Winter wheat in Climate Change Condition (Case study: Khorasan Razavi Province)

Erfanian, Maryam; Ansari, Hossein; Alizadeh, Amin; Banayan Aval, Mohammad

doi:10.22111/jneh.2017.3344

Impact of Extreme climatic events on Production risk of Winter wheat in Climate Change Condition (Case study: Khorasan Razavi Province)

Document Type : Research Article

Authors

¹ Ph. D student of irrigation and drainage, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad

² Professor of irrigation and drainage, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad

³ Professor of Agriculture Department, Ferdowsi University of Mashhad

10.22111/jneh.2017.3344

Abstract

In recent years, there is much more attention to extreme climatic events. Also, it is proved that changes in intensity and frequency of these events have more destroyer effects on the human health, social and natural systems that change in the mean climatic situation. The objective of this study was a recognition of the effective extreme climatic indexes on winter wheat yield in Khorasan Razavi province. So, daily maximum, minimum temperature and rainfall data of 20 stations of this region were used in the 1982-2011 period. Also, the daily data of CORDEX project in the 2021-2050 with RCP2.6 and RCP 8.5 were analyzed. The yield was simulated with the calibrated and evaluated a model of AquaCrop. Mean yield in the past, future with RCP2.6 and RCP 8.5 were 3.79, 4.88 and 5.24 tons per hectare, respectively. Increase in temperature and CO2 concentration was the reason for this increase in yield. Results of regression analysis showed that in all periods, effective extreme indexes were temperature-based. The indexes of a number of frost days and days with a minimum temperature lower than the minimum air temperature in the stem period’s threshold were effective in all periods. The production risk was calculated based on probability and the impact of extreme climatic indexes. Results showed that the northern and central regions of the Khorasan Razavi province have the high to moderate and the southern parts have low risks. Also, it is concluded that the percent of low to very low risk was decreased and moderate to high risk was increased in the future. This means, however, the yield will increase, but the regions with low risk of extreme events will be decreased.

Keywords

References

آبخضر حمیدرضا (1381)، تعیین ضرایب حساسیت گندم زمستانه به تنش رطوبتی در مراحل مختلف رشد، رساله دوره کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد.

امیری ابراهیم؛ بحرانی عبدالله؛ خورسند افشین؛ حقجو مهتا (1394)، ارزیابی مدل AquaCrop در پیشبینی عملکرد دانه و بیوماس گندم، تحت تنش کمآبی، نشریه دانش آب و خاک، سال 25 (2-4)، صص 229-217.

بابائیان ایمان؛ نجفی نیک زهرا؛ زابل عباسی فاطمه؛ حبیبی نوخندان مجید؛ ادب حامد؛ ملبوسی شراره (1388)، ارزیابی تغییراقلیم کشور در دوره 2039-2010 میلادی با استفاده از ریزمقیاس نمایی دادههای مدل گردش عمومی جو ECHO-G، مجله جغرافیا و توسعه، 7 (16)، صص 152-135.

رادمهر محمد (1376)، تاثیر تنش گرما بر فیزیولوژی رشد و نمو گندم. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

سادات قشمی سوده؛ میرسنجری مهرداد؛ شایسته کامران (1390)، روش شناسی ارزیابی ریسک سدها در مرحله بهره برداری، مجموعه مقالات همایش ملی علوم محیط زیست و توسعه پایدار، ملایر، دانشگاه ملایر.

صداقت کردار عبدالله؛ رحیم زاده فاطمه (1386)، تغییرات طول دوره رشد گیاهی در نیمه دوم قرن بیستم در کشور، مجله پژوهش و سازندگی در زراعت و باغبانی، 75، صص 192-182.

عرفانیان مریم؛ انصاری حسین؛ علیزاده امین؛ بنایان اول محمد (1393)، بررسی تغییرات شاخصهای حدی هواشناسی در استان خراسان رضوی، نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 8 (4)، صص 825-817.

علیجانی بهلول؛ روشنی احمد؛ پرک فاطمه؛ حیدری روح الله (1391)، روند تغییرپذیری فرینهای دما با استفاده از شاخصهای تغییر اقلیم در ایران، مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، سال 1 (2)، صص 28-17.

علیزاده امین (1380)، اصول هیدرولوژی کاربردی. چاپ سیزدهم، انتشارات آستان قدس رضوی، دانشگاه امام رضا (ع)، مشهد.

عینی نرگسه حامد؛ دیهیم فرد رضا؛ صوفی زاده سعید؛ حقیقت مسعود؛ نوری امید (1394)، پیش بینی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد گندم آبی استان فارس با استفاده از مدل APSIM، نشریه تولید گیاهان زراعی، 8 (4)، صص 224-203.

کوچکی علیرضا؛ نصیری مهدی (1387)، تاثیر تغییر اقلیم همراه با افزایش غلظت CO2 بر عملکرد گندم در ایران و ارزیابی راهکارهای سازگاری، مجله پژوهش های زراعی ایران، 6 (1)، صص 153-139.

مسعودیان ابوالفضل؛ دارند محمد (1391)، تحلیل زمانی- مکانی روند روزهای فرین سرد ایران، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، سال 27 (2 (پیاپی 105))، صص 56-37.

مشیری فرهاد؛ طهرانی محمد مهدی؛ شهابی علی اصغر؛ کشاورز پیمان؛ خوگر زهرا؛ فیضی اصل ولی؛ اسدی رحمانی هادی؛ سماوات سعید؛ سدری محمد حسین؛ رشیدی ناصر؛ سعادت سعید؛ خادمی زهرا (1393)، دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه گندم. انتشارات موسسه تحقیقات خاک و آب.

Akumaga, U., Tarhule, A. and Yusuf, A.A., (2017), Validation and testing of the FAO AquaCrop model under different levels of nitrogen fertilizer on rainfed maize in Nigeria, West Africa. Agricultural and Forest Meteorology, 232 (15): 225-234.

Caprio, J.M., Quamme, H.A. and Redmond, K.T., (2009), A statistical procedure to determine recent climate change of extreme daily meteorological data as applied at two locations in Northwestern North America. Climatic Change, 92: 65-81.

Gohari, A., Eslamian, S., Abedi-Koupaei, J., Massah Bavani, A., Wang, D. and Madani, K. (2013), Climate change impacts on crop production in Iran’s Zayandeh-Rud river basin. Science of Total Environment, 442: 405-419.

IPCC., (2012), Summary for Policymakers. In: Special Report of Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation (SREX). [Field, C.B., V. Barros, T.F. Stocker, D. Qin, D.J. Dokken, K.L. Ebi, M.D. Mastrandrea, K.J. Mach, G.-K. Plattner, S.K. Allen, M. Tignor, and P.M. Midgley (Eds.)], A Special Report of Working Groups I and II of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK, and New York, NY, USA, pp. 1-19.

Kattenberg, A. and Giorgi, F., (2001), The scientific of climate change. The Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, 156-159.

Katz, R.W. and Brown, B.G., (1992), Extreme events in a changing climate: variability is more important than averages. Climatic Change, 21 (3): 289-302.

López-Díaz, F., Conde, C., and Sánchez, O., (2013), Analysis of indices of extreme temperature events at Apizaco, Tlaxcala, Mexico: 1952-2003. Atmósfera, 26 (3): 349-358.

Mirsafi, Z., Sepaskhah, A. R., Ahmadi, H. and Kamgar-Haghighi, A.A., (2016), Assessment of AquaCrop model for simulating growth and yield of saffron (Crocus sativus L.), Scientia Horticulturae, 211 (1): 343-351.

Nicholls, N., (1997), Increased Australian wheat yields due to recent climate trends, Nature, 387 (6632): 484– 485.

Peterson, T.C., Folland, C., Gruza, G., Hogg, W., Mokssit, A. and Plummer, N., (2001), Report on the activities of the working group on climate change detection and related rapporteurs 1998-2001, World Meteorological organization, Technical Document, No. 1071, World Meteorological organization, Geneva.

Taghavi, F. and Mohammadi, H., (2008), The survey of Linkage between Climate Changes and desertification using Extreme climate index software (case study: Kashan). Desert, 13: 9-17.

Zhang, X., Aguilar, E., Sensoy, S., Melkonyan, H., Tagiyeva, U., Ahmed, N., Kutaladze, N., Rahimzadeh, F., Taghipour, A., Hantosh, T. H., Albert, P., Semawi, M., Karam Ali, M., Said Al-Shabibi, M. H., Al-Oulan, Z., Zatari, T., Khelet, I., Hamoud, S., Sagir, R., Demircan, M., Eken, M., Adiguzel, M., Alexander, L., Peterson, T. C. and Wallis, T., (2005), Trends in Middle East climate extreme indices from 1950 to 2003. Journal of Geophysical Research, 110: 1-12.

Zongxing, L., He, Y., Wang, P., Theakstone, W.H., An, W., Wang, X., Lu, A., Zhang, W., and Cao, W., (2012), Changes in daily climate extremes in southwestern China during 1961-2008. Global and Planetary Change, 80-81: 255-272.