بررسی راهکارهای سازگاری مقابله با اثرات تغییرات اقلیمی در کاشت برنج و کشت دوم پس از آن (سویا) در رشت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد هواشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

2 دکتری هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

تغییر در پارامترهای اقلیمی در دهه‌‌های آینده عملکرد بسیاری از محصولات کشاورزی را تحت تاثیر قرار خواهد داد. در این رابطه مطالعات اندکی درخصوص بررسی راهکارهای مقابله با این تغییرات اقلیمی و کاهش پیامدهای منفی احتمالی آن بر محصولات استراتژیک کشور انجام شده است. در پژوهش حاضر مدیریت‌‌های زراعی مختلف اعم از تغییر در حجم آبیاری و حجم کوددهی و تغییر تاریخ کاشت در زراعت محصولات برنج و سویا در دو پنجره زمانی آینده نزدیک (2035-2021) و آینده دور (2050-2036) شبیه‌‌سازی گردید و با هدف ارائه راهکارهای مناسب سازگاری در کاهش پیامدهای منفی تغییرات اقلیمی مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای هواشناسی ریز مقیاس شده بر اساس خروجی سه مدل گردش عمومی جو AOGCM (HadGEM2-ES, CSIRO-Mk3-6-0, GFDL-ESM2M) تحت سه سناریوی واداشت تابشی (RCP 2.6, 4.5, 8.5) از پایگاه داده MarkSimGCM استخراج شد. با داشتن داده‌‌های میدانی فنولوژیکی 12 ساله دو رقم برنج هاشمی و علی‌‌کاظمی و داده‌‌های مزرعه‌‌ای دو ساله دو رقم سویا ویلیامز و هابیت به شبیه‌‌سازی عملکرد محصولات به وسیله مدل گیاهی DSSAT اقدام شد. نتایج نشان داد تغییر تاریخ کاشت برنج رقم هاشمی از 20 اردیبهشت به 10 اردیبهشت (تسریع 10 روزه) در سناریوی بدبینانه RCP8.5 می‌‌تواند موجب بهبود عملکرد 9/18 درصدی در دور آبیاری 5 روزه نسبت به آبیاری غرقابی شود. تسریع 20 و 30 روزه تاریخ کاشت گرچه در بهبود عملکرد محصول در مواجهه با تغییرات اقلیمی موثر بود، اما نمی-تواند به اندازه تسریع 10 روزه مفید واقع شود. برای محصول برنج رقم هاشمی در حجم کوددهی F3 در سناریوی RCP2.6 دوره آینده دور، بهبود عملکرد 7/10 درصدی برآورد می‌‌گردد. بیشترین افزایش عملکرد با مدیریت‌‌های متفاوت کوددهی تحت سناریوی RCP2.6 حاصل شد. در مجموع، گرچه کاهش عملکرد در رقم‌‌های مورد بررسی بر اثر تغییرات اقلیمی اجتتاب ناپدیر است، اما با به کارگیری مدیریت‌‌های زراعی مناسب می‌‌توان درصد قابل ملاحظه‌‌ای از این کاهش عملکرد را جبران نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of adaptation strategies to mitigate the impacts of climate change in rice planting and subsequent sowing (Soybean) in Rasht

نویسندگان [English]

  • Ali Akbar Sabziparvar 1
  • Alireza Seifzadeh Momensaraei 2
1 Professor in Meteorology, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Ph.D. of Agricultural Meteorology, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Long term changes in climate parameters within the next few decades may affect the yield of many agricultural crops. In this aspect, few studies have been conducted on national scale to evaluate the proper strategies against the negative impacts of climate change for important crops. In the present study, different crop managements including changes in irrigation period, fertilizer volume and planting date in rice and soybean were simulated for two time-scale of near future (2021-2035) and far future (2036-2050) and the results evaluated as an adaptation strategy to oppose against the negative impact of climate change. We used downscaled meteorological parameters of MarkSimGCM data based on the output of three General Circulation Models (HadGEM2-ES, CSIRO-Mk3-6-0, GFDL-ESM2M) under three different RCP scenarios (RCP 2.6, 4.5, 8.5). In addition, we applied a 12-year phenological dataset of Hashemi and Alikazemi rice cultivars beside a two-year field data of Williams and Hobbit soybean cultivars and the simulations were carried out by DSSAT plant model. The results showed that changing the planting date from 10th of May to 30th of April in the RCP 8.5 scenario and Hashemi cultivar could improve the crop yield by 18.9% in the 5-day periodic irrigation, compared to flood irrigation. Moreover, the advance of planting date for 20 and 30 days will improve the crop yield, but is not effective as the 10-day acceleration. For far future window (2036-2050) and RCP 2.6 scenario, implementing the F3 fertilizer will improve the crop yield by 10.7%. Among the aforesaid strategies, the maximum yield increase was found under fertilizer managements and RCP 2.6 scenario. In general, although climate change will reduce the studied crop yields by 2050, but could compensate a part of this yield reduction, if appropriate crop managements is adopted.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • RCP scenarios
  • Rice and soybean crop yield
  • DSSAT Crop Model
برادران، فاطمه؛ سلطانی محمدی، امیر؛ ایزدپناه، زهرا. (1396). ارزیابی مدل SIMETAW در شبیه سازی پارامترهای هواشناسی و تبخیر و تعرق پتانسیل در چهار اقلیم مختلف. مجله علوم و مهندسی آبیاری، جلد 40، شماره 2، صص 249-237. doi: 10.22055/jise.2017.13182
رضایی، مجتبی؛ شاهنظری، علی؛ رائینی، محمود؛ وظیفه دوست، مجید. (1394). ارزیابی کارایی مدل CERES-Rice در تخمین عملکرد و بهره­وری آب برنج در مقیاس وسیع. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 2، جلد 9، صص 291-283. https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=285816
سیف زاده مومن سرایی، علیرضا؛ سبزی پرور، علی اکبر. (1400). بهینه‌سازی تقویم زراعت برنج (Oryza sativa L) و کشت دوم سویا (Glycine max) در شرایط تغییر اقلیم با استفاده از مدل­های دینامیکی گردش عمومی جو و مدل گیاهی DSSAT. نشریه علوم زراعی ایران، شماره ۴، جلد ۲۳، صص ۳۷۲-۳۵۷. doi: 20.1001.1.15625540.1400.23.4.5.5
شادپور رشتی، مریم. (1392) ؛ شبیه‌سازی عملکرد برنج رقم‌ هاشمی تحت مدیریت­های مختلف آبیاری، پایان نامه کارشناسی ارشد، رشته آبیاری و زهکشی، استاد راهنما: محمدرضا خالدیان، گیلان، دانشگاه گیلان، دانشکده کشاورزی، گروه آموزشی علوم و مهندسی آب.
علیزاده، مریم؛ افراسیاب، پیمان؛ یزدانی، محمدرضا؛ لیاقت، عبدالمجید؛ دلبری، معصومه. (1395). ارزیابی اثر فاصله و عمق زهکش­های زیرزمینی در اراضی شالیزاری به منظور کشت دوم در یک مزرعه نمونه در گیلان. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، شماره 2، جلد 30، صص 159-171. doi: 10.22092/JWRA.2016.106641
ناصرزاده، محمدحسین؛ علیجانی، بهلول؛ پایداری، مریم. (1399). تاثیر تغییر اقلیم بر وضعیت عملکرد برنج در شهرستان رشت. نشریه علوم آب و خاک، سال 24، شماره 2، صص 54-41. doi: 10.47176/jwss.24.2.39601
Alejo, L.A. (2020). Assessing the impacts of climate change on aerobic rice production using the DSSAT CERES-Rice model. Journal of Water and Climate Change, 5(3), pp 1-13. doi: 10.2166/wcc.2020.286.
Bouman, B.A., Tuong, T.P. (2001). Field water management to save water and increase its productivity in irrigated lowland rice. Agriculture Water Management, 49, pp 11–30. doi: 10.1016/S0378-3774(00)00128-1 .
Chun, J., Li, S., Wang, Q., Lee, W., Lee, E., Horstmann, N., Park, H., Veasna, T., Vanndy, L., Pros, K., Vang, S. (2016). Assessing rice productivity and adaptation strategies for Southeast Asia under climate change through multi-scale crop modeling. Agricultural Systems Journal, 143, pp 14–21. doi: 10.1016/j.agsy.2015.12.001.
Cui, N., Cai, M., Zhang, Z., Abdelhafez, A., Zhou, L., Sun, H., Chen, G., Zou, G., Zhou, SH. (2020). Runoff loss of nitrogen and phosphorus from a rice paddy field in the east of China: Effects of long-term chemical N fertilizer and organic manure applications. Journal of Global Ecology and Conservation, 22, pp 101-121. doi: 10.1016/j.gecco.2020.e01011.
Da Silva, E.H.,  Silva Antolin, L.A., Zanon, A.J.,  Andrade Junior, A.S., De Souza, A.H., Carvalho, K., Ricardo Marin, F. (2021). Impact assessment of soybean yield and water productivity in Brazil due to climate change. European Journal of Agronomy, 129, PP 318-332. doi: 10.1016/j.eja.2021.126329.
Duko, C., Zwart, S.J., Hein, L. (2018). Impact of climate change on cropping pattern in a tropical. subtropical watershed, 13(3), pp 1-21. doi: 10.1371/journal.pone.0192642 .
Jiang, Z., Srivatsan, V., Hur, J., Sun, Y., Liong, S., Nguyen, V., Pham Dang, T. (2018). Future changes in rice yields over the Mekong River Delta due to climate change. Theoretical and Applied Climatology, 134(3), pp 1-11. doi: 10.1007/s00704-018-2617-z.
Li, S., Wang, Q., Chun, J.A. (2017). Impact assessment of climate change on rice productivity in the Indochinese Peninsula using a regional-scale crop model. International Journal of Climatology, 37, pp 1147– 1160. doi: 10.1002/joc.5072.
Niajalili, M., Mayeli, P., Naghashzadegan, M., Haghighi Poshtiri, A. (2017). Techno-economic feasibility of off-grid solar irrigation for a rice paddy in Guilan province in Iran: A case study. Solar Energy Journal, 150, pp 546-557. doi: 10.1016/j.solener.2017.05.012.
Pascual, K., Sibayan, E., Grospe, F., Remocal, A., T-Padre, A., Tokida, T. (2019). Is alternate wetting and drying irrigation technique enough to reduce methane emission from a tropical rice paddy?. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 65, pp 203-207. doi: 10.1080/00380768.2019.1579615.
Pirvali Beiranvand, J., Ghamghami, M. (2022). Yield response to climate change and reduced water use: a comparison between parent and nuclear-mutant lines of soybean. Modeling Earth Systems and Environment, 58, PP 132-146. doi: 10.1007/s40808-022-01429-z.
Van Wart, J., Kersebaum, K.C., Peng, S., Milner, M., Cassman, K.G. (2013). Estimating crop yield potential at regional to national scales. Field Crops Research Journal, 143, pp 34–43. doi: 10.1016/j.fcr.2012.11.018.
  • تاریخ دریافت: 23 خرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 05 اسفند 1401
  • تاریخ پذیرش: 30 فروردین 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 30 فروردین 1402
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1402