مدل‌سازی تاثیر بهینه سازی تاریخ کاشت در تخفیف اثر افزایش دمای ناشی از تغییر اقلیم بر عملکرد ذرت (Zea mays L.) در استان کرمانشاه

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان

2 استاد گروه زراعت دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشگاه شهید بهشتی

4 دانشیار / دانشگاه آزاد گرگان

10.22069/ejcp.2025.23047.2654

چکیده

سابقه و هدف: تغییر اقلیم در عصر حاضر به عنوان مهمترین تهدید برای توسعه پایدار مطرح است، بخش کشاورزی به سبب تعاملات گسترده و مستقیم با محیط، بیشترین تاثیر را از تغییر اقلیم می‌پذیرد. افزایش دما و تنش گرما ناشی از تغییر اقلیم به عنوان یکی از بزرگترین خطرها و نگرانی ها برای تولید ذرت دانه ای است و بررسی راهکارهای مقابله با کاهش عملکرد ذرت دانه ای در هر منطقه ضروری است.
مواد و روش ها: لذا به منظور شناخت بهتر بهینه سازی تاریخ کاشت در تخفیف اثرات افزایش دما بر عملکرد ذرت دانه ای (Zea mays L.) در شش منطقه اسلام آباد، کنگاور، کرمانشاه، روانسر، سرارود و سرپل ذهاب در استان کرمانشاه از شبیه سازی و مدل گیاهی استفاده گردید. در این پژوهش اطلاعات اقلیمی مربوط به سال‌های 1980-2009 (به عنوان دوره پایه) از سازمان هواشناسی دریافت شد. تولید اطلاعات هواشناسی در دوره آینده 2040 تا 2069 با استفاده از مدل گردش عمومی HadGEM2-ES صورت گرفت. ریز مقیاس نمایی پارامترهای اقلیمی مولد آب و هوایی با ابزارهای تولید سناریوی اقلیمی در قالب پروژه AgMIP و در نرم افزار R انجام شد. برای شبیه سازی شرایط اقلیمی دوره آینده تحت دو سناریوی اقلیمی RCP4.5 و RCP8.5 از گزارش ارزیابی پنجم IPCC استفاده شد. پس از شبیه سازی اقلیم آینده و تولید پارامترهای مورد نیاز (دمای کمینه، دمای بیشینه، بارندگی و تشعشع خورشیدی)، شبیه سازی رشد و نمو ذرت با استفاده از مدل زراعی SSM-Maize، در شرایط فعلی و شرایط تغییر اقلیم انجام و نقش تغییر تاریخ کشت به عنوان یک گزینه سازگاری در مواجه با اثرات نامطلوب افزایش دما در شش شهرستان مورد مطالعه با شرایط اقلیمی متفاوت، مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که به طور میانگین کاهش عملکرد ذرت دانه‌ای در تمامی تاریخ کشت‌ها (همه مناطق به غیر از سرپل ذهاب) با افزایش دما در سناریوی اقلیمی RCP4.5 برابر با 8/3- درصد بود در حالی که تحت شرایط سناریوی اقلیمی RCP8.5 عملکرد با افت بیشتری (5/6- درصد) در مقایسه با دوره پایه همراه بود که این کاهش عملکرد به دلیل کوتاه شدن طول دوره رشد محصول و افزایش میانگین دمای هوا در کل فصل رشد است. بر اساس یافته های این پژوهش، کشاورزان در شرایط تغییر اقلیم می توانند با تغییر در تاریخ کشت محصول، شرایط دمایی معتدل تر و طول فصل رشد بیشتری را برای گیاه زراعی مهیا کنند که این راهکار تاثیر بسزایی در کاهش اثرات نامطلوب تغییر اقلیم بر عملکرد گیاه زراعی خواهد داشت. در واقع، با وقوع پدیده تغییر اقلیم، تعجیل در کشت (اولین تاریخ کاشت مورد بررسی) در مقایسه با تاریخ کاشت مرسوم پایه در مناطقی مانند اسلام آباد ، کرمانشاه، روانسر و سرارود که جزو اقلیم سرد هستند به طور میانگین باعث افزایش عملکرد 61/2 و 54/4 درصد به ترتیب در سناریوی اقلیمی RCP4.5 و RCP8.5 شد، در حالیکه در سرپل ذهاب که جزو اقلیم گرم است، تاخیر در زمان کاشت محصول (تیمار 30 اردیبهشت) به ترتیب باعث افزایش عملکرد 11/2 و 29/6 درصد در سناریوی اقلیمی RCP4.5 و RCP8.5 شد.
نتیجه گیری: مدیریت مناسب تاریخ کشت برای تعدیل اثرات منفی افزایش دمای ناشی از تغییر اقلیم بر عملکرد دانه گیاه ذرت را می توان به عنوان یک راهکار مناسب و موثر در استان کرمانشاه در نظر گرفت تا از کاهش عملکرد به دلیل انتخاب تاریخ کاشت نامناسب جلوگیری نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling the impacts of optimizing sowing date in mitigating the effect of temperature increase caused by climate change

نویسندگان [English]

  • Amir Kafaie Ghaeini 1
  • Afshin Soltani 2
  • Reza Deihimfard 3
  • hossien ajamnorozei 4
1 Gorgan Branch of Islamic Azad University, Gorgan, Iran
2 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Shahid Beheshti University
4 .
چکیده [English]

Background and Objectives: Climate change is considered the most important threat to sustainable development in the current era. In this context, the agricultural sector receives the greatest impact from climate change due to extensive and direct interactions with its environment. The increase in temperature and heat stress caused by climate change is one of the biggest risks and concerns for grain maize production. Accordingly, it is necessary to investigate solutions to deal with the declining maize grain yield.
Materials and methods: Therefore, in order to better understand the optimization of sowing date in mitigating the effects of temperature increase on grain maize (Zea mays L.) yield in six regions including Islamabad, Kangavar, Kermanshah, Ravansar, Sararoud and Sarpol Zahab in Kermanshah province, simulation and crop model were used. In this study, climate data for the years 1980-2009 (as the base period) were received from the Meteorological Organization, and meteorological data for the future period 2040 to 2069 were generated using the HadGEM2-ES general circulation model. Exponential downscaling of climate-generating climate parameters was performed with climate scenario generation tools in the form of the AgMIP project and in R software. The IPCC Fifth Assessment Report was used to simulate future climate conditions under two climate scenarios RCP4.5 and RCP8.5. After simulating the future climate and generating the required parameters (minimum temperature, maximum temperature, precipitation, and solar radiation), growth and development simulation was performed using the SSM-Maize crop model under current conditions and climate change conditions, and the role of changing the sowing date as an adaptation option in dealing with the adverse effects of temperature increase in six cities of Kermanshah province with different climatic conditions was evaluated.
Results: The results showed that the average grain yield in all locations (except Sarpul Zahab) declined up to -3.8% and -6.5% under RCP4.5 and RCP8.5, respectively, compared to the baseline. The decline is largely due to the shortening of the crop growth period and the increase in average air temperature throughout the growing season. Based on the findings of this research, maize crop under climate change conditions can experience more moderate temperature conditions and a longer growing season by changing sowing dates, which could have a significant effect in reducing the adverse effects of rising temperatures on crop yield. In fact, with climate change, early sowing (the earliest sowing date) in areas such as Islamabad, Kermanshah, Ravansar, and Sararoud, which are part of a cold climate, resulted in an increased grain yield by +2.61 and +4.54% under RCP4.5 and RCP8.5, respectively, while delaying the sowing date (May 19th) in Sarpol Zahab, which is part of the hot climate, could increased grain yield by +2.11 and +6.29% under RCP4.5 and RCP8.5, respectively, compared to common sowing dates.
Conclusion: Changing the sowing date can be a simple and effective solution to reduce the negative effects of rising temperatures due to climate change on maize grain yield in various climates of Kermanshah province. The findings of the current study showed that along with breeding activities, policy makers and extension agents of the agricultural sector can help farmers reduce the adverse effects of climate change on grain maize by compiling the cropping calendar and choosing the appropriate sowing date based on future climatic conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Temperature rise
  • SSM-Maize model
  • Modelling
  • Sowing date