تاثیر تغییر اقلیم بر عملکرد گیاه ذرت با استفاده از مدل SSM-iCrop2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 Agronomy, Faculty of Crop Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University

2 گروه زراعت، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 دانش‌آموخته دکتری گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22069/ejcp.2025.20764.2547

چکیده

سابقه و هدف: تغییر اقلیم یکی از مهم‌ترین تهدیدهای امروزه بشر است که کم‌توجهی به آن موجب بروز مشکلات عدیده‌ و خسارات جبران‌ناپذیری می‌شود. ذرت(Zea mays) جزء غلات مهم دنیا به‌شمار می‌رود؛ که تغییرات آب و هوایی سبب کاهش عملکرد این گیاه می‌شود. پیش‌بینی شرایط اقلیمی آینده و تاثیر آن بر گیاه ذرت از طریق مدل‌سازی امکان‌پذیر می‌باشد و با عنایت به این موضوع که تاکنون تاثیر تغییرات آب‌وهوایی آینده بر گیاه ذرت با مدل SSM-iCrop2 به‌طور استاندارد مورد بررسی قرار نگرفته است؛ هدف از این مطالعه بررسی اثرات تغییر اقلیم روی گیاه ذرت با استفاده از مدل فوق بود.
مواد و روش‌ها: آمار و اطلاعات ایستگاههای هواشناسی مناطق کشت ذرت در دوره پایه شامل مقادیر روزانه دمای بیشینه و کمینه و بارندگی ایستگاه‌های مورد نظر از مرکز اطلاعات آمار سازمان هواشناسی کشور اخذ گردید. برای بدست آوردن خصوصیات خاک مناطق مورد بررسی از روش تهیه پروفیل‌های عمومی خاک استفاده شد و جهت شبیهسازی اثرات تغییر اقلیم بر گیاه ذرت از مدل SSM-iCrop2 استفاده شد. در این شبیه‌سازی، متوسط مقدار CO2 برای دوره گذشته 360 پی‌پی‌ام و برای دوره 2025 تحت سناریوی انتشار 5/4 و 5/8 به‌ترتیب 423 و 432 پی‌پی‌ام و برای دوره 2055 تحت این دو سناریوی انتشار به‌ترتیب 499 و 571 پی‌پی‌ام در نظر گرفته شد.
یافته‌ها: بر اساس نتایج میانگین تغییرات دما در دوره 2055 تحت سناریوی RCP4.5 و RCP8.5، به‌ترتیب به‌میزان 15 و 19 درجه سانتی‌گراد و در دوره 2025 تحت سناریوی RCP4.5 و RCP8.5، به‌ترتیب به‌میزان 8 و 9 درجه سانتی‌گراد نسبت به دوره پایه افزایش خواهد داشت. کارایی استفاده از تشعشع نیز در اکثر ایستگاه‌ها با افزایش روبرو خواهد شد. نتایج حاکی از کاهش طول دوره رسیدگی تحت هر دو سناریو در هر دو دوره بوده است؛ که این کاهش در دوره 2055 نسبت به دوره 2025 مشهودتر است. میزان بهره‌وری آب در دوره 2055 بدلیل بالاتر رفتن میزان دما کاهش داشته؛ درحالی‌که در دوره 2025 تحت هر دو سناریوی انتشار افزایش نشان داده است. همچنین، میزان عملکرد نیز در هردو دوره کاهش یافت.
نتیجه‌گیری: خروجی مدل‌ها بیان‌گر افزایش دما و میزان CO2 در شرایط اقلیمی آینده می‌باشد که این افزایش در دوره 2055 نسبت به دوره 2025 به میزان بالاتری می‌رسد؛ که افزایش دما سبب کاهش طول دوره رسیدگی در هر دو دوره می‌شود. از طرفی هر چه طول دوره رسیدگی کمتر باشد، سرعت پرشدن دانه بیشتر شده و سبب کاهش وزن دانه می‌شود که در نهایت منجر به کاهش عملکرد می‌شود. نتایج حاکی از کاهش تبخیر و تعرق در تمام ایستگاه‌ها و افزایش میزان تشعشع می‌باشد. علی‌رغم افزایش کارایی استفاده از تشعشع، میزان عملکرد نیز در بیشتر ایستگاه‌ها کاهش یافت که با توجه به افزایش دما و بسته شدن روزنه‌ها به علت بالا رفتن میزان CO2 دور از انتظار نخواهد بود؛ و با عنایت به اینکه افزایش دما در دوره 2055 بیشتر می‌باشد؛ میزان عملکرد و طول دوره رسیدگی در دوره 2055 با شدت بیشتری کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The impact of climate change on maize yield using the SSM-iCrop2 model

نویسندگان [English]

  • Fahimeh Alizadeh 1
  • Faezeh Zaefarian 2
  • Benjamin Torabi 3
  • Majid Alimagham 4
1 Department of Agronomy, Faculty of Crop Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
2 Department of Agronomy, Faculty of Crop Sciences, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Department of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
4 Ph.D Graduated Student of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources.
چکیده [English]

Background and purpose: Climate change is one of the most important threats to humanity today, which lack of attention causes many problems and irreparable damages. On the other hand, corn (Zea mays) is considered one of the most important cereals in the world; that climate change causes the yield of this plant to decrease. While, it is possible to predict the future climate conditions and its impact on the corn plant through modeling, and considering the fact that the impact of future climate changes on the corn plant has not been investigated in a standard and serious manner with the SSM-iCrop2 model; The purpose of this study was to investigate the effects of climate change on the corn plant using the above model.
Materials and methods: The statistics and information of meteorological stations of the basic period, including daily values of maximum and minimum temperature and rainfall of the desired stations, were obtained from the statistical information center of the National Meteorological Organization. To obtain the characteristics of the soil of the studied areas, the method of preparing general soil profiles was used, and to simulate the effects of climate change on the corn plant, the SSM-iCrop2 model was used. In this simulation, the average amount of CO2 for the past period was 360 ppm and for the period of 2025 under the emission scenario of 4.5 and 8.5 was considered as 423 and 432 ppm and for the period of 2055 under these two emission scenarios as 499 and 571 ppm, respectively.
Findings: Based on the results of the average temperature changes in the period of 2055 under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, will increase by 15 and 19%, respectively, and in the period of 2025 under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, will increase by 8 and 9%, respectively, compared to the base period. The efficiency of using radiation will also increase in most stations. The results indicated a reduction in the length of the maturity period under both scenarios in both periods; this reduction is more evident in the period of 2055 compared to the period of 2025. The amount of water productivity in the period of 2055 has decreased due to the increase of CO2 and temperature; while in the period of 2025, it has shown an increase under both emission scenarios. Also, yield was reduced.
Conclusion: The output of the models shows the increase in temperature and the amount of CO2 in the future climate conditions, which will reach a higher rate in the period of 2055 compared to the period of 2025; reduces the length of the maturity period in both periods. On the other hand, the shorter the length of the maturity period, the faster the grain fills up and causes a decrease in the weight of the grain, which ultimately leads to a decrease in yield. The results indicate a decrease in evaporation and transpiration in all stations and an increase in radiation. The amount of yield has also decreased in most of the stations despite the increase in the efficiency of using radiation, which is not far from expected due to the increase in temperature and CO2 level; and considering that the increase in temperature and CO2 is greater in the period of 2055; The amount of yield and the length of the maturity period will decrease more intensively in the period of 2055.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CO2 changes
  • temperature changes
  • RCP simulation