تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

پیش‌بینی عملکرد گندم دیم برای ارزیابی تناسب اراضی در یک منطقه نیمه‌خشک: مقایسه روش فائو-AEZ و مدل AquaCrop

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
2 بخش تحقیقات شناسایی خاک و ارزیابی اراضی، مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
چکیده
ارزیابی کمی تناسب اراضی برای محصولات دیم در مناطق نیمه‌خشک، نیازمند روش‌هایی بادقت قابل‌قبول در پیش‌بینی عملکرد است. در این پژوهش، توانایی دو رویکرد AEZ و مدل AquaCrop در پیش‌بینی عملکرد گندم دیم (رقم آذر۲) در منطقه حلب (استان زنجان) مقایسه شد. داده‌های اقلیمی دو فصل زراعی (۲۰۲۲-۲۰۲۳ و ۲۰۲۳-۲۰۲۴)، ویژگی‌های خاک 11 پروفیل و عملکرد واقعی گندم اندازه‌گیری گردید. عملکرد قابل‌دستیابی با روش AEZ از طریق محاسبه عملکرد پتانسیل، اعمال تنش آبی و شاخص ادافیکی برآورد شد. مدل AquaCrop نیز کالیبره و اجرا گردید. ارزیابی دقت با شاخص‌های MAE، RMSE،nRMSE، r2 و R² انجام شد. نتایج نشان داد مدل AquaCrop (155/0=MAE، 189/0=RMSE تن در هکتار، 57%/10=nRMSE، 777/0=r2 و 657/0=R2) نسبت به روش AEZ (178/0=MAE، 235/0=RMSE تن در هکتار، 17%/13=nRMSE، 728/0=r2 و 544/0=R2) از دقت بالاتری برخوردار است. برتری AquaCrop ناشی از شبیه‌سازی پویای روزانه تنش آبی تفکیک تبخیر از تعرق است. طبقه‌بندی تناسب اراضی نشان داد که تمامی واحدهای اراضی با وجود تفاوت در برآوردهای دو مدل، در کلاس S2 قرار می‌گیرند و عملکرد پیش‌بینی‌شده تمام واحدها بالاتر از عملکرد بحرانی (۴۱۲ کیلوگرم در هکتار) است که بیانگر توجیه اقتصادی کشت در منطقه می‌باشد. بر اساس یافته‌ها، مدل AquaCrop برای پیش‌بینی عملکرد در سطح مزرعه و ارزیابی دقیق تناسب اراضی در شرایط دیم مناسب‌تر است، در حالی که روش AEZ برای برنامه‌ریزی کلان منطقه‌ای کاربرد بیشتری دارد. توسعه مدل‌های ترکیبی که شبیه‌سازی پویای تنش آبی را با زیرمدل‌های جذب عناصر غذایی تلفیق کنند، برای افزایش دقت پیش‌بینی در مطالعات آتی توصیه می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Rainfed wheat yield prediction for land suitability assessment in a semi-arid region: Comparison of the FAO-AEZ method and the AquaCrop model

نویسندگان English

Mohsen Davirand 1
Fereydoon Sarmadian 1
Mir Naser Navidi 2
1 Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, Faculties of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Soil Identification and Land Evaluation Research Department, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran
چکیده English

Quantitative land suitability assessment for dryland crops in semi-arid regions requires methods with acceptable accuracy in yield prediction. In this study, the capability of two approaches, AEZ and the AquaCrop model, was compared for predicting dryland wheat yield (cv. Azar 2) in the Halab region (Zanjan province). Climatic data from two growing seasons (2022–2023 and 2023–2024), soil properties of 11 profiles, and actual wheat yield were measured. Attainable yield using the AEZ method was estimated through calculation of potential yield, application of water stress, and the edaphic index. The AquaCrop model was also calibrated and executed. Accuracy evaluation was performed using MAE, RMSE, nRMSE, r², and R² indices. The results showed that the AquaCrop model (MAE=0.155, RMSE=0.189 t/ha, nRMSE=10.57%, r²=0.777, and R²=0.657) had higher accuracy compared to the AEZ method (MAE=0.178, RMSE=0.235 t/ha, nRMSE=13.17%, r²=0.728, and R²=0.544). The superiority of AquaCrop is due to its dynamic daily simulation of water stress with separation of evaporation from transpiration. Land suitability classification showed that although estimates differed between the two models, all land units fell into class S2, and the predicted yield of all units was above the critical yield (412 kg/ha), indicating the economic justification of cultivation in the region. The AquaCrop model is more suitable for field-scale yield prediction and detailed land suitability assessment under dryland conditions, while the AEZ has greater applicability for regional macro-planning. The development of hybrid models that integrate dynamic water stress simulation with nutrient uptake sub-models is recommended to increase prediction accuracy in future studies.

کلیدواژه‌ها English

Quantitative land suitability assessment
rainfed wheat
AEZ
AquaCrop
yield prediction

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 مرداد 1405