توسعه مدل مفهومی تعدیل شده پاسخ گیاهان به تنش توأمان خشکی و شوری (مطالعه موردی: گیاه ریحان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ واحد علوم وتحقیقات تهران

2 استادیار/ دانشگاه ایلام

3 استادیار؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ واحد علوم وتحقیقات تهران؛

چکیده

در مناطق خشک و نیمه‌خشک علاوه بر کمیت آب، کیفیت آن هم محدودکننده توسعه محصولات کشاورزی می‌باشد. در چنین شرایطی گیاه به‌طور توأمان تحت تأثیر تنش‌های آبی و شوری قرار می‌گیرد. مدل‌سازی واکنش گیاهان زراعی به تنش‌های هم‌زمان آبی و شوری می‌تواند به مدیریت بهره‌برداری از منابع آب محدود کشور کمک شایانی بنماید. هدف از این مطالعه مدل‌سازی پاسخ گیاهان زراعی به تنش توأمان آبی و شوری می‌باشد. برای این منظور ابتدا مهم‌ترین توابع کاهش جذب آب با استفاده از داده‌های گلخانه‌ای ریحان در جنوب شرقی تهران در سال 1392 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی مدل‌ها نشان داد که در هیچ یک از مدل‌های ریاضی ارائه شده ارتباط بین پتانسیل ماتریک در رطوبت سهل‌الوصول (h3) و پتانسیل اسمزی ارائه نشده است. این در حالی است که با افزایش شوری پتانسیل کل آب (مجموع پتانسیل ماتریک و اسمزی) کاهش می‌یابد. در این مقاله با اصلاح نیاز تبخیری (بازوی h3) مدل مفهومی همایی و همکاران یک مدل ریاضی جدید برای بررسی واکنش گیاهان زراعی به تنش‌های هم‌زمان شوری و کم‌آبی ارائه شد. نتایج ارزیابی مدل با داده‌های مشاهده‌ای ریحان نشان داد که به استناد شاخص‌های آماری محاسبه شده، مدل ارائه شده قادر است واکنش گیاه به تنش شوری، کم‌آبی و تنش هم‌زمان شوری و کم‌آبی را با دقت بسیار مناسب (97/0=R2، 5/8% NRMSE= و 4/12%ME=) شبیه‌سازی نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Developing Modified Conceptual Model for Plants Response to Simultaneous Salinity and Water Stress

نویسندگان [English]

  • Hosein Babazadeh 1
  • Hamzehali Alizadeh 2
  • Mahdi Saraei Tabrizi 3
1
2
3
چکیده [English]

In arid and semi-arid regions in addition to water quality, water quantity also limits agricultural production development. In this situation, plant is put under simultaneous water and salinity stress conditions. Modeling agronomical plant response to simultaneous water and salinity stress can help operation management of the country's limited water resources. The objective of this study was to model agronomical plant response to simultaneous water and salinity stress. To do so, first the important water uptake reduction functions are investigated using basil greenhouse data. The results of these investigations indicated that there are no relationships between matric potential at readily available water (h3) and osmotic potential in any mathematical models. In this paper, a new mathematical model for investigating agronomical plant response to simultaneous water and salinity stress is given by modifying conceptual model of Homaee et al., at h3 arm (branch). The results of evaluating this new model using basil observed data, indicated that model is able to simulate plant response to salinity stress, water stress, and simultaneous water and salinity stress very accurately (RMSE=8.5% and R2=0.97).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combined stress
  • Uptake reduction function
  • h3 arm
Alizadeh H.A., Liaghat, A.M. and Noorimohamadeh M. 2009. Evaluating water uptake reduction functions under salinity and water stress conditions. Journal of Water and Soil, 23 (3):88-97.
Dirksen, C. and Augustijn, D. C. 1988. Root water uptake function for nonuniform pressure and osmotic potentials. Agric. Abstracts, pp. 188.
Dudley L.M., and Shani U. 2003. Modeling Plant Response to Drought and Salt Stress: Reformulation of the Root-Sink Term. Vadose Zone Journal, 2:751-758.
Ekren, S., Sonmez, C., Ozcakal, E., Kukul Kurttas, Y. S., Bayram, E. and Gurgulu, H. 2012. The effect of different irrigation water levels on yield and quality characteristics of purple basil (Ocimum basilicum L.). Agric. Water Manage. 57(2): 111-126.
Feddes RA, Kowalik P and Zarandy H. 1978. Simulation of Field Water Use and Crop Yield. Pudoc. Wageningen. The Netherlands Saline water in supplemental irrigation of wheat and barley under rainfed agriculture. Agric. Water Manage. 78: 122-127.
Homaee, M. 1999. Root water uptake under non-uniform transient salinity and water stress. PhD dissertation, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 173 pp.
Homaee, M., Dirksen, C. and Feddes, R. A. 2002a. Simulation of root water uptake. I. Non-uniform transient salinity using different macroscopic reduction functions. Agric. Water Manage. 57: 89-109.
Homaee, M., Feddes, R. A. and Dirksen, C. 2002b. Simulation of root water uptake. III. non-uniform transient combined salinity and water stress. Agric. Water Manage. 57: 127-144.
Homaee, M., Feddes, R. A. and Dirksen, C. 2002c. A macroscopic water extraction model for non-uniform transient salinity and water stress. Soil Sci. Soc. Am. J. 66: 1764-1772.
Huston J. L., Dudley, L. M. and Wagenet R. J. 1990. Modeling transient root zone salinity. In K.K. Tanji (ed.) Agricultural salinity assessment and mangement. ASCE manuals and reports on engineering practice No. 71. Am. Soc. Civil Eng., Irrig. Drain. Div., New York.
Kiani A.R., Homaee, M. and Mirlatifi, M. 2004. Evaluating yield reduction functions under salinity and water stress conditions. Soil and Water Sciences, 20 (1):73-83.
Loague K., and Green R.E. 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. Journal of Contaminant Hydrology, 7: 51-73.
Maas, E. V. and Hoffman, G. J. 1977. Crop salt tolerance-current assessment. J. Irrig. and Drainage Div., ASCE, 103 (IR2): 115-134.
Omidbaigi R (2009). Production and processing of medicinal plants.Astan Quds Razavi publications, No. 149, 397 pp. (In Persian).
Richards, L. A. 1931. Capillary conduction of liquids in porous mediums. Physics. 1: 318-333.
Sarai Tabrizi, M., Babazadeh, H., Homaee, M., Kaveh, F. and Parsinejad, M. 2015. Simulating Basil Response to Irrigation Water Salinity. Journal of Water Research in Agriculture, 28 (4): 691-701.
Sepaskhah, A. R. and Yarami, N. 2010. Evaluation of macroscopic water extraction model for salinity and water stress in saffron yield production. International Journal of Plant Production,4 (3):175-186.
Skaggs T.H., van Genuchten M.Th., Shouse P.J., and Poss J.A. 2006. Root uptake and transpiration: From measurements and models to sustainable irrigations. Agric. Water Manage, 86, 140–179.
van Dam J.C., Huygen J., Wesseling J.G., Feddes R.A., Kabat P., Van Walsum P.E.V, Groenendijk P. and Van Diepen C.A. 1997. Theory of SWAP, version 2. Simulation of water flow, solute transport plant growth in the soil-water-atmosphere-plant environment. Report No.71, Dept. of Water Resources, Wageningen Agricultural Univ., 167 P.
van Genuchten, M. Th. 1987. A numerical model for water and solute movement in and below the root zone. Research Report. US Salinity Laboratory, Riverside, CA.
van Genuchten, M. Th. and Hoffman, G. J. 1984. Analysis of crop production. In: I. Shainberg and J. Shalhevet (eds), Soil salinity under irrigation. pp. 258-271. Springer-Verlag.