شبیه سازی پاسخ ذرت به کود نیتروژن با استفاده از منحنی غلظت نیتروژن بحرانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار بخش ابیاری و فیزیک خاک موسسه تحقیقات خاک و اب

چکیده

استفاده از مدل‌های گیاهی برای شبیه سازی پاسخ محصول به آب و نیتروژن نقش اساسی در ارتقاء مدیریت کشاورزی دارد. در اغلب این مدل‌ها از معادلات پیچیده برای شبیه سازی حرکت آب و نیتروژن در خاک و گیاه استفاده می‌شود که پارامترهای ورودی متعددی برای واسنجی نیاز دارند. در مدل AquaCrop با استفاده از یک روش نیمه کمّی، اثر تنش نیتروژن بر تعرق و عملکرد زیست توده در طول فصل رشد شبیه‌سازی می‌شود. این مدل قابلیت تعیین زمان و مقدار مناسب کود نیتروژن برای مدیریت دقیق مزرعه را ندارد. در مطالعه حاضر از یک روش مستقیم مبتنی بر منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی برای شبیه سازی اثر کمبود نیتروژن بر تعرق و عملکرد زیست توده استفاده شد. هدف اصلی در این مطالعه، ارزیابی کارایی این روش و مقایسه نتایج آن با روش نیمه‌کمّی بود. برای این منظور از داده‌های بدست آمده در تیمارهای تحت تنش نیتروژن طی دو سال کشت ذرت استفاده شد. مقادیر زیست توده و غلظت نیتروژن گیاه در طول فصل رشد اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان دادند که شاخص RRMSE (ریشه متوسط مربعات خطای نسبی) در شبیه‌سازی زیست توده به روش مستقیم، به طور متوسط برای هر تیمار، چهار درصد نسبت به روش نیمه کمّی کمتر بود. همچنین، افزایش تنش نیتروژن موجب افزایش خطای شبیه سازی زیست توده شد. به طوری که RRMSE برای شبیه‌سازی زیست توده به روش مستقیم در تیمارهای تحت بیشترین تنش 48/26 و 96/30 و در تیمارهای بدون تنش 57/9 و 75/15 درصد بود. این نتایج نشان می‌دهند که کاربرد مفهوم منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی در مدل‌های شبیه‌ساز رشد گیاه، برآورد دقیق‌تری از شرایط محصول تحت تنش نیتروژن ارائه می-دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulating maize response to nitrogen fertilizer using the critical nitrogen concentration curve

نویسنده [English]

  • Arash Ranjbar
Assistant professor irrigation and soil physic department in soil and water research institute
چکیده [English]

The application of crop models for simulating crop response to nitrogen (N) plays an essential role in improving agricultural management. The majority of these models involve complex equations and require several input parameters for calibration. AquaCrop simulates the crop response to different amounts of N using a semi-quantitative approach which simulates the effect of N stress on transpiration and biomass production during the growing season. This model cannot determine the proper time and amount of N fertilizer for efficient farm management. In the present study, a direct simulation approach based on the concept of a critical nitrogen curve was applied to simulate the effect of N deficiency on transpiration and biomass production. The main objective of this study was to evaluate a direct simulation approach and compare its results with the semi-quantitative approach. For this purpose, the experimental data was obtained from two years of maize cultivation. Biomass and plant nitrogen concentrations were measured during the growing season. The results showed that the RRMSE index (relative root mean square error) in biomass simulation was 4% lower on average for each treatment compared to the semi-quantitative approach. In addition, increasing N stress caused more errors in simulating B. Thus, RRMSE was 26.48 % and 30.96% for simulating B by direct approach in stressed treatments and 9.57% and 15.75 % in the non-stressed treatments. In general, these results show that the application of the concept of critical nitrogen curve in crop models provides a more accurate estimate for crops under nitrogen stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AquaCrop model
  • Critical nitrogen curve
  • Nitrogen stress
  • Semi-quantitative approach