ارزیابی کارایی مدل‌های رشد، نمو گیاهان زراعی در شرایط افزایش CO2

آب و خاک

مقاله 11، دوره 23، شماره 4، مهر 1388   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.2476

نویسنده

محمد بنایان اول^*

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

چکیده
تشعشع، آب و دی اکسید کربن سه جزء اساسی مورد نیاز گیاهان برای رشد و نمو بوده و در یک دامنه وسیع، افزایش هر سه جزء باعث افزایش رشد و بهره دهی زیست کره می‌گردد. افزایش مصرف سوخت‌های فسیلی باعث افزایش غلظت دی اکسید کربن اتمسفر می‌شود و لذا بر اساس اصول پایه فیزیولوژی گیاه افزایش دی اکسید کربن بایستی باعث افزایش فتوسنتز و بهره دهی اولیه اکوسیستم‌ها شود. در عین حال این احتمال وجود دارد که دیگر مکانیزم‌های فیزیولوژیک حاکم بر رشد و نمو گیاهان نیز دستخوش تغییر شود. برای دستیابی به این شناخت نیاز به یک ابزار پیش بینی است و مدل‌های شبیه سازی ابزار مناسب آن هستند. عمده تحقیقات مربوط به تأثیرات تغییر اقلیم بر تولید محصولات زراعی با استفاده از مدل‌های رشد و نمو گیاهان انجام می‌گیرد، با وجود آنکه تمامی مدل‌های رشد و نمو گیاهان برای شرایط فعلی ساخته شده اند. محققین با استفاده از روابط تجربی بین مقادیر دی اکسید کربن و یا دما و رشد و نمو گیاهان و تغییر در این روابط، سازگاری و تغییرمیزان تولید محصولات زراعی را در شرایط احتمالی تغییر اقلیم آینده پیش بینی می‌نمایند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی کارایی مدل‌ها و تعیین احتمال نیاز به تغییر برخی روابط کمی شده مکانیسم‌های رشد و نمو گیاهان در شرایط تغییر اقلیم، می‌باشد. برای انجام این تحقیق از داده‌های منتشر شده از دو تحقیق بین المللی بر روی برنج (افزایش دی‌اکسید کربن و ازت) و بادام زمینی (افزایش دی اکسید کربن و درجه حرارت) استفاده شده است. مدل‌های شبیه سازی واکنش گیاهان به افزایش دی‌اکسید کربن افزایش تولید را تا 30% در محیطهای کنترل شده در شرایطی که محدودیت آب و عناصر غذایی وجود ندارد، پیش بینی کرده اند، اما داده‌های حاصل از آزمایشات مزرعه ای (Free Air CO2 Enrichment: FACE) تصویر دیگری را به نمایش گذاشته است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که روش‌های جدیدی برای مدلسازی واکنش گیاهان به تغییرات دی اکسید کربن برای درک بهتر وضعیت گیاهان و اکوسیستم‌ها در شرایط آینده مورد نیاز می‌باشد. یکی از راهکارهای اساسی برای تصحیح مدل ها، توصیف فرایندهای اساسی وابسته به دی اکسید کربن است. این امر شامل تحلیل داده‌های آزمایشی برای فرآیندهایی همچون فتوسنتز، مصرف آب و اختصاص مواد فتوسنتزی است. نیاز دوم دستیابی به ساختاری از مدل است که در آن اجزای اصلی و فرایندهای اکوسیستم‌ها که در رابطه غیر مستقیم با دی اکسید کربن هستند شامل اثرات متقابل دی اکسید کربن ودیگر متغیرهای مدیریتی و محیطی در نظر گرفته شده باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که شبیه سازی شاخص سطح برگ بر اساس کربن در شرایط افزایش دی اکسید کربن منجر به خطای بالای شبیه سازی شده و همچنین اثرات متقابل پارامتر‌های محیطی به خوبی در مدل‌ها فرموله نشده است.

واژه های کلیدی: تغییر اقلیم و کشاورزی، مدل‌های شبیه سازی گیاهان زراعی، افزایش دی اکسید کربن