شبیه‌سازی رقابت علف هرز یولاف وحشی (Avena ludoviciana L.) بر رشد و عملکرد گندم پاییزه (Triticum aestivum). 1- تشریح و ارزیابی مدل

پژوهشهای زراعی ایران

مقاله 2، دوره 13، شماره 2 - شماره پیاپی 38، تیر 1394، صفحه 218-231   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/gsc.v13i2.49667

نویسندگان

فرزاد مندنی^{* 1}؛ مهدی نصیری محلاتی²؛ علیرضا کوچکی²؛ محمد حاجیان شهری³

¹دانشگاه رازی کرمانشاه

²دانشگاه فردوسی مشهد

³مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی

چکیده

مدل‌های شبیه‌سازی رشد ابزارهای کمی هستند که بر پایه اصول علمی و روابط ریاضی استوار بوده و می‌توانند اثرات اقلیم، خاک، آب و مدیریت زراعی را روی رشد و نمو گیاهان زراعی مورد ارزیابی قرار دهند. براساس پیشرفت‌های به‌عمل آمده، امروزه استفاده از نرم افزارهای رایانه‌ای برای مدیریت نظام‌های زراعی به‌عنوان یک ابزار قوی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه، به‌منظور شبیه‌سازی خسارت علف هرز یولاف وحشی بر رشد و عملکرد گندم پاییزه، یک مدل بوم‌شناختی فیزیولوژیک رشد و نمو ارائه گردید. ساختار اصلی این مدل برگرفته از مدل LINTUL 1 می‌باشد که به‌منظور شبیه‌سازی رقابت علف هرز یولاف وحشی با گندم پاییزه اصلاح گردید. مدل لینتول رشد و نمو گندم بهاره را برای شرایط پتانسیل شبیه‌سازی می‌کند. در این شبیه‌سازی ابتدا مراحل نمو فنولوژیک به مدل لینتول اضافه شد، سپس فرمان بهاره شدن برای شبیه‌سازی رشد و نمو گندم پاییزه وارد مدل گردید و مدل اصلاح شده برای شبیه‌سازی تولید ماده خشک و مراحل نموی در شرایط پتانسیل، تکمیل و واسنجی شد. در نهایت مدل با وارد کردن رقابت علف هرز یولاف وحشی برای شبیه‌سازی میزان خسارت این علف هرز کامل گردید. داده‌های هواشناسی استفاده شده به‌عنوان ورودی‌های مدل شامل: میانگین دراز مدت 20 ساله درجه حرارت حداقل و حداکثر روزانه (درجه سانتی‌گراد) و میزان تشعشع روزانه (مگاژول بر متر مربع) دشت مشهد بود. پارامترهای لازم برای ساخت و واسنجی این مدل از نتایج تحقیقاتی که در زمینه ارزیابی خسارت علف هرز یولاف وحشی بر رشد و عملکرد گندم اجرا شده بود، استخراج شد. این مدل در محیط FST برنامه‌نویسی شد و سپس با داده‌های حاصل از یک آزمایش مزرعه‌ای ارزیابی گردید. این مدل توانایی شبیه‌سازی رشد و نمو گندم پاییزه و علف هرز یولاف وحشی را به‌صورت جداگانه دارد. به‌منظور ارزیابی نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها، از جذر میانگین مربعات خطا و برازش رگرسیون خطی بین داده‌های مشاهده شده و شبیه‌سازی شده در تراکم‌های مختلف یولاف وحشی که به‌عنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شده بود، استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان داد که اختلاف بین داده‌های شبیه‌سازی شده و مشاهده شده برای مراحل نمو فنولوژیک گندم و یولاف وحشی به‌ترتیب، 4/10 و 5/14 درصد، متوسط عملکرد کل گندم و یولاف وحشی در تیمارهای مختلف به‌ترتیب 8/5 و 6/7 درصد و کاهش عملکرد دانه گندم به علت رقابت یولاف وحشی 5/7 درصد بود. بر این اساس مدل دقت قابل قبولی در پیش‌بینی خسارت یولاف وحشی بر عملکرد گندم داشت. همچنین این مدل به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان با تغییر پارامترهای مورد نیاز در آن، برای ارزیابی رقابت سایر علف‌های هرز گندم و یا رقابت علف‌های هرز با محصولات زراعی دیگر نیز به‌کار برده شود.

کلیدواژه‌ها

کاهش عملکرد؛ مدل‌های رشد گیاهان زراعی؛ مدلسازی رقابت علف‌های هرز؛ نمو فنولوژیک

مراجع

1- ابراهیم پور نورآبادی، ف.، ا. آینه‌بند، ق. نورمحمدی، ح. موسوی نیا، و م. مسگرباشی. 1385. بررسی برخی ویژگی‌های اکوفیزیولوژیک گندم در رقابت با یولاف وحشی. مجله پژوهش و سازندگی 73: 125-117.

2- احمدوند، گ.، ع. کوچکی، م. نصیری محلاتی، و ح. رحیمیان مشهدی. 1381. بررسی ساختار کانوپی و کارایی جذب و مصرف نور و نیتروژن در رقابت درون و برون گونه‌ای گندم و یولاف وحشی. پایان نامه دکترای زراعت گرایش فیزیولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد. 121 ص.

3- باغستانی میبدی، م، و ا. زند. 1384. بررسی ویژگی‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک موثر در رقابت گندم زمستانه (Triticum aestivum) در مقابل یولاف وحشی (Avena ludoviciana L.). مجله پژوهش و سازندگی 68: 56-41.

4- بهرامی، ن.، غ. رجبی، م. رضابیگی، و ک. کمالی. 1381. بررسی سطح زیان اقتصادی سن گندم در مزارع گندم استان کرمانشاه. مجلة آفات و بیماری های گیاهی 70: 44-29.

5- پرچمی، پ، و پ. بهداروند. 1388. رقابت تراکم های مختلف یولاف وحشی با گندم بهاره در مقادیر مختلف نیتروژن. فصلنامه علمی تخصصی فیزیولوژی گیاهان زراعی- دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز 1: 88-81.

6- جعفرنژاد، ح، و ح. رحیمیان مشهدی. 1382. مطالعه رقابت بین ارقام گندم با یولاف وحشی و منداب. فصلنامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی 10: 54-39.

7- حسن زاده دلویی، م.، ح. رحیمیان مشهدی، م. نصیری محلاتی، و ق. نور محمدی. 1381. بررسی رقابت یولاف وحشی (Avena ludoviciana L.) با گندم زمستانه (Triticum aestivum) در تراکم های مختلف. مجله علوم زراعی ایران 4: 127-116.

8- خانجانی، م. 1383. آفات گیاهان زراعی ایران. انتشارات دانشگاه بو علی سینا همدان. 731 ص.

9- زند، ا.، ع. کوچکی، ح. حیمیان مشهدی، ر. دیهیم فرد، س. صوفی زاده، و م. نصیری محلاتی. 1382. مطالعه برخی خصوصیات اکوفیزیولوژیکی مؤثر در افزایش توانایی رقابت ارقام گندم (Triticum aestivum) ایرانی قدیم و جدید با علف هرز یولاف وحشی (Avena ludoviciana). مجله پژوهش های زراعی ایران 1: 10-1.

10- سرخی لله لو، ف.، ع. دباغ محمدی نسب، و ع، جوانشیر. 1387. بررسی ویژگی های برگ و نسبت ساقه در تداخل اندام های زیرزمینی و هوایی گندم زراعی (Triticum aestivum) و تراکم های مختلف یولاف وحشی (Avena fatua). مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی 12: 446-435.

11- سلطانی، ا، و م. قلی پور. 1385. شبیه ساری اثر تغییر اقلیم بر رشد، عملکرد و مصرف آب نخود. مجلة علوم کشاورزی و منابع طبیعی 13: 79-69.

12- سلیمی، ح، و س. ج. انگجی. 1381. بررسی میزان رقابت و خسارت تراکم های متفاوت یولاف وحشی در زراعت گندم زمستانه. مجله بیماریهای گیاهی 38: 262-251.

13- عطاریان، ا، و م. ح. راشد محصل. 1381. اثر رقابت یولاف وحشی بر عملکرد و اجزا عملکرد سه رقم گندم زمستانه. مجله علوم و صنایع کشاورزی 16: 32-25.

14- قرخلو، ج.، د. مظاهری، ع. قنبری، و م. قنادها. 1384. ارزیابی آستانه خسارت اقتصادی علف های هرز در گندم در منطقه مشهد. مجله علوم کشاورزی ایران ٣٦: 1435-1429.

15- کوچکی، ع، و م. نصیری محلاتی. 1387. تاثیر تغییر اقلیم همراه با افزایش غلظت دی اکسید کربن بر عملکرد گندم در ایران و ارزیابی راهکارهای سازگاری. مجله پژوهش های زراعی ایران 6: 153- 139.

16- منتظری، م. 1386. تاثیر یولاف وحشی (Avena ludoviciana) فالاریس (Phalaris minor) و خردل وحشی (Sinapis arvensis) بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم. مجله پژوهش و سازندگی 74: 78-71.

17- نصیری محلاتی، م. (اکولوژی تولید محصولات زراعی، فصل 14). در کوچکی، ع، و م. خواجه حسینی. 1387. زراعت نوین. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. 712 ص.

18- نصیری محلاتی، م. (مدلسازی، فصل 16). در کوچکی، ع، و م. خواجه حسینی. 1387. زراعت نوین. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. 712 ص.

19- نصیری محلاتی، م، و ع. کوچکی. 1388. پهنه بندی اگرواکولوژیکی گندم در استان خراسان: برآورد پتانسیل و خلاء عملکرد. مجله پژوهشهای زراعی ایران 7: 709-695.

20- Aggarwal, P. K., N. Kalra, S. Chander, and H. Pathak. 2006. InfoCrop: A dynamic simulation model for the assessment of crop yields, losses due to pests, and environmental impact of agro-ecosystems in tropical environments. I. Model description. Agricultural Systems 89: 1-25.

21- Aggarwal, P. K., B. Banerjee, M. G. Daryaei, A. Bhatia, A. Bala, S. Rani, S. Chander, H. Pathak, and N. Kalra. 2006. InfoCrop: A dynamic simulation model for the assessment of crop yields, losses due to pests, and environmental impact of agro-ecosystems in tropical environments. II. Performance of the model. Agricultural Systems 89: 47-67.

22- Bannayan, M, and N. M. J. Crout. 1999. A stochastic modelling approach for real-time forecasting of winter wheat yield. Field Crops Research 62: 85-95.

23- De Wit, C. T. 1997. LINTUL1: A simple general crop growth model for optimal growing conditions (example: spring wheat). Graduate School for Production Ecology. Dept of Theoretical Production Ecology of the Wageningen Agricultural University, and DLO-Research Centre for Agrobiology and Soil Fertility.

24- Groot, J. J. R. 1987. Simulation of nitrogen balance in a system of winter wheat and soil. Simulation Report CABO-TT nr. 13, Wageningen. 21, 22 and 23. Find new references.

25- Jones, C. A, and J. R. Kiniry. 1986. Ceres-Maize: A Simulation Model of Maize Growth and Development. Texas A&M University Press, College Station, Texas, USA.

26- Khan, I., H. Gul, M. I. Khan, and M. Gul. 2007. Effect of Wild Oat (Avena fatua L.) Population and Nitrogen Levels on Some Agronomic Traits of Spring Wheat (Triticum aestivum L.). Turkish Journal of Agriculture & Forestry 31:91-101.

27- Farre, I., M. van Oijen, P. A. Leffelaar, and J. M. Faci. 2000. Analysis of maize growth for different irrigation strategies in northeastern Spain. European Journal of Agronomy 12: 225-238.

28- Kropff, M. J., and C. J. T. Spitters. 1992. An eco-physiological model for interspecific competition, applied to the influence of Chenopodium album L. on sugar beet. I. Model description and parameterization. Weed Research 32: 437-450.

29- Kropff, M. J., and H. H. Van Laar. 1993. Modeling Crop-Weed Interactions. International Rice Research Institute, PO Box 933, 1099 Manila, The Philippines.

30- Kropff, M. J., P. S. Teng, P. K. Aggarwal, B. Bouman, J. Bouma, and H. H. van Laar. 1996. Applications of Systems Approaches at the Field Level, vol. 2. Kluwer Academic Publishers, The Netherlands. p. 465.

31- Maiorano, A., A. Reyneri, D. Sacco, A. Magni, and C. Ramponi. 2009. A dynamic risk assessment model (FUMAgrain) of fumonisin synthesis by Fusarium verticillioides in maize grain in Italy. Crop Protection 28: 243-256.

32- Martin, M. P., L. D. Field, and R. J. Field. 1987. Competition between plants of wild oat (Avena fatua) and wheat (Triticum aestivum). Weed Research 27: 119-124.

33- Matthews, R. B., and W. Stephens. 2002. Crop-Soil Simulation Models, Application in Developing Countries, CABI Publishing. 277 pp.

34- Monsi, M., and T. Saeki. 1953. Uber den Lichtfaktor in den. Pflanzengesellschaften und seine Bedeutung fur die. Stoffproduktion. The Journal of Japanese Botany 14: 22-52.

35- Penning de Vries, F. W. T., D. M. Jansen, H. F. M. Berge, and A. Bakema. 1989. Simulation of ecophysiological processes of growth in several annual crops. IRRI, Los Ban˜os, and Pudoc, Wageningen.

36- Rohrig, M., and H. Stutzel. 2001. A model for light competition between vegetable crops and weeds. European Journal of Agronomy 14: 13-29.

37- Sinclair, T. R., and R. C. Muchow. 1999. Radiation-use efficiency. Advances in Agronomy 65: 215-265.

38- Spitters, C. J. T. 1989. Weeds: population dynamics, germination and competition. In: Rabbinge, R., S. A. Ward, and H. H. van Laar (Eds.), Simulation and Systems Management in Crop Protection. Pudoc, Wageningen, the Netherlands. 182-217.

39- Spitters, C. J. T., H. van Keulen, and D. W. G. Kraalingen. 1989. A simple and universal crop growth simulator: SUCROS87. In: Rabbinge, R., S. A. Ward, and H. H. van Laar (Eds.), Simulation and Systems Management in Crop Protection. Pudoc, Wageningen, The Netherlands. 147-181.

40- Stephen, W. A., and J. D. Ross. 1981. Studies in Wild Oat Seed Dormancy II. ACTIVITIES OF PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY DEHYDROGENASES. Plant Physiology 68:15-17.

41- Willocquet, L., S. Savary, L. Fernandez, F. Elazegui, and P. Teng. 2000. Development and evaluation of a multiple-pest, production situation specific model to simulate yield losses of rice in tropical Asia. Ecological Modelling 131: 133-159.

42- Willocquet, L., J. N. Aubertot, S. Lebard, C. Robert, C. Lannou, and S. Savary. 2008. Simulating multiple pest damage in varying winter wheat production situations. Field Crops Research 107: 12-28.

43- Van Diepen, C. A., J. Wolf, H. Van Keulen, and C. Rappoldt. 1989. WOFOST: a simulation model of crop production. Soil Use and Management 5: 16-24.

44- Yang, H. S., A. Dobermann, J. L. Lindquist, D. T. Walters, T. J. Arkebauer, and K. G. Cassman. 2004. Hybrid-maize-a maize simulation model that combines two crop modeling approaches. Field Crops Research 87: 131-154.