نوسانات مکانی عملکرد پتانسیل و خلاء عملکرد در کشت بهاره سیب زمینی ایران

بوم شناسی کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 11 دی 1402

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v14i4.80031

نویسندگان

علیرضا محمدی¹؛ علیرضا کوچکی^{* 2}؛ مهدی نصیری محلاتی²

¹فردوسی مشهد

²Ferdowsi University of Mashhad

چکیده

نوسانات مکانی عملکرد پتانسیل و خلاء عملکرد در کشت بهاره سیب زمینی ایران
Spatial variability of Potential Yield and Yield Gap of Spring-Sown Potato (Solanum tuberosum L.) in Iran
چکیده
سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) جایگاه ویژه ای در اکوسیستم­های زراعی و امنیت غذایی ایران دارد . برنامه ریزی نوین برای افزایش تولید پایدار این محصول مستلزم شناخت تغییرات مکانی عملکرد پتانسیل، واقعی و خلاء عملکرد در مناطق تولید می باشد. این تحقیق  با هدف پهنه بندی مکانی سطوح عملکرد در مهمترین نظام تولید سیب زمینی ایران با استفاده از مدل LINTUL1-POTATO  که قبلا برای کشت بهاره سیب زمینی واسنجی وتعیین اعتبار شده ، انجام شد. ابتدا نظام کشت بهار براساس توزیع جغرافیایی به چهار منطقه شامل شمال شرق ، مرکز، شمال غرب و غرب کشور تقسیم و 98 شهر با پراکنش مناسب به عنوان ایستگاههای مطالعاتی در نظر گرفته شد. داده های روزانه بلند مدت آب و هوایی( درجه حرارت و تشعشع ) و میانگین عملکرد واقعی Yact)) در فاصله سالهای 95-1393 برای هر ایستگاه جمع آوری وبا استفاده از مدل، عملکرد پتانسیل(Yp) درهر ایستگاه شبیه سازی شد. سپس خلاء عملکرد (Yg )محاسبه و نتایج به سیستم اطلاعات جغرافیایی منتقل و با درون یابی، نقشه های سطوح عملکرد برای هرمنطقه ترسیم گردید. در منطقه شمال شرق میانگین بلند مدت دمای حداقل در امتداد شرق به غرب افزایش و عملکرد پتانسیل از 5/63 به 04/56 تن درهکتار کاهش یافت. در این امتداد به دلیل کاهش استعداد زراعی خاک، عملکرد واقعی 41 درصد کاهش و خلاء عملکرد 87/55 درصد افزایش و حداکثر به میزان 41 تن درهکتار (معادل 9/71 درصد) رسید. لذا در پهنه هایی با عملکرد پتانسیل زیاد، خلاء عملکردکمتری مشاهده شد. در منطقه مرکزی ایران در قسمتهای شمالی (فیروزکوه، آوج) و قسمتهای جنوبی (سمیرم) به دلیل شرایط مطلوب دمایی بیشترین عملکرد پتانسیل (7/62 تن در هکتار) برآورد شد. مقدار خلاء عملکرد در پهنه های مختلف این منطقه در دامنه 2/27 (44% = Yp) تا 77/42 تن در هکتار (67% = Yp) محاسبه شد. در واقع کشاورزان این منطقه تنها 33 تا 56 درصد از پتانسیل محیطی را مورد استفاده قرار می دهند. منطقه شمال غرب ایران با توجه شرایط بهینه دمایی بالاترین عملکرد پتانسیل کشور را دارا بود (9/78 تن درهکتار ) و به دلیل تنوع زیاد اقلیمی بیشترین مقدار نوسان عملکرد پتانسیل (5 /23 تن در هکتار )در این منطقه مشاهده شد. مقدار خلاء عملکرد از4/22 ( شهرستان اردبیل ) تا 4/57 تن در هکتار (شهرستان تکاب) محاسبه شد که به ترتبیب 37 و 78 درصد عملکرد پتانسیل بود. البته در نواحی با عملکردپتانسیل بالا خلاء عملکرد نیز زیاد بود. در منطقه غرب کشور با توجه به گرادیان افزایش درجه حرارت از شمال به جنوب عملکرد پتانسیل از 22/63 به 40/54 تن در هکتار کاهش یافت. خلاء عملکرد با ضریب تغییرات 76/32 درصد در محدوده 38/14 ( شهرستان هرسین) تا 66/45 تن در هکتار ( شهرستان دهلران) برآورد شد که به ترتیب معادل 47/24 و 9/83 درصد عملکرد پتانسیل بود. استانهای کرمانشاه و همدان کمترین مقدار خلاء عملکرد(20 تن درهکتار) را داشته و متوسط عملکرد واقعی کشاورزان حدود 80 درصد عملکرد پتانسیل بود. با توجه به نتایج این مطالعه جهت پرکردن خلاء عملکرد بهسازی روشهای مدیریتی بعنوان راهکاراصلی باید مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

مدلLINTUL1-POTATO؛ سیستم اطلاعات جغرافیایی؛ خلاءعملکرد؛ پهنه بندی؛ گرادیان دما

مراجع

Abeledo, L.G., Savin , R., Slafer , G.A. 2008. Wheat productivity in the Mediterranean Ebro Valley: Analyzing the gap between attainable and potential yield with a simulation model. European Journal of Agronomy, 28: 541-550.

Afzali Nya, B. 2006. Agronomy Potato. Publications of Agriculture Organization, Jiroft, Iran. (In Persian)

Alexandratos N. and Bruinsma J. 2012. World agriculture towards 2030/2050. The 2012 Revision. ESA Working paper No. 12-03, April 2012. Food and Agriculture Organization of the United Nations: Rome.

Alexandratos, N., 1995. World agriculture: towards 2010: an FAO study. Food & Agriculture Org.

Alireza Koocheki,A., Nassiri Mahallati,M. and Kiani,M.R. 2014. Estimating long-term fertilizer demand in Iran’s agricultural production. Journal of Agroecology 1(4)1-14. (In Persian with English Summary).

Azizi, GH. 2006. Northwest climatic zone of the northwest of Iran using the Lithin Ski method using (GIS). Applied Geosciences Research Journal, 5: 25-9 (In Persian).

Barman , D., Sahoo, R., Chakraborty, N., Kalra, N. 2010. Factor productivity and yield gap analysis for agricultural production system in Northwest India. Ind J Dryland Agric Res Dev, 25: 100-105.

Bodlaender, K.B.A., 1963. The influence of temperature , radiation and photoperiod on development and yield. Proceedings 10th Easter School Agricultural Science, University Nottingham ,199 -210

Caldiz, D.O., Gaspari, F., Kiernan, A.M., Struik, P. 2002. Agro-ecological zoning at the regional level: spatio-temporal variation in potential yield of the potato crop in the Argentinian patagonia. Agriculture, ecosystems & environment , 88: 3-10.

Caldiz, D.O., Gaspari, F.J., Haverkort, A.J., Struik, P.C., 2001. Agro -ecological zoning and potential yield of single or double cropping of potato in Argentina. Agricultural and Forest Meteorology , 109: 311-320.

Clark, C., 1954. World supply and requirements of farm products. Journal of the Royal Statistical Society. Series A (General) 117, 263-296.

Deguchi, T., Iwama, K., Haverkort, A., 2016. Actual and potential yield levels of potato in different production systems of Japan. Potato Research 59, 207-225

Espe, M.B., Cassman, K.G., Yang, H., Guilpart, N., Grassini, P., Van Wart, J., Anders, M., Beighley, D., Harrell, D. Linscombe, .S., McKenzie, K., Mutters, R., Wilson, L.T. and Linquist, B.A. 2016. Yield gap analysis of US rice production systems shows opportunities for improvement. Field Crops Research, 196: 276–283

FAO, 1996. Agro-Ecological Zoning: Guidelines. Food and Agricultural Organization of the United Nations, Rome

Fischer, G., Hizsnyik, E., Prieler, S., van Velthuizen, H., Wiberg, D. 2012. Scarcity and abundance of land resources: competing uses and the shrinking land resource base. http://pure.iiasa.ac.at/12216

Fischer, R., Byerlee, D., Edmeades, G. 2014. Crop yields and global food security . ACIAR: Canberra

Fischer, R.A., 2015. Definitions and determination of crop yield, yield gaps, and of rates of change. Field Crops Res. 182, 9–18.

Foley, J. a., Ramankutty N, Brauman K a., Cassidy ES, Gerber JS, Johnston M, . 2011. Solutions for a cultivated planet. Nature ,12 : 337-342

Franke, A., Steyn, J.M., Ranger, K., Haverkort, A. 2011. Developing environmental principles, criteria, indicators and norms for potato production in South Africa through field surveys and modelling. Agricultural systems , 104 :297-306.

Franke, A., Steyn, J.M., Ranger, K., Haverkort, A., 2011. Developing environmental principles, criteria, indicators and norms for potato production in South Africa through field surveys and modelling. Agricultural systems 104, 297-306

Gharineh, M.H., Bakhshandeh, A., Andarzian, B., and Fayzizadeh, N. 2012. Agro of Khuzestan province for potential yield of wheat with WOFOST model. Journal of Agroecology 4(3): 255-264. (In Persian with English Summary)

Harris, P.M. 2012. The potato crop: the scientific basis for improvement. Springer Science & Business Media

Hartkamp, A.D., De Beurs, K., Stein, A., White, J.W. 1999. Interpolation techniques for climate variables. . NRG-GIS series 99-10 . Mexico,D.F.CIMMYT

Haverkort, A., Sandaña, P., Kalazich, J. 2014. Yield gaps and ecological footprints of potato production systems in Chile. Potato research, 57: 13-31

Haverkort, A., Sandaña, P., Kalazich, J. 2014. Yield gaps and ecological footprints of potato production systems in Chile. Potato research, 57: 13-31.

Haverkort, A., Struik, P., 2015. Yield levels of potato crops: recent achievements and future prospects. Field Crops Research 182, 76-85.

Hayami, Y., 1969. Sources of agricultural productivity gap among selected countries. American Journal of Agricultural Economics 51, 564-575.

Heydari,H. and Alikhani, B. 2009. Iran's climate classification using multivariate statistical techniques. Geographical research 37: 55-74(In Persian )

Jalilpiran,H. and Naseri osgoee,N.2015. A Comparative Comparative Advantage, Competitiveness of Major Agricultural Products in Alborz Province.Economic Journal 15(3and4):41-62

Kamkar, B. ; Koochki,A.; Nassiri mahallati ,M. and Rezvani moghaddam, P.2008. Yield gap analysis of cumin in nine regions of Khorasan provinces using modelling approach. Iranian Journal of Field Crops Research 5(2): 333-341. (In Persian with English Summary)

Karampur M. and Yarahmadi, A. 2016. Maximum average and maximum absolute temperature zonation in Iran. Geography and Regional Development, 13 (2): 88-67. (In Persian)

Khalli, A., and Rezaei-e Sadr, H. 1997. Estimation of global solar radiation over Iran Based on climatical data. Geographical Researches Quarterly Journal 3: 15-35. (In Persian with English Summary)

Kiani freez.M.R.2015. effect of intensification on diversity, stability,sustainability and land uses in Iran Agriculture. Ph.D. Dissertation. Faculty of agricultureFerdowsi University of Mashhad. (In Persian with English Summary)

Kleinwechter, U., Gastelo, M., Ritchie , J., Nelson, G., Asseng, S. 2016. Simulating cultivar variations in potato yields for contrasting environments . Agricultural Systems, 145: 51-63

koocheki,A.;Nassiri mahalati,M.Mansoori,H.; Moradi,R.2017. effect of climatic and managment factors on potential and gap of wheat yield in Iran using WOFOST Model. Iranian Journal of Field Crops Research 15(2)244-256

Kooman, P., Haverkort, A. 1995. Modelling development and growth of the potato crop influenced by temperature and daylength : LINTUL-POTATO. Potato ecology and modeling of crops under conditions limiting growth . Kluwer Acad. Publ., Boston, 41-60.

Kooman, P.L. 1995. Yielding ability of potato crops as influenced by temperature and daylength. Thesis Landbouw University Wageningen.

Lafta, A.M., Lorenzen, J.H. 1995. Effect of high temperature on plant growth and carbohydrate metabolism in potato . Plant Physiology, 109: 637-643.

Levy, D., Veilleux, R.E. 2007. Adaptation of potato to high temperatures and salinity-a review . American Journal of Potato Research , 84: 487-506

Lobell , D.B., Cassman, K.G., Field, C.B. 2009. Crop yield gaps: their importance, magnitudes, and causes. Annual review of environment and resources, 34:179-204

MAJ (Ministry of Agriculture of the I.R. of Iran) .2009. Statistics of the year Volume II, water and soil and agricultural machinery and equipment. Ministry of Jihad-e-Agriculture, Deputy Director of Planning and Economics, (In Persian)

MAJ (Ministry of Agriculture of the I.R. of Iran), 2017a. Statistics Bank of Iranian Agriculture, Planning and Economics Department.dfdsgs. http://www.maj. ir/ english/Statistic/Default.aspp=statistic. (In Persian)

MAJ (Ministry of Agriculture of the I.R. of Iran) .2017b. Statistics of the year Volume II, water and soil and agricultural machinery and equipment. Ministry of Jihad-e-Agriculture, Deputy Director of Planning and Economics, (In Persian)

Manrique, L., Kiniry, J. 1990. Relationship between dry matter production of potato and radiation interception in the tropics . Crop Science , 3:1040-1105

Masoudian, S.A. 2004. Climate of Iran. Geography and Development (Autumn and Winter): 172-184. (In Persian )

Masoudian, S.A. and Darand,M. 2011. Identification and zoning of frozen Farin temperature regions of Iran. Geographical studies of arid regions, 1 (2): 54-43. (In Persian )

Meghdadi, N.; Soltani, A., Kamkar, B. and Hajarpoor,A.2014. Agroecological zoning of Zanjan province for estimating yield potential and yield gap in dryland-base chickpea production systems. J. Plant Prod. Res. 21 (3) :27-49 J. Plant Prod. Res. Vol. 21 (3)

Mesgaran, M.B., Madani, K., Hashemi, H., Azadi, P. 2017. Iran’s land suitability for agriculture. Scientificreports, No7670, www.nature.com/scientificreport/.

Mirzashahi,k.; Bazargan,K.2016. Organic soil management. Technical Report No. 535 . Soil and Water Research Institute of iran, (In Persian )

Mohammadi, A. ;Koocheki,A. and Nassiri Mahallati,M.2018.Evaluation of LINTUL1-POTATO Model for Simulation of Development Stages and Potential Yield of Spring-Sown Potato (Solanum tuberosum L.) in Iran. Journal of Agroecology.Accepted

Mojarad,F and Javadi,B. 2011. The Iranian zone is based on minimum temperatures. Journal of Geography and Environmental Planning 39 (3): 83-106

Montoya , F., Camargo, D., Ortega , J., Corcoles, J., Dominguez, A. 2016. Evaluation of Aquacrop model for a potato crop under different irrigation conditions . Agricultural Water Management ,164: 267-280

Nassiri Mahallati, M. 2000. Modeling of Crop Growth Processes. Mashhad University Press, Mashhad, Iran. 274 pp. (In Persian)

Nekahi, M.Z. ; Soltani, A.; Siahmarguee, A.and Bagherani, N. 2014 . Yield gap associated with crop management in wheat (Case study: Golestan province-Bandar-gaz). J. Plant Prod. Res. Vol. 7 (2):135-156(In Persian with English Summary)

Raymundo, R., Asseng, S., Cammarano, D., Quiroz, R. 2014 . Potato, sweet potato, and yam models for climate change: A review. Field Crops Research ,166 : 173-185

Sanjani, S. 2013. Agro-ecological zonation and vacuum analysis of wheat, sugar beet and corn yields in Khorasan province. Ph.D. Dissertation. Faculty of agricultureFerdowsi University of Mashhad. (In Persian with English Summary)

Sarquis, J., Gonzalez, H., Bernal-Lugo, I. 1996 . Response of two potato clones (S. tuberosum L.) to contrasting temperature regimes in the field. American potato journal, 73:285-300.

Sephahvand, N. 2007. Potato Research Strategic Program. Seed and Plant Improvement Research Institute, (In Persian )

Singh, J., Kaur, L. 2016. Advances in potato chemistry and technology . Academic press

Spitters, C. 1989 . Crop growth models: their usefulness and limitations. VI Symposium on the Timing of Field Production of Vegetables , 267: pp. 349-368.

Spitters, C., Schapendonk, A. 1990. Evaluation of breeding strategies for drought tolerance in potato by means of crop growth simulation . Genetic Aspects of Plant Mineral Nutrition . Springer, pp. 151-161.

Steckel, J.R., Gray, D. 1979. Drought tolerance in potatoes . The Journal of Agricultural Science, 92:375-381.

Steyn, J.M., Franke, A., Van der Waals, J.E., Haverkort, A. 2016. Resource use efficiencies as indicators of ecological sustainability in potato production: A South African case study. Field Crops Research, 199: 136-149

Stuttle, G.W.; Yorio, N.C.; Wheeler, R.M.1996. Interacting effects of photoperiod and photosynthetic photon flux on net carbon assimilation and starch accumulation in potato leaves. Journal of the American Society of Horticultural Science, 121: p.264-268

Svubure, O., Struik, P., Haverkort, A., Steyn, J.M. 2015. Yield gap analysis and resource footprints of Irish potato production systems in Zimbabwe. Field Crops Research ,178 : 77-90

van Ittersum, M.K., Cassman, K.G., Grassini, P., Wolf, J., Tittonell, P., Hochman, Z., 2013. Yield gap analysis with local to global relevance—a review . Field Crops Research ,143 : 4-17

Van Keulen, H., Stol, W., 1995. Agro-ecological zonation for potato production. Potato ecology and modelling of crops under conditions limiting growth. Springer, pp. 357-371

van Laar, H., Goudriaan, J., and Van Keulen, H. 1997. SUCROS97: Simulation of crop growth for potential and water-limited production situations. C.T. de Wit Graduate School for Production Ecology and Resource Conservation, Wageningen, The Netherlands, pp. 52.

Van Oort, P., Saito, K., Dieng, I., Grassini, P., Cassman, K., Van Ittersum, M., 2017. Can yield gap analysis be used to inform R&D prioritisation? Global Food Security 12, 109-118.

Vreugdenhil, D., Bradshaw, J., Gebhardt, C., Govers, F., Taylor, M.A., MacKerron, D.K., Ross , H.A. 2011. Potato biology and biotechnology: advances and perspectives. Elsevier

Wheeler, R.M., Steffen, K.L., Tibbitts, T.W., Palta, J.P., 1986. Utilization of potatoes for life support systems II . The effects of temperature under 24-h and 12-h photoperiods . American potato journal, 63:639-647.

Woli, P., Hoogenboom, G. 2018. Simulating weather effects on potato yield, nitrate leaching, and profit margin in the US Pacific Northwest. Agricultural Water Management, 201: 177-187.