شبیه‌سازی عملکرد و بهره‌وری مصرف آب در ارقام جدید گندم نان با استفاده از مدل dssat nwheat

سابقه و هدف: مدل‌های شبیه‌سازی گیاهان زراعی به‌طور گسترده‌ای در تجزیه و تحلیل نظام‌های کشت، تغییرات اقلیمی و روش‌های مدیریت محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند و ابزار مناسبی برای تکمیل و توسعه نتایج آزمایش‌های مزرعه‌ای برای ارزیابی ارقام جدید و نظام‌های مدیریتی جدید است. هدف از این پژوهش شبیه‌سازی مراحل فنولوژی و عملکرد ارقام مختلف گندم نان در شرایط اقلیمی شهرستان گرگان با استفاده از مدل dssat nwheat بود.مواد و روش‌ها: در این پژوهش به منظور ارزیابی کارکرد مدل dssat nwheat، از داده‌های یک آزمایش دو ساله (سال‌های زراعی 1399-1398 و 1400-1399) استفاده شد که چهار رقم جدید گندم نان در هفت تاریخ کاشت‌ به صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی بررسی شده بودند. در این آزمایش هفت تاریخ کاشت (از 10 آبان تا 10 دی ماه به فواصل 10روزه) در کرت‌های اصلی و چهار ژنوتیپ گندم نان (آرمان، آراز، تکتاز و n 93 9) در کرت‌های فرعی قرار گرفته‌ بودند. از داده‌های سال اول و سال دوم آزمایش به ترتیب جهت واسنجی و صحت‌سنجی مدل استفاده شد. علاوه بر داده‌های مزرعه، داده‌های هواشناسی روزانه، رویدادهای مدیریتی، خصوصیات خاک و مختصات جغرافیایی در اختیار نرم‌افزار dssat 4.7 قرار گرفت. پس از تعیین ضرایب ژنتیکی هر رقم، واسنجی مدل برای صفات مختلف انجام شد و از همان ضرایب برای صحت‌سنجی مدل استفاده شد. با استفاده از شاخص‌های آماری مقادیر شبیه‌سازی شده مدل با مقادیر مشاهده شده مورد آزمون قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که مراحل فنولوژی شامل صفات روز تا گلدهی و روز تا رسیدگی با مقادیر جذر میانگین مربعات خطا (rmse) چهار روز، جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (nrmse) کمتر از سه درصد شبیه‌سازی شده است. مقادیر rmse برای عملکرد دانه و عملکرد زیستی به ترتیب 416 و 1000 کیلوگرم در هکتار بود و مقادیر nrmse نیز بین 8 7 درصد بود. در بهره‌وری آب مبتنی بر عملکرد دانه و عملکرد زیستی مقادیر nrmse به ترتیب 6.21 و 7.53 درصد و و مقادیر rmse نیز در به ترتیب 0.93 و 2.91 کیلوگرم در هکتار بر میلی‌متر بود. در تمامی صفات شبیه‌سازی شده آماره‌های شاخص توافق ویلموت (d) و ضریب تبیین (r^2) در محدوده قابل قبولی قرار داشتند که نشان از کارایی خوب مدل dssat nwheat، درشبیه‌سازی این صفات در ارقام مختلف گندم نان داشت.نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که مدل dssat nwheat با کارایی مناسبی قادر به شبیه‌سازی مراحل فنولوژی، عملکرد دانه، عملکرد زیستی و کارایی مصرف آب در چهار رقم آراز، آرمان، تکتاز و n 93 9 بود. به طوری که مقادیر nrmse برای تمامی صفات مورد مطالعه بین 6 8 درصد بود. ارقام مورد مطالعه در این پژوهش، جدیدترین ارقام معرفی شده برای اقلیم گرم و مرطوب شمال کشور بودند و در چند سال آینده سطح قابل توجهی از کشت گندم را در استان گلستان به خود اختصاص خواهند داد.. بنابراین به نظر می‌رسد نتایج این پژوهش می‌تواند در تصمیم‌گیری‌ها نظام‌های کشت گندم، تاثیرات مختلف مدیریت زراعی و تغییر شرایط اقلیمی جاری و آینده استان گلستان مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

simulation of yield and water productivity in new bread wheat cultivars using dssat nwheat model

background and objectives: crop simulation models are widely used in the analysis of cropping systems, climate change and crop management methods. it is a good tool for completing and developing the results of field trials to evaluate new cultivars and new management systems. the aim of this research was to simulate the phenological stages and yield of different bread wheat cultivars in climatic conditions of gorgan city using dssat nwheat model.materials and methods: in this study, in order to evaluate the performance of the dssat nwheat model, the data drived from a two year experiment (growing seasons 2019 2020 and 2021 2020), in which four new bread wheat cultivars were studied under seven sowing dates as split plot based on randomized complete block design (rcbd). seven sowing dates (from 1 november to 31 december, 10 day intervals) were placed in main plots and four bread wheat genotypes (including arman, araz, taktaz and n 93 9) were placed as subplots. the data derived from the first year and the second year were used for calibration and validation of the model, respectively. in addition to field data, daily meteorological data, management events, soil characteristics and geographical coordinates were provided to dssat 4.7 software. after determining the genetic coefficients of each genotype, the model was calibrated for different traits and subsequently the same coefficients were used to validate the model. using statistical indices, the simulated values of the model were tested with the observed values.results: the results showed that the phenological stages including day to anthesis and day to maturity were simulated with root mean squared error (rmse) equal to four days, and normalized root mean square error (nrmse) less than 3%. rmse for grain yield and biological yield were 416 kg ha 1 and 1000 kg ha 1, respectively, and nrmse values were between 7 8%. in water productivity based on grain yield and biological yield, nrmse values were 6.21% and 7.53%, respectively, and rmse values were 0.93 kg ha 1 mm 1 and 2.91 kg ha 1 mm 1, respectively. in all the simulated traits, the willmott’s agreement indices (d) and the coefficient of determination (r2) were in the acceptable range, which showed the proper performance of the dssat nwheat model for simulating these traits in different bread wheat cultivars.conclusion: the results of this study showed that the dssat nwheat model had proper performance for simulating phenological stages, grain yield, biological yield and water productivity in four cultivars including araz, arman, taktaz and n 93 9. the nrmse values for all studied traits were between 6 8%. the cultivars studied in this study are the latest cultivars released for the northern warm and humid agro climatic zone, iran, in the next few years, they will occupy a large area of wheat cultivation in golestan province. therefore, it seems that the results of this study can be used in the decisions of wheat cultivation systems, different effects of agricultural management and current and future climate change in golestan province.