بهینه‌سازی مصرف کود نیتروژن و آب آبیاری با روش سطح پاسخ در زراعت ذرت

هدف از این پژوهش، تعیین مقادیر بهینه کود نیتروژن و آب آبیاری برای دستیابی به حداکثر عملکرد بهره‌وری مصرف آب و کود می‌باشد. بدین منظور، پژوهش حاضر با استفاده از مدل سطح پاسخ روی گیاه ذرت دانه‌ای رقم دبل کراس 370 در مزرعه 500 هکتاری موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر در دو سال زراعی انجام شد. عوامل مورد آزمایش شامل مقدار آب آبیاری در سه سطح (i1: 100، i2: 80 و i3: 60 درصد نیاز آبی) و کود نیتروژن در سه سطح (f1: 100، f2:60 و f3: صفر درصد نیاز کودی) بود. نتایج نشان داد که مدل مورد استفاده دارای خطای قابل قبول برای پیش‌بینی عملکرد (7.3 درصد)، بهره‌وری آب (9.3 درصد) و کارایی مصرف کود (24 درصد) بود. دقت این مدل برای پیش‌بینی صفات مورد نظر به‌ترتیب در دسته‌های عالی (0.1 ≥ nrmse)، عالی (0.1 ≥ nrmse) و متوسط (0.3 ≥ nrmse ≥0.2) قرار داشت. کارایی مدل مورد نظر نیز مطلوب (90≤d و 0.5≤ef) بود. با افزایش مقدار کود (تغییر از 1 به سمت 1+)، عملکرد نیز افزایش داشت ولی میزان رشد عملکرد به صورت خطی نبود. تغییرات عملکرد نسبت به مقادیر آب آبیاری شیب یکنواخت‌تری داشت و نمودار آن به حالت خطی نزدیک‌تر بود. افزایش آب آبیاری تا محدوده‌ی 0.8+ سبب افزایش بهره‌وری آب گردید. مقادیر بیشتر از آن، بهره‌وری آب را کاهش داد. تغییرات کارایی مصرف کود نسبت به دو عامل مقدار کود نیتروژن (تا محدوده‌ی 0.9+) و آب آبیاری (تا محدوده‌ی 0.8+) صعودی بود. مقادیر بهینه‌ی کود نیتروژن و آب آبیاری به ترتیب در محدوده‌ی 100 60 درصد نیاز کودی و 100 70 درصد نیاز آب آبیاری بود که پس از بهینه‌سازی به‌ترتیب 71 و 100 درصد تعیین شدند. در این شرایط، عملکرد ذرت، کارایی مصرف آب و کود به‌ترتیب 7 تن در هکتار، 2.3 کیلوگرم بر مترمکعب و 33 کیلوگرم بر کیلوگرم به دست آمد.

optimization of nitrogen fertilizer and irrigation water using response-surface methodology (rsm) in corn cultivation

the purpose of this research was to determine the optimal amounts of nitrogen fertilizer and irrigation water to achieve maximum yield (y), water productivity (wp) and fertilizer productivity (fp). for this purpose, the research was carried out on a 370 double cross hybrid corn in the 500 hectare farm of the seed and plant improvement institute (spii) for two crop years, using response surface method. the tested factors included the amount of irrigation water at three levels (i1:100, i2:80 and i3:60% of water requirement) and nitrogen fertilizer at three levels (f1:100, f2:60, and f3:0% of fertilizer requirement). the results showed that the model used had an acceptable error for predicting yield (7.3%), water productivity (9.3%), and fertilizer productivity (24%). the accuracy of this model for predicting the desired traits was in the excellent (nrmse≤0.1), excellent (nrmse≤0.1), and moderate (0.2≤nrmse ≤0.3) categories, respectively. the efficiency of the desired model was also favorable (d ≥ 90 and ef≥0.5). by increasing the amount of fertilizer (changing from 1 to +1), the yield also increased, but the rate of yield growth was not linear. the yield changes compared to irrigation water had a more uniform slope and its growth was closer to a linear line. the increase of irrigation water up to the range of +0.8 increased the efficiency of water consumption. moreover, it reduced the efficiency of water consumption. the changes in the efficiency of fertilizer consumption were positive compared to the two factors of nitrogen fertilizer (up to the range of +0.9) and irrigation water (up to the range of +0.8). the optimal amounts of nitrogen fertilizer and irrigation water were in the range of 60 100% of fertilizer requirement and 70 100% of irrigation water requirement, which after optimization were determined as 71% and 100%, respectively. in these conditions, corn yield, water, and fertilizer productivity were 7 tons/ha, 2.3 kg.m 3, and 33 kg.kg 1, respectively.