برآورد خلا عملکرد و پتانسیل افزایش تولید جو دیم در ایران

مقدمه: جو (hordeum vulgare) سازگاری بسیار خوبی به خشکی و شوری به‌عنوان مهم‌ترین عوامل محدود کننده تولید گیاهان زراعی در ایران دارد. این سازگاری به‌علاوه کاربرد گسترده این گیاه در تغذیه دام، موجب کشت سالانه حدود 1.77 میلیون هکتار جو شده است که حدود 1.04 میلیون هکتار آن دیم است. مطالعات گذشته حاکی از وجود اختلاف قابل توجه بین عملکرد واقعی گیاهان زراعی و عملکرد پتانسیل آن‌ها می‌باشد که میزان آن به چگونگی مدیریت مزرعه بستگی دارد. در واقع، خلا عملکرد ظرفیت افزایش تولید گیاهان زراعی از طریق بهینه‌سازی عملیات مدیریت تولید را نشان می‌دهد. مطالعه حاضر با هدف برآورد خلا عملکرد و تولید جو در شرایط دیم در ایران، به‌عنوان اولین قدم برای برنامه‌ریزی به منظور افزایش پایدار تولید این گیاه زراعی مهم انجام شد.مواد و روش‌ها: این مطالعه بر اساس دستورالعمل اطلس جهانی خلا عملکرد (گیگا) انجام شد. تعیین مناطق اقلیمی اصلی زیر کشت جو دیم به عنوان نخستین گام در مطالعه حاضر، با استفاده از نقشه‌های پهنه‌بندی اقلیمی گیگا، پراکنش زمین‌های زیر کشت جو دیم و لایه‌ ایستگاه‌های هواشناسی کل کشور انجام پذیرفت. پس از تعیین مناطق اقلیمی اصلی (dcz) و ایستگاه‌های هواشناسی مرجع (rws)، اطلاعات 15 سال زراعی (1394 1379) شامل مدیریت زراعی، هواشناسی و خاک در هر منطقه جمع‌آوری شد. این اطلاعات برای برآورد مقادیر عملکرد پتانسیل در سطح ایستگاه‌های مرجع کشت جو دیم به عنوان یکی از مولفه‌های محاسبه مقدار خلا عملکرد مورد نیاز است. برآورد پتانسیل عملکرد دانه جو توسط مدل ssmicrop2 با استفاده از داده‌های 15 ساله مذکور صورت پذیرفت. همچنین، اطلاعات عملکرد واقعی در سطح ایستگاه‌ها به عنوان یکی دیگر از مولفه‌های تخمین خلا عملکرد جمع‌آوری شد. در نهایت، با استفاده از دستورالعمل گیگا، مقادیر خلا عملکرد دانه جو به‌ترتیب برای rwsها، dczها و کل کشور برآورد شد.یافته‌ها: در مطالعه حاضر، 17 منطقه اقلیمی اصلی به عنوان مناطق اصلی کشت جو دیم در ایران شناسایی شدند که 38 ایستگاه هواشناسی مرجع در آن‌ها قرار دارد. طبق نتایج، پتانسیل عملکرد جو دیم در مناطق اقلیمی اصلی با میانگین 2723 کیلوگرم در هکتار بین 1072 تا 4002 کیلوگرم در هکتار متغیر است. همچنین، عملکردهای واقعی محاسبه شده در dczها 390 تا 1510 و به‌طور متوسط 1009 کیلوگرم در هکتار بود. در مناطق اصلی تولید جو دیم ایران از 615 تا 3125 کیلوگرم در هکتار و به‌طور متوسط 1714 کیلوگرم در هکتار معادل 53 تا 82 درصد (به‌طور متوسط 63 درصد) خلا عملکرد وجود دارد. بنابراین، با در نظر گرفتن 80 درصد از پتانسیل عملکرد به‌عنوان عملکرد قابل دست‌یابی، می‌توان از طریق بهینه‌سازی عملیات مدیریت تولید، عملکرد جو دیم کشور را از 1009 کیلوگرم در هکتار فعلی به 2178 کیلوگرم در هکتار افزایش داد. بر اساس این یافته‌ها، در صورت افزایش عملکرد به سطح عملکرد قابل حصول میزان تولید جو کشور در شرایط دیم از 1.05 میلیون تن فعلی به 2.26 میلیون تن خواهد رسید که می‌تواند میزان واردات جو از سایر کشورها را به میزان 1.22 میلیون تن کاهش دهد. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این مطالعه، 85 درصد از جو دیم کشور در 17 منطقه اقلیمی مختلف تولید می‌شود. با توجه به وجود بیش از 50 درصد خلا عملکرد (1714 کیلوگرم در هکتار (معادل 63 درصد)) در سطح مزارع جو دیم کشور، با در نظر گرفتن 80 درصد از این خلاً عملکرد به‌عنوان خلا قابل مدیریت، تولید جو دیم در ایران 1.22 میلیون تن می‌تواند افزایش یابد که به لحاظ اقتصادی و امنیت غذایی برای کشور حائز اهمیت است. دستیابی به عملکرد پتانسیل در سطح مزارع کشاورزان با توجه به محدودیت‌های موجود امکان پذیر نیست، اما نزدیک شدن به عملکرد قابل حصول با بهبود شرایط مدیریت زراعی می‌تواند هدف دست‌یافتنی در شرایط حاضر به‌حساب بیاید.

Estimation of Yield Gap and the Potential of Rainfed Barley Production Increase in Iran

Background and objectives: Barley (Hordeum vulgare. L) is well adapted to drought and saline conditions as the most important limiting factors for crop production in Iran. This consistency, as well as widespread application in animal feeding, are the reasons for cultivating approximately 1.77 million hectares of barley, in which, 1.04 million hectares was attributed to rainfed barley. The previous studies demonstrated that there was a significant difference between the actual and potential yield of crops due to farm management condition. According to the calculated yield loss, the optimized crop field management is necessary to increase agricultural production. This study was aimed to estimate the yield and production gap of barley under rainfed condition as the first step in the terms of the schematization of stable increase in Iran.Materials and Methods: This study is conducted based on the Global Yield Gap Atlas (GYGA) Protocol. As the first step in the implementation of present study, the main rainfed barley harvested areas were determined using GYGA climate zones and the distribution of rainfed barley harvested area maps and the country’s meteorological station points layer. After defining the designated climate zones (DCZs) and the reference weather stations (RWSs), the collected data (20002014) of agronomic management, meteorological and soil characteristics in each region were employed to estimate the potential yield at the RWSs of rainfed barley as one of components of the yield gap calculation. Estimating barley potential yield under waterlimited condition (Yw) was carried out by SSMiCrop2 during 15 growing seasons. Moreover, the actual yield (Ya) data of rainfed barley was collected at the RWS level as another constituent for yield gap calculation. In the end, the estimated rainfed barley yield gap (Yg) in the RWSs was aggregated to DCZs and finally countrylevel.Results: In the current study, 38 RWSs within 17 DCZs of rainfed barley harvested areas were identified. The results showed that the average Yw was estimated 2723 kg. ha1 and the range varied from 1072 to 4002 kg. ha1. Ya range in the zones were calculated between 390 and 1510 with average of 1009 kg. ha1. The results illustrated that there was a significant correlation between mean rainfall and maximum temperature during anthesis to harvest maturity period and Yw within 17 DCZs. Hence, with simultaneous increase in rainfall and decrease in average maximum temperature during this phenological period, concomitantly, the Yw value has been amplified. Yg values was estimated between 615 to 3125 kg. ha1 (equivalent to 53 to 82% of yield gap (%)) with an average of 1714 kg ha1. Improving the current management conditions to advance toward the attainable yield (Ya) (equivalent to 80% of Yw) in farmers’ lands, can increase the average yield of rainfed barley from 1009 to 2178 kg ha1. Based on the results, the country’s production will grow from 1.05 million tons to 2.26 million tons in rainfed conditions through increasing yield to the level of attainable yield (80% of potential yield). The rate of barley import from other countries will decrease due to improvement in the production. Conclusion: Our results showed 85 percent of rainfed barley production had been attributed to 17 designated climate zones. Due to the presence of 63% yield gap in rainfed barley fields, by considering 80% of this value as exploitable yield gap, the production can be increased to about 1.22 million tons which is appreciable for the economical and food security issues in Iran. It is not feasible to achieve the potential yield at the farmer level owing to existing constraints, but approaching the attainable yield by improving field management conditions can be accessible in the current situation.