تحلیل حساسیت و ارزیابی مدل‌های فیزیکی و تجربی جذب آب ریشه در گیاه گوجه‌فرنگی

جذب آب توسط ریشه عامل مهمی در پیش بینی تعرق گیاه و عملکرد محصول به شمار می رود. به طور کلی مدل های جذب آب ریشه به دو گروه کلان (تجربی) و خرد (فیزیکی) تقسیم بندی می شوند. مدل های فیزیکی به پارامترهای هیدرولیکی بیشتری نیاز دارند، در حالی که مدل های تجربی ساده تر و به اطلاعات ورودی کمتری نیاز دارند. هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد دو مدل تجربی و یک مدل فیزیکی برای پیش بینی جذب آب ریشه در گیاه گوجه‌فرنگی در شرایط گلخانه ای می باشد. بدین ترتیب  از روش عمومی عدم قطعیت تشابهات (glue) برای واسنجی مدل ها (پارامترهای هیدرولیکی خاک و جذب آب ریشه) استفاده شده است. نتایج تحلیل حساسیت مدل های مختلف نشان داد جذب آب ریشه به شرایط هیدرولیکی خاک حساس‌تر از خصوصیات ریشه می باشند. نتایج نشان داد از بین پارامترهای هیدرولیکی خاک، جذب آب ریشه نسبت به ضرایب شکل  و درصد رطوبت اشباع () حساسیت بیشتری نشان می دهد. از بین خصوصیات ریشه، حساس‌ترین پارامتر تراکم طولی ریشه می باشد. همچنین نتایج نشان داد مدل ون گنوختن در ترکیب با روش glue به خوبی توانسته است جذب آب ریشه را شبیه سازی کند، به طوری که آماره های ضریب تبیین (r2)، ضریب کارایی نش ساتکلیف (n.s)، میانگین مجذور مربعات خطای نرمال شده (nrmse)، میانگین مطلق خطا (mae)، کارایی مدل سازی (me)  و شاخص توافق (d) به ترتیب 0.79، 0.69، 14.12، 0.75، 0.69، 0.86 به دست آمد. تلفیق مدل های جذب آب ریشه به عنوان زیر مدل در مدل های اگروهیدرولوژیک، ابزاری مفید برای پیش بینی تعرق گیاه، عملکرد محصول و همچنین مدیریت آب در مزرعه می باشد.

Sensitivity Analysis and Evaluation of Physical and Experimental Models of Root Water Uptake in Tomato

Root water uptake is considered as a major factor for  predicting plant transpiration and the product yield. In general, the water root uptake models are divided into two macro (experimental) and micro (physical) groups. The physical models require more hydraulic parameters, while empirical models are simpler and require less input data. The aim of this study was to compare the performance of two empirical models and a physical model to predict the root water uptake of tomato under greenhouse conditions. Hence, the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) was used to calibrate the models (hydraulic parameters of soil and root water uptake). The results of the sensitivity analysis of different models showed that the root water uptake is more sensitive to soil hydraulic conditions than the root characteristics. The results indicated that among the soil hydraulic parameters, the root water uptake shows more susceptibility to the coefficients of shape (λ) and the saturation moisture content (Өs). Among the root characteristics, the most sensitive parameter is the longitudinal density of the root. The results also revealed that the Van Genuchten model combined with the GLUE method has well simulated the root water uptake, as the parameters of R2, NS, NRMSE, MAE, ME, and d were 0.79, 0.69, 14.12, 0.75, 0.69, 0.86, respectively.  The integration of root water uptake models as a submodel in the agrohydrological models appears to be a useful tool for predicting the plant transpiration, the product yield as well as water management in the field.