شبیه‌سازی پاسخ ذرت به کود نیتروژن با استفاده از منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی

استفاده از مدل‌های گیاهی برای شبیه‌سازی پاسخ محصول به آب و نیتروژن نقش اساسی در ارتقاء مدیریت کشاورزی دارد. در اغلب این مدل‌ها از معادلات پیچیده برای شبیه‌سازی حرکت آب و نیتروژن در خاک و گیاه استفاده می‌شود که پارامترهای ورودی متعددی برای واسنجی نیاز دارند. در مدل aquacrop با استفاده از یک روش نیمه کمّی، اثر تنش نیتروژن بر تعرق و عملکرد زیست‌توده در طول فصل رشد شبیه‌سازی می‌شود. این مدل قابلیت تعیین زمان و مقدار مناسب کود نیتروژن برای مدیریت دقیق مزرعه را ندارد. در مطالعه حاضر از یک روش مستقیم مبتنی بر منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی برای شبیه‌سازی اثر کمبود نیتروژن بر تعرق و عملکرد زیست‌توده استفاده شد. هدف اصلی در این مطالعه، ارزیابی کارایی این روش و مقایسه نتایج آن با روش نیمه کمّی بود. برای این منظور از داده‌های بدست آمده در تیمارهای تحت تنش نیتروژن طی دو سال کشت ذرت استفاده شد. مقادیر زیست‌توده و غلظت نیتروژن گیاه در طول فصل رشد اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان دادند که شاخصrrmse (ریشه متوسط مربعات خطای نسبی) در شبیه‌سازی زیست‌توده به روش مستقیم، به طور متوسط برای هر تیمار، چهار درصد نسبت به روش نیمه کمّی کمتر بود. همچنین، افزایش تنش نیتروژن موجب افزایش خطای شبیه‌سازی زیست‌توده شد. به‌طوری که rrmse برای شبیه‌سازی زیست‌توده به روش مستقیم در تیمارهای تحت بیشترین تنش 26.48 و 30.96 و در تیمارهای بدون تنش 9.57 و 15.75 درصد بود. این نتایج نشان می‌دهند که کاربرد مفهوم منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی در مدل‌های شبیه‌ساز رشد گیاه، برآورد دقیق‌تری از شرایط محصول تحت تنش نیتروژن ارائه می‌دهد.

simulating maize response to nitrogen fertilizer using the critical nitrogen dilution curve

the application of crop models to simulate crop responses to water and nitrogen (n) is crucial for improving agricultural management. the majority of these models involve complex equations and require several input parameters for calibration. aquacrop simulates crop response to different n levels using a semi-quantitative approach, which simulates the effect of n stress on transpiration and biomass production during the growing season. this model does not provide information on the optimal timing and quantity of n fertilizer application for efficient farm management. in the present study, a direct simulation approach based on the concept of a critical nitrogen curve was applied to simulate the effect of n deficiency on transpiration and biomass production. the main objective of this study was to evaluate a direct simulation approach and compare its results with those derived from the semi-quantitative approach. for this purpose, experimental data were collected from two years of maize cultivation. biomass and plant nitrogen concentrations were measured during the growing season. the results showed that the rrmse (relative root mean square error) index in biomass simulation by the direct method was, on average, 4% lower for each treatment compared to the semi-quantitative approach. in addition, increased n stress led to increased errors in simulating biomass. thus, the rrmse for biomass simulation using the direct method was 26.48 % and 30.96% for treatments under the highest stress, and 9.57% and 15.75 % for non-stressed treatments. in general, these findings show that integrating the critical nitrogen concentration concept into crop models provides more accurate estimates for crops under nitrogen stress.