به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

افشبن سلطانی

  • افشبن سلطانی*، شهرزاد میرکریمی، رامتین جولایی، فرشید اشراقی، عبدالرحمان میرزائی
    سابقه و هدف
    اضافه برداشت آب در کشور ایران، مانند سرطانی است که در جان طبیعت کشور ریشه دوانده و هر روز فشار بیشتری بر آن وارد می کند. بنابراین بایستی برای کاهش این اضافه برداشت آب، برنامه ریزی و اقدامات موثری در سطح کشور صورت پذیرد. به همین منظور در مطالعه حاضر فرض شده است که برداشت آب از منابع سطحی و زیرزمینی برای کشاورزی در کشور از مقدار فعلی 86 میلیارد متر مکعب در سال به 62 میلیارد متر مکعب در سال (حجم قابل برنامه ریزی اعلام شده وزارت نیرو) کاهش پیدا کند. سپس با استفاده از برنامه ریزی خطی، الگوی کشت فعلی با هدف حداکثرسازی درآمد کشاورزان بهینه سازی شد.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه برای هر استان به صورت جداگانه اطلاعات سطح زیر کشت، عملکرد در واحد سطح، قیمت و هزینه ی تولید (1396-1392) بیش از 30 گونه گیاهی مهم جمع آوری گردید. برای برآورد آب مصرفی کشاورزان از یک مدل شبیه سازی گیاهی (SSM-iCrop2) که برای شبیه سازی رشد، عملکرد و بیلان آب مزرعه برای بیش از 30 گونه گیاهی در کل کشور آزمون و برپا (ست آپ) شده بود، استفاده گردید. حل مدل ریاضی با استفاده از نرم افزار LINGO انجام گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که کاهش برداشت آب از 86 به 62 میلیارد متر مکعب در سال بدون تغییر الگوی کشت باعث می شود سطح زیر کشت آبی کشور 29 درصد کاهش یابد (از 8409 به 5949 هزار هکتار) و درآمد کشاورزان نیز 30 درصد (از 173 به 121 هزار میلیارد ریال) کاهش پیدا کند. اما بهینه سازی الگوی کشت باعث شد که کاهش سطح زیر کشت آبی به 18 درصد تخفیف یابد (از 8409 به 6907 هزار هکتار) و درآمد کشاورزان به میزان 9 درصد (از 173 به 190 هزار میلیارد ریال) افزایش پیدا کند؛ یعنی درحالی که برداشت آب 28 درصد کاهش یافته است، می توان با بهینه سازی الگوی کشت از کاهش درآمد کشاورزان جلوگیری کرد. همچنین الگوی کشت بهینه شده، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف کود و انرژی ایجاد می کند که در شرایط محدودیت منابع انرژی اهمیت زیادی دارد. مهم ترین تغییرات در الگوی کشت بهینه شده عبارت بودند از افزایش سطح زیر کشت و تولید سیب زمینی و سبزی-صیفی (به ترتیب 104 و 76 درصد بیش از نیاز کشور) که باید صادر شوند و کاهش سطح زیر کشت، تولید و در نتیجه افزایش وابستگی به واردات در گیاهان قندی، جو، ذرت سیلویی و یونجه. در الگوی بهینه شده وابستگی بالا (بیش از 50 درصد) به دانه های روغنی، ذرت دانه ای و کنجاله مثل شرایط فعلی (الگوی کشت فعلی) ادامه خواهد داشت.
    نتیجه گیری
    بهینه سازی الگوی کشت این امکان را فراهم می سازد که بدون کاهش درآمد کشاورزان کاهش برداشت آب به سطح قابل برنامه ریزی وزارت نیرو ممکن شود. اما کماکان تا حدودی مقداری کاهش سطح زیرکشت آبی و در نتیجه کاهش در خودکفایی برخی محصولات رخ خواهد داد و باید انتظارات از توان تولید گیاهی کشور معقول سازی شده و کاهش یابد.
    کلید واژگان: الگوی کشت، سازگاری به کم آبی، برنامه ریزی خطی، آب قابل برنامه ریزی، بازده اقتصادی
    Afshin Soltani *, Shahrzad Mirkarimi, Ramtin Joolaie, Farshid Eshraghi, Abdolrahman Mirzaei
    Background and Objective
    water over-withdrawal in Iran is like a cancer that has taken root in the country's nature and is making its conditions difficult every day. Therefore, planning and effective measures must be taken at the country level to reduce this over- withdrawal. For this purpose, in the present study, it was assumed that withdrawal water for agriculture in the country would decrease from 86 billion m3 per year to 62 billion m3 per year (the allocable volume of water for agriculture as announced by the Ministry of Energy). Then, using linear programming, the current cropping pattern was optimized with the aim of maximizing farmers' income.
    Materials and Methods
    In this study, information on the cultivated area, yield per unit area, price and production cost (2013-2017) of more than 30 important plant species was collected separately for each province of the country. To estimate the irrigation water volumes under farmers’ conditions, a crop simulation model (SSM-iCrop2) was used, which has been tested and set up to simulate the growth, yield and field water balance for more than 30 plant species throughout the country. The economic mathematical programming model was solved using LINGO software.
    Results
    The results showed that reducing water withdrawal from 86 to 62 billion m3 per year without changing the cropping pattern would cause the country's irrigated area to decrease by 29 percent (from 8,409 to 5,949 thousand hectares) and farmers' income would also decrease by 30 percent (from 173 to 121 thousand billion rials). However, the optimization of the cropping pattern resulted in an 18% reduction in the cultivated area (from 8,409 to 6,907 thousand hectares) and an increase in farmers' income by 9% (from 173 to 190 thousand billion rials); that is, while water withdrawal decreased by 28%, farmers' income not only did not decrease but also increased with the optimization of the cropping pattern. The optimized cropping pattern also created significant savings in fertilizer and energy consumption, which is of great importance in conditions of limited energy resources. The most important changes in the optimized cropping pattern were the increase in the cultivated area and production of potato and summer vegetables (104 and 76 percent more than the country's needs, respectively) that must be exported, and the decrease in the cultivated area, production, and consequently increased dependence on imports in sugar-beet, barley, silage corn, and alfalfa. In the optimized cropping pattern, high dependency (more than 50%) to import of oilseeds, grain corn, and meal will continue as in the current conditions (current cropping pattern).
    Conclusion
    Optimization of the cropping pattern makes it possible to reduce water withdrawal to the level that the Ministry of Energy without reducing farmers' income. However, there will still be some reduction in the area under irrigated cultivation and, as a result, a decrease in the self-sufficiency of some crops. Thus, the expectations of the country's crop production capacity must be rationalized and reduced.
    Keywords: Cropping Pattern, Adaptation To Water Scarcity, Linear Programming, Farmers’ Income, Agriculture
  • احسان حبیب پورکاشفی، بنیامین ترابی*، افشبن سلطانی، ابراهیم زینلی
    سابقه و هدف

    گیاه کلزا (Brassica napus L.) با دارا بودن 40 الی 44 درصد روغن یکی از مهمترین دانه های روغنی خوراکی محسوب شده و پس از سویا و نخل روغنی، سومین گیاه روغنی یک ساله جهان است. تقاضای جهانی غذا با افزایش سریع جمعیت رو به افزایش است. این تقاضا تا سال 2050 باید به میزان 60 درصد افزایش یابد که می تواند یک چالش اساسی، به ویژه در زمینه تغییرات آب و هوایی باشد. فعالیت های بشر از زمان صنعتی شدن منجر به افزایش انتشار گازهای گلخانه ای شده است که انتظار می رود الگوهای بارندگی و دمای منطقه ای را تغییر دهد. مهمترین خصوصیت تغییر اقلیم جهانی، افزایش معنی دار دما و توزیع ناموزون بارش است که فاکتورهای محدود کننده ای برای توسعه پایدار هستند. هدف نهایی ارزیابی ریسک تغییر اقلیم، شناسایی استراتژی های سازگاری برای دستیابی به توسعه پایدار در یک منطقه خاص است. راهکارهای سازگاری بسته به سیستم کشاورزی، منطقه و سناریوهای تغییر اقلیمی متفاوت می باشد. هدف از این مطالعه، بررسی راهکار سازگاری افزایش مقاومت به خشکی در گیاه کلزا نسبت به اقلیم آینده در ایران می باشد.

    مواد و روش

    تحقیق حاضر به منظور پیش بینی اثر تغییر اقلیم بر رشد و نمو کلزای دیم در کشور با استفاده از دو مدل گردش عمومی HadGEM2-ES و IPSL-CM5A-MR حاصل پروژه CMIP5 تحت دو سناریوی انتشار RCP4.5 و RCP8.5 گزارش ارزیابی پنجم IPCC در دوره آینده 2040 تا 2069 صورت گرفت. ریز مقیاس نمایی پارامترهای اقلیمی مولد آب و هوایی با ابزارهای تولید سناریوی اقلیمی در قالب پروژه AgMIP و در نرم افزار R انجام شد. پس از شبیه سازی اقلیم آینده و تولید پارامترهای مورد نیاز (دمای حداقل، دمای حداکثر، بارندگی و تشعشع خورشیدی)، شبیه سازی رشد و نمو کلزای دیم با استفاده از مدل SSM-iCrop2 تحت شرایط اقلیم فعلی و آینده انجام شد. همچنین با افزایش مقاومت به خشکی، نتایج شبیه سازی رشد و نمو کلزای دیم در شرایط اقلیمی آینده در ایران مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد میانگین دما در فصل کشت کلزا در دوره آینده به طور متوسط در هر دو مدل برای سناریوی انتشار RCP4.5 به میزان 3/2 درجه سانتی گراد و در سناریوی RCP8.5 به میزان 1/3 درجه سانتی گراد نسبت به شرایط فعلی افزایش خواهد یافت. همچنین نتایج نشان داد که پراکنش بارندگی در بین فصول رشد بین دو مدل مذکور متغیر خواهد بود. نتایج شبیه سازی در شرایط تغییر اقلیم در هر دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 نشان داد که با افزایش میانگین دما، طول فصل رشد در هر دو مدل مورد بررسی کاهش خواهد یافت، اما پیش بینی می شود میزان بهره وری آب در هر دو سناریوی انتشار افزایش یابد. پیش بینی می شود میانگین عملکرد کلزا در کشور در مناطق اصلی کشت آن، در سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 به ترتیب به میزان 5 و 8 درصد نسبت به شرایط فعلی افزایش پیدا یابد. با استفاده از راهکار سازگاری افزایش مقاومت به خشکی، پیش بینی می شود تحت هر دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 به ترتیب به میزان 8 و 9 درصد میانگین تغییرات عملکرد نسبت به آینده بدون راهکار سازگاری افزایش یابد.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق نشان داد به طور میانگین، عملکرد در اکثر مناطق اصلی کشت کلزا در ایران در هر دو سناریوی انتشار افزایش می یابد. با استفاده از راهکار سازگاری افزایش مقاومت به خشکی در اقلیم آینده، پیش بینی می شود میانگین عملکرد نسبت به آینده بدون راهکارسازگاری افزایش یابد.

    کلید واژگان: تغییراقلیم، شبیه سازی، عملکرد، مدل SSM-Icrop2، سازگاری
    Ehsan Habibpourkashefi, Benyamin Torabi *, Afshin Soltani, Ebrahim Zeinali
    Background and objectives

    The canola plant (Brassica napus L.), containing 40 to 44 percent oil, is considered one of the most important edible oilseeds and is the third most significant annual oilseed crop in the world after soybean and oil palm. The global demand for food is rapidly increasing due to the growing population. This demand is expected to rise by 60 percent by the year 2050, which poses a significant challenge, especially in the context of climate change. Human activities since the industrialization era have led to an increase in greenhouse gas emissions, which are expected to alter regional rainfall patterns and temperatures. The most critical feature of global climate change is the significant increase in temperature and uneven distribution of precipitation, which are limiting factors for sustainable development. The ultimate goal of assessing climate change risks is to identify adaptation strategies to achieve sustainable development in a specific region. Adaptation strategies vary depending on agricultural systems, regions, and climate change scenarios. The aim of this study is to examine adaptation strategies to enhance drought resistance in rapeseed plants concerning future climate conditions in the country.

    Materials and methods

    The present study aims to predict the impact of climate change on the growth and development of rainfed canola in Iran using two general circulation models, HadGEM2-ES and IPSL-CM5A-MR, derived from the CMIP5 project under two emission scenarios, RCP4.5 and RCP8.5, as reported in the fifth assessment report of the IPCC for the future period from 2040 to 2069. The downscaling of climatic parameters generating weather data was conducted using climate scenario generation tools within the AgMIP project and implemented in R software. After simulating the future climate and producing the necessary parameters (minimum temperature, maximum temperature, precipitation, and solar radiation), the growth and development simulation of rainfed canola was carried out using the SSM-iCrop2 model under current and future climate conditions. Additionally, the results of the growth and development simulation of rainfed canola under future climatic conditions in Iran were evaluated with increased drought resistance.

    Results

    The results indicated that the average temperature during the canola growing season in the future is expected to increase by an average of 2.3 degrees Celsius for the RCP4.5 emission scenario and by 3.1 degrees Celsius for the RCP8.5 scenario compared to current conditions. Additionally, the results showed that the distribution of precipitation among the growth seasons would vary between the two models. The simulation results under climate change for both RCP4.5 and RCP8.5 scenarios revealed that, with the increase in average temperature, the length of the growing season would decrease in both models studied. However, it is predicted that water productivity will increase under both emission scenarios. It is anticipated that the average yield of canola in the country in its main cultivation areas will increase by 5% and 8% under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, respectively, compared to current conditions. By implementing adaptation strategies to enhance drought resistance, it is expected that under both RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, the average yield changes will increase by 8% and 9%, respectively, compared to a future without adaptation strategies.

    Conclusion

    The results of this study indicate that, on average, the yield in most of the main canola cultivation areas in the country is expected to increase under both emission scenarios. By implementing adaptation strategies to enhance drought resistance in the future climate, it is predicted that the average yield will increase compared to a future without adaptation strategies.

    Keywords: Climate Change, Simulation, Yield, SSM-Icrop2 Model, Adaptation
  • سمانه محمدی*، ابراهیم زینلی، افشبن سلطانی، بنیامین ترابی

    لوبیای معمولی (Phaseolus vulgaris L.) به دلیل ارزش غذایی بالا نقش موثری در تامین امنیت غذایی جامعه دارد. در ایران، تامین پروتئین عمدتا وابسته به فرآورده های گیاهی است و در این راستا هر اقدامی در جهت بهبود عملکرد و تولید محصولات زراعی غنی از پروتئین که در راس آن حبوبات قرار دارند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. افزایش عملکرد از طریق بهینه سازی مدیریت تولید و حذف عوامل ایجاد کننده خلا عملکرد مناسب ترین راه برای افزایش تولید گیاهان زراعی و ارتقای امنیت غذایی به شمار می رود. بنابر این، برای تامین پایدار غذا برآورد دقیق عملکرد پتانسیل و خلا عملکرد و تولید محصولات زراعی ضروری است. بنابراین مطالعه حاضر با هدف برآورد میزان خلا عملکرد و تولید و بهره وری آب لوبیا در مناطق اقلیمی اصلی تولید آن در کشور بر اساس پروژه اطلس جهانی خلا عملکرد (GYGA) در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1395 انجام شد.به منظور برآورد خلا عملکرد و بهره وری آب لوبیا در ایران مطابق با دستورالعمل گیگا ابتدا داده های مربوط به عملکرد کشاورزان (Ya) و سطح زیر کشت و تولید لوبیا در کشور در بازه زمانی 15 ساله 1380 تا 1394 از وزارت جهاد کشاورزی ایران تهیه شد. سپس نقشه پراکنش لوبیا در کشور رسم شد. با روی هم گذاشتن نقشه پراکنش سطح زیر کشت لوبیا و نقشه پهنه بندی اقلیمی کشور، مناطق اقلیمی اصلی تولید لوبیا مشخص شدند. سپس متناسب با سطح هر پهنه اقلیمی، ایستگاه های هواشناسی مرجع انتخاب شدند. به منظور برآورد میزان عملکرد پتانسیل (Yp) و بهره وری آب لوبیا (Wp) بر اساس داده های هواشناسی و نوع خاک غالب و شیوه های مدیریتی در هر کدام از مناطق انتخاب شده از مدل شبیه سازی گیاه SSM-iCrop2 استفاده شد که به صورت محلی کالیبره و ارزیابی شده بود. خلا عملکرد از اختلاف عملکردهای پتانسیل و واقعی هر ایستگاه برآورد و با روش بزرگ مقیاس نمایی از ایستگاه به مناطق اقلیمی اصلی و سپس به کل کشور تعمیم داده شد. یافته ها نتایج مقایسه میانگین عملکرد واقعی لوبیا گزارش شده توسط وزارت کشاورزی با عملکرد واقعی محاسبه شده طبق پروتکل گیگا برای کشور با RMSE، CV و r به ترتیب برابر با 84 کیلوگرم در هکتار، 4 درصد و 96/0 نشان داد که با استفاده از این پروتکل می توان میانگین عملکرد پتانسیل لوبیا در کشور را با دقت بالایی برآورد نمود. میانگین عملکرد واقعی لوبیا در ایران طی سال های 1380 تا 1394 بین 6/1 و 3/2 تن در هکتار متغیر بود. همچنین، میانگین عملکرد واقعی در مناطق اقلیمی اصلی تولید این محصول برابر با 9/1 و در دامنه 1/1 (منطقه اقلیمی 4202 واقع در گرمی) تا 3/2 تن در هکتار (در منطقه اقلیمی 3003 واقع در آوج) قرار داشت. عملکرد پتانسیل لوبیا از 4/3 (در منطقه اقلیمی 4202 واقع در گرمی) تا 4/5 تن در هکتار (در منطقه اقلیمی 4103 واقع در همدان و بیجار) با میانگین 5/4 تن در هکتار تخمین زده شد. بر اساس این نتایج، در مناطق اقلیمی اصلی تولید لوبیا در ایران 8/1 تا 5/3 (به طور متوسط 6/2) تن در هکتار معادل 46 تا 67 (به طور متوسط 57 درصد) خلا عملکرد وجود دارد. میانگین پانسیل بهره وری آب برای تولید لوبیا در ایران 76/0 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شد.بر اساس نتایج این مطالعه در صورت حذف عوامل ایجاد کننده خلا عملکرد از طریق بهینه سازی مدیریت تولید و کشت لوبیا و رسانیدن عملکرد مزارع لوبیا به عملکرد قابل حصول (80 درصد عملکرد پتانسیل) یعنی افزایش عملکرد دانه از مقدار فعلی 9/1 به 6/3 تن در هکتار با همین سطح زیر کشت، تولید لوبیا در ایران از 223 هزار تن فعلی به 416 هزار تن خواهد رسید که معادل 46 درصد افزایش تولید است و گام مهمی در ارتقای امنیت غذایی تلقی می شود.

    کلید واژگان: پروتکل گیگا، خلا تولید، عملکرد قابل حصول، مدل SSM-Icrop2
    Samaneh Mohammadi *, Ebrahim Zeinali, Afshin Soltani, Benjamin Torabi

    Common bean (Phaseolus vulgaris L.) due to its high nutritional value has an effective role in ensuring food security of the community. In Iran, protein supply is mainly dependent on plant products, and any action to improve the yield and production of protein-rich crops, which are headed by legumes, is of particular importance. Increasing yields by optimizing production management and eliminating yield gaps is the most appropriate way to increase crop production and improve food security. Therefore, accurate estimation of potential yield and yield gap and crop production is essential for sustainable food supply. The present study aims to estimate the yield gap and production and water productivity of bean in its main climate zones in Iran based on the Global Yield Gaps Atlas (GYGA) project at the Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources was done in 2016. In order to estimate the beans yield gap and water productivity in Iran according to GYGA protocol, first the data related to farmers' yield (Ya) and bean harvested areas and production in the country in a period of 15 years from 2001 to 2015 from the Ministry of Agriculture of Iran was prepared. Then the distribution map of beans in the country was prepared. By combining the distribution map of the bean harvested areas and the climatic zoning map of the country, the main climatic zones (DCZs) of bean production were identified. Then, reference weather stations (RWSs) were selected according to the level of each climatic zone. In order to estimate the potential yield (Yp) and water productivity (Wp) based on weather data and major soil type and agronomic management meteorological in each of the selected areas, the SSM-iCrop2 simulation model was used, which was locally calibrated and evaluated. Finally, the bean yield gap (Yg) was calculated from the difference between the potential and actual yield of each RWSs was upscaled to DCZs and country-level. The results of comparing the average of beans actual yield reported by the Ministry of Agriculture of Iran with the actual yield calculated according to the GYGA protocol for the country with RMSE, CV and r values of 84 kg ha-1, 4% and 0.96 respectively, which indicated using This protocol can estimate the average yield of bean in the country with high accuracy. The average beans actual yield in Iran during the years 2001 to 2015 varied between 1.6 and 2.3 ton ha-1. Also, the average actual yield in the main climatic zones of production was 1.9 and between 1.1 (climatic zone 4202 in Germi) to 2.3 ton ha-1 (in climatic zone 3003 in Avaj). Bean potential yield was estimated from 3.4 (in climate zone 4202 in Germi) to 5.4 ton ha-1 (in climate zone 4103 in Hamedan and Bijar) with an average of 4.5 ton ha-1. Based on results, in the main climatic zones of bean production in Iran, there is a yield gap of 1.8 to 3.5 (average 2.6) ton ha-1, equivalent to 46 to 67% (average 57%). The average water productivity potential for bean in Iran was estimated to be 0.76 kg m-3. According to the results, if the factors causing the yield gap are eliminated by optimizing the management of bean production and cultivation and bringing the yield of bean fields to attainable yield (80% of potential yield), is increasing grain yield from the current value of 1.9 to 3.6 ton ha-1 with the same harvested areas, bean production in Iran will increase from the current 222,705 to 415,822 ton, which is equivalent to 46% increase in production and is considered an important step in improving food security.

    Keywords: GYGA Protocol, Production Gap, Attainable Yield, SSM-Icrop2 Model
  • میترا رستمی هیر*، سرالله گالشی، افشبن سلطانی، ابراهیم زینلی
    سابقه وهدف

    افزایش روزافزون شوری آب وخاک وخسارت ناشی ازآن بر تولیدات گیاهی، بررسی اثرات شوری برگیاهان زراعی را ضروری می کند. مطالعه تغییرات فیزیولوژیکی درشرایط تنش، راهکار مناسبی است که می تواند به شناسایی فاکتورهای موثر در تحمل به تنش شوری و انتخاب ارقام متحمل کمک نماید. با توجه به اهمیت سویا (Glycine max L.) در اقتصاد جهانی و نیاز به روغن های خوراکی و پروتئین های گیاهی این آزمایش با هدف انتخاب رقم متحمل سویا به شوری و شناسائی سازوکارهای تحمل شوری انجام شد.

    مواد و روش ها

    آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده تولیدات گیاهی دانشگاه علوم کشاورزی و طبیعی گرگان انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل شوری در چهار سطح (عدم استفاده از شوری به عنوان شاهد، کاربرد 30، 60 و 80 میلی مولNaCl) و ارقام مختلف سویا (هیل، LBK، BP، هاگ، دیر، گرگان 3، سحر، هابیت، ویلیامز، JK و LWK) بودند. در این آزمایش بذور با باکتری ریزبیوم ژاپونیکوم تلقیح شدند و در گلدان های حاوی ماسه کشت شدند. از ابتدای کاشت تا ظهور برگ اصلی گلدان ها فقط با آب معمولی آبیاری شدند و پس از ظاهر شدن برگ اصلی آبیاری با محلول هوگلند بدون نیترات ادامه یافت. بوته ها پس از 60 روز برداشت شدند و درصد Na+ و K+، نسبت Na+/K+، پرولین، درصد نیتروژن، عملکرد نیتروژن و وزن خشک کل اندازه گیری شدند. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین با استفاده از نرم افزار SASو آزمون LSD انجام شد.

    یافته ها

    بررسی نتایج نشان می دهد که با افزایش شوری، درصد سدیم، نسبت Na+/K+ و مقدار پرولین در تمامی ارقام افزایش و وزن خشک کل، درصد پتاسیم و عملکرد نیتروژن کاهش می یابد. رقم دیر با داشتن بالاترین درصد نیتروژن در سطوح 0، 30، 60 و 80 میلی مول کلرید سدیم و کمترین درصد کاهش میزان نیتروژن (28%) دارای کمترین کاهش وزن خشک کل (54%) از تیمار شاهد به تیمار80 میلی مول بود. با افزایش شوری از تیمار شاهد به تیمار 80 میلی مول کلرید سدیم، رقم هاگ دارای کمترین میزان افزایش درصد سدیم و کمترین درصد کاهش جذب پتاسیم و پایین ترین میزان نسبت سدیم به پتاسیم در مقایسبه با سایر ارقام بود و ارقامLWK ، LBK و سحر با داشتن بیشترین میزان تجمع سدیم، بالاترین نسبتNa+/K+ ، تولید پایین پرولین و ماده خشک، کمترین تحمل را به شوری داشتند. ضرایب همبستگی بین وزن خشک کل با درصد پتاسیم (**904/0) و درصد نیتروژن (**902/0) نیز نشان داد ارقامی که توانایی جذب پتاسیم و نیتروژن بالاتری دارند، ماده خشک بیشتری نیز تولید می کنند.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده، به نظر می رسد ارقام متحمل با سازوکارهایی مانند جذب کمتر سدیم ، افزایش جذب پتاسیم و تنظیم پتانسیل اسمزی با تنش شوری مقابله می کنند. در بین ارقام مورد بررسی و با توجه به شاخص های اندازه گیری شده، می توان از رقم دیر به عنوان رقم متحمل برای کشت در اراضی شور و از رقم هاگ در برنامه های اصلاح نژاد استفاده کرد.

    کلید واژگان: پرولین، تنش شوری، سویا، نسبت سدیم به پتاسیم، نیتروژن
    Mitra Rostami Hir *, Serollah Galeshi, Afshin Soltani, Ebrahim Zeinali
    Background and objectives

    Increasing water and soil salinity and the damage caused by it on plant products make it necessary to investigate the effects of salinity on crop plants. Studying the physiological traits changes under stress conditions is a suitable method for identifying the factors that affect crop tolerance to salinity stress and selecting tolerant cultivars.

    Materials and methods

    A factorial experiment was conducted based on a randomized complete block design with three replications in the research greenhouse of the faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural. Experiment factors included the applying four salinity levels with Hoagland solution (no application of salinity as control, application of 30, 60, and 80 mM NaCl) and different soybean cultivars (Hill, LBK, BP, Hog, Deer, Gorgan 3, Sahr, Hobbit, Williams, JK, and LWK). In this experiment, soybean seeds were inoculated with Rhizobium japonicum bacteria and planted in pots containing sand. The irrigation was done by distilled water from the planting until the appearance of the main leaf, and after that, Hoagland's solution (without nitrogen) continued. Seedlings were harvested after 60 days and Na+ and K+ percentage, Na+/K+ ratio, proline, nitrogen percentage, nitrogen yield, and total dry weight were measured. Analysis of variance and comparison of the means (LSD test) was done by the SAS software (version 9).

    Results

    The results show that with increasing the salinity, sodium percentage, Na+/K+ ratio, and proline amount increased and total dry weight, potassium percentage, and nitrogen yield decreased. Deer cultivar with the highest percentage of nitrogen at the levels of 0, 30, 60, and mM NaCl and the lowest percentage of nitrogen reduction (28%) have the lowest total dry weight reduction (54%) from the control treatment to the 80 mM treatment. Hag cultivar have the lowest increase in sodium percentage and the lowest percentage decrease in potassium absorption and the lowest Na+/K+ ratio compared to other varieties. LWK, LBK, and Sahar cultivars had the lowest tolerance to salinity with the highest amount of sodium accumulation, the highest Na+/K+ ratio, and low production of proline, and dry matter. The results of correlation coefficients showed that there was the most positive and significant correlation between total dry weight and potassium percentage (0.904**) and nitrogen percentage (0.902**).

    Conclusion

    According to the obtained results, it seems that the tolerant cultivars deal with salinity stress with mechanisms such as more potassium absorption and osmotic potential regulation. Among the investigated cultivars and according to the measured indicators, the Deer cultivar was recognized as a tolerant cultivar and can be used for cultivation in saline lands and the Hag cultivar can be used in breeding programs.

    Keywords: Na+, K+ Ratio, Nitrogen, Proline, Salt Stress, Soybean
  • حسین شاهکومحلی*، سرالله گالشی، افشبن سلطانی، ابراهیم زینلی
    سابقه و هدف

    تنش های محیطی همواره یکی از مهم‏ترین عوامل کاهش دهنده عملکرد و تولید گیاهان زراعی به شمار می‏روند. زمانی که گیاهان با تنش غرقابی مواجه می‏شوند، غلظت گونه های اکسیژن فعال در آن‏ها افزایش می‏یابد. افزایش این ترکیبات می تواند به چندین واکنش متابولیک سلولی مثل یکپارچگی غشا، فتوسنتز و کارایی فتوسیستم II، خسارت وارد نمایند. به دنبال این رویدادها، پیری زودرس برگ و کاهش سطح برگ ممکن است منجر به افت تثبیت کربن در گیاه شود. گیاهان برای مقابله با گونه‏های اکسیژن فعال به تولید آنتی‏اکسیدانت‏ها می‏پردازند که منجر به تخفیف اثرات تنش می‏شود. بر این اساس، این پژوهش به منظور بررسی اثرات تنش غرقابی در مراحل پنجه‏زنی و ساقه رفتن گندم در دو رقم مروارید وکوهدشت بر محتوای آنزیم های آنتی اکسیدانی، رنگیزه های فتوسنتزی و ارتباط آن‏ها با عملکرد دانه انجام شد.

    مواد و روش‏ها

     برای انجام این پژوهش، یک آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل درقالب طرح کاملا تصادفی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در دو سال 1394و 1395 به صورت دو ساله اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل طول دوره تنش در پنج سطح (0، 7، 14، 21 و 28 روز) به عنوان عامل اول، زمان اعمال غرقاب بر اساس مرحله نمو گندم (پنجه‏زنی و ساقه رفتن) به عنوان عامل دوم و رقم (ارقام مروارید و کوهدشت) به عنوان عامل سوم در نظر گرفته شد. به منظور اعمال تنش غرقاب، گلدان‏های مربوط به هر تیمار به نحوی درون یک حوضچه پر از آب قرار داده شدند که تا ارتفاع 2سانتی‏متر از ساقه ها در زیر آب بود. پس از اعمال تیمارهای تنش صفاتی مانند محتوای آنزیم های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز، آسکوربیک اسید، کلروفیل a، کلروفیل b، کارتنویید و عملکرد دانه اندازه ‏گیری شدند. همچنین، برای توصیف روابط موجود میان صفات مورد اندازه گیری و طول دوره غرقاب از توابع خطی استفاده شد.

    یافته‏ ها

    نتایج این تحقیق نشان داد که خسارت تنش غرقاب در گندم به مدت زمان قرارگیری بوته‏ ها در معرض تنش، مرحله نموی که تنش همگام با آن رخ می‏دهد و نیز نوع رقم مورد استفاده بستگی داشت. به طور کلی، در این پژوهش با افزایش طول دوره غرقاب، صفاتی مثل محتوای آنزیم‏های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و نیز محتوای آسکوربیک اسید، به طور معنی‏داری (به صورت خطی) افزایش یافت، ولی میزان رنگیزه‏های فتوسنتزی به طور معنی‏داری (به صورت خطی) کاهش یافت. از طرف دیگر، میزان افزایش آنزیم‏های کاتالاز و سوپر اکسید دیسموتاز در رقم کوهدشت بیشتر از رقم مروارید بود. همچنین، میزان کاهش کلروفیل a و b در رقم مروارید بیشتر ازرقم کوهدشت بود، اما میزان کارتنویید در رقم کوهدشت کاهش بیشتری نسبت به رقم مروارید داشت. در نهایت، عملکرد دانه گندم به ازای هر روز آب ماندگی در رقم کوهدشت و مروارید به ترتیب 16/3 و 20/3 درصد کاهش یافت. در هر دو رقم اعمال تنش غرقاب در مرحله ساقه رفتن عملکرد دانه را به طور معنی‏داری بیش از مرحله پنجه‏زنی کاهش داد.

    نتیجه‏ گیری

     تنش غرقاب نقش بسیار مهمی در کاهش عملکرد دانه گندم داشت. در این راستا، طول دوره تنش مهم‏ترین عامل موثر بر عملکرد بود و پس از آن مرحله نموی که تنش در آن رخ داد و رقم به ترتیب در درجه دوم و سوم اهمیت قرار گرفتند. افزایش محتوای آنزیم کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز با کاهش عملکرد دانه همراه بود، زیرا این آنزیم‏ها در پاسخ به تولید گونه‏های اکسیژن فعال (تنش اکسیداتیو) در تنش غرقاب صورت می‏گیرد.. کاهش محتوای رنگیزه‏های فتوسنتزی نیز به معنای کاهش ظرفیت فتوسنتزی گیاه در طی تنش غرقاب بود. مجموع این تغییرات باعث کاهش خطی عملکرد دانه در هر دو رقم و هر دو مرحله نموی شد. کاهش شدیدتر عملکرد دانه در شرایطی که غرقاب در مرحله ساقه رفتن رخ داد، نشان‏دهنده حساسیت بیشتر این مرحله نموی به تنش بود.

    کلید واژگان: طول دوره غرقاب، مرحله نمو، تلفات عملکرد
    Hosein Shahkoomahali *, Serollah Galeshi, Afshin Soltani, Ebrahim Zeinali
    Introduction

    Environmental stresses are always one of the most important factors in reducing the crops yield and production. When plants encountered with flooding stress, the concentration of active oxygen species increases. Increasing these compounds can damage to several cellular metabolic responses, such as Membrane integrity, photosynthesis and photosystem II efficacy. Following these events, early leaf aging and leaf area reduction may result in the loss of carbon fixation in the plant. Plants, in order to Confront with activated oxygen species, produce antioxidants, which reduces the effects of stress. Accordingly, this research was carried out to investigate the effects of flooding stress during tillering and stem elongation in two Koohdasht and Morvarid wheat cultivars on the content of antioxidant enzymes, photosynthetic pigments and their relationship with grain yield.

    Materials and method

    To conduct this research, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design at Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources in two years, 1394 and 1395. The experimental treatments consisted of the length of the stress period at five levels (0, 7, 14, 21 and 28 days) as the first factor, the time of flooding based on the development stage of wheat (tillering and stem elongation) as the second factor and cultivar (Koohdasht and Morvarid) were considered as the third factor. In order to apply flood stress, the pots for each treatment were somehow placed in a water-filled pond that plants stem at a height of 2 cm was below the water. After applying stress treatments, traits such as content of catalase and superoxide dismutase enzymes, ascorbic acid, chlorophyll a, chlorophyll b, cartenoied and grain yield were measured. Also, linear models were used to describe the relationships between measured traits and flooding duration.

    Results

    The results of this study showed that the damages of flooding stress in wheat depend on the time of plant placement under stress, the developing stage that stress associated with it, and the type of cultivar. In general, in this study, with increasing flooding duration, traits such as content of catalase and superoxide dismutase enzymes as well as ascorbic acid content increased significantly (linearly), but the amount of photosynthetic pigments (linearly) decreased significantly. On the other hand, the rate of increase of catalase and superoxide dismutase enzymes in Koohdasht was more than Morvarid. Also, the reduction of chlorophyll a and chlorophyll b in Morvarid was higher than in Koohdasht, but the reduction of cartenoied in Koohdasht was higher than in Morvarid cultivars. Finally, with increasing the duration of flooding period, the grain yield of Koohdasht and Morvarid cultivars decreased by 3.67 and 3.20 percent per day, respectively. In both cultivars, flood stress during stem elongation stage decreased seed yield significantly more than the tillering stage.

    Conclusion

    Flooding stress has a very important role in reducing wheat grain yield. In this regard, the duration of the stress period was the most important factor affecting the yield, and then the developmental stage where the stress occurred during it and the cultivar were ranked second and third, respectively. Increased content of catalase and superoxide dismutase enzymes was associated with reducing the grain yield, as the production of these enzymes occured in response to increased active oxygen species (oxidative stress) during the flooding. Reduce the content of photosynthetic pigments also means a reduction in plant photosynthetic capacity during flooding stress. The total of these changes led to a linear decrease in grain yield in both cultivars and both developmental stages. The more severe reduction in grain yield, when flooding occurred at the stem elongation stage, indicates the greater sensitivity of this developmental stage to stress.

    Keywords: Developmental stage, Flooding period, yield loss
  • حسین کمری*، ابراهیم زینلی، افشبن سلطانی، فرشید قادری فر
    سابقه و هدف

    امروزه پیش بینی بلندمدت متغیرهای اقلیمی برای اطلاع از میزان تغییرات و در نتیجه در نظر گرفتن تمهیدات لازم برای تعدیل اثرات سوء ناشی از تغییر اقلیم، مورد توجه اقلیم شناسان و محققان قرار گرفته است. بر این اساس مدل های شبیه سازی گردش عمومی جو GCM توسعه یافته اند که می توانند پارامترهای اقلیمی را پیش بینی نمایند. LARS-WG مدلی است که خروجی مدل های GCM را ریزمقیاس می کند. در این پژوهش برای پیش بینی مقادیر بارش روزانه، تشعشع خورشیدی و درجه حرارت های حداکثر و حداقل روزانه در مناطق اقلیمی (ایستگاه های هواشناسی) تحت کشت پنبه در ایران مورد استفاده قرار گرفت. هدف از این مطالعه برآورد پارامترهای اقلیمی (بارش، تشعشع خورشیدی و دمای حداقل و حداکثر) طی شرایط آینده در مناطق اقلیمی اصلی تحت کشت پنبه در ایران می باشد، که می تواند جهت حفاظت و مدیریت بهینه منابع آب در این مناطق مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در این پژوهش برخلاف مطالعات گذشته که اغلب از گزارش چهارم IPCC استفاده شده است از گزارش پنجم IPCC استفاده گردید.

    مواد و روش ها: 

    در این پژوهش مناطق مهم تحت کشت پنبه در ایران مورد بررسی قرار گرفته است، که از 23 ایستگاه هواشناسی در مناطق مهم تولید کننده پنبه در کشور استفاده گردید. داده های هواشناسی مورد نیاز شامل مقادیر روزانه بارش، دمای حداقل، دمای حداکثر و ساعات آفتابی در ایستگاه های سینوپتیک مورد نظر به دست آمد. در این مطالعه، ابتدا عملکرد 5 مدل مختلف گردش عمومی جو در شبیه-سازی داده های بارش، تشعشع خورشیدی، دمای کمینه و دمای بیشینه 9 ایستگاه سینوپتیک (سبزوار، قوچان، قم، هاشم آباد، لار، بیله سوار، اداره گرگان، حسن آباد داراب و مشهد) در دوره (2016-2011) مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت براساس آماره های t-test، F-test و آزمون ناپارامتری کولموگروف- اسمیرنف دو مدل MIROC5 و GFDL-CM3 برای این پژوهش انتخاب گردید. سپس پیش بینی پارامترهای مذکور بر پایه مدل های GCM منتخب برای دوره 20 ساله (2060 -2041) تحت سناریوهای انتشار RCP4.5) و (RCP8.5 انجام شد.

    یافته ها:

     با فرض بروز سناریوهای RCP4.5 و RCP8.5، پارامتر تشعشع خورشیدی پیش بینی شده در تمام مناطق اقلیمی مورد بررسی توسط هر دو مدل GCM طی دوره آینده نسبت به دوره پایه 2010-1981 تغییر محسوسی نداشته است. به طوری که بیش ترین تغییرات به میزان (249/0 مگاژول بر متر مربع در روز) در منطقه اقلیمی 6102 (ایستگاه هاشم آباد) و با مدل MIROC5 و سناریو RCP8.5 می-باشد. نتایج پیش بینی ها نشان داد پارامتر دمای حداکثر و حداقل برای دوره آینده در تمامی مناطق اقلیمی به صورت افزایشی خواهد بود به-طوری که بیش ترین تغییرات میانگین بلندمدت سالانه دماهای حداقل و حداکثر نسبت به دوره پایه در منطقه اقلیمی 6002 شامل ایستگاه-های (حسن آباد داراب، خواف، حاجی آباد و گنبد) به میزان 67/2 و 75/2 درجه سانتی گراد در دوره (2060- 2041) تحت سناریوی انتشار 5/8 رخ خواهد داد. بیش ترین میزان افزایش دما در ناحیه اقلیمی منتهی به مناطق جنوبی کوهستان البرز و مناطق شرقی زاگرس و همچنین فلات خشک مرکزی ایران و کم ترین میزان افزایش نیز در مناطق اقلیمی منتهی به حاشیه دریای خزر، خلیج فارس و نواحی جنوبی کشور در هر دو سناریو RCP4.5 و RCP8.5 خواهد بود. در مورد مجموع بارش سالانه در دوره آینده (2060- 2041) بیش-ترین میزان افزایش بارش به مقدار 5/98 میلی متر توسط مدل MIROC5 و سناریو RCP4.5 در اقلیم 6202 (ایستگاه اداره گرگان) پیش-بینی شد. همچنین بیش ترین میزان کاهش بارش به مقدار 8/29- میلی متر توسط مدل MIROC5 و سناریو RCP8.5 در منطقه اقلیمی 6102 پیش بینی گردید.

    نتیجه گیری:

     با توجه به نتایج پیش بینی با افزایش میانگین سالانه دمای حداقل و حداکثر طی دوره آینده (2060-2041) و همچنین کاهش بارش برای مناطق اقلیمی منتهی به فلات خشک مرکزی و جنوب ایران می توان گفت تغییرات پارامترهای هواشناسی برای مناطق اقلیمی تحت کشت پنبه در ایران تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیم در دهه های آتی محسوس خواهد بود.

    کلید واژگان: تغییر اقلیم، سناریوهای RCP، شبیه سازی، مدل های GCM
    Hossein Kamari *, Ebrahim Zeinali, Afshin Soltani, Farshid Ghaderi Far
    Background and Objectives

    Nowadays, climatologists and researchers are interested in the long-term forecast of climatic variables to be informed about the extent of their variations and to take measures to mitigate the adverse effects of climate change. Accordingly, general circulation models (GCMs) of atmosphere have been developed to predict climatic parameters. LARS-WG is a model to downscale the output of GCMs. It was used in the present research to generate data of daily precipitation, radiation, and minimum and maximum temperature across the cotton cultivation climatic zones (Meteorological stations) in Iran. The objective of this study is to estimate climatic factors (rainfall, radiation and minimum and maximum temperature) in the future period in major climatic cotton cultivation areas in Iran, which may be used for optimized water resource preservation and management in these regions. Also, the 5th IPCC report was used in this study, in contrast with the majority of investigations that use the 4th report.

    Materials and Methods

    In this research, the important areas under cotton cultivation in Iran are the target area. The data of 23 synoptic stations were used in these areas. The required meteorological data recorded in the stations were daily rainfall, minimum temperature, maximum temperature and sunshine. The present study assessed the performance of five different GCM models in simulating the data of precipitation, radiation, minimum temperature, and maximum temperature in nine synoptic stations (SABZEVAR, GHOOCHAN, GHOM, HASHMABAD, LAR, BILESOWAR, EDAREGORGAN, HASANABADEDARAB, and MASHHAD) from 2011 to 2016, firstly. Finally, two GCMs (MIROC5 and GFDL-CM3) were selected for the research purpose based on the results of t-test, F-test, and the Kolmogorov-Smirnov non-parametric test. Then, the parameters were predicted by the selected GCM models for 20 years (2041-2060) under the emission scenarios of RCP4.5 and RCP8.5.

    Results

    According to employing the scenarios of RCP4.5 and RCP8.5, the predicted solar radiation does not show a significant change in the future period versus the base period of 1981-2010 in all studied regions based on both GCM models. The highest change (0.249 MJ / m2 / day) is based on the MIROC5 model and the RCP8.5 scenario in climate zone 6102 (HASHMABAD station). The predictions revealed that the parameters of maximum and minimum temperature would be ascending for all the climatic regions over the future period. The highest variations in the average long-term annual minimum and maximum temperatures versus the base period would be 2.67 and 2.75°C happening in Climatic Region 6002 Includes stations (HASANABADEDARAB, KHAF, HAJI ABAD and GONBAD) over the 2041-2060 period under Scenario RCP8.5. For both scenarios RCP4.5 and RCP8.5, the highest temperature increase was observed in the climatic zones where located in south of Alborz and the east of Zagros mountain chains as well as the Central Iranian Dry Plateau and the lowest increasing was in the climatic regions located around the Caspian Sea, the Persian Gulf and the south of Iran. For the total annual precipitation over the future period (2041-2060), the highest amplification was predicted by MIROC5 to be 98.5 mm under Scenario RCP4.5 in Climatic Region 6202 (EDAREGORGAN station), and the greatest loss of precipitation was predicted by the same model to be -29.8 mm in Scenario RCP8.5 in Climatic Region 6102.

    Conclusion

    Given the prediction of rising average annual minimum and maximum temperature and the decline of precipitation over the future period (2041-2060) in the climatic regions leading to the arid plain of central and southern Iran, it can be concluded that the variations of meteorological parameters induced by climate change will be significant in the cotton-growing climatic regions of Iran over the future decades.

    Keywords: Climate Change, GCM models, RCP scenarios, simulation
  • امید الستی*، ابراهیم زینلی، افشبن سلطانی، بنیامین ترابی

    مقدمه :

    جو (Hordeum vulgare) سازگاری بسیار خوبی به خشکی و شوری به عنوان مهم ترین عوامل محدود کننده تولید گیاهان زراعی در ایران دارد. این سازگاری به علاوه کاربرد گسترده این گیاه در تغذیه دام، موجب کشت سالانه حدود 77/1 میلیون هکتار جو شده است که حدود 04/1 میلیون هکتار آن دیم است. مطالعات گذشته حاکی از وجود اختلاف قابل توجه بین عملکرد واقعی گیاهان زراعی و عملکرد پتانسیل آن ها می باشد که میزان آن به چگونگی مدیریت مزرعه بستگی دارد. در واقع، خلا عملکرد ظرفیت افزایش تولید گیاهان زراعی از طریق بهینه سازی عملیات مدیریت تولید را نشان می دهد. مطالعه حاضر با هدف برآورد خلا عملکرد و تولید جو در شرایط دیم در ایران، به عنوان اولین قدم برای برنامه ریزی به منظور افزایش پایدار تولید این گیاه زراعی مهم انجام شد.

    مواد و روش ها

    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 نقشه های پهنه بندی اقلیمی گیگا، پراکنش زمین های زیر کشت جو دیم و لایه ایستگاه های هواشناسی کل کشور انجام پذیرفت. پس از تعیین مناطق اقلیمی اصلی (DCZ) و ایستگاه های هواشناسی مرجع (RWS)، اطلاعات 15 سال زراعی (1394- 1379) شامل مدیریت زراعی، هواشناسی و خاک در هر منطقه جمع آوری شد. این اطلاعات برای برآورد مقادیر عملکرد پتانسیل در سطح ایستگاه های مرجع کشت جو دیم به عنوان یکی از مولفه های محاسبه مقدار خلا عملکرد مورد نیاز است. برآورد پتانسیل عملکرد دانه جو توسط مدل SSM-iCrop2 با استفاده از داده های 15 ساله مذکور صورت پذیرفت. همچنین، اطلاعات عملکرد واقعی در سطح ایستگاه ها به عنوان یکی دیگر از مولفه های تخمین خلا عملکرد جمع آوری شد. در نهایت، با استفاده از دستورالعمل گیگا، مقادیر خلا عملکرد دانه جو به ترتیب برای RWSها، DCZها و کل کشور برآورد شد.

    یافته ها

    در مطالعه حاضر، 17 منطقه اقلیمی اصلی به عنوان مناطق اصلی کشت جو دیم در ایران شناسایی شدند که 38 ایستگاه هواشناسی مرجع در آن ها 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 به طور متوسط 1009 کیلوگرم در هکتار بود. در مناطق اصلی تولید جو دیم ایران از 615 تا 3125 کیلوگرم در هکتار و به طور متوسط 1714 کیلوگرم در هکتار معادل 53 تا 82 درصد (به طور متوسط 63 درصد) خلا عملکرد وجود دارد. بنابراین، با در نظر گرفتن 80 درصد از پتانسیل عملکرد به عنوان عملکرد قابل دست یابی، می توان از طریق بهینه سازی عملیات مدیریت تولید، عملکرد جو دیم کشور را از 1009 کیلوگرم در هکتار فعلی به 2178 کیلوگرم در هکتار افزایش داد. بر اساس این یافته ها، در صورت افزایش عملکرد به سطح عملکرد قابل حصول میزان تولید جو کشور در شرایط دیم از 05/1 میلیون تن فعلی به 26/2 میلیون تن خواهد رسید که می تواند میزان واردات جو از سایر کشورها را به میزان 22/1 میلیون تن کاهش دهد.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج این مطالعه، 85 درصد از جو دیم کشور در 17 منطقه اقلیمی مختلف تولید می شود. 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 خلا عملکرد به عنوان خلا قابل مدیریت، تولید جو دیم در ایران 22/1 میلیون تن می تواند افزایش یابد که به لحاظ اقتصادی و امنیت غذایی برای کشور حایز اهمیت است. دستیابی به عملکرد پتانسیل در سطح مزارع کشاورزان با توجه به محدودیت های موجود امکان پذیر نیست، اما نزدیک شدن به عملکرد قابل حصول با بهبود شرایط مدیریت زراعی می تواند هدف دست یافتنی در شرایط حاضر به حساب بیاید.

    کلید واژگان: پتانسیل عملکرد، عملکرد واقعی، گیگا، مناطق اقلیمی
    Omid Alasti *, Ebrahim Zeinali, Afshin Soltani, Benjamin Torabi
    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 (2000-2014) 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 water-limited condition (Yw) was carried out by SSM-iCrop2 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 country-level.

    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. ha-1 and the range varied from 1072 to 4002 kg. ha-1. Ya range in the zones were calculated between 390 and 1510 with average of 1009 kg. ha-1. 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. ha-1 (equivalent to 53 to 82% of yield gap (%)) with an average of 1714 kg ha-1. 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 ha-1. 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.

    Keywords: Actual Yield, Climate Zones, GYGA, Potential Yield
  • حسین شاهکومحلی*، سراله گالشی، افشبن سلطانی، ابراهیم زینلی
    سابقه و هدف

    این پژوهش به ‏منظور بررسی اثرات تنش غرقاب بر عملکرد دانه و اجزای آن در مراحل پنجه ‏زنی و ساقه رفتن گندم در دو رقم مروارید و کوهدشت انجام شد.

    مواد و روش‏ها

    برای انجام این پژوهش، یک آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1394 اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل طول دوره تنش غرقابی در پنج سطح (0، 7، 14، 21 و 28 روز) به عنوان عامل اول، زمان اعمال غرقاب بر اساس مرحله نمو گندم (پنجه ‏زنی و ساقه رفتن) به عنوان عامل دوم و رقم (مروارید و کوهدشت) به عنوان عامل سوم در نظر گرفته شد. به منظور اعمال تنش غرقاب، گلدان‏های مربوط به هر تیمار به نحوی درون یک حوضچه پر از آب قرار داده شدند که تا ارتفاع دو سانتی‏متر از ساقه ‏ها در زیر آب بود. پس از اعمال تیمارهای تنش صفاتی مانند سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی (ساقه و برگ)، وزن خشک ریشه، تعداد سنبله در بوته، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، زیست‏ توده، عملکرد دانه و شاخص برداشت اندازه ‏گیری شد. همچنین، برای توصیف روابط موجود میان صفات مورد اندازه گیری و طول دوره غرقاب از توابع خطی و غیر خطی استفاده شد.

    یافته‏ ها

    خسارت تنش غرقاب در گندم به مدت زمان قرارگیری بوته ‏ها در معرض تنش، مرحله نموی که تنش همگام با آن رخ می‏دهد و نیز نوع رقم مورد استفاده بستگی داشت. در این پژوهش با افزایش طول دوره غرقاب، صفاتی مثل سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی (برگ و ساقه)، وزن خشک ریشه، تعداد سنبله در بوته، تعداد دانه در سنبله، وزن هزاردانه، عملکرد دانه، زیست‏ توده و شاخص برداشت به طور معنی‏داری کاهش یافتند. در برخی از صفات نظیر سطح برگ در رقم کوهدشت، تعداد دانه در سنبله در هر دو رقم، وزن هزاردانه در رقم مروارید و زیست‏ توده در هر دو رقم روند تغییرات از یک منحنی دوتکه ‏ای تبعیت کرد. به ‏طوری که در مراحل ابتدایی با افزایش طول دوره غرقاب هر یک از این صفات ثابت و بدون تغییر بود، اما با افزایش طول دوره غرقاب به بیش از یک حد معین برای هر صفت، مقدار آن به صورت خطی کاهش یافت. در سایر موارد با افزایش طول دوره غرقاب صفت مورد نظر از همان ابتدا به صورت خطی کاهش پیدا کرد. از طرف دیگر، تعداد دانه در سنبله، عملکرد دانه، زیست‏ توده و شاخص برداشت در رقم کوهدشت در تیمارهای مختلف غرقاب، همواره بیشتر از رقم مروارید بود. همچنین، عملکرد دانه در شرایط اعمال تنش در مرحله ساقه رفتن همواره کمتر از زمانی بود که تنش در مرحله پنجه ‏زنی رخ داد. با این وجود پس از 28 روز اعمال غرقاب اختلاف معنی‏داری بین عملکرد دانه در دو مرحله اعمال تنش وجود نداشت. میزان کاهش عملکرد دانه پس از 28 روز غرقاب در رقم مروارید در دو مرحله پنجه ‏زنی و ساقه رفتن به ترتیب برابر 56/88 و 70/89 درصد در مقایسه با شاهد بود و در رقم کوهدشت در دو مرحله پنجه ‏زنی و ساقه رفتن به ترتیب برابر 90/75 و 62/84 درصد در مقایسه با شاهد بود. بنابراین، درصد کاهش عملکرد در زمان اعمال تنش در مرحله ساقه رفتن بیشتر از مرحله پنجه ‏زنی بود. عملکرد دانه در رقم کوهدشت در طول دوره تنش همواره بیشتر از رقم مروارید بود.

    نتیجه ‏گیری

    طول دوره تنش مهم‏ترین عامل موثر بر عملکرد گندم بود. با توجه به اینکه عملکرد دانه گندم با افزایش طول دوره غرقاب از همان ابتدا شروع به کاهش کرد (با شیب 08/0 - 06/0 گرم در بوته به ازای هر روز)، حساسیت این گیاه نسبت به تنش غرقاب بسیار زیاد است.

    کلید واژگان: سطح برگ، زیست‏توده، طول دوره غرقاب، مرحله نمو
    Hosein Shahkoomahali *, Serollah Galeshi, Afshin Soltani, Ebrahim Zeinali
    Background and objectives

    Approximately 10% of the world's land is affected by flooding. Almost all crops, including wheat, are not tolerable to flooding stress. The occurrence of flooding stress in wheat has limited root growth, decreased dry matter accumulation, aging of the leaves before puberty, decreased tillering, production of insect florets, decreased hight, number of spikes and number of grain per spike, decreased biologicall yield, reduced 1000 grain weight and ultimately reduced grain yield. Accordingly, this study was carried out to evaluate the effects of flooding on grain yield and its components during tillering and stemming of wheat in two Morvarid and Koohdasht cultivars.

    Materials and methods

    To conduct this research, a pot experiment was conducted in a completely randomized block design with factorial arrangement in Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources in 2016. The experimental treatments consisted of the duration of stress period at five levels (0, 7, 14, 21, 28 days) as the first factor, the time of flooding based on developmental stages (tillering and stemming) as the second factor, and the cultivars (Morvarid and Koohdasht) were considered as the third factor. In order to apply flood stress, the pots for each treatment were placed inside a pond filled by water, so that up to 2 cm from the stems were underwater. After applying stress treatments, traits such as leaf area, number of spikes per plant, number of seeds per spike, 1000 grain weight, biological yield, grain yield and harvest index were measured. Also, linear and nonlinear functions were used to describe the relationships between measured traits and flood duration.

    Results

    The results of this study showed that the damages of flood stress in wheat depend on the time of plant placement under stress, the developmental stage where the stress coincides with it, and the type of cultivar used. In this study, characteristics such as leaf area, number of spikes per plant, number of grain per spike, 1000 grain weight, grain yield, biological yield and harvest index were significantly decreased by increasing the duration of flooding. The changes in some of the traits such as leaf area in Koohdasht cultivar, number of grain per spike in both cultivars, 1000 grain weight in Morvarid cultivar, and biological yield in both cultivars, followed by a segmented curve. So that in the first stages, Despite the increasing duration of flooding, each of these traits was fixed and unchanged, but, its value was linearly decreased by increasing duration of flooding to more than a certain limit for each trait. In other cases, the traits were reduced linearly from the beginning by increasing the duration of flooding. On the other hand, the number of grain per spike, grain yield, biological yield and harvest index in Kohdasht cultivar were always higher than Morvarid cultivars in different flooding treatments. Also, the highest flooding damage to leaf area, number of grain per spike, 1000 grain weight, grain yield and biological yield occurred when stress was applied at the stemming stage.

    Conclusion

    In general, flooding stress played a very important role in reducing wheat grain yield. In this regard, the length of stress period was the most important factor affecting the yield. The developmental stage and cultivar were ranked second and third in terms of importance, respectively. Therefore, due to the susceptibility of Golestan Province to flooding stress during tillering and stemming of wheat, it is very necessary to take the contraption to prevent of flooding in the fields and thereby prevent of yield losses.

    Keywords: Biomass, Duration of flooding, Developmental stage, Leaf area
  • بنیامین ترابی*، افشبن سلطانی، سراله گالشی، ابراهیم زینلی
    سابقه و هدف

    امنیت غذایی یک موضوع اصلی در دنیاست؛ بسیاری از سازمان‏های بین المللی و دولتی برای تضمین نیازهای غذایی بشر در حال تحقیق هستند. با توجه به محدودیت در اراضی کشاورزی، یکی از راه های افزایش امنیت غذایی، افزایش تولید در واحد سطح است. امروزه با وجود ارقام پرمحصول، به دلیل عدم دسترسی به شرایط مطلوب محیطی، این ارقام به پتانسیل عملکرد خود نمی‏رسند، بنابراین بین عملکرد پتانسیل این ارقام و عملکرد واقعی خلا عملکرد ایجاد خواهد شد. قبل از هرگونه تغییر در عملیات مدیریتی جهت افزایش عملکرد، لازم است میزان عملکرد پتانسیل محصول و خلاء بین عملکرد پتانسیل و واقعی در منطقه مورد مطالعه محاسبه گردد. بنابراین هدف از این تحقیق بررسی روند تغییرات خلاء عملکردهای مختلف در طی سال‏های مختلف و محاسبه متوسط خلاء عملکردهای مختلف در منطقه مورد مطالعه بود.

    مواد و روش

    عملکرد پتانسیل و متداول گندم با مدل CropSyst برای سال‏های 1387-1360 شبیه سازی شدند و عملکردهای پتانسیل مزارع محققان در طی سال‏های 1387-1373، حداکثر عملکردهای قابل‏حصول کشاورزان در طی سال‏های 1387-1368 و عملکردهای واقعی کشاورزان در طی سال‏های 1387-1360 از مرکز تحقیقات کشاورزی و سازمان جهادکشاورزی جمع آوری شدند. در تحقیق حاضر چهار نوع خلاء عملکرد به صورت اختلاف بین عملکرد پتانسیل شبیه‏سازی شده و عملکرد واقعی (خلاء عملکرد 1)، اختلاف بین عملکرد پتانسیل مزارع محققان و عملکرد واقعی (خلاء عملکرد 2)، اختلاف بین حداکثر عملکرد مزارع کشاورزان و عملکرد واقعی (خلاء عملکرد 3) و اختلاف بین عملکرد متداول شبیه‏سازی شده و عملکرد واقعی (خلاء عملکرد 4) محاسبه شدند.

    یافته ها

    مقایسه روند تغییرات عملکرد واقعی با عملکردهای پتانسیل و متداول شبیه سازی شده در طی سال‏های 1387-1360 نشان داد خلاء بین عملکرد پتانسیل و متداول شبیه‏سازی شده با عملکرد واقعی در حال کاهش بود. این کاهش خلا عملکرد به دلیل کاهش در روند عملکرد پتانسیل و متداول شبیه سازی شده و نیز افزایش در روند عملکرد واقعی در طی سال‏های مورد مطالعه بود. با توجه به نتایج استنباط شد برای افزایش عملکرد پتانسیل شبیه سازی شده باید ارقامی تولید کرد که کارایی مصرف تشعشع بالایی داشته باشند. در حالی که برای کاهش خلا عملکرد بین عملکرد متداول شبیه‏سازی شده و عملکرد واقعی باید ارقامی با کارآیی مصرف تشعشع بالا و در عدم محدودیت آب و نیتروژن کشت کرد. روند تغییرات خلاء بین عملکرد پتانسیل مزارع محققان و عملکرد واقعی در طی سال‏های 1387-1373 ثابت بود که این به دلیل عدم تغییر روند این دو عملکرد در طی سال‏های مورد مطالعه بود. روند تغییرات خلاء بین حداکثر عملکرد قابل‏حصول و عملکرد واقعی در طی سال‏های 1387-1368 در حال افزایش بوده است. این امر نشان دهنده مدیریت بهتر کشاورزان نمونه برای دستیابی به حداکثر عملکرد می‏باشد، در حالی که سایر کشاورزان تلاش جدی جهت افزایش عملکرد در طی سال‏های مورد مطالعه نداشته‏اند. متوسط عملکرد پتانسیل و متداول شبیه سازی شده، عملکرد پتانسیل مزارع محققان، حداکثر عملکرد قابل‏حصول و عملکرد واقعی در طی سال های 1387-1373 به ترتیب حدود 3/6، 6/6، 0/6، 4/4 و 4/3 تن در هکتار بود. اختلاف بین هر یک از این سطوح عملکرد با عملکرد واقعی (خلاء عملکرد) به ترتیب حدود 0/3، 0/1، 2/3 و 6/2 تن در هکتار بود.

    نتیجه گیری

    از نتایج تحقیق حاضر استنباط شد که اختلافات عملیات مدیریتی برای دستیابی به عملکرد واقعی با سایر سطوح عملکردها می تواند یکی از دلایل خلا عملکرد باشد. هر اندازه این اختلافات مدیریتی بیشتر باشد میزان خلا عملکرد بیشتر خواهد شد.

    کلید واژگان: شبیه ‏سازی، عملکرد پتانسیل، عملکرد واقعی
    Background and Objectives

    Food security is a main subject in the world. Many international and governmental organizations to ensure the nutritional needs of human are being explored. According to the restrictions on agricultural lands, an increase in production per area unit is a way to improve food security. Despite high yielding varieties, these varieties do not reach their potential yield due to lack of access to favorable environmental conditions. Therefore, yield gap will be created between potential yield and actual yield. Before any progress in the agronomic operations of crop, it is necessary to identify the crop’s potential yield and to calculate the gap between potential and actual yield. Therefore, the aim of this study was to evaluate the historical trend in different yield gaps and to calculate different mean yield gaps in the studied region.

    Materials and Methods

    Potential and conventional yields were simulated using CropSyst model over 1981-2008 period and researchers’ potential yields over 1994-2008 period, maximum achievable yield over 1989-2008 period and actual yield over 1981-2008 period were collected from Agricultural Research Center, and Agriculture Organization. In this study, four types of yield gap were calculated as the difference between simulated potential yield and actual yield (yield gap 1), the difference between researchers’ potential yield and actual yield (yield gap 2), the difference between maximum achievable yield and actual yield (yield gap 3) and the difference between the simulated conventional yield and actual yield (yield gap 4).

    Results

    The trend of changes in actual yield compared with both simulated potential and conventional yields over 1981-2008 period showed the gap between simulated potential and conventional yields with actual yield were decreasing. The decrease in the yield gaps was due to decrease in the trend of changes in simulated potential and conventional yields and increase in the trend of changes in actual yield over the studied period. According to the results, to increase the simulated potential yield, the varieties should be selected which have high radiation use efficiency. While for reducing the yield gap between simulated conventional yield and actual yield, the varieties with high radiation use efficiency should be cultivated under unlimited water and nitrogen condition. The trend of changes in yield gap between researchers’ potential yield and the actual yield was fixed yields over the period of 1994-2008 which was due to unchanged trend of both yields over this period. The trend of changes of the gap between actual yield and maximum achievable yield was increasing over 1989-2008. This was indicated the better management operations of prior farmers to achieve maximum yield, while other farmers did not work hardly to enhance the yield over the studied years. The simulated mean potential and conventional yield, the researchers’ potential yield, the maximum achievable yield and the actual yield were 6.35, 6.6, 6.0, 4.42 and 3.4 t ha-1, respectively, over 1994-2008 period. The differences between these yield levels with the actual yield were about 3.0, 1.0, 3.2 and 2.6 t ha-1.

    Conclusion

    It can be concluded that the difference between the management operations performed for achieving actual yield and the other yield levels can be created a yield gap and the more management differences, the higher yield gap.

    Keywords: simulation, Potential yield, Actual yield
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال