تاثيرات تغيير اقليم بر روي برنامه‌ريزي آبياري محصولات زراعي: مطالعه موردي سيب‌زميني

كارشناسي ارشد

يكي از مشكلات مهم جامعه جهاني، تامين مواد غذايي لازم براي جمعيت كره زمين است. پيش‌بيني مي‌شود در آينده علاوه بر افزايش جمعيت كره زمين، مقدار توليد محصولات كشاورزي نيز مورد تهديد قرار گيرد. اثر تغيير اقليم بر روي بخش كشاورزي از چالش‌هاي مهم آينده است. با گرم شدن كره زمين، غلظت كربن دي‌اكسيد با سرعت بسيار زيادي در حال افزايش است. سناريوهايي مختلفي براي ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي در سال‌هاي آينده پيش‌بيني شده است كه هر كدام باعث نتايج مختلفي خواهند شد. دو پديده گرم شدن و افزايش غلظت كربن دي‌اكسيد مي‌توانند به صورت معكوس بر روي توليد محصولات كشاورزي اثر بگذارند. همچنين تامين منابع مورد نياز صنعت كشاورزي نيز در آينده از اهميت بسزايي برخوردار خواهد بود. يكي از راهكارهاي ممكن براي مقابله با اثرات منفي تغيير اقليم، استفاده از استراتژي‌‌هاي سازگاي است. بر اين اساس با تغيير در رويكرد و نحوه كشت محصولات، مي‌توان اثرات تغيير اقليم را كاهش داد و به توليد محصول بيشتري دست يافت. مدل SUBSTOR-Potato كه يكي از زير مدل‌هاي DSSAT مي‌باشد، يكي از ابزارهاي قدرتمند براي يافتن پاسخ محصول سيب‌زميني در مقابل شرايط كشت اين محصول مي‌باشد. به صورتي كه در اين مدل تمامي فرآيندهاي رشد محصول سيب‌زميني در نظر گرفته شده است. داده‌هاي ورودي اين مدل شامل داده‌هاي آب و هوايي، اقدامات مديريتي و پارامترهاي ژنتيكي رقم مورد نظر مي‌باشد. در اين تحقيق با استفاده از ابزار GLUE و داده‌هاي مربوط به دو آزمايش در اردبيل و مشهد، مدل SUBSTOR-Potato واسنجي و صحت‌سنجي شد و پارامترهاي ژنتيكي مربوط به محصول سيب‌زميني رقم آگريا بدست آمدند. سپس با استفاده از مولد آب و هوايي LARS-WG اقليم آينده پيش‌بيني شد. براي اينكار با استفاده از داده‌هاي گذشته مدل LARS-WG واسنجي و صحت‌سنجي شدند و پارامترهاي مورد نياز براي توابع نيمه‌تجربي بدست آمدند. سپس با كمك اين مدل 100 سري زماني مصنوعي روزانه براي دوره‌هاي آينده نزديك، ميانه و دور تحت سناريوهاي انتشار RCP4.5 و RCP8.5 توليد شدند. براي توليد داده‌هاي آينده پنج مدل گردش عمومي جو به كار گرفته و در نهايت با ميانگين‌گيري از متوسط دسته‌ي چند مدلي براي بررسي اثر تغيير اقليم استفاده شد. در نهايت در دو بخش شبيه‌سازي و بهينه‌سازي اثر تغيير اقليم بر روي رشد محصول سيب‌زميني استفاده شد. در قسمت شبيه‌سازي نيز در دو حالت بدون تغيير غلظت كربن دي‌اكسيد و با تغيير غلظت كربن دي‌اكسيد مدل SUBSTOR-Potato در دو استان همدان و كرمان براي دوره‌هاي پايه و آينده شبيه‌سازي شد و نتايج آن‌ها بايكديگر مقايسه شدند. در بخش بهينه‌سازي مدل داراي سه هدف توليد محصول بيشينه، مصرف آب كمينه و مصرف كود كمينه و با يكسري قيود مي‌باشد. براي حل اين مدل از الگوريتم فراكاوشي MOPSO استفاده شد. براي نمايش بهتر نتايج هدف بيشينه توليد محصول به قيد تبديل شد و در نتيجه مسئله به يك مسئله بهينه‌سازي دو هدفه تبديل شد. در نهايت نتايج حل مدل بهينه‌سازي به صورت يكسري جبهه‌هاي پرتو نامغلوب از جواب‌هاي بهينه بدست آمد كه يك بده بستان بين مقدار مصرف آب و كود وجود دارد. طبق نتايج بدست آمده پيش‌بيني مي‌شود در سال‌هاي آينده در استان همدان توليد محصول سيب‌زميني از منفي 8 درصد تا مثبت 6 درصد تغيير كند و در استان كرمان اين مقدار بين منفي 20 درصد تا مثبت 2 درصد خواهد بود. اين مقادير در صورتي هست كه گياه سيب‌زميني هيچ تنش نيتروژني تحمل نكند و همچنين آب كافي به گياه برسد. با مقايسه جبهه‌هاي پرتو انتظار مي‌رود مصرف آب و كود در سال‌هاي آينده نسبت به دوره پايه در استان همدان كاهش يابد اما در استان كرمان پيش‌بيني مي‌شود مصرف آب و كود در سال‌هاي آينده نسبت به دوره پايه افزايش يابد. بنابراين انتظار مي‌رود با ثابت بودن مقدار مصرف آب و كود، ميزان توليد در استان همدان افزايش و در استان كرمان در دوره‌هاي آينده كاهش يابد.

204914

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر داوود حسن‌پناه

مهندسي عمران گرايش مديريت منابع آب

دكتر عباس افشار - دكتر سعيد صوفي‌زاده