ارزیابی اثرات تغییر اقلیم و راهکارهای سازگاری به آن بر عملکرد و کارایی مصرف آب گندم آبی (Triticum aestivum): مطالعه موردی استان خراسان رضوی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 گروه کشاورزی اکولوژیک، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار پژوهشکده علوم محیطی دانشگاه شهید بهشتی، تهران

3 استادیار پژوهشکده علوم محیطی دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

سابقه و هدف: در میان محصولات زراعی در ایران، گندم دارای اهمیت ویژه ای می‌باشد و به نظر می‌رسد که نیاز کشور به این محصول در آینده افزایش یابد. از سوی دیگر به منظور بهبود کارایی و تاب آوری سیستم‌های کشاورزی، پیش‌بینی اثرات تغییر اقلیم بر محصولات زراعی به ویژه گندم در مناطق خشک و نیمه خشک ضروری به نظر می‌رسد. در همین راستا، هدف از انجام این تحقیق شبیه‌سازی تغییرات عملکرد و کارایی مصرف آب گندم در آینده (2050) تحت اثر تغییرات اقلیمی به ویژه افزایش CO2 اتمسفری در چهار شهرستان خراسان رضوی، به عنوان یک استان گندم خیز، و ارزیابی اثر تغییر تاریخ کاشت در آینده بر بهبود این تغییرات بود.
مواد و روش ها: در این تحقیق اقلیم آینده (2050) چهار شهرستان خراسان رضوی ( قوچان، گناباد، تربت حیدریه و سبزوار ) با استفاده از داده‌های اقلیمی بلند مدت مربوط به دوره پایه (2010-1980)، توسط روش ارائه شده توسط AgMIP و تحت دو سناریوی اقلیمی (RCP4.5 و RCP8.5) شبیه‌سازی شد. مدل گردش عمومی مورد استفاده در این تحقیق MPI-ESM-MR بود و به منظور شبیه‌سازی رشد، عملکرد و میزان مصرف آب گندم در طول دوره رشد از مدل APSIM-Wheat استفاده شد. برای محاسبه اثر افزایش غلظت CO2 بر رشد و نمو گندم در آینده نیز دو سناریوی CC (تغییرات اقلیمی به همراه افزایش غلظت CO2 ) و FC (تغییرات اقلیمی در شرایط ثابت در نظر گرفتن CO2 در سطح فعلی) در نظر گرفته شد.
یافته ها: نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان دادند که در آینده در شهرستان‌های مورد مطالعه میانگین دما در طول دوره رشد 6/1 درجه سانتی‌گراد افزایش و میانگین بارندگی 85/5 درصد کاهش می یابد. در سناریوی CC میانگین عملکرد در تمامی شهرستان‌ها، 91/4 درصد در RCP4.5 و 77/4 درصد در RCP8.5 افزایش یافت. ولی در سناریوی FC، عملکرد در تمام شهرستان‌های مورد مطالعه به جز گناباد کاهشی بوده و میانگین کاهش عملکرد در هر دو RCP به ترتیب 98/4 و 56/7 درصد بود. علاوه بر آن میانگین کارایی مصرف آب نیز به ترتیب در دو سناریوی RCP و در سناریوی CC 21/12 و 35/15 درصد افزایش و در سناریوی FC 33/0 درصد افزایش و 41/0 درصد کاهش یافت. هم چنین نتایج نشان دادند که تاریخ کاشت دو هفته زودتر از مرسوم در گناباد و سبزوار موجب افزایش عملکرد و کارایی مصرف آب گندم و در تربت حیدریه تاریخ کاشت دو هفته دیرتر از مرسوم موجب جبران کاهش عملکرد در آینده می‌شود.
نتیجه گیری:
در صورتیکه تغییرات اقلیمی در آینده با افزایش غلظت CO2‌ همراه باشد اثرات منفی اقلیمی از جمله افزایش دما و کاهش بارندگی بر رشد گندم در شهرستان‌های مورد مطالعه خنثی گردیده و موجب افزایش عملکرد و کارایی مصرف آب گندم می‌شود. هم چنین تغییر تاریخ کاشت در آینده اثرات مثبت تغییر اقلیم در شهرستان‌های مورد مطالعه را افزایش داده و اثرات منفی آن را تعدیل خواهد نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of climate change effects and adaptation strategies on grain yield and water use efficiency of irrigated wheat (Triticum aestivum): A cae study in Khorasan Razavi province

نویسندگان [English]

  • Zahra Zeinali Mobarakeh 1
  • Jafar Kambouzia 3
1 Department of Agroecology, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti Universiy, G.C., Tehran, Iran
3 Department of Agroecology, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti Universiy, G.C., Tehran, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Among the field crops in Iran, wheat is one of the most importance crops and it is anticipated that country demand to this crop will be increased in the future. On the other hand, to improve the resilience and efficiency of agricultural systems, it seems to be urgent to anticipate the effects of climate change (changes in CO2, temperature and rainfall) on crops particularly on wheat in arid and semi-arid regions. So, this study was conducted to simulate yield and water use efficiency of wheat in four locations in the future (2050)
Materials and methods: In this research, future projection (2050) was conducted in four locations in Khorasan Razavi province (Ghoochan, Gonabad, Sabzevar and TorbateHeydariyeh), Iran by using long term climate data at baseline (2010-1980) under two emission scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). Future climatic scenarios were produced using the delta scenario of the CMIP5 General Circulation Model (GCM) and the climate scenario generation tools in R as introduced in the Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project (AgMIP). A Global Circulation Model (MPI-ESM-MR) was applied. APSIM-Wheat model was used to simulate growth, yield and water use efficiency of wheat. Regarding CO2 concentration, two scenarios were considered: CC scenario (climate change along with increasing CO‌2 ‌concentration) and FC scenario (climate change without increasing CO‌2 ‌concentration).
Results: Simulated results showed that average of growth season temperature in study locations in future will be increased by 1.6 ºC and rainfall will be decreased by 5.85 percent, in comparison with baseline. In CC, the average of yield increased 4.91 percent under RCP4.5 and 4.77 percent under RCP8.5. However, in FC the average of yield decreased (except Gonabad) 4.98 and 7.56 percent under two RCPs, respectively. In addition, water use efficiency in CC increased by 12.21 and 15.35 percent for RCP4.5 and RCP8.5, respectively. However, under FC, WUE increased 0.33 percent for RCP4.5 and decreased 0.41 percent for RCP8.5. Also, the finding of this study suggested that changing sowing date as two weeks earlier in Gonabad and Sabzevar will increase yield and water use efficiency, and two weeks later in TorbateHeydariyeh will relief the decreased yield.
Conclusion: Results of the current study showed that if the climate change accompanied with increasing CO‌2 concentration, the negative effect of climate change on wheat growth and yield would be compensated Also, changing sowing date in future will have further positive impacts on wheat yield and water use efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AgMIP
  • APSIM-Wheat
  • Climate Change
  • Sowing date