ارزیابی راهکارهای سازگاری گیاه کلزا به اقلیم آینده در ایران

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. دانشکده تولید گیاهی. گروه زراعت

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 گروه زراعت، دانشکدهتولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22069/jopp.2024.22847.3193

چکیده

سابقه و هدف: گیاه کلزا (Brassica napus L.) به دلیل دارا بودن درصد روغن بالا، یکی از مهم‌ترین گیاهان روغنی جهان محسوب می‌شود. باتوجه‌به افزایش جمعیت تا سال 2050، لازم است تولید کلزا تا آن زمان حدود 60 درصد افزایش جهت رفع نیازهای مردم افزایش یابد. یک چالش اساسی در تولید کلزا تا سال 2050، اثرات تغییرات اقلیمی بر تولید گیاهان زراعی به‌ویژه کلزا می‌باشد. مهم‌ترین خصوصیت تغییر اقلیم جهانی، افزایش دما و توزیع ناموزون بارش است که فاکتورهای محدودکننده‌ای برای توسعه پایدار هستند. هدف نهایی ارزیابی ریسک تغییر اقلیم، شناسایی استراتژی‌های سازگاری برای دستیابی به توسعه پایدار در یک منطقه خاص است. راهکارهای سازگاری بسته به سیستم کشاورزی، منطقه و سناریوهای تغییر اقلیمی متفاوت است. هدف از این مطالعه، بررسی دو راهکار سازگاری زودرسی و دیررسی گیاه کلزا به تغییر اقلیم در سیستم کشت دیم در کشور است.

مواد و روش‌ها: تحقیق حاضر به‌منظور پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم بر رشد و نمو کلزای دیم در اراضی اصلی کشت آن در کشور انجام شد. مناطق اصلی کشت کلزا در ایران با استفاده از رویکرد GYGA، یک طرح ترکیبی پهنه‏بندی به نام دامنه برون‌یابی اطلس جهانی خلأ عملکرد، در مطالعه قبلی مشخص شده بودند. 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 آمار هواشناسی برای دوره آینده 2040 تا 2069 برای مقیاس وسیع به دست آمد. برای ریزمقیاس کردن بروندادهای مدل‌های گردش عمومی جو و تولید داده‌های هواشناسی در مقیاس ایستگاه‌های هواشناسی واقع در مناطق اصلی کشت، از ابزارهای تولید سناریوی اقلیمی AgMIP استفاده شد. پس از شبیه‌سازی اقلیم آینده و تولید پارامترهای موردنیاز، شبیه‌سازی رشد و نمو کلزای دیم با استفاده از مدل SSM-iCrop2 انجام شد. همچنین سازگاری کلزا تحت دو راهکار زودرسی (10، 20 و 30 درصد زودرس کردن گیاه) و دیررسی (10، 20 و 30 درصد دیررس کردن گیاه) تحت سناریوهای اقلیمی شبیه-سازی و مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج و بحث: نتایج خروجی مدل‌ها نشان دادند میانگین دما در فصل‌ کشت کلزا در دوره آینده به طور متوسط در هر دو مدل در سناریوی RCP4.5 به میزان 3/2 درجه سانتی‌گراد و در سناریوی RCP8.5 به میزان 1/3 درجه سانتی‌گراد نسبت به شرایط فعلی افزایش پیدا خواهد کرد. نتایج نشان داد که پراکندگی بارندگی در بین فصول رشد بین دو مدل مورد برسی متغیر خواهد بود. نتایج شبیه‌سازی 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 پیش‌بینی می‌شود میزان بهره‌وری آب در هر دو سناریوی انتشار افزایش یابد. پیش‌بینی می‌شود میانگین عملکرد کلزا در کشور در مناطق اصلی کشت آن، در سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 به ترتیب به میزان 10 و 13 درصد نسبت به شرایط فعلی افزایش پیدا کند. با راهکار زودرس کردن گیاه به طور میانگین عملکرد بین 11 تا 40 درصد در سناریوی RCP4.5 و بین 13 تا 43 درصد در سناریوی RCP8.5 نسبت به آینده بدون راهکار سازگاری کاهش خواهد یافت. با دیررس کردن گیاه، پیش‌بینی می-شود به طور میانگین عملکرد بین 7 تا 12 درصد در سناریوی RCP4.5 و بین 10 تا 17 درصد در سناریوی RCP8.5 نسبت به آینده بدون راهکار سازگاری افزایش یابد.

نتیجه‌گیری کلی: نتایج این تحقیق نشان داد، عملکرد در اکثر مناطق اصلی کشت کلزا در کشور در هر دو سناریوی انتشار افزایش می‌یابد. با راهکار زودرسی در هر دو سناریوی انتشار به طور میانگین عملکرد نسبت به آینده بدون راهکار سازگاری کاهش خواهد یافت. اما با دیررس کردن گیاه، پیش‌بینی می‌شود در هر دو سناریوی انتشار به طور میانگین، عملکرد نسبت به آینده بدون راهکار سازگاری افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Adaptation Strategies for Canola to Future Climate in Iran

نویسندگان [English]

  • Benjamin Torabi 1
  • Ehsan Habibpour-Kashefi 2
  • Afshin Soltani 3
  • EBRAHIM zeinali 4
1 Department of Agronomy. Faculty of Plant Production. GUASNR
2 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Department of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Department of Agronomy. Faculty of plant production. GUASNR
چکیده [English]

Abstract

Background and Objectives:

canola (Brassica napus L.) is considered one of the most important oilseeds in the world due to its high oil content. Regarding the world population rapidly increasing, global food demand is projected to rise by 60% by 2050, presenting substantial challenges, particularly in climate change. The most critical aspects of global climate change include significant temperature increases and uneven precipitation distribution, which pose limitations to sustainable development. Climate change risk assessment aims to identify adaptation strategies that promote sustainable development in specific regions. These strategies vary based on agricultural systems, regional characteristics, and climate change scenarios. This study explores adaptation strategies for rainfed canola cultivation in response to climate change in the country.

Materials and methods: This study was conducted to predict the effects of climate change on the growth and development of rainfed canola in differnt climatic regions of Iran.

We used two general circulation models, HadGEM2-ES and IPSL-CM5A-MR, from the CMIP5 project under two scenarios: RCP4.5 and RCP8.5, based on the fifth IPCC assessment, for the period from 2040 to 2069. The AgMIP approach was employed to downscale climatic parameters for future projections. Following the simulation of future climatic data and the generation of necessary parameters, the growth and development of rain-fed canola were modeled using the SSM-iCrop2 model. Additionally, two adaptation strategies were evaluated: early planting (10%, 20%, and 30% earlier) and late planting (10%, 20%, and 30% later).

Results: The model output indicated that the mean temperature during the canola growing season will increase by approximately 2.3°C in the RCP4.5 scenario and around 3.1°C in the RCP8.5 scenario compared to the baseline period. The results also revealed that there are the two models' precipitation distribution between growing seasons. Under climate change conditions in both RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, it was observed that the growing season would decrease in both models despite rising average temperatures. However, water use efficiency is expected to improve in both scenarios. Predictions for average canola yield in the main cultivation regions approved an increase of 10% in the RCP4.5 scenario and 13% in the RCP8.5 scenario compared to baseline conditions. Conversely, implementing early planting strategies will decrease yield ranging from 11% to 40% in the RCP4.5 scenario and from 13% to 43% in the RCP8.5 scenario, compared to future conditions without adaptation strategies. Moreover, adopting late planting strategies is anticipated to enhance yields by 7% to 12% in the RCP4.5 scenario and by 10% to 17% in the RCP8.5 scenario compared to future conditions without adaptation strategies.

Conclusion: The results showed that, yields in most major canola cultivation areas are expected to increase under both emissions scenarios. However, implementing early planting strategies in both scenarios is projected to lead to a decrease in yields compared to future conditions without adaptation. Conversely, by delaying planting, yields are anticipated to improve on average in both scenarios compared to future conditions without an adaptation strategy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate Change
  • Simulation
  • Yield
  • AgMIP
  • SSM-iCrop2