هواشناسی کشاورزی
سال:1396 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

مدل سازی درصد پیشرفت مراحل فنولوژی گیاهان با روش های کلاسیک عمدتا با محدودیت هایی به ویژه، عدم کفایت یا دقت داده های مشاهداتی مورد نیاز مواجه است که جستجوی روش های جایگزین را ضروری می سازد. روش های آماری نظیر رهیافت های بیزی (Bayesian) و مدل مارکف پنهان دارای توانمندی های ساختاری مناسبی در حل مسائلی با طیف گسترده از داده های گسسته، پیوسته، شناخته شده و یا ناشناخته می باشند که قابل تلفیق با داده های سنجش از دور نیز هستند. هدف از تحقیق حاضر بررسی توانمندی مدل مارکف پنهان در برآورد بی درنگ5 درصد پیشرفت مراحل فنولوژی گیاه ذرت در مزرعه پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج می باشد. حالت های مختلف متشکل از مراحل فنولوژی شامل 7 مرحله اصلی (سبز شدن تا شیری شدن) به عنوان لایه پنهان و بردار مشخصه های درجه-روز رشد تجمعی (AGDD) و نمایه اختلاف استانداردشده پوشش گیاهی (NDVI) مستخرج از تصاویر ماهواره LANDSAT7 ETM+ به عنوان لایه قابل رویت در نظر گرفته شدند.واسنجی و صحت سنجی مدل بر اساس داده های دیدبانی شده در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران طی دوره آماری 2010-2002 انجام شد. بر اساس نتایج، میانگین دقت مدل مارکف پنهان بر اساس RMSE حدود 14% است که نشانگر امکان کاربست آن به عنوان یک ابزار کمکی در کنار مشاهدات مزرعه ای است. مطالعات تکمیلی جهت تدقیق مدل های فنولوژیک مبتنی بر روش های آماری- دورسنجی در سایر مناطق اقلیمی و گیاهان راهبردی پیشنهاد می شود.

پدیده خشکسالی صدمات قابل ملاحظه ای به بخش کشاورزی به خصوص عملکرد غلات دیم وارد می سازد. در این پژوهش تاثیر عوامل هواشناختی خشکسالی در غالب نمایه های خشکسالی هواشناسی بر عملکرد گندم و جو دیم و همزمانی آن ها ارزیابی شد. داده های 19 ساله (1391-1373) ایستگاه های هواشناسی استان خراسان رضوی شامل بارندگی، دما، ساعت آفتابی، تبخیر و رطوبت نسبی تهیه و پردازش های لازم صورت گرفت. ‎ نمایه های ‎ استاندارد ‎ بارش، بارش ‎ استاندارد شده، درصد ‎ از ‎ نرمال و نمایه دهک محاسبه شدند. همچنین عملکرد گندم و جو در سال های مذکور گردآوری و روابط آماری بین عملکرد و نمایه های خشکسالی به کمک آزمون های همبستگی و رگرسیون تحلیل گردید. نتایج نشان داد در سال زراعی 79-78، در ایستگاه های ‎ مشهد، سرخس، سبزوار، گناباد، کاشمر، نیشابور، گلمکان، کمترین مقدار بارندگی ثبت شده و به دنبال آن خشکسالی هواشناسی خیلی شدید و شدید اتفاق افتاده است. کمترین عملکرد گندم و جو دیم در طول دوره مطالعاتی، با انطباق زمانی کامل، در همان سال 79-78 ثبت شده است. در سال زراعی 87-86 در ایستگاه های تربت جام، قوچان، تربت حیدریه، کمترین مقدار بارندگی و به دنبال آن خشکسالی خیلی شدید و شدید اتفاق افتاده است ولی انطباق با عملکرد گندم و جو دیم نداشت. بر اساس ‎ همبستگی ‎ بین ‎ عملکرد ‎ گندم ‎ و جو دیم و ‎ پارامترهای ‎ هواشناسی نقش بارندگی و رطوبت نسبی از سایر عوامل بیشتر بود. روابط ‎ رگرسیونی ‎‎ متغیرهای اقلیمی با ‎ عملکرد گندم و جو دیم در اغلب موارد معنی دار بود ‎. نتایج نشانگر انطباق نسبی خشکسالی کشاورزی با نمایه های خشکسالی هواشناسی بود ولی این انطباق در مناطق با بارش کم، ناچیز بوده است.

شبیه سازی استوکاستیکی باران روزانه در بسیاری از مدل ها (برای مثال هیدرولوژی، هواشناسی و تولید محصول) کاربرد دارد. بیش تر مدل های شبیه سازی استوکاستیکی تک ایستگاهی بوده و مدل های اندکی ساختار همبستگی بارندگی (وقوع و مقدار) را در قالب چند ایستگاهی درنظر می گیرند. با این حال در مدل های موجود توجهی به احتمال ناایستایی پارامترهای دخیل نمی شود. تعداد 36 ایستگاه باران سنجی در گستره سه استان خراسان شمالی، رضوی و جنوبی با طول دوره آماری 30 سال در نظر گرفته شد. از مدل شبیه سازی استوکاستیکی باران روزانه که در آن وقوع بارندگی از فرآیند مارکوف مرتبه اول و وقوع مقدار بارندگی از تابع چگالی گامای دومتغیره پیروی می کرد برای 6 ماه بارانی سال (آبان تا فروردین) استفاده شد. نشان داده شد که پارامترهای این مدل (2 پارامتر احتمال بارانی بودن مشروط بر بارانی بودن یا نبودن روز پیش برای وقوع بارندگی و دو پارامتر تابع چگالی گاما) به طور معنی داری به ماه، سال و محل ایستگاه بستگی دارد، ولی هیچ رابطه معنی داری برای برآورد آن ها به دست نیامد.نشان داده شد که هر 4 پارامتر مدل شبیه سازی در زمان ناایستا بوده و درنظر گرفتن این ناایستایی موجب افزایش دقت فرآیند شبیه سازی می شود.

خشکسالی از جمله اصلی ترین و قدیمی ترین بلای طبیعی است که اثرات زیست محیطی مهمی را به دنبال دارد. استان کهگیلویه و بویر احمد علیرغم آنکه از لحاظ میزان بارش مقام سوم را در سطح کشور دارا می باشد، اما خشکسالی ها به طور متناوب این استان را تحت تاثیر قرار داده و خسارات بسیار سنگینی را به دنبال دارند. ﻳﺎﻓﺘﻦ نمایه های اندازه گیری ﺧﺸﮑﺴﺎﻟﻲﺑﺮﺍﻱ پیش بینی ﻭﺍﺭﺯﻳﺎﺑﻲﻣﮑﺎﻧﻲ ﻭﺯﻣﺎﻧﻲ ﺍﻳﻦﭘﺪﻳﺪﻩ به منظور ﻣﺪﻳﺮﻳﺖﺑﺤﺮﺍﻥ ﺁﻥ ضروری ﻭ ﺣﻴﺎﺗﻲﺑﻪ ﻧﻈﺮ می رسد. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ پژوهش با استفاده ﺍﺯ ﻣﺒﺎﻧﻲ شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و مدل ﻋﺼﺒﻲﻓﺎﺯﻱ تطبیقی (ANFIS) ﺑﻪ ﻫﻤﺮﺍﻩ آنالیز خوشه بندی فازی ﺑﺮﺍﻱ پیش بینی ﺧﺸﮑﺴﺎﻟﻲ ﺑﺎﻧﻤﺎﻳﻪ ﺑﺎﺭﺵ استاندارد (SPI) و نمایه خشکسالی موثر (EDI) اﺳﺘﻔﺎﺩﻩ گردیده است. نتایج به دست آمده از پژوهش بیانگر آن است که نمایه SPI با ضریب صحت سنجی 0.87 نسبت به نمایه EDI با ضریب صحت سنجی 0.73 قابلیت و دقت بیشتری در پیش بینی خشکسالی دارد و از طرف دیگر راهبرد شبکه عصبی- فازی تطبیقی بر مبنای روش خوشه بندی تکراری (C-Mean) و کاهشی (SC) در امر مدل سازی برای پیش بینی خشکسالی از کارایی بالایی برخوردار است. نتایج نشان می دهد که خوشه بندی باعث افزایش دقت مدل سازی در مرحله صحت سنجی و واسنجی شده است. همچنین خوشه بندی تکراری با ضریب واسنجی 0.93 و ضریب صحت سنجی 0.87 بهترین مدل می باشد.

دمای خاک در فرآیندهای زیستی و شیمیایی، جذب آب توسط ریشه و نیز تبخیر تعرق نقش بسزایی دارد. این کمیت خود متاثر از میزان رطوبت خاک است. در سال های اخیر پدیده کم آبی موجب اتخاذ روش آبیاری تناوبی در شبکه آبیاری سپیدرود گردیده است. در تناوب ها، عمق های غرقابی متفاوت مشاهده می شوند که خود دمای محیط ریشه (خاک و آب) را تغییر می دهند. هدف از این تحقیق، بررسی اثر عمق غرقابی بر دمای خاک و آب شالیزار می باشد. طرح بلوک های کاملا تصادفی با استفاده از 15 مینی لایسیمتر شالیزاری برای 5 تیمار سطح ثابت ارتفاع آب و در سه تکرار اعمال گردید. در هر لایسبمتر روزانه دردو نوبت صبح و عصر، دمای خاک (در اعماق 5 و 10 از سطح) و دمای آب اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که دمای خاک در عمق 5 سانتی متر با اختلاف معنی داری بیشتر از عمق 10 سانتی متری بود. در تیمارهای صفر و منفی (غیر غرقابی) در صبح، دمای آب از دمای خاک در همان عمق کمتر بود در حالی که در عصر دمای آب از دماهای خاک در عمق مشابه بیشتر مشاهده شد. در مقیاس روزانه نیز دمای آب از خاک همان عمق بیشتر بوده و این مساله بیانگر این است که با کاهش عمق آب در خاک محیط خاک سردتر می گردد. وجود لایه نازکی از آب بر روی سطح خاک بر خنک تر شدن محیط آب و خاک موثر است اما با رسیدن آب به سطح خاک (ارتفاع صفر) محیط به شدت گرم تر می شود و کاهش غرقاب تا عمق 10- سانتی متر به طور معنی داری در خنک شدن محیط موثر است، اختلاف این دو حالت به طور متوسط به 1.5 درجه سلسیوس می رسد.

تعیین نیازهای سرمایی و گرمایی برای انتخاب درختان میوه سازگار با اقلیم هر منطقه حائز اهمیت می باشد. در این تحقیق، بعد از تعیین آستانه های دمایی هریک از مراحل فنولوژی درخت سیب رقم red delicious در شهر کرج، آمار دمای ساعتی و روزانه بلند مدت از سال 1985 تا 2014 جمع آوری و سه مدل نیاز سرمایی CH، UTAH و CP اجرا گردید. نتایج مدل های فوق نشان داد که در شرایط اقلیمی کرج، نیاز سرمایی این واریته دیررس سیب تامین نمی شود و روند تغییرات میزان واحدهای سرمایشی تجمعی کاهشی است. اما کاربست مدل های درجه-روز نشان داد نیاز گرمایی ارقام سیب دیررس بدون محدودیت خاصی در منطقه تامین می شود. تغییرات کاهشی و معنی دار روزشمار ژولیوسی تاریخ مراحل فنولوژی، مبین کوتاه تر شدن مراحل نمو و احتمالا به دلیل افزایش دمای هوا می باشد. این شرایط (وقوع زودتر مراحل حساس زایشی) ریسک صدمه سرمازدگی و یخبندان را بیشتر می کند. در بیشتر مراحل فنولوژی درخت سیب، روند افزایشی و معنی دار دمای هوا مشاهده شد. با توجه به نتایج، کشت واریته های دیررس برای شرایط اقلیمی کرج مناسب نبوده و باید از ارقام زودرس استفاده شود. رعایت ملاحظات اقلیمی در توصیه ارقام باغی سازگار در اقالیم مختلف کشور با توجه به پیامدهای گرمایش جهانی توصیه می گردد.