Modeling the changes in the net irrigation requiirement of potato plant in the climate change conditions in some regions of Iran

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant Professor، Department of Geography، Faculty of Literature and Humanities، Jiroft University، Jiroft, Iran

2 Department of Geography and Tourism, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, University of Kashan, Kashan, Iran

10.22034/gp.2025.62828.3287

Abstract

In this study, CanESM2 general circulation model and RCP4.5, RCP2.6, and RCP8.5 scenarios were used to simulate potato water requirement in three periods: 2011-2040, 2041-2070, and 2071-2100. The results showed the greatest increase in reference evapotranspiration in Hamadan and Shiraz station by 0.29 mm per day in the period of 2071-2100 and RCP8.5 scenario and the greatest decrease in Isfahan station by 0.83 mm per day that will occur in the period 2011-2040 and RCP4.5 scenario. The results showed the greatest decrease in actual evapotranspiration at the Sanandaj station in the period of 2011-2040 and in the RCP8.5 scenario by -206.7 mm and the greatest increase in the actual evapotranspiration at the Tabriz station and in the period of 2071-2100 in The RCP8.5 scenario that will occur at the rate of +121.48 mm. The simulation results of effective precipitation showed that all stations except Sanandaj will face a decrease in effective precipitation. The highest decrease in effective precipitation was observed in the third period (2071-2100), So that the percentage of effective precipitation will fluctuate between 2.4% (Hamadan) and 54.38% (Shahrekord). The effective precipitation in Sanandaj station will increase by nearly 40%. The simulation results of the net irrigation requirement showed that the largest increase is related to the middle stage of potato growth. The highest increase in net irrigation requirement was observed in Tabriz station in RCP4.5 scenario in the third period by 377.28 mm and the lowest increase in Jiroft station in RCP8.5 scenario in the third period by 65.44 mm. According to the obtained results, it can be concluded that the tropical regions of Iran will experience the greatest increase in net irrigation needs under the influence of climate change.

Keywords

Main Subjects

Full Text

در این مطالعه برای شبیه سازی نیاز آبی سیب زمینی از مدل گردش کلی CanESM2 و سناریوهای RCP4.5 ، RCP2.6 و RCP8.5 در سه دوره 2040-2011، 2070-2041 و 2100-2071 استفاده شد. نتایج نشان داد بیشترین افزایش تبخیر-تعرق مرجع در ایستگاه همدان و شیراز به میزان 29/0 میلی متر در روز در دوره 2100-2071 و سناریوی RCP8.5 و بیشترین کاهش در ایستگاه اصفهان به میزان 83/0- میلی متر در روز و در دوره 2040-2011 و سناریوی RCP4.5 رخ خواهد داد. نتایج نشان داد بیشترین کاهش میزان تبخیر - تعرق واقعی در ایستگاه­ سنندج در دوره 2040-2011 و در سناریوی RCP8.5 به میزان 7/206- میلی متر و بیشترین افزایش تبخیر- تعرق واقعی در ایستگاه تبریز و در دوره 2100-2071 در سناریوی RCP8.5 به میزان 48/121+ میلی متر رخ خواهد داد. نتایج شبیه سازی بارش موثر نشان داد همه ایستگاه ها به استثناء سنندج با کاهش بارش موثر مواجه خواهند شد. بیشترین میزان کاهش بارش موثر در دوره سوم (2100-2071) مشاهده شد، بطوریکه درصد کاهش بارش موثر در محدوده 4/2 درصد (همدان) تا 38/54 درصد (شهرکرد) در نوسان خواهد بود. بارش موثر در ایستگاه سنندج تا نزدیک 40 درصد افزایش خواهد یافت. نتایج شبیه­سازی نیاز خالص آبیاری نشان داد بیشترین افزایش مربوط به مرحله میانی رشد سیب زمینی است. بیشترین افزایش نیاز خالص آبیاری در این مرحله، در ایستگاه تبریز در سناریوی RCP4.5 در دوره­ی سوم به میزان 28/377 میلی متر و کمترین افزایش نیاز خالص آبیاری در ایستگاه جیرفت در سناریوی RCP8.5 در دوره سوم به میزان 44/65 میلی متر مشاهده شد. با توجه به نتایج به دست آمده می­توان نتیجه گرفت که مناطق گرمسیر کشور تحت تاثیر شرایط تغییر اقلیم، بیشترین افزایش نیاز خالص آبیاری را به دلیل افزایش دما، کاهش بارندگی و کاهش بارش موثر به خود اختصاص داده­اند.

References

آشفته، پریسا سادات (1391). تاثیر تغییر اقلیم بر نیاز آبی محصولات با استفاده از مدل HadCM3 در شبکه آبیاری آیدوغموش. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 6(3)، 151-142.

ابراهیمی، حسین (1389). تغییر مصرف آب کشاورزی با توجه به تغییر اقلیم. پژوهش در علوم زراعی، 3(9)، 109-120.

اخوان، سمیرا؛ قبایی سوق، محمد و مساعدی، ابوالفضل (1394). بررسی اثر تغییر اقلیم بر مقدار نیاز خالص آبیاری محصولات عمده‌ی دشت همدان-بهار با استفاده از نتایج مدل ریزمقیاس LARS-WG5، نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک، (4)22، 46-25.

افشاری پور، سمیه؛ امیری نژاد، مهدیه؛ رفیعی ساردوئی، الهام و سلیمانی، امان الله (1402). بررسی تغییرات نیاز آبی محصولات زراعی دشت جیرفت تحت تاثیر تغییر اقلیم. نیوار، (123-122)47، 16-1.

بیاتانی، فاطمه و فلاح قالهری، غلامعباس (1399). مطالعه اثرات تغییراقلیم بر عملکرد گیاه سیب زمینی (مطالعه موردی: مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری استان کرمان). همایش ملی کشاورزی و سلامت، 19 اسفند 1399، دانشگاه جیرفت.
جعفرپور، شهرام (1395). بررسی اثرات تغییر اقلیم بر نیاز آبی و عملکرد محصولات عمده دشت اردبیل، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه آموزشی مهندسی آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
جلالی، امیرهوشنگ؛ سالمی، حمیدرضا؛ نیکویی، علیرضا؛ گوانجی، ساناز؛ رضایی، مصلح الدین؛ خداقلی، مرتضی و تومانیان، نورایر (1396). تعیین نیاز آبی سیب زمینی در اقلیم های مختلف استان اصفهان. پژوهش های کاربردی زراعی، (4)30، 73-53.
جعفری، فائزه؛ مرادی، حمیدرضا و باقری، علی (1403). تأثیر تغییر اقلیم بر نیاز آبی محصول برنج در آبخیز تجن، علوم و مهندسی آبیاری، (2)47، 86-69.
جوزی، مهدی؛ ابراهیمی پاک، نیازعلی و فاتحی، شاهرخ (1403). تعیین نیاز آبی سیب‌زمینی در اقلیم‌های مختلف استان کرمانشاه. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، (1)15، 151-135.
خدامرادپور، مهرانه و احمدی، علیرضا (1398). برآورد نیاز آبی و مدیریت آبیاری گیاه سیب زمینی با مدل CROPWAT در اقلیم نیمه خشک سرد (مطالعه موردی: شهرستان رزن). چهاردهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 25 تیرماه 1398، دانشگاه ارومیه.
رحمانی، میترا؛ جامی الاحمدی، مجید؛ شهیدی، علی و هادی زاده ازغندی، مصطفی (1393). تأثیر تغییر اقلیم بر طول مراحل رشد و نیاز آبی گندم و جو (مطالعه موردی: دشت بیرجند. بوم شناسی کشاورزی، (4)7، 460-443.
فلاح قالهری، غلامعباس؛ باعقیده، محمد و رضایی، حسن (1395). برآورد نیاز آبی محصول سیب زمینی در اقلیم تربت حیدریه و تخمین تبخیر و تعرق واقعی براساس تبخیر و تعرق مرجع. فصلنامه انسان و محیط زیست، 37، 60-49.
فلاح قالهری، غلامعباس؛ راه چمنی، مهدی و بیرانوند، فرشته (1394). برآورد نیاز آبی گیاه کنجد در اقلیم سبزوار. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 6(21)، 114-141.
گودرزی، مصطفی و عابدی کوپایی، جهانگیر (1399). اثرات تغییر اقلیم بر نیاز آبی و نیاز آبیاری در مناطق تحت آبیاری، مطالعه مورد: دشت نجف آباد، مجله ترویجی حفظ و بهره وری آب، (1)1، 30-23.
لشکری، حسن؛ کیخسروی، قاسم و رضایی، علی (1388). تحلیل میزان کارایی مدل CROPWAT در برآورد نیاز آبی محصول گندم در غرب کرمانشاه: شهرستان‌های اسلام‌آباد غرب، سرپل زهاب و روانسر. فصلنامه‌ی مدرس علوم انسانی، دوره 1(13)، 270-247.
نیسی، حمید؛ اگدرنژاد، اصلان و سپهری صادقیان، سالومه (1403). تعیین بهترین مقدار آب آبیاری سیب زمینی در سیستم آبیاری قطره ای نواری با استفاده از مدل WOFOST، مدل سازی و مدیریت آب و خاک، DOI:10.22098/mmws.2024.14880.1446
وزیری، ژاله؛ سلامت، علیرضا؛ انتصاری، محمدرضا؛ مسچی، محمود؛ حیدری، نادر و دهقانی سانیچ، حسین ( 1387). تبخیر- تعرق گیاهان (دستورالعمل محاسبه‌ی آب مورد نیاز گیاهان). انتشارات کمیته‌ی ملی آبیاری و زهکشی ایران، چاپ اول، ص 389.
Afsharipour, Samiyeh, Amirinejad, Mahdieh, Rafiei Sardoi, Elham, Soleimani, Amanullah, (2023). Investigation of changes in water requirement of agricultural crops of Jiroft plain under the influence of climate change, Nivar, (122-123) 47, 1-16 (In Persian).
Akhavan, Samira, Qabaei Souq, Mohammad, Mosaedi, Abolfazl, (2014). Investigating the effect of climate change on the net irrigation requirement of major crops in the Hamedan-Bahar plain using the results of the LARS-WG5 down-scaling model, Journal of Water and Soil Conservation Research, (4) 22, 25-46 (In Persian).
Arpita G, Abhijit S, Manoj K.N , Manish K.N., (2023). Impact of climate change on water requirements of wheat and potato in Eastern India, Internation journal of Global Warming, 33(4): 349-367.
Ashofteh., P. (2012). Climate Change Impact on the Crop Water Requirement Using HadCM3 Model in Idoghmoush irrigation network. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 6(3): 151-142 (In Persian).
Bayatani, F., Fallah Ghalhari, G.A., (2019). Study of the effects of climate change on potato yield (case study: tropical and subtropical regions of Kerman province), National Conference on Agriculture and Health, March 19, 2019, Jiroft University (In Persian).
Mahima Begum1, Mrinal Saikia2, Abhijit Sarmah2, Nayan Jyoti Ojah2, Pompy Deka3, Poran Kishore Dutta4 and Ipsita Ojah., (2018).
Chakravarti, A., Rohilla, K., Singh, S. P., Singh, S. K., & Adeba, D. (2022). Estimation of crop water requirement for Bargi left bank canal command area-Jabalpur M.P. India. Energy Nexus, 6, 100068. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100068.
Ebrahimi, Hossein, (2010). Changes in agricultural water consumption due to climate change. Research in Agricultural Sciences, 3(9), 109-120 (In Persian).
Fallah Ghalhari, G., Rahchamani, M., & Bayranvand, F. (2016). Estimating of sesame crop water requirement in Sabzevar climate. Arid Regions Geographic Studies, 6(21), 1-14. (In Persian)
Fallah Ghalhari, Gholam Abbas, Baaqideh, Mohammad, Rezaei, Hassan, (2015). Estimation of water requirement of potato crop in Torbat Heydarieh region and estimation of actual evapotranspiration based on reference evapotranspiration, Human and Environment Quarterly, 37, 60-49 (In Persian).
Farag, A.A.; M. A.Abdrabbo & Manal.M.H. Gad EL-Moula., McCarl B. A., Abou Hadid A. F., (2015). Water requirement for potato production under climate change. Global journal of advanced research, 2(9): 1357-1375.
Frenken K and Gillet V., (2012). Irrigation water requirement and water withdrawal by Country, AQUASTAT, http://www.fao.org/nr/water/aquastat/water_use_agr/index.stm.
Godfray, J., Beddington, H. C., Crute, J. R., Haddad, I. R., Lawrence, L., Muir, D., Pretty, J. F., Robinson, J., Thomas, S., S. M., & Toulmin, C. (2010). Food Security: The Challenge of Feeding 9 Billion People. Science. https://doi.org/1185383.
Gudarzi, Mustafa; Abedi Kopaei, Jahangir (2019). Effects of climate change on water demand and irrigation demand in irrigated areas, case study: Najaf Abad Plain. Promotional Journal of Water Conservation and Productivity, (1) 1, 23-30 (In Persian).
Humphries, U. W., Waqas, M., Hlaing, P. T., Wangwongchai, A., & Dechpichai, P. (2024). Determination of crop water requirements and potential evapotranspiration for sustainable coffee farming in response to future climate change scenarios. Smart Agricultural Technology, 8, 100435. https://doi.org/10.1016/j.atech.2024.100435.
   In Aidoghmoush Irrigation Network. Iranian Journal of lrrigation and drainage, 6(3), 142-151 (In Persian).
Jafari, Faezeh, Moradi, Hamidreza, Bagheri, Ali, (2024). The effect of climate change on the water requirement of rice crop in Tajan watershed, Irrigation Science and Engineering, (2) 47, 86-69 (In Persian).
Jafarpur, Shahram (2015). Investigating the effects of climate change on the water demand and yield of major crops in the Ardebil Plain, Master's thesis, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Department of Water Engineering, Mohaghegh Ardabili University, Ardebil, Iran (In Persian).
Jalali, Amirhoshang, Salemi, Hamidreza, Nikoyi, Alireza, Gwanji, Sanaz, Rezaei, Moslehuddin, Khodaqoli, Morteza, Tomanian, Nurair, (2016). Determining the water requirement of potatoes in different climates of Isfahan province, agricultural applied research, (4) 30, 53-73 (In Persian).
Jia, K., Xie, B., Xue, X., Yang, Y., Dong, G., Lv, Y., & Wang, X. (2023). Impacts of meteorological factors and crop area changes on the variations in winter wheat water requirements in the lower reaches of the Yellow River Basin. Agricultural and Forest Meteorology, 330, 109315. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109315.
Jozi, Mehdi, Ebrahimi Pak, Niaz Ali, Fatehi, Shahrokh, (2024). Determining the water requirement of potato in different climates of Kermanshah province, Scientific Journal of Irrigation and Water Engineering of Iran, (1) 15, 151-135 (In Persian).
Kang, S., Hao, X., Du, T., Tong, L., Su, X., Lu, H., Li, X., Huo, Z., Li, S., & Ding, R. (2016). Improving agricultural water productivity to ensure food security in China under changing environment: From research to practice. Agricultural Water Management, 179, 5-17. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.05.007.
Khodamoradpour, Mehrane, Ahmadi, Alireza, (2018). Estimation of water requirement and irrigation management of potato plant with CROPWAT model in cold semi-arid climate (case study: Razan city), 14th National Conference on Watershed Science and Engineering of Iran, July 25, 2018. Urmia University (In Persian).
Lashkari, Hassan; Ki Khosravi, Qasim; Rezaei, Ali, (2008). Analysis of the efficiency of CROPWAT model in estimating the water requirement of wheat crop in the west of Kermanshah: Islamabad Gharb, Sarpol Zahab and Ravansar cities. Modares Humanities Quarterly, 13(1), pp. 247-270 (In Persian).
Li, F., Zhang, H., Li, X., Deng, H., Chen, X., & Liu, L. Modelling and Evaluation of Potato Water Production Functions in a Cold and Arid Environment. Water, 14(13), 2044. https://doi.org/10.3390/w14132044.
Liu, Y., Lin, Y., Huo, Z., Zhang, C., Wang, C., Xue, J., & Huang, G. (2022). Spatio-temporal variation of irrigation water requirements for wheat and maize in the Yellow River Basin, China, 1974–2017. Agricultural Water Management, 262, 107451. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.107451
Mhawej, M., Gao, X., Reilly, J. M., & Abunnasr, Y. (2024). Corn, soybeans and winter wheat water requirements over the contiguous United States between 2013 and 2021: The application of the SEBALIGEE v2 global model. Journal of Hydrology, 630, 130782. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.130782.
Neysi, Hamid, Egdernejad, Aslan, Sepehri Sadeghian, Salomeh, (2024). Determining the best amount of potato irrigation water in strip drip irrigation system using WOFOST model, soil and water modeling and management, DOI:10.22098/mmws. 2024.14880.1446 (In Persian).
Paff, K., Fleisher, D., & Timlin, D. (2022). Changes in the effects of water and nitrogen management for potato under current and future climate conditions in the U.S. Computers and Electronics in Agriculture, 197, 106980. https://doi.org/10.1016/j.compag.2022.106980.
Parmar, S. H., Patel, G., & Tiwari, M. (2023). Assessment of crop water requirement of maize using remote sensing and GIS. Smart Agricultural Technology, 4, 100186. https://doi.org/10.1016/j.atech.2023.100186.
Pradeep B , Jadia B.B., Sangale S.T. ., (2015). Case Studies of Innovative Irrigation Management Techniques, Aquatic Procedia, 4: pp1197-1202.
Rahmani, Mitra, Jami Al-Ahmadi, Majid, Shahidi, Ali, Hadizadeh Azghandi, Mustafa, (2013). The effect of climate change on the growth stages and water requirements of wheat and barley (case study: Birjand Plain. Agricultural Ecology, (4)7, 460-443 (In Persian).
Reta, B. G., Hatiye, S. D., & Finsa, M. M. (2024). Crop water requirement and irrigation scheduling under climate change scenario, and optimal cropland allocation in lower kulfo catchment. Heliyon, 10(10), e31332. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31332.
Sun, J., Yu, X., Wang H., Jia, G., Zhao, Y., Tu Z., Deng W., Jia J., Chen, J., (2018). Effects of forest structure on hydrological processes in China, Journal of Hydrology, 561:187-199, ISSN 0022-1694, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.04.003.
Vaziri, J., Salamat, A., Entesari, M., Meschi, M., Heydari, N., Dehghani Sanich, H., (2007), Evapotranspiration of plants (instructions for calculating the plant water required), publications of Iran's National Irrigation and Drainage Committee, first edition, p. 389 (In Persian).
Vishno, L., Roy S., MURTY, N.S., NAIN A.S., (2012). Study on water requirement of Potato (Solanum tuberosum L.) using CROPWAT MODEL for Tarai Region of Uttarakhand. Journal of Agrometeorology, 4(14): 180-185.
Yin, J., Yang, Y., Eeswaran, R., Yang, Z., Ma, Z., & Sun, F. (2023). Irrigation scheduling for potatoes (Solanum tuberosum L.) under drip irrigation in an arid region using AquaCrop model. Frontiers in Plant Science, 14, 1242074. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1242074.

Files

Share

How to cite

Statistics