عنوان

مدل‌سازی سبز شدن گیاهچه‌های لوبیا سبز و ذرت به‌صورت تابعی از داده‌های اقلیمی و خاکی

Number

‭۱۸۱۵۳پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مدل‌سازی سبز شدن گیاهچه‌های لوبیا سبز و ذرت به‌صورت تابعی از داده‌های اقلیمی و خاکی

First Statement of Responsibility

/بهنام بهتری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: کشاورزی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۶‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

زراعت گرایش اکولوژی گیاهان زراعی

Date of degree

‮‭۱۳۹۶/۰۲/۳۰‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

از آنجایی که در بیشتر مدل‌صها مرحله کاشت تا سبز شدن که خود دارای مراحل و شرایط مخصوص و متفاوت برای خود است در نظر گرفته نشده است، لزوم مدل‌صسازی مکانیستیک این مرحله ضروری به نظر می‌صرسد .مدل‌صسازی این مرحله می‌صتواند به عنوان یک ماژول وارد مدل‌صهای پیشرفته شده و ارتقای آنها را سبب شود .بنابراین، هدف از این تحقیق‮‭۱‬ - پیش بینی سبزشدن گیاهچه‌صها بطور واقعی در مزرعه با در نظر گرفتن تمام شرایط موجود که یک گیاهچه تا استقرار کامل با آنها مواجه است‮‭. ۲‬- کمی کردن پاسخ سبز شدن گیاهچه‌صها به داده‌صهای اقلیمی و خاکی‮‭۳‬ - ساخت مدلی برای پیش بینی سبز شدن گیاهچه‌صهای لوبیا سبز و ذرت‮‭. ۴‬- کمی کردن سبزشدن گیاهچه ها به عمق کاشت و مقاومت مکانیکی خاک‮‭. ۵‬- تعیین دمای‌صهای پایه واقعی در مزرعه، ترمال‌صتایم و هیدرترمال‌صتایم لازم برای جوانه زنی و سبز شدن گیاهچه‌صها بود .بدین منظور آزمایش‌صهای مزرعه‌صایی در قالب طرح بلوک‌صهای کامل تصادفی در سه منطقه اهر ‮‭۳۸ (۲۷‬شمالی و ‮‭۴۷ ۳‬شرقی(، تبریز ‮‭۳۸ (۱‬شمالی و ‮‭۴۶ ۲۵‬شرقی (و اردبیل ‮‭۳۸ (۱۹‬شمالی و ‮‭۴۸ ۲۰‬شرقی (به ترتیب در سال‌صهای‮‭۱۳۸۹‬ ، ‮‭۱۳۹۳‬ و ‮‭۱۳۹۴‬ برای مدل‌صسازی سبز شدن گیاهچه‌صهای لوبیا سبز ‮‭(Phaseolus vulgaris)‬ و ذرت (.‮‭(Zea mays L‬ انجام گرفت .آزمایش اهر شامل دو آزمایش مزرعه‌صای در عمق کشت ‮‭۵‬ سانتی‌صمتر در ‮‭۸‬ تکرار و آزمایش‌صهای گلدانی مستقلی با تیمارهای عمق‌ص‍ کشت‌ص‍‮‭۲‬ ،‮‭۴‬ ، ‮‭۶‬ و ‮‭۸‬ سانتی‌صمتر با ‮‭۴‬ تکرار در همان محل بود .واریته‌صهای بکار رفته در آزمایش اهر رقم سانری در لوبیا سبز و رقم مریت در ذرت بودند .آزمایش تبریز شامل کشت در عمق ‮‭۵‬ سانتی‌صمتری با ‮‭۶۴‬ تکرار و آزمایش اردبیل شامل دو آزمایش مزرعه‌صایی مستقل با عمق کشت ‮‭۵‬ سانتی‌صمتری در ‮‭۱۰‬ تکرار و آزمایش گلدانی با عمق‌صهای کشت‮‭۲‬ ،‮‭۴‬ ، ‮‭۶‬ و ‮‭۸‬ سانتی‌صمتر با ‮‭۳‬ تکرار بود .رقم‌صهای بکار رفته در آزمایش‌صهای تبریز و اردبیل رقم سانری برای لوبیا سبز و رقم آمیلا در ذرت بودند .یکی از بزرگترین مشکلات در مدل‌صسازی جوانه‌صزنی و سبز شدن در مزرعه عدم دسترسی به بذور و مطالعه دقیق آن است .برای رفع این مشکل در مدل‮‭MSECE‬ راهکاری برای حل این مشکل بصورت ابتکارانه طراحی شد .به این صورت که برای دسترسی به مقدار جوانه‌صزنی در مزرعه بصورت معکوس عمل گردید، یعنی از مشاهدات مقدار سبزصشدن گیاهچه‌صها برای محاسبه مقدار جوانه‌صزنی بذور استفاده شد .سپس رشد پیش از سبز شدن بدست آمد که منتج به سبز شدن می‌صشود .در پایان آزمایشات تبریز و اردبیل، عدم سبزصشدن بذور با کندن و بررسی مکان خالی گیاهچه مورد بررسی قرار گرفت .مقادیر عددی بذور جوانه زده سبز نشده ‮‭(GSWE)‬ ، بذور جوانه نزده ‮‭(UGS)‬ و مقدار بذور یا گیاهچه‌صهایی که توسط شکارگران مورد شکار قرار گرفته شده بودند ‮‭(P)‬ ، بدست آمد .در زمان کاشت، بذور در فواصل مناسب کشت شده بودند .بنابراین محل آنها در روی ردیف کاملا مشخص بود .در صورت کاوش خاک و عدم دسترسی به ‮‭GSWE‬ و‮‭UGS‬ ، مقدار عددی آن محل به مقدار ‮‭P‬ اضافه گردید .تمامی محاسبات در صفحه ویژوال بیسیک نرم افزار اکسل با نام ‮‭VBA‬ و با کمک گرفتن از صفحات اکسل به عنوان صفحات ورودی داده‌صها و همچنین صفحات خروجی یا محاسبات استفاده گردید .نتایج نشان داد که برازش منحنی‌صها در کلیه موارد دارای کارایی بالایی است .پارامتر ‮‭d۰‬ مدل ویبول برای لوبیا سبز ‮‭۲۴/۱۱‬ و ‮‭۴۵/۳‬ روز و برای ذرت ‮‭۱۴/۷‬ و ‮‭۲۵/۲‬ روز حاصل شد .اختلاف اساسی بین پارامتر ‮‭d۰‬ در دو مکان تبریز و اردبیل به علت اختلاف بین دمای هوایی بود که در زمان جوانه‌صزنی در دو مکان اتفاق افتاد .ارتباط بین ‮‭D۵۰‬ و حداکثر جوانه زنی ‮‭M‬ به ترتیب ‮‭۴۶/۹۸‬ و ‮‭۷۰/۷۹‬ درصد به ترتیب برای لوبیا سبز و ذرت بدست آمد .در آزمایشات اهر و اردبیل، پتانسیل آب خاک بیشتر از پتانسیل پایه بود .بنابراین، نتایج مدل هیدروترمال تایم با مدل ترمال تایم هیچ اختلافی نداشت .مدل آستانه اکسیژن- زمان نشان داد که جوانه زنی می‌صتواند به ‮‭۵۰‬ مقدار خود کاهش یابد وقتی که درصد اکسیژن به ترتیب برای لوبیا سبز و ذرت برابر ‮‭۴‬ و ‮‭۳/۴‬ درصد باشد .سبز شدن شبیه سازی شده لوبیا سبز و ذرت در خاک لومی رسی اهر بیشتر از خاک لومی رسی شنی تبریز و لومی سیلتی اردبیل بود .سبز شدن نهایی گیاهچه‌صها در خاک لومی رسی شنی و لوم سیلتی به ترتیب ‮‭۹/۸‬ و ‮‭۷/۲۱‬ درصد در لوبیا سبز و ‮‭۲۰‬ و ‮‭۸/۳۳‬ درصد در ذرت کمتر از خاک لومی رسی بود .در مقایسه دو گیاه، به نظر می‌صرسد که گیاه ذرت به خاطر شکل جوانه‌صزنی هیپوجیئال، دارای قدرت بالایی بر فایق آمدن بر مقاومت خاک است، به نحوی که درصد سبز شدن در بیشترین عمق در دو خاک رسی و سیلتی به ترتیب برابر ‮‭۵/۳۸‬ و ‮‭۴۸‬ درصد سبز در سطحی‌صترین عمق بود .در صورتی که برای لوبیا سبز این مقادیر به ترتیب ‮‭۸/۱۲‬ و ‮‭۴/۴۷‬ درصد بودند .در جریان اعتبار سنجی با داده‌صهای باقیمانده، نتایج نشان داد که برازش منحنی‌صها دارای کارای بیشتر از ‮‭۸۷/۰‬ و ‮‭۸۴/۰‬ و ‮‭RMSE‬ کمتر از ‮‭۴۹/۰‬ و ‮‭۴۶/۰‬ به ترتیب در لوبیا سبز و ذرت بود .مقادیر شبیه سازی شده جوانه زنی و سبز شدن و زمان جوانه زنی تا سبز شدن با داده های مشاهده شده به خوبی مطابقت داشت .یکی از مهم ترین نتایج این پروژه دمای پایه لوبیا سبز و ذرت بود .دمای پایه برای جوانه زنی بذر لوبیا سبز و ذرت به ترتیب‮‭۷/۷‬ ، ‮‭۷۲/۱۰‬ و ‮‭۴۲/۸‬ درجه سانتی گراد و‮‭۵/۶‬ ، ‮‭۳۹/۷‬ و ‮‭۶۲/۷‬ درجه سانتی گراد بود .این دمای پایه کمتر از مقدار گزارش شده در مقالات است که تحت شرایط کنترل شده بدست آمده بود .این پروژه نشان داد که منحنی گوسن توصیف خوبی از تاثیر دما و آب خاک بر روی تعدادی از فرآیندهای گیاهی دارد .منحنی گوسن تنها دارای سه پارامتر یعنی حداکثر جوانه زنی‮‭(a)‬ ، حداکثر ترمال تایم خاک ‮‭(b)‬ و معیار آماری ‮‭(c)‬ است .دو تا از سه پارامتر خود به تنهای توضیح و تعریف بیولوژیکی روشن دارند .برخلاف بیشتر مدل‌صها که دارای تغییرات ناگهانی در سری داده ها هستند، منحنی گوسن یک منحنی نرم ارائه می‌صدهد و به نظر می رسد که ترسیم پاسخ به دما، به صورت یک منحنی نرم بسیار واقعی تر از برخی از منحنی های دیگر است .منحنی گوسن به پاسخ گیاه به ترمال تایم می‌صپردازد، و نه تنها به کسری از آن .پارامترهای منحنی گوسن مانند دمای پایه و دمای مطلوب می تواند برای مقایسه گونه‌صها مفید باشند

Text of Note

It seems that mechanistic modeling of time between sowing to emergence that has different stages and its specific conditions is necessary, because on most models are not considered it. Modeling of this stage can be entered as a module to crop models and makes it cause advance and promote. According to this, the aims of this study were; 1- Predicting of seedling emergence in the field, taking into account with all of the circumstances that a seedling experiences to full deployment. 2- quantifying the seedling emergence with climatic and edaphic records. 3- Build a model that can predict the seedling emergence of bush bean and maize. 4- quantifying the seedling emergence with planting depth and soil resistance. 5- determining the real base temperature, thermal and hydrothermal time value of germination and seedlings emergence in the field. Field experiments in a randomized complete block design in three region in Ahar (382839N, 470412E), Tabriz (4618N, 380448E) and Ardebil (4818N, 3815E) in the years 2010, 2014 and 2015 were carried out to modeling of seedling emergence of bush beans (Phaseolus vulgaris) and maize (Zea mays L.), respectively. Ahar experiment consists of a field experiment planted at a depth of 5 cm in 8 replication and independent a pot experiment with sowing depth treatments 2, 4, 6 and 8 cm in 4 replication in the same place. The Sunnry and Merit varieties were used in the Ahar experiment for bush bean and maize, respectively. Tabriz experiment was carried out at a sowing depth of 5 cm with 64 replication. Ardabil experiment consists of two independent field experiments with sowing depth at 5 cm in 10 replications and pot experiment with planting depth treatments of 2, 4, 6 and 8 cm with 3 replications. The varieties used in Tabriz and Ardebil experiments were Sunnry for bush beans and Amyla for maize. One of the biggest problems in modeling of germination and seedling emergence in the field is inaccessibility to seeds and failure to study of its details. To fix this problem in MSECE (Modeling Seedling Emergence as function of Climatic and Edaphic records) model, an innovative method was designed that is an inverse procedure was followed, namely the emergence of seedlings observations was used to calculate the amount of seed germination. Then, the growth of pre-emergence was obtained that is resulting in the emergence. At the end of experiments, the empty places where these was absence of emerged seedlings were dug and investigated. The values of germinated seeds without emergence (GSWE), ungerminated seeds (UGS) and the amount of seeds or seedlings that had been taken by seed predators (P), was obtained. At the time of planting, the seed was planted at appropriate intervals, so its place in a row was clear. The soil was explored and in the case of no access to seed, its numeric value was added to the amount of P. The MSECE model is mainly written using VBA and spreadsheet use is limited to providing the inputs and outputs of model. The results showed that in all cases curve-fitting with high efficiency. The d0 parameter of Weibull model was estimated at 11.24 and 3.45 days for bean and 7.14 and 5.25 days for maize. The main different between d0 parameter in sites were caused by different between air temperatures that occur in germination time. The relationship between D50 and a maximum of germination M was 98.46 and 79.70 for bean and maize, respectively. In Ardabil experiments, daily soil water potential was higher than base water potential value. Therefore, the result of the hydrothermal time model had no difference with the thermal time model. Oxygen threshold model showed that the germination time can be reduced to 50 its value when the percentage of oxygen respectively for beans and maize to 4 and 3.4 percent. Bush beans and maize simulated seedling emergence in a clay loam soil of Ahar were more than the sandy loam of Tabriz and silty clay loam soil of Ardabil. The final seedling emergence in sand clay loam and silt loam soil, 8.9 and 21.7 percentages for bean and 20 and 33.8 percentage for maize was less than a clay loam soil. In compare of crops, it seems that maize germination due to hypogeal germination had a more strength to overcome the soil resistance, so that seedling emergence percentage in both clay and silt soil were 38.5 and 48 of the most superficial depth. While these numbers for bush bean was 12.8 and 47.4 . During the validation with the remaining dataset, the results showed that curve-fitting gave efficiency higher than 0.87 and 0.84 and RMSE lower than 0.49 and 0.46 in bean and maize species, respectively. The simulated germination and emergence value and germination to emergence time matched well with the observed results. One of the most important results of the project was base temperature of bean and maize. The base temperature for seed germination was 7.7, 10.72 and 8.42 C for bush bean and 6.5, 7.39 and 7.62 for maize. These base temperatures were less than the amount reported in the literature that has been produced under controlled conditions. Data collected under constant conditions and their true descriptive abilities are not known. This project shows that a Gaussian curve describes well the temperature and water potential response of a number of plant processes. It has only three parameters, namely the maximum temperature (a), the maximum TTsoil (b) and statistic criterion (c). Two of the three parameters are self-explanatory and have clear biological definitions. It gives a smooth curve as opposed to a series of lines with abrupt changes between them, which is inevitable with a bilinear or multi-linear model. It seems that depicting the response to temperature, as a smooth curve is much more realistic than some other depictions. It deals with the plant response to thermal time, rather than just a fraction of them. The Gaussian curve parameters such as the base and optimum temperature could be useful for comparisons among species

بهتری، بهنام

دباغ محمدی نسب، عادل، استاد راهنما

قاسمی گلعذانی، کاظم، استاد مشاور

شکیبا، محمدرضا، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی