Water and Irrigation Management

Water and Irrigation Management

Estimation of the optimum cultivation date and susceptible growth satges to water stress for major areas of rain-fed wheat in Iran

Document Type : Research Paper

Authors
Faeze Abbasi 1
Hossein Mohammadi 2
Saeed Bazgeer 1
Majid Azadi 3
1 Faculty of Geography, University of Tehran
2 Faculty of Geography, University of tehran
3 Atmospheric Science & Meteorogical Research Center
10.22059/jwim.2019.269695.647
Abstract
Consideration to climate variables are the primary factors that controlling rainfed cultivation and the adaptation of the growing and reproductive period to the appropriate climate conditions provide through the sowing date. Therefore, the main objective of this research is to offer the time of the occurrence of water stress susceptible stages (flowering and milking) in order to achieve optimal yield in the main areas of rainfed wheat cultivation in Iran. Six western and northwest provinces of Iran are the first to sixth- largest in terms of area under cultivation and yield in rainfed wheat production, in this regard, it was used daily statistics of temperature and precipitation during (1998-2014) as well as soil texture data were used which had the appropriate coverage of the studied area (31 Stations).Firstly, it was offered a new definition of effective precipitation and determined sowing date and germination. Then, considering the degree-day of growth (1400-1700), the date of the beginning and the end of the flowering and milking stage was determined. The calculations were performed with SMADA software at three probability levels: 70, 80 and 90 percent, with choosing of the best statistical distribution. Accordingly, it was determined the time interval from 23 September to 27 October for germination and 2 periods between March 15th and April 15th and May 10th to June 10th for flowering and dying periods.
Keywords
Effective Rainfall
Effective rooting depth
Growing Season
Soil Texture
water stress
  1. احمدی ک، حسین‌پور ر، عبادزاده ح، قلی‌زاده ح و عباس طاقانی ر (1394) بررسی آمار سطح برداشت و میزان تولید 36 سال محصولات زراعی (1392-1357)، تهران: وزات جهادکشاورزی، معاونت برنامه‌ریزی و اقتصادی، 301.
  2. اسدنژاد م، فرزانه م و مسکرباشی م (1396) اثر تاریخ کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه سه رقم گندم در شرایط رقابت با یولاف وحشی، تولیدات گیاهی، (1)40، 69-55.
  3. اسدی م، احمدی پ، صالحی م، کلاته عربی م و نیکزادفر م (1387) بررسی رابطه عوامل آب‌وهوایی و مراحل فنولوژیک گندم در استان گلستان، نیوار، ش 69-68، 20-7.
  4. اشرف طلیعی ع و بهرامی ن (1382) بررسی تأثیر بارندگی و درجه حرارت بر عملکرد گندم دیم در استان کرمانشاه، علوم خاک و آب، (1)17، 113-106.
  5. امیرعابدی ح (1391) تخمین برخی خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک‌های منتخب از دشت اردبیل با استفاده از روش‌های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیونی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فناوری کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی.
  6. ایزدفر ا، جهانسوز م، سرمدیان ف، پیکانی غ و چایی‌چی م (1396) برآورد تاریخ کاشت بهینه بر پایه تاریخچه اقلیمی با استفاده از مدل همانند ساز رشد Aqua Crop در منطقه دست مغان استان اردبیل، علوم گیاهان زراعی ایران، (3)48، 810-799.
  7. بازگیر س (1378) بررسی پتانسیل اقلیمی زراعت گندم دیم (مطالعه موردی: استان کردستان)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران.
  8. بنی‌عقیل ا.؛ راحمی کاریزکی ع.؛ بیابانی ع. و فرامرزی ح (1395). پهنه‌بندی فیزیوگرافی پتانسیل کشت گندم با استفاده از روش ترکیب خطی وزنی (WLC) در استان گلستان، تحقیقات کاربردی اکوفیزیولوژی گیاهی، (1)3، 30-17.
  9. ترابی ب.؛ سلطانی اف.؛ گالشی س. و زینلی ا (1390). تحلیل عوامل محدود‌کننده عملکرد گندم در شرایط گرگان، تولید گیاهان زراعی، (4)4، 17-1.
  10. توان‌پور ن. و قائمی ع(1395). پهنه‌بندی استان فارس از نظر کشت گندم پاییزه دیم براساس پارامتر بارش و عوامل مورفولوژیکی، آبیاری و زهکشی ایران، (4)10، 555-544.
  11. توکلی ع (1391). اثر تاریخ کاشت و آبیاری محدود بر عملکرد و اجزای عملکرد پنج رقم گندم در مراغه، تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، ش 6، 96-87.
  12. حق‌وردی ا.؛ قهرمان ب.؛ خشنود یزدی ع. و عربی ز(1389). برآورد رطوبت در نقطه پژمردگی دائم و ظرفیت زراعی خاک‌های شمال و شمال شرق ایران با استفاده از روش‌های نزدیک‌ترین K همسایه و شبکه‌های عصبی مصنوعی، آب و خاک، (4)24، 814-804.
  13. خوشحال دستجردی ج.؛ نظری ع.؛ قانقرمه ع. و فلاحی ح (1394). پیش‌بینی همدید-آماری وقوع ریزش باران در زمان کاشت و برداشت گندم دیم در شهرستان گنبد کاووس، آمایش جغرافیایی فضا، ش16، 184-169.
  14. دلاور ن.؛ اخوان س.و محنت‌کش ع (1396). اثر تغییراقلیم بر برخی شاخص‌های مؤثر در رشد گندم دیم (مطالعه موردی: استان چهارمحال و بختیاری)، علوم آب و خاک، (2)21، 149-131.
  15. رحمانی م.؛ جامی الاحمدی م.؛ شهیدی ع. و هادی‌زاده ازغندی م (1394). تاثیر تغییراقلیم بر طول مراحل رشد و نیاز آبی گندم و جو (مطالعه موردی: دشت بیرجند)، بوم‌شناسی کشاورزی، (4)7، 460-443.
  16. رسولی ع. و سبحانی ب (1384). نقش بارندگی در تعیین مناطق مساعد و تاریخ مناسب کشت گندم دیم در استان اردبیل، تحقیقات جغرافیایی، (3)20، 117-102.
  17. سازمان هواشناسی کشور(1393). گندم، گزارش بولتن هواشناسی کشاورزی، 8-1.
  18. شیرانی ح (1391). برآورد برخی از نقاط منحنی مشخص رطوبتی خاک شامل FC و PWP با استفاده از توابع انتقالی خاک و روش رگرسیون در بردسیر کرمان، علوم آب و خاک، ش 59، 151-141.
  19. عباسی ف.؛ احترامیان ک.؛ خزانه‌داری ل.؛ محمدنیا قرایی س. و اثمری م (1392). مکان‌یابی مناسب‌ترین مناطق کشت گندم دیم ( مطالعه موردی: استان خراسان شمالی)، پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، ش 14-13، 72-57.
  20. علیزاده ا.؛ صالح‌نیا ن.؛ سیاری ن.؛ نصیری م. و داوری ک (1392). پیش‌بینی تغییرات احتمالی بارش مؤثر در پهنه‌های اقلیمی ایران برای زراعت گندم (طی 90 سال آینده)، آبیاری و زهکشی ایران، ش4، 584-575.
  21. عنابی میلانی ا (1395). آبیاری گندم در دشت تبریز، موسسه تحقیقات خاک و آب: تهران، 16-1.
  22. فاتح ش.؛ رسولی ع.؛ ساری صراف ب. و کمالی غ (1395). بررسی واحدهای گرمایی تجمعی در طول فصل رشد گندم در ایران، پژوهشهای اقلیم شناسی، ش 27-28، 9-1.
  23. فرج‌زاده م.؛ کاشکی ع. و شایان س (1388). تحلیل تغییرپذیری عملکرد محصول گندم دیم با رویکرد تغییرات اقلیمی (منطقه مورد مطالعه: خراسان رضوی)، مدرس علوم انسانی، (3)13، 256-227.
  24. فرجی ه.، گودرزی ع.؛ اولیایی ح. و عظیمی گندمانی م (1391). ارزیابی عملکرد چند رقم گندم نسبت به تاریخ کاشت در نورآباد ممسنی، تولیدات گیاهی، (4)35، 42-29.
  25. فلاح س.و تدین م (1392). تاثیر تاریخ و تراکم کاشت بر رشد، عملکرد و اجزای عملکرد گندم نان پاییزه در منطقه شهرکرد، پژوهش در گیاهان زراعی، (1)2، 21-11.
  26. فلاح قالهری غ.؛ اسدی م. و داداشی رودباری ع (1394). تعیین مناطق مستعد کشت گندم دیم (مطالعه موردی: استان فارس)، هواشناسی کشاورزی، (2)3، 73-68.
  27. قنبری ا.؛ روشنی ح. و توسلی ا (1391). اثر تاریخ کاشت بر برخی خصوصیات زراعی و عملکرد دانه ارقام گندم زمستانه، اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، (2)22، 144-127.
  28. کابوسی ک .و مجیدی، ع (1396). پهنه‌بندی تاریخ‌های کاشت و برداشت و طول مراحل رشد گندم دیم براساس داده‌‌های بارش و دما در استان گلستان، زراعت دیم ایران، (1)6، 144-103.
  29. کاظمی زاد م (1377). تعیین زمان و منطقه مساعد کشت گندم دیم در آذربایجان براساس توزیع دما و بارش، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم.
  30. کلاته عربی م.؛ شیخ ف.؛ سوقی ح. و هیوه‌چی ج (1390). اثر تاریخ کاشت بر روی عملکرد و اجزای عملکرد دانه دو رقم گندم نان در گرگان، به زراعی نهال و بذر، (3)2-27، 296-285.
  31. کمالی غ (1376). بررسی اکولوژیکی توانایی‌های دیم‌زارهای غرب کشور از نظر اقلیمی و با تاکید خاص بر گندم دیم، رساله دکتری دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران.
  32. کمالی غ.، صدقیانی پور ع.؛ صداقت‌کردار ع .و عسگری ا (1387). بررسی پتانسیل اقلیمی کشت گندم دیم در استان آذربایجان شرقی، آب و خاک، (2)22، 483-467.
  33. کمالی غ.؛ ملائی پ. و بهیار م (1389). تهیه اطلس گندم دیم استان زنجان با استفاده از داده‌های اقلیمی و GIS، آب و خاک، (5)24، 907-894.
  34. کوچکی ع. و کمالی غ (1389). تغییراقلیم و تولید گندم دیم در ایران، پژوهشهای زراعی ایران، (3)8، 520-508.
  35. محمدی ح (1384). تعیین تقویم مناسب کشت گندم دیم در استان ایلام با استفاده از شاخص شروع بارندگی، پژوهش‌های جغرافیایی، ش51، 31-15.
  36. محمدی ا.؛ یزدان‌پناه ح.و محمدی ف (1393). بررسی رخداد تغییراقلیم و تاثیر آن بر زمان کاشت و طول دوره رشد گندم دوروم (دیم) (مطالعه موردی: ایستگاه سرآرود کرمانشاه)، پژوهشهای جغرافیای طبیعی، (2)46، 246-231.
  37. مروت ع.؛ ابراهیمی ح. و بخش کلارستانی ک (1392). ارزیابی شرایط تغییراقلیم و اثر آن بر روی تقویم زراعی کشت گندم در مشهد، یافته‌های نوین کشاورزی، ش4، 354-339.
  38. مظفری غ و قائمی ه (1381). تحلیل شرایط بارش در سطح نواحی دیم‌خیز (مورد مطالعه: شرق کرمانشاه)، پژوهشهای جغرافیایی، ش 42، 119-103.
  39. ممتازی ف  و امام ی (1385). تاثیر تاریخ کاشت و تراکم بوته بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم زمستانه رقم شیراز، علوم کشاورزی ایران، (1)37، 12-1.
  40. مهرابی گوهری ا.؛ سرمدیان ف.و تقی‌زاده ر (1391). برآورد رطوبت خاک در ظرفیت مزرعه و نقطه پژمردگی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون چندمتغیره، مهندسی آبیاری و آب، ش10، 52-42.
  41. نادری ا (1392). تحلیل اثر تاریخ کاشت بر عملکرد دانه ژنوتیپ‌های گندم با استفاده از روش‌های وایازی، فیزیولوژی گیاهان زراعی،ش20، 15-5.
  42. نوحی ک (1384). تحلیل بارندگی کرج به منظور تعیین تاریخ کاشت گندم دیم، نیوار، ش58، 103-95.
  43. نوربخش ف و افیونی م (1379). تخمین ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم از روی برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، (1)4، 8-1.
  44. نوین ا.، گوشه م.و برومند نسب س (1391). ارزیابی روشهای مختلف تعیین باران مؤثر و انتخاب مناسبترین روش در سری خاکهای غالب اهواز، اولین همایش ملی کشاورزی در شرایط محیطی دشوار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامهرمز.
  45. Andarzian, B., Hoogenboom, G., Bannayan, M., Shirali, M., & Andarzian, B. (2015). Determining optimum sowing date of wheat using CSM-CERES-Wheat model. The Saudi society of agricultural sciences, 14(2), 189-199.
  46. Bannayan, M., Rezaei, E. E., & Hoogenboom, G. (2013). Determining optimum planting dates for rainfed wheat using the precipitation uncertainty model and adjusted crop evapotranspiration. Agricultural water management, 126, 56-63.
  47. Cutillas, P. P., Barberá, G. G., & García, C. C. (2015). Estimation of soil moisture levels at field capacity and wilting point by predictive models on a regional scale. Asociación de Geógrafos Españoles, 1-68.
  48. Diallo, D., & Mariko, A. (2013). Field capacity (FC) and permanent wilty point (PWP) of clay soils developed on Quaternary alluvium in Niger River loop (Mali).Engineering Research and Applications, 3, 1085-1089.
  49. Dobor, L., Barcza, Z., Hlásny, T., Árendás, T., Spitkó, T., & Fodor, N. (2016). Crop planting date matters: Estimation methods and effect on future yields. Agricultural and forest meteorology, 223, 103-115.
  50. El-Gizawy, N. K. B. (2009). Effect of planting date and fertilizer application on yield of wheat under no till system. Agricultural Sciences, 5(6), 777-783.
  51. Eslami, H., Navae, H. N., Alazmani, A. R., & Shojaei, A. N. (2014). Effect of sowing dates and seeding density on yield of wheat (Triticumm aestivum L.). Applied and Basic Sciences, 8(7), 836-838.
  52. Haberle, J., & Svoboda, P. (2015). Calculation of available water supply in crop root zone and the water balance of crops. Contributions to Geophysics and Geodesy, 45(4), 285-298.
  53. Koocheki, A., Nassiri, M., Alimoradi, L., & Ghorbani, R. (2009). Effect of cropping systems and crop rotations on weeds. Agronomy for sustainable development, 29(2), 401-408.
  54. Kumar, V. (2012). EFFECT OF DATES OF SOWING ON GROWTH AND YIELD OF WHEAT (Triticum aestivum L.) VARIETIES (Doctoral dissertation, Institute of Agricultural Sciences, Banaras Hindu University, Varanasi), 1-114.
  55. Liu, Y., Chen, Q., Ge, Q., Dai, J., Qin, Y., Dai, L. ... & Chen, J. (2018). Modelling the impacts of climate change and crop management on phenological trends of spring and winter wheat in China. Agricultural and Forest Meteorology, 248, 518-526.
  56. Luo, Q., Bellotti, W., Williams, M., & Wang, E. (2009). Adaptation to climate change of wheat growing in South Australia: analysis of management and breeding strategies. Agriculture, ecosystems & environment, 129(1-3), 261-267.
  57. Matthews, P., McCaffery, D., & Jenkins, L. (2015). Winter crop variety sowing guide 2015. Department of Primary Industries: Orange, New South Wales (NSW), 116.
  58. Mumtaz, M. Z., Aslam, M., Nasrullah, H. F., Akhtar, M., & Ali, B. (2015). Effect of Various Sowing Dates on Growth, Yield and Yield Components of Different Wheat Genotypes. Agriculture and Environmental Science, 15(11), 2230-2234.
  59. Murungu, F.S. and T. Madanzi, 2010. Seed priming, genotype and sowing date effects on emergence, growth and yield in a tropical low altitude area of Zimbabwe. Agric. Res., 5(17): 2341-2349.
  60. Rao, K. N., Gadgil, S., Rao, P. S., & Savithri, K. (2000). Tailoring strategies to rainfall variability–The choice of the sowing window. Current Science, 1216-1230.
  61. Rezaei, E. E., Siebert, S., Hüging, H., & Ewert, F. (2018). Climate change effect on wheat phenology depends on cultivar change. Scientific reports, 8(1), 4891.
  62. Roberts, P. A., Van Gundy, S. D., & McKinney, H. E. (1981). Effects of soil temperature and planting date of wheat on Meloidogyne incognita reproduction, soil populations, and grain yield. Nematology, 13(3), 338.
  63. Saxton, K. E., Rawls, W., Romberger, J. S., & Papendick, R. I. (1986). Estimating generalized soil-water characteristics from texture 1. Soil Science Society of America, 50(4), 1031-1036.
  64. Saxton, K. E., & Rawls, W. J. (2006). Soil water characteristic estimates by texture and organic matter for hydrologic solutions. Soil science society of America, 70(5), 1569-1578.
  65. Sommer, R., Glazirina, M., Yuldashev, T., Otarov, A., Ibraeva, M., Martynova, L. ... & Karaev, S. (2013). Impact of climate change on wheat productivity in Central Asia. Agriculture, ecosystems & environment, 178, 78-99.
  66. Tahir, M., Ali, A., Nadeem, M. A., Hussain, A. & Khalid, F. (2009). Effect of different sowing dates on growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.) varieties in district Jhang, Pakistan. Pakistan journal of life and social sciences, 7(1), 66-69.
  67. Tao, F., Yokozawa, M., Liu, J., & Zhang, Z. (2008). Climate–crop yield relationships at provincial scales in China and the impacts of recent climate trends. Climate Research, 38(1), 83-94.
  68. Tao, F., Yokozawa, M., Xu, Y., Hayashi, Y., & Zhang, Z. (2006). Climate changes and trends in phenology and yields of field crops in China, 1981–2000. Agricultural and Forest Meteorology, 138(1-4), 82-92.
  69. Thien, S.J., 1979. A flow diagram for teaching texture by feel analysis. Agronomic Education. 8:54-55
  70. Unger, P. W. (1984). Guidelines: land evaluation for rainfed agriculture. Food & Agriculture Org (FAO), 110.
  71. United States Department of Agriculture (USDA). (1997). Irrigation Guide: National Engineering Handbook, Resources Conservation Service: USA, 820.
  72. Waha, K., Müller, C., Bondeau, A., Dietrich, J. P., Kurukulasuriya, P., Heinke, J., & Lotze-Campen, H. (2013). Adaptation to climate change through the choice of cropping system and sowing date in sub-Saharan Africa. Global Environmental Change, 23(1), 130-143.
  73. Wang, B., Li Liu, D., Asseng, S., Macadam, I., & Yu, Q. (2015). Impact of climate change on wheat flowering time in eastern Australia. Agricultural and Forest Meteorology, 209, 11-21.
  74. Wang, X., Cai, D., Wu, H., Hoogmoed, W. B., & Oenema, O. (2016). Effects of variation in rainfall on rainfed crop yields and water use in dryland farming areas in China. Arid Land Research and Management, 30(1), 1-24.
  75. Waongo, M., Laux, P., & Kunstmann, H. (2015). Adaptation to climate change: the impacts of optimized planting dates on attainable maize yields under rainfed conditions in Burkina Faso. Agricultural and Forest Meteorology, 205, 23-39.
  76. Xiao, D., Tao, F., Liu, Y., Shi, W., Wang, M., Liu, F. ... & Zhu, Z. (2013). Observed changes in winter wheat phenology in the North China Plain for 1981–2009. International Biometeorology, 57(2), 275-285.

Water and Irrigation Management
Volume 8, Issue 2
May 2019
Pages 268-287