Investigation of Evapotranspiration Changes of Autumn Irrigated Wheat in Iran under Climate Change Conditions

Document Type : Research

Authors

• Razyeh Kheyri ¹
• Firouz Mojarrad ²
• Bahman Farhadi ³
• Jafar Masompour Samakoosh ²

¹ PhD Candidate in Climatology, Department of Geography, Razi University, Kermanshah, Iran

² Associate Professor in Climatology, Department of Geography, Razi University, Kermanshah, Iran

³ Assistant Professor in Irrigation and Drainage, Department of Water Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran

https://doi.org/10.22067/jgrd.2022.72197.1065

Abstract

The purpose of this study was to investigate the changes in evapotranspiration of autumn irrigated wheat in Iran under climate changes conditions in order to carry out planning adapted to future climatic conditions and proper management of water productivity in the agricultural sector. Using the data of CCSM4 general circulation model and considering the length of growth period and plant growth coefficient of Irrigated wheat, the values of evapotranspiration in the base period 2005-2020 and the two future periods (2021-2060 and 2061-2100) under two scenarios of RCP4.5 and RCP8.5 were estimated, the relevant maps were prepared, and the spatial patterns of the phenomenon were investigated. The results showed that the evapotranspiration of irrigated wheat in Iran will increase by about 6% in the future period compared to the base period. It will be more in the distant future (2061-2100) than the near future (2021-2060) and in the RCP8.5 scenario more than the RCP4.5 scenario. The highest monthly values of evapotranspiration under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios for May are 153 and 162 mm, respectively. Moreover, October and November, which are the first months of the growing season, will have the lowest increase in evapotranspiration in future, at approximately 14 mm. The amount of evapotranspiration of irrigated wheat during the growing period in the country varies from 330 to 971 mm in the base period to 340 to 1025 mm in the distant future under the RCP8.5 scenario. Increased evapotranspiration in the future will challenge many plans to supply water to the wheat crop in the country. Therefore, it is necessary to pay attention to water needs in the coming years, especially in April and May, which is the peak of plant activity and growth and the time of maximum water needs.
 

Keywords

• Evapotranspiration
• Autumn Irrigated Wheat
• Iran
• Crop Coefficient
• CCSM4 General Circulation Model

20.1001.1.20081391.1401.20.1.8.2

Main Subjects

• Natural geography and environmental planning

References

1. براتی، خ.، عابدی کوپایی، ج.، درویشی، ا.، آذری، آ.، و یوسفی، ع. (1397). برآورد نیاز خالص آبیاری گیاهان الگوی کشت دشت کرمانشاه و مقایسۀ آن با داده­های سند ملی آب. پژوهش آب در کشاورزی، 32(4)، 543-553.
2. براهیمی، م.، و غازی، ا. (1397). به­روزرسانی و بازنگری سند ملی آب در دشت­های قزوین و فومنات. نشریۀ علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 22(2)، 199-209.
3. حیدری تاشه­کبود، ش.، و خوشخو، ی. (1398). تصویرسازی و پیش‌بینی تغییرات آتی تبخیر و تعرق مرجع در مقیاس‌های فصلی و سالانه در غرب ایران بر اساس سناریوهای انتشار RCP. نشریۀ تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 53، 157-176.
4. دشتی، ق.، باقری، پ.، پیش­بهار، ا.، و مجنونی، ا. (1397). ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر تبخیر و تعرق و عملکرد گندم دیم در شهرستان اهر. نشریۀ آبیاری و زهکشی ایران، 12(2)، 409-423.
5. رحمانی، م.، جامی­الاحمدی، م.، شهیدی، ع.، و هادی­زاده ازغندی، م. (1394). تأثیر تغییر اقلیم بر طول مراحل رشد و نیاز آبی گندم و جو (مطالعۀ موردی: دشت بیرجند). بوم­شناسی کشاورزی،7(4)، 443-460.
6. سپه­وند، م. (1388). مقایسۀ نیاز آبی، بهره­وری آب و بهره­وری اقتصادی آن در گندم و کلزا در غرب کشور در سال­های پر باران. مجلۀ پژوهش آب ایران، 3(4)، 63-68.
7. سلمانی، ا.، و مجرد، ف. (1398). رابطۀ متغیرهای آب­وهوایی با مصرف برق و پیش­بینی تقاضای برق با مدل­های گردش عمومی جو در غرب کشور. پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 51(2)، 301-315.
8. سلمانی، ب.، زراء­نژاد، م.، و کیانی، پ. (1396). مقایسۀ مدل تصحیح خطا و رگرسیون فازی برای پیش‌بینی تولید ناخالص ملی در ایران. فصل­نامة پژوهش‌های اقتصادی (رشد و توسعۀ پایدار)، 17(2)، 101-120.
9. سلیمانی ننادگانی، م .، پارسی­نژاد، م.، عراقی­نژاد، ش.، و مساح بوانی، ع. (1390). تأثیر تغییر اقلیم بر نیاز خالص آبیاری و عملکرد گندم دیم (مطالعۀ موردی: بهشهر). نشریۀ آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(2)، 397-389.
10. شعبانی، ب.، موسوی بایگی، م.، و جباری نوقابی، م. (1395). پیش­بینی تغییرات نیاز آبی برخی از محصولات کشاورزی دشت مشهد ناشی از تغییرات دمای هوا. علوم و مهندسی آبیاری، 39(2)، 1-13.
11. شمسی­پور، ع. (1393). مدل­سازی آب­وهوایی، نظریه و روش (چاپ دوم). تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
12. صداقت، م. (1390). منابع و مسائل آب ایران (چاپ نهم). تهران: انتشارات دانشگاه پیام­نور.
13. عظیمی دزفولی، س. ع. ا.، رکن­الدین افتخاری، ع.، هایدج، ا.، نظامی­پور، ق.، نظری، ب.، فرج­زاده، م.، کاظم­نژاد، م.، و فهمی، ه. (1396). برآورد تحلیلی آب مورد نیاز تولید گندم در ایران. برنامه­ریزی و آمایش فضا، 21(2)، 153-131.
14. علی­حوری، م. (1396). تعیین نیاز آبی و ضریب گیاهی خرما در مرحلۀ رشد رویشی با استفاده از لایسیمتر. پژوهش آب در کشاورزی، 31(3)، 329-340.
15. عینی نرگسه، ح.، دیهیم­فرد، ر.، صوفی­زاده، س.، حقیقت، م.، و نوری، ا. (1394). پیش­بینی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد گندم آبی استان فارس با استفاده از مدل APSIM. تولید گیاهان زراعی، 8(4)، 203-224.
16. فرهادی بانسوله، ب.، اسدی، آ.، و حافظ­پرست، م. (1396). تغییرات تبخیر و تعرق پتانسیل ذرت و جو در استان کرمانشاه در شرایط تغییر اقلیم. نشریۀ پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 24(3) 185-202.
17. فلاح قالهری، غ.، باعقیده، م.، و رضایی، ح. (1395). برآورد نیاز آبی محصول سیب زمینی در اقلیم تربت حیدریه و تخمین تبخیر و تعرق واقعی بر اساس تبخیر و تعرق مرجع. فصل­نامۀ انسان و محیط زیست، 14(2)، 60-49.
18. فلاح قالهری، غ.، راه­چمنی، م.، و بیرانوند، ف. (1394). برآورد نیاز آبی گیاه کنجد در اقلیم سبزوار. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 6(21)، 1-14.
19. قدیریان، ا.، همامی، م.، و سفیانیان، ع. (1397). بررسی تغییرات کمّی و کیفی زیستگاه سنجاب ایرانی در جنگل­های استان لرستان تا سال 2050 بر اساس مدل اقلیمی CCSM4. فصل­نامۀ علمی پژوهشی محیط زیست جانوری، 10(4)، 129-136.
20. مجرد، ف.، قمرنیا، ه.، و نصیری، ش. (1384). برآورد بارش مؤثر و نیاز آبی برای کشت برنج در جلگه مازندران. پژوهش­های جغرافیایی، 54، 59-76.
21. مجیدی، ن.، علیزاده، ا.، و قربانی، م. (1390). تعیین الگوی کشت بهینۀ همسو با مدیریت منابع آب دشت مشهد-چناران. نشریۀ آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(4)، 776- 785.
22. محمدی، ا.، موحدی، س.، محمدی، ر.، و گلگاری، ص. (1399). بررسی رخداد تغییر اقلیم و تأثیر آن بر فنولوژی و عملکرد گندم دیم در منطقۀ غرب و شمال غرب ایران. پژوهش­های اقلیم­شناسی، 43، 170-159.
23. مدیری، ا. (1397). برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ET0) در ایستگاه­های سینوپتیک استان تهران. فصل­نامۀ انسان و محیط زیست، 16(3)، 125-134.
24. مرادی، ف.، کمالی، غ.، و وظیفه­دوست، م. (1394). ارزیابی محصول تبخیر و تعرق پتانسیل از سنجندۀ MODIS با استفاده از آمار ایستگاه­های همدیدی در استان زنجان. پژوهش­های اقلیم­شناسی، 23، 39-48.
25. معصوم­پور سماکوش، ج.، میری، م.، و پورکمر، ف. (1396) ارزیابی داده­های مدل­های اقلیمی CMIP5 در مقابل داده­های مشاهده­ای ایران. مجلۀ ژئوفیزیک ایران، 11(4)، 40-53.
26. میرموسوی، س. ح.، پناهی، ح.، اکبری، ح.، و اکبرزاده، ی. (1391). واسنجی روش­های برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع (ET0) و محاسبۀ نیاز آبی گیاه (ETC) زیتون در استان کرمانشاه. جغرافیا و پایداری محیط، 2(2)، 64-45.
27. نیکبخت شهبازی، ع. (1397). بررسی میزان تغییرات بارش و تبخیر و تعرق محصولات کشاورزی در استان خوزستان تحت تأثیر تغییر اقلیم. نشریۀ پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 25(6)، 123-139.
28. یارمحمدی، س.، ذاکری­نیا، م.، قربانی، خ.، و سلطانی، ا. (1396). بررسی اثر تغییراقلیم بر تبخیر-تعرق و نیاز آبی گندم در منطقۀ بجنورد. مجلۀ مهندسی منابع آب، 10(35)، 97-109.
29. یدالهی، پ. (1392). بررسی رقابت تراکم­های مختلف یولاف وحشی بر روی خصوصیات کمی و کیفی گندم. پایان­نامۀ منتشرنشدۀ کارشناسی ارشد رشتۀ زراعت، دانشگاه زابل، ایران.
30. یعقوب­زاده، م.، احمدی، م.، برومندنسب، س.، و حقایقی مقدم، ا. (1395). اثر تغییر اقلیم بر روند تغییرات تبخیر و تعرق در طی دورۀ رشد گیاهان مزارع آبی و دیم با استفاده از مدل‌های AOGCM. نشریۀ پژوهش آب در کشاورزی، 30(4) 511-523.
31. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. FAO, Rome. Retrieved from https://www.fao.org/3/x0490e/x0490e00.htm.
32. Deo, , Mishra, S. R., Singh, A. K., Mishra, A. N., & Singh, A. (2017). Water requirement of wheat crop for optimum production using CROPWAT model. Journal of Medicinal Plants Studies, 5(3), 338-342.
33. Fares, A., Awal, R., Fares, S., Johnson, A. B., & Valenzuela, H. (2016). Irrigation water requirements for seed corn and coffee under potential climate change scenarios. Journal of Water and Climate Change, 7(1), 39-51.
34. Lazzara, P., & Rana, G. (2010). The Crop coefficient (Kc) values of the major crops grown under Mediterranean climate.Mediterranean Dialogue on Integrated Water Management. CRA- Research Unit for Agricultural in Dry Environments, via C. Ulpiani, 5, 70125 Bari, Italy.
35. Shahid, S. (2011). Impact of climate change on irrigation water demand of dry season boro rice in Northwest Bangladesh. Climatic Change, 105(3-4), 433–453.
36. Suryadi, E., Ruswandi, D., Dwiratna, S., & Prawiranegara, B. M. P. (2019). Crop water requirements analysis using cropwat 8.0 software in maize intercropping with rice and soybean. International Journal on Advanced Science, Engineering Information Technology, 9(4), 1364-1370.
37. Xing; W., Wang, W., Shao, Q., & Ding, Y. (2018). Estimating net irrigation requirements of winter wheat across Central-Eastern China under present and future climate scenarios. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 144(7), 1-18.
38. Zhang, Y., Li, G., Ge, J., Li, Y., Yu, Z., & Niu, H., (2019). SC-PDSI is more sensitive to precipitation than to reference evapotranspiration in china during the time period 1951–2015. Ecological Indicators, 96, 448-457.
39. Zhang, Y., Wang, Y., & Niu, H. (2017). Spatio-temporal variations in the areas suitable for the cultivation of rice and maize in China under future climate scenarios. Science of the Total Environment, 601–602, 518–531.