Estimating Of Wheat Yield and Water Productivity Gap Using GYGA Protocol in Qazvin Province

Document Type : Research Paper

Authors

1 irrigation and drainage, technical and drainage college, emam khomeino international university, qazvin. iran

2 Science and engineering water of engineering department IKIU, Qazvin, Iran

Abstract

Improvement of water productivity is very essential for achieving water and food security. One of the basic strategies in this field is determination of crop yield gap and water productivity gap, which is the difference between the present actual situation and the potential situation. This research was carried out for wheat in Qazvin province according to GYGA protocols, which is an international methodology. At first, the map of climatic zones of the province was prepared based on Emberger method by using GIS. Then potential yield gap of wheat was estimated according to calibration and simulation of version 5 of Aqua crop model. Results showed that yield gap in various climate zones of the province was between 4502-6271 kg/ha, evapotranspiration water productivity gap was between 0.56-0.66 kg/m3 and water (irrigation and effective rain) productivity gap was between 0.57-0.71 kg/m3. Results showed that actual wheat yield in Qazvin province is 37 percent of the potential yield. Also, relative evapotranspiration water productivity index was 0.47 and relative water productivity index was 0.31. These indices show the ratio of the actual to potential productivities. Based on this research results, the extent of gap between optimum and current condition of yield and water productivity is very wide. Yield gap is 63% of potential yield and water productivity gap is 69% of potential water productivity. This issue represents the considerable weakness existing in management of agricultural production and irrigation and reflects the potential opportunities for strengthening these operation, improving water productivity, decreasing the pressure on water resources, and increasing food security.

Keywords

References

  1. احسانی، م. و خالدی، ه. ۱۳۸۱. شناخت و ارتقای بهره‌وری آب کشاورزی به‌منظور تأمین امنیت آبی و غذایی کشور. یازدهمین سمینار کمیته ملی آبیاری و زهکشی. تهران. کمیته ملی آبیاری و زهکشی.
  2. امیری ده احمدی، س. ر.، 1395. آنالیز پتانسیل و خلاء عملکرد نخود (ژنوتیپ ILC 482) تحت سناریوهای مختلف تاریخ‌های کاشت با استفاده از رهیافت مدل‌سازی. فصلنامه اکوفیزیولوژی گیاهی. دوره 8. شماره 25: 138- 151.
  3. امیری، ا.، بحرانی، ع.، خورسند، ا. و حق جو، م. 1394. ارزیابی مدل AquaCrop در پیش‌بینی عملکرد دانه و بیوماس گندم. تحت تنش کم‌آبی. نشریه دانش آب‌وخاک. جلد 25 شماره 2/4: 217 – 229.
  4. توکلی، ع. ر. 1391. تعیین اجزای شاخص بهره‌وری آب تحت مدیریت تک آبیاری زمان کاشت برای ارقام گندم دیم. نشریه آب‌وخاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 26. شماره 3: 690-699.
  5. خلیلی، ن. داوری، ک. علیزاده، ا. کافی، م. انصاری، ح. 1393. شبیه‌سازی عملکرد گندم دیم با استفاده از مدل گیاهی AquaCrop. مطالعه موردی ایستگاه تحقیقات کشاورزی دیم سیساب. خراسان شمالی. نشریه آب‌وخاک. 28(5): 930-939.
  6. رشمانلو، م. سهرابی، ت. آبابایی، ب. وردی نژاد، و. 1389. ارزیابی عملکرد انواع سامانه‌های آبیاری بارانی (مطالعه موردی اراضی کشاورزی دشت قزوین). سومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز.
  7. سنجانی، س. 1391، پهنه‌بندی اگرواکولوژیکی و بررسی خلاء عملکرد سه محصول گندم. چغندرقند و ذرت در استان خراسان. رساله دکتری رشته زراعت. دانشکده کشاورزی. دانشگاه فردوسی مشهد.
  8. غلامی، ز. ابراهیمیان، ح. و نوری، ح. 1394. بررسی بهره‌وری آب آبیاری در سامانه‌های آبیاری بارانی و سطحی (مطالعه موردی: دشت قزوین). علوم و مهندسی آبیاری (مجلهٔ علمی- پژوهشی). جلد 39. شماره 3: 135-146.
  9. کاویانی، ع.، سهرابی، ت. و دانش کار آراسته، پ. 1390. کاربرد الگوریتم SEBAL در تخمین تبخیروتعرق واقعی و بهره‌وری آب کشاورزی در دشت قزوین و مقایسه نتایج آن با داده‌های لایسیمتر. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 2. جلد 5: 165-175.
  10. گلکار، ح. ر. 1377. تعیین تابع تولید محصول گندم و مطالعه اثر تنش آبی بر عملکرد در منطقه کرج. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گروه آبیاری و آبادانی پردیس کشاورزی دانشگاه تهران. ص 122.
  11. محمدی، م.، کریمی زاده، ر.، غفاری، ع. و روستایی، م. 1394. امکان افزایش تولید محصول گندم در دیمزارهای گرمسیری ایران. نشریه یافته های تحقیقاتی در گیاهان زراعی و باغی. سال چهارم. شماره 1: 63-78.
  12. مقدادی، ن.، سلطانی، ا.، کامکار، ب. و حجارپور، ا. 1393. پهنه‌بندی زراعی- بوم‌شناختی استان زنجان برای برآورد پتانسیل عملکرد و خلأ عملکرد نخود دیم. نشریه پژوهش‌های تولید گیاهی. جلد 21. شماره 3: 27-49.
  13. مهندسین مشاور پندام. 1384. گزارش‌های مطالعات بازنگری شبکه آبیاری و زهکشی دشت قزوین.
  14. مهندسین مشاور لار، 1389. مطالعات طرح بهنگام سازی و اجرایی نمودن سند ملی الگوی مصرف بهینه آب کشاورزی در سطح دو دشت قزوین و فومنات.
  15. نکاحی، م. ز.، سلطانی، 1.، سیاهمرگویی، آ. و باقرانی، ن.، 1393. خلأ عملکرد مرتبط با مدیریت زراعی در گندم (مطالعه موردی: استان گلستان- بندرگز). نشریه تولید گیاهان زراعی. جلد هفتم. شماره دوم: 135-156.
  16. Bessembinder, J.J.E., Leffelaar, P.A., Dhindwal, A.S. and Ponsioen, T.C., 2005. Which crop and which drop, and the scope for improvement of water productivity. Agricural Water Management. 73: 113–130.
  17. Bhatia, V., Singh, P., Wani, S., Rao, A.K., and Srinivas, K. 2006. Yield GapAnalysis of Soybean, Groundnut, Pigeonpea and Chickpea in India UsingSimulation Modeling: Global Theme on Agroecosystems Report. 31.
  18. Boogaard, H., Wolf, J., Supit, I., Niemeyer, S., and van Ittersum, M. 2013. Aregional implementation of WOFOST for calculating yield gaps of autumnsownwheat across the European Union. Field Crops Research. 143: 130-142.
  19. French, R.J. and Schultz, J.E.,. Water use efficiency of wheat in a Mediterranean type environment. I. The relation between yield, water use and climate. Australian Journal of Agricural Research. 35: 743–764.
  20. Grassini, P., van Bussel, L.G., Van Wart, J., Wolf, J., Claessens, L., Yang, H., Boogaard, H., de Groot, H., van Ittersum, M.K. and Cassman, K.G., 2015. How good is good enough? Data requirements for reliable crop yield simulations and yield-gap analysis. Field Crops Research. 177:49-63.
  21. Hochman, Z., Gobbett, D., Holzworth, D., McClelland, T., van Rees, H.,Marinoni, O., Garcia, J.N., and Horan, H. 2013. Reprint of Quantifying yieldgaps in rainfed cropping systems: A case study of wheat in Australia. Field Crops Research. 143: 65-75.
  22. Kijne, J.W., Tuong, T.P., Bennett, J., Bouman, B., and Oweis, T. 2003. Ensuring food security via improvement in crop water productivity. In Challenge Program on Water and Food: Background Papers to the full proposal. The Challenge Program on Water and Food Consortium, Sri Lanka.
  23. Lobell, D.B., Cassman, K.G., and Field, C.B. 2009.Crop yield gaps: Their importance, magnitudes and causes. Annual Reviow of Environment and Resources. 34: 179-204.10.
  24. Lu, C., and Fan,L. 2013. Winter wheat yield potentials and yield gaps in the North China Plain. Field Crops Research. 143: 98-105.
  25. Meng, Q., Hou, P., Wu, L., Chen, X., Cui, Z., and Zhang, F. 2013.Understanding production potentials and yield gaps in intensive maizeproduction in China. Field Crops Research. 143: 91-97.
  26. Mueller, N.D., Gerber, J.S., Johnston, M., Ray, D.K., Ramankutty, N., and Foley, J.A. 2012. Closing yield gaps through nutrient and water management.Nature. 490: 254-257.
  27. Neumann, K., Verburg, P.H., Stehfest, E., and Müller, C. 2010. The yield gap of global grain production: A spatial analysis. Journal if Agricultural Systems. 103: 316-326.
  28. Passioura, J., 2006. Increasing crop productivity when water is scarce—from breeding to field management. Agricultural Water Management. 80: 176–196.
  29. Saeidi, M. and Abdoli, M. 2015. Effect of Drought Stress during Grain Filling on Yield and Its Components, Gas Exchange Variables, and Some Physiological Traits of Wheat Cultivars. Journal of Agricultural Science and Technology. 17: 885-898.
  30. Van Bussel, L.G., Grassini, P., Van Wart, J., Wolf, J., Claessens, L., Yang, H., Boogaard, H., de Groot, H., Saito, K., Cassman, K.G. and van Ittersum, M.K., 2015. From field to atlas: Upscaling of location-specific yield gap estimates. Field Crops Research. 177: 98-108.
  31. Van Ittersum, M., Cassman K.G., Grassini, P., Wolf, J. Tittonell, P. and Hochman, Z. 2013.  Yield gap analysis with local to global relevance—A Review.Field Crops Research. 143: 4-17.
  32. Van Wart, J., van Bussel, L.G.J., Wolf, J., Licker R., Grassini, P., Nelson, A., Boogaard, H.,  Gerber, J, Mueller, N.D., Claessens, L., van Ittersum,  M.K. and  K.G. Cassman. 2013a. Use of agro-climatic zones to upscale simulated crop yield potential. Field Crops Research.143: 44-55.
  33. Van Wart, J., Kersebaum, C.K., Peng, S., Milner, M. and Cassman, K.G. 2013b. Estimating crop yield potential at regional to national scales. Field Crops Research.143: 34-43
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 32, Issue 1
June 2018
Pages 41-54

Files

Share

How to cite

Statistics