FAO AquaCrop Model 4.0: сувдан самарали фойдаланиш ва қишлоқ хўжалик экинлар ҳосилини башоратлаш

Transcript

1

2 Қишлоқ хўжалик фанлари доктори, профессор Ибрагимов Назирбай Мадримович, Пахта селекцияси, уруғчилиги ва етиштириш агротехнологиялари илмий тадқиқот институти. FAO AquaCrop Model 4.0: сувдан самарали фойдаланиш ва қишлоқ хўжалик экинлар ҳосилини башоратлаш Мазкур рисола, Қишлоқ Хўжалик Илмий-тадқиқотлари Халқаро Маркази (CGIAR) нинг Қурғоқчил тизимларда илмий-тадқиқот дастури, Қурғоқчил зоналарда қишлоқ хўжалик илмийтадқиқотлари халқаро маркази (ICARDA) доирасида амалга оширилган Ер ресурсларини бошқариш бўйича Марказий Осиё давлатлари ташаббуси (ЕРБМОДТ) II-босқичи доирасида «Билимларни бошқариш» лойиҳаси ёрдамида чоп этилди. Рисолада Бирлашган миллатлар ташкилотининг Озиқ-овқат ва қишлок хўжалиги бўлими томонидан 2014 йилда қайта ишлаб чиқилган AquaCrop 4.0 экин моделининг қисқача тавсифи, унинг тузилиши ва имкониятлари ҳамда симуляциялаш босқичлари баён этилган. Моделга киритиладиган маълумотлар тўплами, модел ёрдамида симуляциялаш ва башоратлаш натижалари ҳамда ҳақиқий ва башоратланган тупроқ, сув ҳамда ўсимлик кўрсаткичларини статистик йўллар ёрдамида таққослаш ва баҳолаш батафсил келтирилган. Мазкур рисола AquaCrop модели бўйича қўлланмалар ( асосида тайёрланди. Мисол тартиқасида ғўза бўйича моделга киритилган маълумотлар ва башоратлаш натижалари АҚШ Қишлоқ хўжалиги департаменти, Қишлоқ хўжалигини илмий таъминотининг Консервация ва етиштириш илмий тадқиқот станцияси етакчи илмий ходими д-р Стив Эветт (Dr. Steve Evett, USDA-ARS-CPRL) томонидан тақдим этилган. Бунинг учун рисола муаллифи д-р Стив Эветтга ўз миннатдорчилигини билдиради. Мазкур рисола ICARDA ташкилотининг стандарт нашриётлар жумласига кирмайди, шу билан бирга муаллиф қарашини бевосита ташкилотнинг ўз мақсадлари қаторига киритиш шарт эмас. Ушбу рисола муаллифнинг Моделлаштириш ва кузги буғдой ҳосилдорлигини башоратлаш (Тошкент: Навруз, б.) қитобининг мантиқий давоми бўлиб, катта илмий ходимизланувчилар, мустақил изланувчилар, ёш олимлар ва қишлоқ хўжалиги мутахассислари учун мўлжалланган. М а ъ с у л м у ҳ а р р и р: Қ.х.ф.д., академик Мирзажонов К.М. Т а қ р и з ч и л а р : Қ.х.ф.н., доцент Норкулов У. Қ.х.ф.н., катта илмий ходим Хасанов М. 2

3 МУНДАРИЖА КИРИШ AquaCrop экин моделининг қисқача тавсифи Моделнинг тузилиши ва имкониятлари Симуляциялаш босқичлари Моделга киритиладиган маълумотлар Об-ҳаво маълумоти Экин маълумоти Суғориш маълумоти Дала майдони маълумоти Тупроқ тавсифи Сизоб сатҳи Симуляция Симуляциялаш натижалари Фойдаланилган адабиётлар Иловалар

4 КИРИШ Дунё ҳалқ хўжалиги секторлари орасида қишлоқ хўжалиги хажм жиҳатидан энг кўп сув истеъмолчи ҳисобланади. Сув ресурслари чегараланган, аммо дунё аҳолиси ортиб бораётган бир пайтда, етарли миқдорда озиқ-овқат ва тола етиштириш, қишлоқ хўжалиги ходимлари олдида турган муҳим вазифа ҳисобланади. Шу боис, суғорма деҳқончиликда экинлардан юқори ва сифатли ҳосил олиш учун мавжуд сув ресурсларидан оқилона фойдаланишда самарали суғориш усуллари ва техникаси ҳамда замонавий экин етиштириш моделларидан кенг фойдаланиш мақсадли ҳисобланади. Ишлаб чиқариш мутахассислари қўллашлари учун соддалаштирилган холда ФАО 1 томонидан ишлаб чиқилган AquaCrop экин етиштириш модели шулар қаторига киради. Илмий адабиётда экин модели турлича таърифланган. Loomis ва бошқалар (1979) бўйича экин етиштириш модели бу соддалаштирилган реал тизимдир. Monteith (1996) тавсифлашича, экин модели сонли тузулма бўлиб, унда муҳим генетик ҳамда тупроқ-экологик кўрсаткичлари инобатга олинади ва ўсимлик ўсиши, ривожланиши ҳамда ҳосилдорлигини олдиндан башоратлаш мумкин. Одатда экин моделларидан қуйидаги мақсадларда фойдаланилади (Whisler et al. 1986; Boote et al. 1996): илмий тадқиқотлардан олинган маълумотлар тахлили давомида ҳамда илмий агрономик ёндашув натижасида билимларни синтез қилишда; бу ўз навбатида ўтказиладиган тажрибалар сони ва тадқиқотлар учун сарфланадиган харажатларни камайишига сабаб бўлади; моделлаштириш натижасида яратилган кўринишлар турли экин етиштиришда бажариладиган агротехнологик тадбирларни (экиш, ўғитлаш, суғориш ва ҳоказо) сифатли ва ўз муддатларида ўтказишда мутахассисларга яқиндан ёрдам беради; режалаштириш ва иш юритишни тахлил қилишда. Экин моделларининг мақсад ва вазифаларига боғлик холда моделлаштиришни икки хилга ажратиш мумкин (Steduto et al. 2009): (i) илмий ва (ii) агрономик. Илмий моделлаштириш механистик ҳамда қонун ва назарияларга асосланган бўлиб, тизимнинг фаолияти тўғрисидадир. Илмий ёндашув ўсимлик физиологияси, экиннинг маълум тупроқ-иқлим шароитига бўлган муносабатини чуқур тушунишда қўлланилади. Агрономик моделлаштириш функционал ҳисобланиб, ишлаб чиқилган назария ва аниқ эмпирик боғлиқликка асосланган. Шу боис, агрономик 1 Бирлашган миллатлар ташкилотининг Озиқ-овқат ва қишлок хўжалиги бўлими 4

5 моделлаштиришдан мақсад экинларни етиштириш агротехнологиялари бўйича фермер ва мутахассисларга тавсия беришдан иборат. Экин ривожланиши ва ҳосилдорлиги ҳамда бошқа тупроқ ва ўсимлик кўрсаткичларини моделлаштириш бўйича дастлабки тадқиқотлар 1960 йилларда АҚШда бошланган. Кейинчалик бу изланишлар дунёнинг турли мамлакатларида ривожлантирилди ва уларнинг натижасида CERES (Jones and Kiniry, 1986), EPIC (Williams et al., 1989), ALMANAC (Kiniry et al., 1992), CropSyst (Stockle et al., 2003), DSSAT (Jones et al., 2003), Wageningen models (van Ittersum et al., 2003), APSIM (Keating et al., 2003) каби экин тизими моделлари яратилди. ФАО томонидан яратилган AquaCrop модел ёрдамида, ўсимликларни сувга бўлган талабига боғлиқ холда, экин ҳосилдорлиги бўйича турли кўринишлар яратиш, яъни маълум тупроқ-экологик шароит учун экиннинг ўсиши, ривожланиши ва маҳсулдорлигини башоратлаш мумкин. Ушбу модел экин етиштириш агротехнологияси ва сув таъминотига боғлик холда сув махсулдорлигини ҳисоблашга қаратилган ФАО услуби (Doorenbos and Kassam, 1979) ўрнига яратилган. AquaCrop модели ёрдамида қуйидаги ишларни бажариш мумкин: сув ресурслари чегараланган шароитларда эришиладиган ҳосилдорликни баҳолаш; дала, фермер хўжалиги ёки минтақа доирасида режалаштирилган ва хақиқий ҳосилни солиштирма равишда тахлил қилиш, ҳосил камайиши сабабларини излаб топиш; турли об-ҳаво шароитларида экинлардан юқори ҳосилга эришиш учун мақбул суғориш тартиботини ишлаб чиқиш; сув танқислиги шароитида экинларни суғориш тартиботини ишлаб чиқиш; белгиланган миқдорда сув ажратилганда суғориш ўтказишнинг режалаштирилган ҳосилга таъсирини баҳолаш; экинларни алмашлаб экиш ва об-ҳаво ўзгаришининг экинлар ҳосилдорлигига таъсири бўйича кўринишлар яратиш; чегараланган миқдордаги сувдан самарали фойдаланиш; дала, фермер хўжалиги ёки минтақа доирасида хақиқий (биологик/иқтисодий) сув маҳсулдорлигини баҳолаш; сув тақсимотида раҳбар ва мутахассисларга яқиндан ёрдам кўрсатиш. 5

6 1. AquaCrop экин моделининг қисқача тавсифи AquaCrop экин модели ўсимлик биомассаси (В) ва транспирацияси (Tr) орасидаги фундаментал боғликликка қаратилган бўлиб (1-расм), бунда сув маҳсулдорлиги (WP) консерватив кўрсаткич ҳисобланади (Steduto et al. 2009). 1 расм. AquaCrop экин моделидаги ўсимлик биомассаси ва ўсимлик транспирацияси орасидаги фундаментал боғлиқлик AquaCrop экин етиштириш модели FAO Irrigation & Drainage Paper n. 33 рисоласида (Doorenbos and Кassam, 1979) баён этилган ёндашув асосида яратилган: бунда, Yx ва Ya максимал ва аниқланган ҳосил; ETx ва ETa - максимал ва аниқланган эвапотранспирация; Ky ҳосил йўқотилиши ва эвапотранспирациянинг камайиши орасидаги кўрсаткич (2-расм). Моделда қуйидагилар янада ривожлантирилган (Raes et al. 2010, 2011, 2012): 1) эвапотранспирация (ЕТ) - ўсимлик транспирацияси (Тr) ва сувни тупроқдан буғланишига (Е) ажратилган (ушбу кўрсаткичларни алоҳида ажратишга сабаб ўсимликларни сувдан маҳсулсиз фойдаланишини фарқлаш); 2) ўсимлик ердан устки биомасса тўплаши модели; 3) якуний ҳосил якуний биомасса ва ҳосил индекси функцияси деб қабул қилинди; 4) сув танглигининг ўсимликларга бўлган таъсири тўрт компонентга ажратилади: ердан устки 6 [1]

7 биомассанинг ривожланиши, биомасса тўпланишининг тўхташи, транспирация (Тr) ва ҳосил индекси (HI ўсимликнинг ҳосил қисмини умумий биомассага нисбати). 2-расм. Ўсимликларнинг вегетация давомида ҳосилни нисбий камайиши ва эвапотранспирацияни нисбий танқислиги орасидаги боғлиқлик Моделнинг ишлашида қуйидаги тенглама асосийлардан ҳисобланади: [2] бунда, B ўсимликнинг ердан устки биомассаси; WP сув маҳсулдорлиги (кг/м 2 ёки кумулятив транспирацияга нисбатан биомасса); ƩТr кумулятив транспирация (мм). Бу тенгламада (Eq [2]) хар кунлик маълумотлар ўзаро богланган, шу сабабли ўсимликларнинг сув танқислигига бўлган муносабати аниқроқ инобатга олинади, Eq [1] эса кўрсатилган боғлиқлик даврий ёки экиннинг маълум ривожланиш фазаларига тегишлидир. Бошқа моделлар каби AquaCrop нинг «тупроқ-ўсимлик-атмосфера» тизими қуйидагиларни қамраб олган: (i) тупроқ ва ундаги сув мувозанати, (ii) ўсимликнинг ўсиши, ривожланиши ва ҳосил туплаши жараёнлари, (iii) атмосфера ва унинг термал тартиботи, ёғингарчилик, ер юзасидан сувнинг буғланиши ва ҳаводаги СО2 концентрацияси. 7

8 Бошқа экин моделларига нисбатан AquaCrop тизимининг фарқли томонлари қуйидагилардан иборат: асосан сув/суғориш масаласига бағишланган; барг сатҳи индекси ўрнига ер юзасини ўсимлик биомассаси билан қопланиши кўрсаткичи ишлатилади; мувофиқлаштирилган сув маҳсулдорлиги кўрсаткичидан фойдаланилади; нисбатан кам маълумотлар йиғиндиси моделга киритилишини талаб этади; фойдаланувчи учун содда равишда тузилган; оддий, аниқ ва тўғри ишлайди; турли қишлоқ хўжалик тизимларида фойдаланиш мумкин. AquaCrop моделини ФАО нинг интернетдаги сайтидан ( компьютерга юклаб олиш мумкин. ФАО нинг ушбу интернет сайтида AquaCrop моделидан фойдаланиш учун қўлланмалар ҳамда моделга киритиш учун маълумотларни қайси шаклда тайёрлаш бўйича мисоллар мавжуд. 2. Моделнинг тузилиши ва имкониятлари AquaCrop моделини таркибий кисмларининг функционал боғлиқлиги уни ҳисоблаш тизими 3 ва 4-расмларда келтирилган. Турли кўрсаткич ва жараёнлар симуляция қилинганда моделдаги ҳисобқитоблар қуйидагича амалга оширилади: - Тупроқдаги сув баланси (мувозанати). Ўсимлик илдизи тарқалган тупроқ қатламидаги сув миқдорини симуляциялаш ушбу қатламга кирган ва чиққан сув миқдорларини ҳисоблаш орқали топилади. Илдиз қатламидаги намликни камайиш даражаси сув танглиги коэффициенти (Ks) миқдорини белгилайди ва ўз навбатида қуйидагиларга таъсир кўрсатади: (1) кўк биомасса (СС) тўпланиши, (2) ўсимлик барги оғизчаларининг фаолияти ва биомасса миқдорига нисбатан транспирация (Tr), (с) биомассанинг қариши ва миқдорининг камайиши, (3) ҳосил индекси ва (4) илдиз тизимининг чуқурлашиш тезлиги. - Ўсимлик ривожланиши симуляция қилинганда унинг ерни устки қисмидаги биомассаси илдиз ривожидан ажратилган холда ҳисоб-қитоб қилинади. Моделда ўсимликнинг ўсиши ва ривожланиши сув танглиги шароитида ҳисобланганда ерни устки қисмидаги кўк биомасса ва илдиз 8

9 ривожланишининг ўзаро боғлиқлиги тўғридан-тўғри эмас деб қабул қилинган. Моделда ўсимлик ўсишини тавсифлаш унинг биомассаси ривожига асосланган. 3-расм. «Тупроқ-ўсимлик-атмосфера» тизимида AquaCrop моделини таркибий қисмларининг функционал боғлиқлиги (I суғориш, Tn min ҳаво ҳарорати, Tх max ҳаво ҳарорати, ETo хавола эвапотранспирация, E ердан сув буғланиши, Tr- ўсимлик транспирацияси; gs барг оғизчалари фаолияти; WP сув маҳсулдорлиги; HI ҳосил индекси, CO 2 ҳаводаги карбонат ангидридининг миқдори; (1), (2), (3), (4) мутаносиб равишда барг кенгайиши, биомасса қариши, барг оғизчалари очилиши/ёпилиши ва ҳосил индекси кўрсаткичларининг сув танглиги функциялари. Узликсиз чизиқлар ўзгарувчан кўрсаткичлар ва жараёнлар орасидаги боғлиқликларни кўрсатади. Шу боис, ўсув даврида ерни устки қисмидаги кўк биомасса ривожланиши ва унинг қариш жараёнлари ўсимлик транспирация қилган сув миқдорини белгилайди. Бу ўз навбатида экин тўплаган биомасса ва ҳосил миқдорларини белгилайди. Сув танглиги кузатилганда симуляция қилинган биомасса (СС) унинг мақбул шароитдаги потенциал (CCpot) миқдоридан кам бўлади, илдиз ҳам мақсимал даражада ривожланмайди. - Ўсимлик транспирацияси (Tr) моделда атмосферани сувни буғлатиш қобилияти (ЕТо) ва экин коэффициентини (Kcb) ўзаро кўпайтириш орқали ҳисобланади. Бунда хавола эвапотранспирация (ЕТо) Пенман-Монтейт тенгламаси ёрдамида топилади. Экин коэффициенти СС га 9

10 пропорционалдир. Сув танглиги холатида ўсимлик барги оғизчалари ёпилади ва сув танглиги коэффициенти (Ks) транспирация жадалини секинлаштиради. Натижада, ташқи муҳитга боғлиқ холда ўсимлик барги оғизчалари фаолияти транспирация даражасини белгилайди. 4-расм. AquaCrop тизимида ҳисоблаш тизими: узук-узук чизиқлар сув танглиги шароитлардаги (а дан е гача) жараёнларни акс эттиради (CC симуляцияланган ўсимлик биомассаси, CCpot потенциал биомасса, Ks сув танглиги коэффициенти, Kcb экин коэфффициенти, ETo хавола эвапотранспирация, WP* - экинда мақбуллаштирилган сув маҳсулдорлиги; HI ҳосил индекси. - Ерни устки қисмидаги биомасса. Ўсимлик транспирация (Tr) қилган кумулятив сув миқдори пропорционал равишда экин тўплаган биомассага айлантирилади. AquaCrop моделида сув маҳсулдорлиги мақбул тупроқ ва ўсимлик шароитларида эришиладиган эвапотранспирация ҳамда СО2 миқдори учун мақбуллаштирилади. Бу ўсимликлар биомасса тўплаши ва транспирация ўртасидаги кучли боғлиқликни англатади. Бунда умумий биомассадан ҳосил миқдори ажратилган холда кўрсатилади умумий биомасса ўсимликнинг бошқа аъзоларига ажратилмайди. - Экин ҳосили (Y) миқдорини ерни устки қисмидаги биомассадан ажратиш. Моделда экин ҳосили миқдори ҳосил индекси оркали симуляция қилинган ердан устки биомассадан ҳисоб-қитоб килинади. Сув ва/ёки ҳаво харорати танглигига боғлиқ холда ҳосилдорлик индекси (HI) ҳосил шаклланиши мобайнида мувофиқлаштирилади. 10

11 3. Симуляциялаш босқичлари Биринчи босқич: тупроқдаги сув балансини симуляциялаш. Схематик равишда тупроқнинг ўсимлик илдизи тарқалган қатламини «резервуар» деб ҳисоблаш мумкин (5-расм). 5-расм. Тупроқнинг илдиз қатлами резервуар сифатида 6-расм. Илдиз қатлами тупроғининг турли намлигида танглик коэффициенти (Ks) 11

12 Илдиз зонасига ўтадиган (ёғингарчилик, суғориш ва тупроқ капиллярлари орқали сувни кўтарилиши) ва чиқадиган (ташлама, эвапотранспирация ва тупроқнинг чуқур қатламларига сизиб ўтиши) сув миқдорлари ўлчанган холда ушбу қатламда қолган сув миқдорини ёки ундаги сув миқдори камайишини вегетация давомида ҳисоб-китоб қилиш мумкин. Даладан чиқадиган, тупроққа сингиб унда қоладиган сув миқдорлари ва сув-туз ҳаракатини тавсифлаш ҳамда ўсимлик траспирациясини тупроқдан буғланишга ажратиш мақсадида AquaCrop модели тупроқ қатлами ва вақт ўкларини кичик бўлакчаларга бўлади. Симуляция кунлик босқичда (_t) амалга оширилади ва тупроқ кесмаси 12 қатламга (_z) бўлинади, улар илдиз тарқалган қатламни тўлиқ қоплаши учун мувофиқлаштирилади. Сув танқислиги таъсири танглик коэффициенти билан таснифланади. Илдиз қатламидаги намлик миқдори юқори чегарадан ортиқ (ЧДНС) бўлганда сув танқислиги кузатилмайди, пастки чегарадан кам бўлса (сўлиш нуқтаси), танқислик максимал ҳисобланади (Ks=0) ва жараёнлар умуман тўхтайди (6-расм). Ўсимликда кечадиган жараёнларга сув танқислигининг таъсири турлича бўлиши сабабли хар жараён учун юқори ва пастки чегара ҳамда танглик коэффициенти мавжуд. Иккинчи боскич: кўк биомасса ривожини симуляциялаш. Бошқа моделлардан фарқли равишда AquaCrop моделида барг сатҳи индекси ўрнига ер юзасини ўсимлик биомассаси қоплаши (СС) кўрсаткичи биомасса ривожини тавсифлаш учун қўлланилади. Демак, СС ер юзасини кўк биомасса билан қопланган фракция, уни вегетация даврида ривожланиши 7-расмда келтирилган. Мақбул шароитда экин биомассаси ривожи бир нечта ўсимлик кўрсаткичлари ёрдамида тавсифланади: 90% уруғлар униб чиққан пайтда ер юзасини ўсимлик биомассаси билан қопланиши (CCo); ўсимлик биомассаси тўлиқ ривожланганда ер юзасини биомассаси билан қопланиши (CCx); биомасса ривожланиши коэффициенти (CGC) «уруғларни униб чиқиши - биомасса тўлиқ ривожланиши» даврида биомасса тўпланишини таснифлайди; биомасса камайиши коэффициенти (CDC) ҳосилнинг етилиб пишиш арафасида ўсимлик барглари қариши муносабати билан биомассани камайишини тавсифлайди. Сув танқислигини биомассага бўлган таъсирини симуляциялаш биомасса ривожланиши коэффициентини (CGC) сув танглиги коэффициентига (Ksexp,w - биомасса ривожланиши учун) 12

13 кўпайтириш орқали топилади. Илдиз зонасида намлик камайиши ва пастки чегарадан тушиши билан Ksexp,w = 0 бўлади ва жараён умуман тўхтайди (6-расм). 7-расм. Вегетация даврида тангсизлик шароитида етиштирилган ўсимликларни ердан устки биомассасининг ривожланиши Бундай холда биомассанинг ривожи 7-расмда кўрсатилгандек бўлмаслиги мумкин. Мақбул шароитга нисбатан, сув танглигида ўсимлик биомассасини барвақт қариши экиннинг вегетация даврини қисқартиради. Сув танқислиги шароитида ўсимликларнинг ердан устки кўк биомассасини симуляциялаш 8-расмда келтирилган. 8-расм. Ўсув даврида сув танглиги кузатилганда ўсимликларни ерни устки қисмидаги биомассасининг ривожланиши (мақбул шароитда парваришланган ўсимликларнинг хавола биомассасига нисбатан) 13

14 AquaCrop модели инобатга оладиган бошқа тупроқ-экологик тангликлар: ҳаво ҳарорати танглиги. Ҳаво ҳароратини ўсимлик биомассаси ривожига бўлган таъсирини симуляциялаш самарали хароратлар йиғиндиси (GDD Growing Degree Days, уни ҳисоблаш тенгламаси кейинги бўлимда кўрсатилган) дан фойдаланган холда амалга оширилади. Бунинг учун асос ҳарорат (base t 0 - ҳарорат ундан паст бўлса, ўсимлик ривожланмайди) ва энг юқори ҳарорат (max t 0 - ҳарорат ундан ошса, ўсимлик ортиқча ривожланмайди) кўрсаткичлари керак; тупроқ шўрланиши танглиги. Ер шўрланиши илдиз қатламидаги намликни ўсимликлар ўзлаштиришини қийинлаштириши сабабли сувда эрийдиган тузлар тупроқдаги сув танглигини оширади. Моделда бу ҳолат тангликнинг юқори ва пастки нуқталарини дала нам сиғимига яқинлаштириш йўли билан симуляция қилинади (6-расм); озуқа унсурларни танглиги. AquaCrop модели озуқа унсурларни айланиши ва балансини симуляция қилмайди. Лекин ўсимликларнинг ўсиши ва биомасса тўплаши (ССх) жараёнлари учун моделда тупроқ унумдорлиги коэффициентлари (Ks) мавжуд. Шу билан биргаликда, кўк биомасса ривожланиши коэффициентини (CGC) камайтирувчи барг ривожланиши учун тупроқ унумдорлиги коэффициенти (Ksexp,f) ва биомасса тўплашини (ССх) камайтирувчи максимал биомасса коэффициентлари (KsCCx) орасида фарқланиш киритилган. Максимал биомасса (ССх) тўпланганда (9-расм) уни кейинги барқарор даражада камайишини модел симуляциялашга қодир. Ўсимлик биомассасининг кунлик пасайиши камайиш омили (fcdecline) орқали ифодаланади. 9-расм. Тупроқ унумдорлиги чегараловчи омил бўлганда (тўк кул ранг) ва бўлмаганда (оч кул ранг) ўсув даврида ўсимликларни кўк биомассасининг ривожланиши 14

15 Учинчи босқич: ўсимлик транспирациясини симуляциялаш. Ўсимлик транспирацияси (Tr) сув танқислигини (Ks) эътиборга олган холда атмосферани сувни буғлатиш қобилияти ва экин коэффициенти (Kcb) кўрсаткичларини ўзаро кўпайтириш орқали ҳисоб-китоб қилинади: [3] Бунда хавола эвапотранспирация (ETo) Пенман-Монтейт тенгламаси (Allen et al. 1998) ёрдамида топилади. Экин транспирация коэффициенти фракцияли биомассага (СС) пропорционалдир. Пропорционаллик омили (Kcbx) ўт юзасидан хавола транспирацияни тавсифловчи барча таъсирларни ўзаро интеграция қилади. Ўсимликлар ривожланиши билан Kcbx тегишли ўсиш ва биомассани қариши даврларига мувофиқлаштирилади. Ушбу Eq [3] тенгламада CC ўрнига СС* киритилиб, бунда эгат орасидаги микроадвекция инобатга олинади, чунки экин транспирацияси учун қўшимча энергия ҳосил бўлади. Ер юзаси етарли даражада ўсимлик биомассаси билан қопланмаган холда ушбу кўрсаткичнинг улуши катта ҳисобланади (10-расм). 10-расм. Кўк биомасса ер юзасини турли даражада қоплаши учун микроадвектив таъсирга мувофиқлаштирилган ўсимлик биомассаси (узлуксиз чизиқ) Тупроқда намлик кам ёки ортиқча бўлганда ўсимлик транспирацияси камаяди. Бу ҳолат сув танглиги коэффициенти (Ks) билан симуляция қилинади. Ўсимлик илдизи тарқалган тупроқ қатламида намлик камайиб барг оғизчалари ёпилганда, бу ҳолат барг оғизчалари ёпилиши коэффициенти (Kssto) орқали инобатга олинади. Ортиқча намлик сабабли тупроқда анаэробик шароит яратилганда ҳам моделда махсус коэффициент (Ksaer) мавжуд. 15

16 AquaCrop моделининг асосий қоидасига кўра, тупроқ намлиги мақбул даражада бўлганда танглик коэффициенти 1, сув танглиги жуда кучли бўлганда эса 0 ташкил этади. Экиннинг ўсув даврида сув танглиги таъсирида ўсимликлар транспирациясини симуляциялаш 11-расмда келтирилган. 11-расм. Илдиз тарқалган тупроқ қатламида симуляцияланган намликни камайиши (Dr), кўк биомасса тўпланиши (CC) ва ўсимликлар транспирацияси (Tr): тупроқдаги намлик чегараларини биомассанинг ривожи (Th1), барг оғизчаларининг ёпилиши (Th2) ва ўсимлик биомассаси қаришига (Th3) таъсири Туртинчи босқич: ўсимликнинг ердан устки биомассани (В) симуляциялаш. Сув маҳсулдорлиги (г, кг) ўсимлик маълум майдондан (м 2 ёки га) аниқ миқдорда транспирация қилган сув ҳисобига етиштирилган биомассани англатади. Кўпчилик тажрибалар натижалари кўрсатишича, белгиланган тупроқ-экологик шароитда экин тўплаган биомасса ва ўзлаштирган сув миқдорлари орасида тўғри чизиқли боғлиқлик мавжуд (Eq [2]). Об-ҳаво шароитини инобатга олиш учун AquaCrop модели мақбуллаштирилган сув маҳсулдорлиги (WP*) кўрсаткичидан фойдаланади. Бундан мақсад WP* кўрсаткичини фарқли тупроқ-иклим шароитларида (иқлим ўзгаришини инобатга олган ҳолда) ҳам қўллашга имкон яратишдан иборат. Мақбуллаштириш деганда қуйидагилар назарда тутилади: атмосферадаги CO2 миқдори 369,41 ppm (2000 йил учун Гавайидаги Мауна Лоа обсерваториясининг маълумоти) бўлганда ўсимликда сув маҳсулдорлиги; атмосферанинг сувни буғлатиш қобилияти. Бунда мақбуллаштириш ўсимлик транспирация қилган кунлик сув миқдорини (Tr) шу кунги хавола эватранспирацияга (ETo) бўлиш йули билан бажарилади. WP* кўрсаткичи мақбуллаштирилгандан сўнг экинларни икки гурухга 16

17 ажратиш имконияти яратилди (12-расм): С4 экинларда 2 WP* = г/м 2 ёки 0,30-0,35 т/га; С3 экинларда WP* = г/м 2 ёки 0,15-0,20 т/га. 12-расм. С3 ва С4 экинлар учун ўсимликнинг ерни устки қисми биомассаси ва транспирация бўлган сув миқдори орасидаги боғлиқлик Вегетация даврида кунлик биомасса тўпланиши WP* ва Tr/ETo кўрсаткичларини ўзаро кўпайтириш орқали топилади. Биомасса тўпланишига совуқ ҳаво ҳарорати таъсир кўрсатиши мумкин, буни AquaCrop модели ҳаво ҳарорати танглиги коэффициенти (Ksb) орқали инобатга олади (Eq [4]): [4] Агарда ҳарорат пастки нуқтадан ҳам кам бўлса, унда транспирация тўлалигича биомасса тўпланиши билан ифодаланмайди ва Ksb < 1 бўлади. Экиннинг ўсув даврида симуляцияланган биомасса тўпланиши 13-расмда келтирилган. 13-расм. Вегетация давомида ўсимликлар биомасса тўплашини симуляциялаш 2 С3 ва С 4 гуруҳли экинларда фотосинтетик жараён бир-биридан фарқли равишда кечади (С 3 уч карбонли кислоталар, С 4 тўрт карбонли кислоталар). 17

18 Симуляция пайтида WP* кўрсаткичи янада мувофиқлаштирилиши мумкин: атмосферадаги CO2 миқдори хавола кўрсаткич (369,41 ppm) дан паст ёки юқори бўлса, унда WP* мувофиқлаштириш омилига кўпайтирилади. Хавола кўрсаткич миқдорига боғлик холда мувофиқлаштириш омили 1 дан кам ёки ундан ортиқ бўлиши мумкин; экин маҳсулоти турига боғлик: карбогидратлардан иборат ҳосилга нисбатан маҳсулот липид ёки протеинга бой бўлса, унда қуруқ модда бирлиги шаклланиши учун кўпрок энергия сарфланади. Натижада, ҳосил шаклланиши даврида сув маҳсулдорлиги кўрсаткичини камайтириш лозим. Буни WP* кўрсаткичи ва камайтириш коэффициентларини ўзаро кўпайтириш орқали симуляциялаш мумкин; тупроқ унумдорлиги танглиги сабабли экин сув маҳсулдорлиги камаядиган бўлса, уни тупроқ унумдорлиги танглиги коэффициентини (KsWP = 0 дан... 1 гача) қўллаш йўли билан симуляция қилинади. Агарда тупроқ унумдорлиги ўсимликлар биомасса тўплаши жараёнига таъсир кўрсатмаса, унда KsWP = 1 ва WP* мувофиқлаштирилмайди. Бешинчи босқич: ўсимликнинг умумий биомассаси (В) бўйича экин ҳосилини (Y) аниқлаш. Ўсимликларнинг гуллаш давридан бошлаб ҳосил индекси (HI) кескин ортади, чунки у физиологик етилиб пишиш пайтидаги ўзининг хавола кўрсаткичи (HIo) га етиб олиши даркор (14-расм). 14-расм. «Гуллаш - ҳосилни физиологик етилиб пишиши» даврида ҳосил индексини шаклланиши Ўсимлик биомассасининг барвақт қариши натижасида экин мевасининг қисқа муддатларда шаклланиши (масалан, бошоқли экинларда дон тўлишиши) мутаносиб равишда фотосинтез 18

19 жараёнини ҳам қисқартиради. Бу эса ўз навбатида ҳосил индексини камайишига сабаб бўлади. Эртапишар сабзавот экинларида ҳосил индекси вегетациянинг эрта муддатларида шаклланади ва тезда хавола кўрсаткичга (HIo) етиб олади. Экин ҳосили (Y) миқдори ўсимликнинг ерни устки қисмидаги биомассаси (В) мақбуллаштирилган хавола индексига кўпайтириш йўли билан ҳисобқитоб қилинади: [5] бунда fhi ҳосил индексини унинг хавола кўрсаткичидан мувофиқлаштириш орқали тангликни инобатга олувчи коэффициент. Ҳосил индексини сув танқислиги ва ҳаво хароратига мувофиқлаштириш тангликнинг давомийлигига боғлик. Сув танглигининг ҳосил индексига таъсири ижобий ёки салбий бўлиши мумкин. Шу боис, сув танглиги кузатилиши муддати бўйича фарқланиш белгиланган (i) гуллаш даврида, чунки чангланишга таъсир кўрсатиши мумкин ва (ii) ҳосил шакланиши пайтида. 4. Моделга киритиладиган маълумотлар AquaCrop модели қуйидаги кўринишдан ва Start тугмачасидан бошланади (15-расм). Дастлаб моделни тўғри ишлашини текшириб кўриш учун AquaCrop модели параметризация қилинади, яъни аниқ экин ва нав учун маълум тупроқ-иқлим шароитидаги маълумотлар тўпламидан фойдаланилади. Моделга киритиладиган ушбу экин маълумотлари мақбул агротехник шароитда етиштирилган ўсимликларга мансуб бўлиши талаб этилади. 19

20 15-расм. AquaCrop моделининг дастлабки кўриниши 16-расм. AquaCrop моделига киритиладиган маълумотлар AquaCrop моделига об-ҳаво, экин ва тупроқ хамда экиннинг ўсиш ва ривожланиш муҳитини тавсифловчи кўрсаткичлар (агротехнологик тадбирлар шулар ҳисобида) киритилади. Моделга киритилган маълумотлар тегишли файлларда сақланади ва фойдаланувчи интерфейси (16-расм) орқали осонликча бошқарилади ва мувофиқлаштирилади. 20

21 4.1. Об-ҳаво маълумоти Об-ҳаво маълумоти дала майдонида ёки унинг яқинида ўрнатилган метеостанциядан олинади. Симуляция даврининг ҳар куни учун AquaCrop моделига кунлик (24 соат давомидаги) минимум ва максимум ҳаво ҳарорати, хавола эвапотранспирация, ёғингарчилик ва ҳаводаги СО2 миқдорлари киритилиши талаб этилади. Ҳаводаги СО2 миқдори бўйича файл моделнинг маълумотлар базасида мавжуд (Climate Create Climate file MaunaLoa.CO2: Default atmospheric CO2 concentration from 1902 to 2099). Метеостанциядан олинган ёғин миқдори, Tmin ва Tmax ҳаво ҳарорати бўйича кунлик маълумот симуляция даври учун белгиланган шаклда тайёрланади (файл тури Блокнот PLU ёғин учун; Блокнот ТМР ҳаво ҳарорати учун; Блокнот ЕТО хавола эвапотранспирация учун) ва моделнинг маълумотлар базасига киритилади (1, 2 ва 3-иловаларда ушбу маълумотлар қисқартирилган ҳолда келтирилган). Минимум ва максимум ҳаво ҳарорати, хавола эвапотранспирация, ёғингарчилик ва ҳаводаги СО2 файллари асосида фойдаланувчи моделнинг ўзида ягона об-ҳаво файли яратади (17-расм). 17-расм. Об-ҳаво (ҳаво ҳарорати, ёғингарчилик, хавола ETo ва ҳаводаги СО 2 миқдори) файли Хавола (эталон) эвапотранспирация (ЕТо). Илмий изланишларда қўлланиладиган замонавий метеостанцияларнинг кўпчилиги об-ҳаво маълумотларидан фойдаланган ҳолда хавола эвапотранспирацияни автоматик тарзда ҳисоблайди. Бунинг учун бевосита далада ёки унинг яқинида ўрнатилган автоматик метеостанциянинг ўлчаш дастурига (data logger), бошқа об-ҳаво кўрсаткичларига қўшимча равишда, ЕTо ни ҳисоблаш ҳам киритилиши лозим. 21

22 Хавола ETo миқдорини ўлчаш ёки эмпирик тенгламалар ёрдамида ҳисоблаш мумкин. Тўғридан-тўғри ўлчашда ЕТо тупроқ буғлатгичлари ёки лизиметрлардан фойдаланган ҳамда сув ёки иссиклик баланси ва турбулент диффузия усуллари қўлланилган ҳолда аниқланади. Эмпирик усулда хавола эвапотранспирация Пенман-Монтейт (Allen et al. 1998) тенгламаси ердамида ҳисоб-китоб қилинади: бунда, ЕТо - эталон эвапотранспирация [мм/кун]; R n - соф радиация [МДж м 2 /кун]; G - тупроқ иссиқлик оқимининг зичлиги [МДж/м 2 /кун]; Т - ер юзасидан 2 м баландликдаги ўртача ҳаво ҳарорати [ 0 С]; u 2 - ер юзасидан 2 м баландликдаги шамол тезлиги [м/с]; e s - тўйиниш буғининг босими [кпа]; e a - хақиқий босим [кпа]; (e s - e a) - тўйиниш буғи босимининг танқислиги [кпа]; Δ - буғ босими эгри чизиғининг градиенти [кпа/ 0 С]; γ - психрометрик ўзгармас кўрсаткич [кпа/ 0 С]. [6] Кунлик хавола эвапотранспирацияни ҳисоблаш учун қуйидаги маълумотлар керак: минимал (Tmin) ва максимал (Tmax) ҳаво ҳарорати ( 0 C), минимал (RHmin) ва максимал (RHmax) ҳаво намлиги (%), ер юзасидан 2 м баландликда ўлчанган шамол тезлиги (m/s), қуёш ёки қисқа нурли радиация (W/m 2 ). Ушбу маълумотлар асосида Eq [4] тенгламада келтирилган бошқа кўрсаткичларни қўлланмалар (масалан The ASCE Standardized Reference Evapotranspiration Equation, 2005 ) ёки ЕТо ҳисоблагичлардан (масалан FAO Reference ETo Calculator, Bushland Reference ETo Calculator ) фойдаланган ҳолда ҳисоблаш мумкин. Юқорида келтирилган асосий маълумотлардан баъзилари ўлчанмаган бўлса, унда ушбу кўрсаткични нисбатан ҳисоблаш имконияти мавжуд. Масалан, қуёш ёки қисқа тўлқинли радиация (Rs) бўйича маълумот тўпланмаган бўлса, унда уни Hargreaves-Samani тенгламаси [Eq 7] ёрдамида ҳисоблаш мумкин (ASCE, 2005): = [7] бунда, R a - экстратеррестриал радиация [МДж/м 2 /кун]; T max - максимал ҳаво ҳарорати [ 0 C] T min - минимал ҳаво ҳарорати [ 0 C] 22

23 k Rs - мақбуллаштирувчи коэффициент: ер майдони ва ҳаво массасига атрофдаги сув хавзаси таъсир қилмаганда k Rs=0,16, таъсир этганда - k Rs=0,19 (асосан қирғоқ бўйлари) Яратилган об-ҳаво файли таркибидаги маълумотларни фойдаланувчи интерфейсидаги Display/Update Climate characteristics туғмачаси ёрдамида текшириш мумкин (18-расм) Экин маълумоти Экин файли моделининг муҳим қисми ҳисобланади, чунки ўсимлик фенологияси, транспирация, биомасса тўпланиши, стресс бўйича маълумотларни ўз ичига қамраб олади. Моделлаштирилаётган экин бўйича маълумотлар AquaCropга тўғридан-тўғри киритилади. Ушбу файлни яратиш учун экин тури (С3 ёки С4 гуруҳга мансуб, дон, сабзавот ва хоказо), вегетация даври, уруғ ёки кўчат экиш, симуляциялаш даври каби параметрлар белгиланади. 18-расм. Фойдаланувчи моделда яратган об-ҳаво файлининг кўриниши Экин файли тегишлича номланади (File Name) ва тушунарли тарзда тавсифланиб (Description), Create туғмачаси орқали яратилади (19-расм). 23

24 19-расм. AquaCrop моделида экин файлини яратиш куриниши Ўз навбатида монитор экранида бошқа кўриниш пайдо бўлади (20-расм). Унда экин бўйича маълумотлар тўлиқ (Full Set: сўралаётган барча кўрсаткичлар) ёки қисқартирилган тарзда (Limited set: ўсимлик ўсиши, ривожланиши ва ҳосилдорлиги) киритилиши фойдаланувчи томонидан белгиланади. Ундан сўнгги кўринишда (21-расм) тегишли бўлим (Development Ўсимлик ривожланиши, ET Ўсимлик сув истеъмоли, Production - Маҳсулдорлик ва ҳоказо) ва бўлимчалар (масалан Development бўлимида: Initial Canopy Cover, Canopy Development, Flowering and Yield Formation ва ҳоказо) мавжуд. 20-расм. Экин файлига қисқартирилган (Limited set) ёки тўлиқ (Full set) маълумотлар тўплами киритиш кўриниши 24

25 Уларга навбатма-навбат тегишли маълумотлар киритилади. Баъзи экинлар учун моделга киритиладиган маълумотлар AquaCrop қўлланмасида келтирилган (Raes et al., 2010). 21-расм. Экин файлидаги бўлим ва бўлимчаларга маълумотлар киритиш кўриниши Масалан, ғўза ва буғдой учун моделнинг экин файлига қуйидаги маълумотлар киритилиши тавсия этилган (1-жадвал). Мисол тариқасида ғўза ўсимлиги бўйича экин файлига киритилган маълумотлар 4-иловада келтирилган. 25

26 1-жадвал AquaCrop моделини параметрлаш учун экин файлига киритиладиган маълумотлар (Raes et al., 2010) Ғўза 1. Фенологик маълумотлар Қисқартма Кўрсаткич таснифи Маълумот тури Киритиладиган маълумот 1.1 Ҳаво ҳарорати Tbase Минимал ҳаво ҳарорати ( 0 С) Консерватив (1) 12,0 Tupper Максимал ҳаво ҳарорати ( 0 С) Консерватив (1) 35,0 1.2 Кўк биомасса тўпланиши 90% чигит униб чиққанда якка нихол ер юзасини қоплаши (см 2 /ўсимлик) Консерватив (2) 5,00-7,00 Кўчат қалинлиги Агротехника (3) Экишдан униб чиққангача даркор бўлган самарали ҳаво ҳарорати (GDD ҳисобида) Агротехника (3) CGC Биомасса шаклланиши коэффициенти (GDD нисбатан фракция) Консерватив (1) 0,006-0,008 Ер юзасини максимал даражада биомасса билан қопланиши (%) Агротехника (3) Деярли қопланган - Қопланган Экишдан экин қаришигача сарфланадиган вақт (GDD ҳисобида) Нав (4) CDC Биомасса камайиши коэффициенти (GDD нисбатан фракция) Консерватив (1) 0,002-0,003 Вегетация даври узунлиги (GDD ҳисобида) Нав (4) Экин гуллаши Экишдан гуллашгача вақт (GDD ҳисобида) Нав (4) Гуллаш даври давомийлиги (GDD ҳисобида) Нав (4) Гуллашга боғлиқ ҳолда экинда янги кўсаклар шаклланишининг тўхташи Консерватив (1) - Шаклланадиган кўсакларнинг бўлиқлиги Консерватив (2) Юкори 1.4 Илдиз ривожланиши Zn Илдиз тарқалган минимал тупроқ чуқурлиги (м) Агротехника (3) 0,30 Zx Илдиз тарқалган максимал тупроқ чуқурлиги (м) Агротехника (3) 2,80 м гача 26

27 1-жадвалнинг давоми Ўсимлик илдиз зонаси кенгайишининг тавсифловчи омил Консерватив (1) 1,5 Экишдан кейин илдизни максимал чуқурликгача ривожланиши учун сарфланган вақт (GDD) Нав (4) Тупрок-экологик шароит (3) Илдиз ривожланиши тезлигининг функцияси: 1,5 2,5 см/кун 2. Транспирация Kcbx Биомасса тўлиқ шаклланганда (аммо ўсимликни қаришигача бўлган пайтда) экин коэффициенти Консерватив (1) 1,10 Ўсимлик вегетацияси ёки азот танқислиги сабабли экин коэффициентининг камайиши Консерватив (1) 0,30 Вегетация охирлаганда тупроқдан намликни буғланишига ўсимлик биомассасининг таъсири Консерватив (1) Биомасса тўпланиши ва ҳосил шаклланиши 3.1 Экиннинг сув маҳсулдорлиги WP* ETo ва CO2 (г/м 2 ) учун мақбуллаштирилган сув маҳсулдорлиги Консерватив (1) 15,0 Ҳосил шаклланиши даврида ETo ва CO2 учун мақбуллаштирилган сув маҳсулдорлиги Консерватив (1) Ҳосил индекси HIo Хавола ҳосил индекси (%) Нав (4) Ҳосил индекси шаклланиши (GDD ҳисобида давр) Нав (4) Ўсимликда 5% кўк биомасса қолгунга қадар Ўсимликни гуллаш давригача сув танқислиги кузатилиши мумкинлиги сабабли ҳосил Консерватив (1) Кам индексининг ортиши Ҳосил тўплаш даврида барг оғизчаларини ёпилишини ҳосил индексига бўлган салбий Консерватив (1) Уртача таъсирини тавсифловчи коэффициент Ҳосил тўплаш даврида ортиқча вегетатив ўсувни чегаралашни ҳосил индексига бўлган ижобий Консерватив (1) Кам таъсирини тавсифловчи коэффициент Мумкин даражада ҳосил индексини ортиши (%) Консерватив (1) 30 27

28 1-жадвалнинг давоми 4. Танглик (Стресс) 4.1 Тупроқ намлигидан Рexp, lower Биомасса тўпланиши учун тупроқ намлигининг камайиш чегараси (юқори чегара) Консерватив (1) 0,20 рexp, upper Биомасса тўпланиши учун тупроқ намлигининг камайиш чегараси (пастки чегара) Консерватив (1) 0,70 Биомасса тўпланиши учун сув танглиги коэффициентининг шакллантирувчи омил Консерватив (1) 3,0 psto Барг оғизчалари очилиш/ёпилишини назоратлаш учун тупроқ намлиги камайишининг юқори Консерватив (1) 0,65 чегараси Барг оғизчалари очилиш/ёпилишини назоратлаш учун сув танглиги коэффициентининг Консерватив (1) 2,5 шакллантирувчи омил psen Биомасса тўпланиши чўққисидан кейин (ўсимлик барглари қариши пайтида) тупроқ намлигининг Консерватив (1) 0,75 камайиш чегараси (юқори чегара) Биомасса тўпланиши чўққисидан кейин (ўсимлик барглари қариши пайтида) сув танглиги Консерватив (1) 2,5 коэффициентининг шакллантирувчи омил Ўсимликнинг қариши давридан олдин танглик даврида ETo Консерватив (1) 0 рpol Ўсимлик чангланмаслиги учун тупроқ намлигининг камайиш чегараси (юқори чегара) Консерватив (1) 0,85 (Тахминий) Анаэробиотик нуқтада хажм% (тўйинганга хавола қилинганда) Нав (4) Тупроқ-экологик шароит (3) Далада сув туриб қолишига ўртача чидамли 4.2 Тупроқ унумдорлигидан (моделни ростлаш талаб этилади) 4.3 Ҳаво ҳароратидан Ўсимлик чангланишини чегараловчи минимал 0 С Консерватив (1) 12,0 Ўсимлик чангланишини чегараловчи максимал 0 С Консерватив (1)

29 Тўлиқ биомасса тўпланиши учун талаб этиладиган минимал температура ( C/кун) Буғдой 29 Консерватив (1) 1-жадвалнинг давоми Кузда тутилмаган 1. Фенологик маълумотлар Кўрсаткич Моделга киритиладиган Кўрсаткич таснифи Маълумот тури қисқартмаси маълумот 1.1 Ҳаво ҳарорати Tbase Минимал ҳаво ҳарорати ( 0 С) Консерватив (1) 0,0 Tupper Максимал ҳаво ҳарорати ( 0 С) Консерватив (1) 26,0 1.2 Кўк биомасса шаклланиши 90% уруғ униб чиққанда якка нихол ер юзасини қоплаши (см 2 /ўсимлик) Консерватив (2) 1,50 Кўчат қалинлиги Агротехника (3) Экишдан униб чиққангача даркор бўлган самарали ҳаво ҳарорати (GDD ҳисобида) Агротехника (3) CGC Биомасса шаклланиши коэффициенти (GDD нисбатан фракция) Консерватив (1) 0,005-0,007 Ер юзасини максимал даражада ўсимлик биомассаси билан қопланиши (%) Агротехника (3) Тўлиқ қопланган Экишдан экин қаришигача сарфланадиган вақт (GDD ҳисобида) Нав (4) CDC Биомасса камайиши коэффициенти Консерватив (1) 0,004 (GDD нисбатан фракция) Вегетация даври узунлиги (GDD ҳисобида) Нав (4) Экин гуллаши Экишдан гуллашгача вақт (GDD ҳисобида) Нав (4) Гуллаш даври давомийлиги (GDD ҳисобида) Нав (4) Гуллашга боғлиқ ҳолда экинда янги бошоқлар шаклланишининг тўхташи Консерватив (1) Шаклланадиган бошоқларнинг ортиқлиги Консерватив (2) Юкори Ҳа

30 1.4 Илдиз ривожланиши 30 1-жадвалнинг давоми Zn Илдиз ривожланган минимал чуқурлик (м) Агротехника (3) 0,30 Zx Илдиз ривожланган максимал чуқурлик (м) Агротехника (3) 2,00 м гача Ўсимлик илдиз зонаси кенгайишининг Консерватив (1) 15 тавсифловчи омил Экишдан илдизни максимал чуқурликгача ривожланиши учун сарфланган вақт (GDD) 2. Транспирация Биомасса тўлиқ шаклланганда (аммо ўсимликни Kcbx қаришигача бўлган пайтда) экин коэффициенти Ўсимлик вегетацияси охирлаши ёки муҳитда азот танқислиги сабабли экин коэффициентининг камайиши Нав (4) Тупроқ-экологик шароит (3) Илдиз ривожланиши тезлигининг функцияси: 1,0 2,0 см/кун Консерватив (1) 1,10 Консерватив (1) 0,15 Вегетация охирлаганда тупроқдан намликни буғланишига ўсимлик биомассасининг таъсири Консерватив (1) Биомасса тўпланиши ва ҳосил шаклланиши 3.1 Экиннинг сув маҳсулдорлиги WP* ETo ва CO2 (г/м 2 ) учун мақбуллаштирилган сув маҳсулдорлиги Консерватив (1) 15,0 Ҳосил шаклланиши даврида ETo ва CO2 учун мақбуллаштирилган сув маҳсулдорлиги Консерватив (1) Ҳосил индекси HIo Хавола ҳосил индекси (%) Нав (4) Ҳосил индекси шаклланиши (GDD ҳисобида давр) Нав (4) Ўсимликни гуллаш давригача сув танқислиги кузатилиши мумкинлиги сабабли ҳосил индексини ортиши Ҳосил тўплаш даврида барг оғизчаларини ёпилишини ҳосил индексига бўлган салбий таъсирини тавсифловчи коэффициент Консерватив (1) Консерватив (1) Ўсимликда 15% кук биомасса қолгунга қадар Паст Паст

31 1-жадвалнинг давоми Ҳосил тўплаш даврида ортиқча вегетатив ўсувни чегаралашни ҳосил индексига бўлган ижобий Консерватив (1) Ўртача таъсирини тавсифловчи коэффициент Ҳосил индексини мумкин даражада ортиши (%) Консерватив (1) Танглик (Стресс) 4.1 Тупроқ намлиги Рexp, lower Биомасса тўпланиши учун тупроқ намлигининг камайиш чегараси (юқори чегара) Консерватив (1) 0,20 рexp, upper Биомасса тўпланиши учун тупроқ намлигининг камайиш чегараси (пастки чегара) Консерватив (1) 0,65 Биомасса тўпланиши учун сув танглиги коэффициентининг шакллантирувчи омил Консерватив (1) 5,0 psto Барг оғизчалари очилиш/ёпилишини назоратлаш учун тупроқ намлиги камайишининг юқори Консерватив (1) 0,65 чегараси Барг оғизчалари очилиш/ёпилишини назоратлаш учун сув танглиги коэффициентининг Консерватив (1) 2,5 шакллантирувчи омил psen Биомасса тўпланиши чўққисидан кейин (ўсимлик барглари қариши пайтида) тупроқ намлигининг Консерватив (1) 0,70 камайиш чегараси (юқори чегара) Биомасса тўпланиши чўққисидан кейин (ўсимлик барглари қариши пайтида) сув танглиги Консерватив (1) 2,5 коэффициентининг шакллантирувчи омил Ўсимликнинг қариши давридан олдин танглик даврида ETo Консерватив (1) 0 рpol Ўсимлик чангланмаслиги учун тупроқ намлигининг камайиш чегараси (юқори чегара) Анаэробиотик нуктада хажм% (туйинганга хавола қилинганда) 31 Консерватив (1) Нав (4) Тупроқ-экологик шароит (3) 0,85 (Тахминий) Далада сув туриб қолишига ўртача чидамли

32 1-жадвалнинг давоми 4.2 Тупроқ унумдорлиги (моделни ростлаш талаб этилади) 4.3 Ҳаво ҳарорати Ўсимлик чангланишини чегараловчи минимал 0 С Консерватив (1) 5,0 Ўсимлик чангланишини чегараловчи максимал 0 С Консерватив (1) 35 Тўлиқ биомасса тўпланиши учун талаб этиладиган минимал температура ( C/кун) Консерватив (1) 13,0-15,0 32

33 Ушбу жадвалда: (1) консерватив (тупроқ-иқлим, нав ва бошқа шароитларда ўзгармас); (2) аниқ экин учун консерватив, аммо навлар бўйлаб фарқли бўлиши мумкин; (3) тупроқ-экологик шароитга боғлиқ ва (4) аниқ навга тегишли. Бунда консерватив деб кўрсатилган маълумотлар дунёнинг турли тупроқ ва иқлим шароитларида бажарилган кўпчилик тажрибалар асосида ФАО мутахассислари томонидан аниқланган. Шу боис улар тўғридан-тўғри моделга киритилади. Жадвалда Нав ва Агротехника деб кўрсатилган маълумотлар тегишли тупроқ ва иқлим шароитларида бажарилган тажрибалар натижаларидан ёки маълумотлар банки дан олинади. Моделга киритиладиган баъзи фенологик маълумотлар вақт ҳисобида: кун ёки GDD (growing degree days самарали ҳароратга ўхшаш кўрсаткич) кўрсатилади. GDD қуйидаги тенглама асосида ҳисоб-китоб қилинади: бунда, t o max кун (сутка) давомидаги энг юқори ҳарорат; t o min кун (сутка) давомидаги энг паст ҳарорат; экин ўсиши учун минимал ҳарорат (min t o ) - масалан ғўза учун 12 0 С, буғдой С. Ер устини ўсимлик биомассаси коплашини (СС) аниқланган барг сатҳи кўрсаткичи орқали ҳисоблаш мумкин. Бунда қуйидаги тенгламалардан мақбули [9 ёки 10] танланади, яъни ҳақиқий ва башоратланган СС кўрсаткич ўзаро солиштирилгандан сўнг. [8] [9] (Garcia-Vila et al., 2009) бунда, е -LAI 1 м 2 ер юзасидаги ўсимликларнинг барг сатҳининг экспоненциал кўрсаткичи. [10] (Farahani et al., 2009) бунда, LAI (m 2 /m 2 ) 1 м 2 ер юзасидаги ўсимликларнинг барг сатҳи; ᵪ коэффициент (ғўза ўсимлиги учун 0,77 га тенг). Ер устини ўсимлик биомассаси коплашини (СС) фотоситнтетик актив радиацияни (ФАР) ўлчаш йўли билан ҳам ҳисоблаш мумкин: [11] (Farahani et al., 2009) 33

34 бунда, ФАРпаст ўсимликнинг пастки қисми, яъни ер юзасига яқин ўлчанган ФАР; ФАРюқори ўсимлик устидан ўлчанган ФАР. Фотоситнтетик актив радиация (ФАР) турли ускуналар (масалан AccuPAR LP-80) ёрдамида куннинг ўртасида (соат ларда) ўлчанади, сабаби ўсимлик устига соя тушмаслиги лозим. Моделнинг фойдаланувчи интерфейсида Display of crop characteristics туғмачаси орқали Crop characteristics кўринишида экин файлига киритилган маълумотларни текшириш ва мувофиқлаштириш имконияти мавжуд. Агарда симуляция қилинаётган экин учун моделга киритиладиган маълумотлар тўплами AquaCrop қўлланмасида келтирилмаган бўлса ёки аниқ тупроқ-экологик шароит учун аниқланмаган бўлса, унда модел ростланади (калибровка). Параметрлашга нисбатан моделни ростлаш юқори ва мураккаб поғона ҳисобланади Суғориш маълумоти Суғориш бўйича маълумот белгиланган шакл бўйича олдиндан тайёрлаш (5-илова) ва моделнинг маълумотлар базасига киритиш ёки янги суғориш файли яратиш мумкин (фойдаланувчи интерфейси: Irrigation Select/Create Irrigation file Create Irrigation file). Ушбу файл тегишлича номланади (масалан Cotton Irrigation Data 2015), бунда суғориш усули (ёмғирлатиб, эгатлаб, томчилатиб) ҳамда суғориш муддатлари, меъёрлари ва суғориш сувининг минерализацияси (ds/m) кўрсатилади. Фойдаланувчи интерфейсида Irrigation Display/Update Irrigation file туғмачаларини кетма-кет босиб суғоришга доир маълумотларни кўриш ва мувофиқлаштириш мумкин Дала майдони маълумоти Бу борадаги маълумот белгиланган шакл бўйича олдиндан тайёрланади (6-илова), моделнинг маълумотлар базасига киритилади ва симуляциялаш жараёнида ишлатилади (фойдаланувчи интерфейси: Field Select Field Management file). Бунда тупроқ унумдорлиги даражасининг ўсимликларга бўлган таъсири ва тупроқнинг сув балансига таъсир қилувчи тадбирлар бажарилиши (сув буғланишини камайтириш мақсадида ер юзасини мульчалаш, тупроқда намликни саклаш учун пушта олиш, сув ташламасини бартараф қилиш) кўрсатилади. Фойдаланувчи интерфейсида Field 34

35 Display/Update Field Management file туғмачаларини кетма-кет босиб дала бошқарувига доир маълумотларни кўриш ва мувофиқлаштириш мумкин Тупроқ тавсифи Тупроқ тавсифига доир маълумотларни ҳам белгиланган шакл бўйича олдиндан тайёрлаш (7- илова) ва моделнинг маълумотлар базасига киритиш ёки янги тупроқ файли яратиш мумкин (фойдаланувчи интерфейси: Soil profile Select/Create Soil profile file Create Soil profile file). Ушбу файлда тупроқнинг гидравлик тавсифига доир маълумотлар келтирилади: тўйинган ҳолатда тупроқнинг гидравлик ўтказувчанлиги (Кsat) ва сув миқдори (θsat), дала нам сиғими (θfc) ҳамда доимий сўлиш нуқтаси (θpwp) қатламлар бўйича алоҳида келтирилади. Ўсимлик илдизи ривожини чегараловчи тупроқ қатлами (Restrictive layer) мавжуд бўлса, ушбу файлда кўрсатилиши керак. Шуларга қўшимча равишда, тупроқдан буғланиши мумкин бўлган сув (REW - Readily Evaporable Water) ва ёғинни ташлама сифатида даладан чиқиб кетиш (CN - Curve Number) миқдорлари ҳам кўрсатилади. Бу файлда фойдаланувчи халқаро классификацияга биноан тупроқ қатламларининг механик таркибини келтириш мумкин (масалан Clay Loam см). Фойдаланувчи интерфейсида Soil profile Display/Update Soil profile туғмачаларини босиш орқали дастлаб моделга киритилган маълумотларни кўриш ва мувофиқлаштириш имконияти мавжуд Сизоб сатҳи Моделда сизоб бўйича алоҳида файл яратилади (фойдаланувчи интерфейси: Groundwater Select/Create Groundwater file Create Groundwater file). Файл номланади (масалан Cotton.GWT), сизоб ер юзасига яқин бўлса, унинг сатҳи ва минераллашуви (ds/m) кўрсатилади. Сизоб чуқур жойлашган тупроқларда сув балансига унинг таъсири йўқ деб белгиланади. Фойдаланувчи интерфейсида: Groundwater Display/Update Groundwater characteristics туғмачалари кетма-кет босилганда сизоб бўйича маълумотларни кўриш ва мувофиқлаштириш мумкин. 35

36 5. Симуляция Симуляция даври. Моделга барча маълумотлар киритилиб, башоратлаш учун RUN туғмачаси босилганда симуляция даври кўринади. Уни тажрибадан олинган маълумотлар (экиннинг хақиқий вегетация даври) асосида мувофиқлаштириш мумкин. Тупроқнинг дастлабки ҳолати. Экиш пайтидаги тупроқ намлиги жуда муҳим ўринни эгаллайди, чунки бу кўрсаткич ҳам тупроқнинг гидравлик хусусиятларига, ҳам экиннинг ривожи ва маҳсулдорлигига катта таъсир кўрсатади. Шу боис, тупроққа уруғ қадаш ёки эртаси куни мақбул чуқурликгача тупроқ намлигини аниқлаш муҳим ҳисобланади. Тупроқ намлигини аниқлаш учун мақбул чуқурлик бу илдиз тарқалган қатлам ҳисобланади (одатда 1,5 м атрофида, аммо 2,8 метргача бўлиши мумкин). Тупроқдаги дастлабки сув миқдори бўйича маълумотлар белгиланган шаклда тайёрланади (8-илова) ва моделнинг маълумотлар базасига киритиб қўйилади. Фойдаланувчи интерфейси: Initial conditions Display/Update initial conditions туғмачаларини босиш орқали тупроқнинг дастлабки намлиги хақидаги моделга киритилган маълумотларни кўриш ва мувофиқлаштириш мумкин. Агарда тупроқ намлиги экиш пайтида аниқланмаган бўлса, унда у мувофиқлаштирилади. Натижада, экишдан сўнг дастлаб хақиқий ўлчанган ва симуляция қилинган тупроқнинг илдиз тарқалган қатламидаги сув заҳираларининг фарқи 10 мм ошмаслиги мақсадга мувофиқ. Мавсумдан олдинги суғоришлар. Агарда экишдан олдин ёки вегетация давридан кейин дала майдонида суғоришлар ўтказилган бўлса, унда уларни моделда ҳисобга олиш имконияти мавжуд (22-расм). 36

37 22-расм. Экишдан олдин ёки вегетация давридан кейин ўтказилган суғоришларни моделга киритишнинг кўриниши Алоҳида лойиҳа файли яратиш. Фойдаланувчи интерфейси: Project Select/Create Project file туғмачаларини босиш орқали олдин яратилган лойиҳа файли ни моделнинг маълумотлар базасидан олиш (Select Project file) ёки янги лойиҳа файли яратиш (Create Project file) мумкин (23- расм). 23-расм. Моделда яратилган лойиҳа файли нинг (Project file) кўриниши. 37

38 Лойиҳа файлини яратишда ҳам юқорида тавсифланган барча маълумотлар (об-ҳаво, экин, суғориш, дала майдони, тупроқ, сизоб, симуляция даври, дастлабки ҳолат) ягона файлга тўпланади, файл номланади ва кейинчалик моделнинг маълумотлар базасида сақланади. Модел ёрдамида башоратлашда яратилган файл танланади, Display of project characteristics ва Project characteristic туғмачаларини босиб лойиҳага киритилган маълумотларни кўриш ва мувофиқлаштириш мумкин. Симуляциялаш учун аниқ лойиҳа файли танлангандан сўнг об-ҳаво, экин, суғориш, дала майдони, тупроқ, сизоб, симуляция даври, дастлабки ҳолатларга ўзгартиришлар киритиб бўлмайди ( Select/Create ва Display/Update бошқарув туғмачалари пайдо бўлмайди). Лойиҳа файлини яратишда Single simulation run (файл номи PRO билан якунланади) ва Multiple run projects (файл номи PRM билан тугайди) танлаш мумкин. Биринчи ҳолатда ( Single simulation run ) лойиҳа файли таркибидаги маълумотлар якка симуляциялашга мўлжалланган бўлади. Multiple run projects эса одатда йиллар бўйлаб об-ҳаво шароитининг экин ривожи ва маҳсулдорлигига бўлган таъсирини баҳолашда ёки алмашлаб экишни симуляциялашда фойдаланилади. Дала маълумотлари файли. Фойдаланувчи интерфейси: Field data Select/Create Field data туғмачаларини навбатлаб босиш орқали олдин яратилган Field data файлини моделнинг маълумотларидан базасидан юклаб олиш (Select Field data) ёки янги файл яратиш (Create Field data) мумкин (24-расм). 24-расм. Моделда яратилган дала маълумотлари (Field data) файлининг кўриниши 38

39 Ушбу файлга дала майдонида бажарилган махсус ўлчовлар (аниқ кунларда ўлчанган экиннинг ерни устки қисмидаги биомассаси, ўсимлик ер юзасини кўк биомасса билан қоплаш динамикаси, тупроқ намлиги каби маълумотлар) киритилиши мумкин. Ўлчов ёки аниқлашлар вақт давомида ва тажриба қайтариқлари бўйлаб бажарилган бўлса, унда маълумотнинг ўртачаси ва унинг стандарт чекланиши кўрсатилади. 6. Симуляциялаш натижалари Параметризация қилиш учун юқорида тавсифланган барча маълумотлар (об-ҳаво, экин, суғориш, дала майдони, тупроқ, сизоб, симуляция даври, дастлабки ҳолат) моделга киритилгач, фойдаланувчи интерфейсида RUN ва пайдо бўлган кўринишдаги Start туғмачалари босилади. Симуляциялаш натижаси қуйидаги кўринишда бўлади (25-расм). 25-расм. Башоратлаш (симуляциялаш) натижасининг кўриниши Осон тахлил қилиш учун баъзи маълумотлар рангли графиклар шаклида келтирилади, аммо ҳар симуляция натижаси жадвал (масалан 9-10-иловалар) шаклида AquaCrop маълумотлар базасининг Output йуналишида алоҳида файлда (тури: блокнот) сақланади. 39

40 Биз AquaCrop ни параметрлаш мақсадида 1-жадвалда ғўза учун ва 1-8-иловаларда келтирилган маълумотларни моделга киритдик. Симуляциялаш натижаларига кўра, ғўзанинг ўсув даврида дала майдонида ўлчанган тупрокнинг см ли қатламидаги сув миқдорига нисбатан, симуляцияланган сув миқдори бироз пастроқ башоратланган. Бу фарқ, айниқса, ғўзанинг гуллаш-кўсаклаш даврида катталашган, бу даврда нейтрон нам ўлчагич ва симуляцияланган тупроқдаги сув миқдорлари орасидаги фарқ 37,9-44,1 мм оралиғида бўлган (26а-расм). Тупроқнинг см ли қатламидаги сув миқдорларини пастроқ симуляциялашнинг сабаби чигит экишдан ғўзани гуллашига қадар тупроқдан намлик ортиқча буғланган деб башоратланишидир (26c-расм). Умуман олганда, кунлик эвапотранспирация ҳақиқий ўлчанганга яқин симуляцияланган, аммо бунда ҳам ғўза ривожининг биринчи 30-кунлигида ЕТ ортиқча миқдорда башоратланган (26b-расм). Ғўза ўсиши, ривожланиши ва маҳсулдорлиги бўйича кўрсаткичлар ҳақиқий ўлчанган кўрсаткичларга деярли яқин башоратланган (26def-расмлар). Масалан далада аниқланган ва симуляцияланган пахта ҳосиллари орасидаги фарқ 10% хатолик доирасида эди (3,4%). 40

41 26-расм. Мақбул (100% ЕТ) суғорилган ғўзада ҳақиқий аниқланган ва модел башоратлаган тупроқдаги сув (a), ўсимлик ўзлаштирган сув миқдорлари (b, c) ва экин ривожланиши ва маҳсулдорлиги (d, e, f) кўрсаткичлари (2000). SPWC тупроқдаги сув заҳираси; ETэвапотранспирация; E-буғланиш; I-суғориш; R-ёғин; Measured-ўлчанган; Estimatedбашорат. Экин, гидрологик каби моделлар самарадорлигини статистик йўллар билан баҳолашда модел башорати (Pi; ва i = 1, 2,, n) ва тажрибада ҳақиқий ўлчанган (Qi; ва i = 1, 2,, n) кўрсаткичлар ўзаро таққосланади. Одатда P ва Q ни ўлчов бирликлари бир хил бўлиши талаб этилади. Биз AquaCrop моделининг башоратлаш самарадорлигини аниқлашда турли коэффициент ва индекслардан фойдаландик. Натижада, далада ўлчанган ва модел ёрдамида башоратланган кўрсаткичлар юқорида баён этилган турли (маълумот турига қараб) статистик йўллар билан ишланди (2-жадвал). AquaCrop модели ёрдамида симуляциялаш натижаларини баҳолаш параметрлари Баҳолаш параметрлари Кўрсаткичлар Эвапотранспирация Тупроқдаги сув миқдори d (Willmott et al. 2012) 0,937 0,935 E (Legates and McCabe 1999) 0,677 0,461 MAE, мм 1,10 29,2 RMSE, мм 1,81 31,7 Детерминация коэффициенти, R 2 0,780 0,937 Ўсимлик биомассаси 41 Пахта ҳосили MAE, т/га 0,74 0,26 RMSE, т/га 1,11 0,31 Улчанган, т/га 7,50 3,52 Башорат, т/га 6,97 3,40 Ишонч интервали (Confidence T), т/га 2,51 0,40 2-жадвал