مقایسه مقادیر درجه روز رشد ) GDD ( گندم با استفاده از داده های ساعتی و روزانه دما در دو نمونه اقلیمی ایران

مقدمه

به جرات می توان گفت در بین عوامل اقلیمی، دما از اهمیت خاصی برخوردار است و به این دلیل بررسی تأثیراتی که دما در مقیاس های زمانی مختلف از جمله ساعتی، بر رشد و نمو موجودات به ویژه گیاهان می گذارد ضروری می باشد. اطلاعات ساعتی دما در امور هواشناسی زیستی، برآورد تأثیرات دما در ساختمان ها و سایه انداز گیاهان، برآورد تبخیر از سطوح آزاد آب ها، تعیین عملکرد (ضیایی اصل، 1387؛ سبزی پرور و همکاران، 1391)، پیش بینی آفات (مظفری و عزیزیان، 1390)، ذوب برف (پناهی و همکاران، 1392؛ فتح زاده و زارع بیدکی، 1391)، تعیین نیاز سرمایی (در گیاهان اکثراً به صورت ساعتی) و مدل سازی مربوط به درجه-ساعات رشد کاربرد گسترده و فراوان دارد (ابراهیمی، 1385). در اکثر ایستگاه های هواشناسی و اقلیم شناسی مؤلّفه دما به صورت روزانه ثبت می شود در حالی که در مدل سازی، داشتن دمای ساعتی نیز مورد نیاز است. هدف اصلی در این پژوهش، استخراج داده های ساعتی دما با استفاده از داده های سه ساعتی و بکارگیری روش های مدل سازی ساعتی که صرفاً از داده های دمای حداقل و حداکثر استفاده می کنند می باشد تا از این طریق، نیاز حرارتی یا درجه-روز رشد (Growing Degree Days) و درجه-ساعات رشد (Growing Degree Hours) محصول گندم آبی مورد بررسی قرار گیرد. در این صورت برای محاسبه دقیق تر از داده های ساعتی و روزانه دما به منظور محاسبه شاخص های فوق و مقایسه بین واحدهای حرارتی استخراج شده از داده های ساعتی و روزانه ممکن گردد، به طوری که بتوان نوشت:

(1)                                معادله --------------

که GDD_i درجه-روز محاسبه شده از داده های روزانه (روش رایج)، GDD_i (GDH_i) درجه-روزهای رشد محاسبه شده از داده های ساعتی دما و e خطای برآورد می باشند.

به دلیل عدم ثبت داده های ساعتی دما در اکثر ایستگاه های هواشناسی، اقلیم شناسی و هواشناسی کشاورزی، مطالعات زیادی صورت گرفته است که روش هایی برای بهبود محاسبه منحنی دمای روزانه و بالطبع داده های ساعتی دما بدست آید مثل روش تک سینوسی، تک مثلثی و اصلاح شده آن ها (Allen،1976؛ Baskerville & Emin،1967؛ De Gaetano & Knapp، 1993؛Roltsch et al. ، 1999؛ Kline et al.، 1982). با استفاده از داده های ساعتی می توان درجه ساعات و در نتیجه درجه-روزها را به دقیق ترین روش محاسبه کرد، اما در اکثر مواقع صرفاً داده های دمای حداقل و حداکثر برای تخمین درجه روزها مورد استفاده قرار می گیرند بدون اینکه تأثیر منحنی روزانه دما را در محاسبه دخیل کنند ( Zalom et al.، 1983؛ Snyder، 1985). به دلیل وجود خطای زیاد در روش های استخراج داده های ساعتی دما با استفاده از روش هایی که صرفاً از دمای کمینه و بیشینه استفاده می کنند می توان این روش ها را در غالب یک مدل ترکیبی با داده های سه ساعته بکار برد تا استخراج داده های ساعتی دقیق تر گردد (ابراهیمی، 1385). مطالعات متعددی در مورد استخراج دما در مقیاس زمانی کوتاه تر با استفاده از داده های روزانه انجام شده است (De Wit et al.، 1978؛Wilkerson et al. ، 1983؛ Reicosky et al.، 1989؛ Martinez، 1991؛ Ephrath et al، 1996؛ ابراهیمی، 1385؛ خلیلی، 2005). در خصوص نیاز حرارتی گیاهان نیز مطالعات زیادی صورت گرفته است.Cross et al  (1972) روش های مختلف واحدهای حرارتی را برای پیش بینی تاریخ های گلدهی ذرت مقایسه نمودند و پی بردند که بهترین معادله برای پیش بینی تاریخ های گلدهی، دارای دمای پایه 10 درجه سانتیگراد و بهینه 30 درجه سانتیگراد بوده است. Perry et al (1986) توان و دقت 14 روش حرارتی را که در آن ها از داده های ساعتی و تابع طول روز نیز استفاده شده بود، مورد ارزیابی قرار دادند. Anderson et al (1986) اثر متقابل بین متغیرهای رطوبتی و درجه-روز رشد بر مرحله خوشه دهی گندم زمستانه را بررسی نمودند و پی بردند که بهترین برازش هنگامی بدست می آید که درجه-روزهای رشد و متغیرهای رطوبتی در معادلات رگرسیونی گنجانده ‌شوند. بررسی‌ها نشان داد که در صورت تلفیق درجه-روزهای رشد با سایر متغیرهای هواشناسی نتایج بهتری نسبت به روش های مرسوم بدست می آید. Mc Master & Wilhelm (1997) در تحقیقی با عنوان درجه روزهای رشد یک معادله با دو تفسیر، معادله پایه درجه روزهای رشد (GDD) را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آن ها پی بردند بسته به اینکه از فرمول پایه درجه روز رشد چه تفسیری داشته باشیم نتایج مختلفی بدست خواهد آمد.

بررسی درجه روز رشد یا واحدهای حرارتی در ایران نیز به فراوانی در محصولات مختلف و با کاربردهای متنوع مورد استفاده قرار گرفته است. مطالعه زمانیان (1384) در زمینه تعیین نیاز حرارتی مراحل رشد و نمو بذر شبدر برسیم نشان داد در چین اول، دوم و تولید بذر به ترتیب نیاز به 1060، 503 و 2000 درجه روز رشد نیاز است. قنبری و دری (1384) نیاز حرارتی لاین های لوبیا چیتی را بررسی و تعیین نمودند. نتایج این مطالعه نشان داد که بعد از مرحله گلدهی درجه روز رشد لاین ها مشهود بوده است. رحیمی و همکاران (1388) با استفاده از تکنیک درجه روز رشد تأثیر خشکی و تراکم بوته بر عملکرد و مراحل نمو دو گونه دارویی اسفرزه و پسیلیوم را مورد ارزیابی قرار دادند. میرحاجی و همکاران (1389) با استفاده از شاخص درجه رور رشد مراحل فنولوژیک تعدادی از گونه های گندمیان را مورد بررسی قرار داده و نشان دادند که زمان شروع و خاتمه رویش در سال های مختلف متفاوت بوده و این تغییرات تابع درجه حرارت می باشد به طوری که کلیه گونه های مورد مطالعه در سال های خُنَک دارای دوره فنولوژی طولانی تر از سال های گرم و خشک بودند ولی درجه روز رشدهای تجمعی مورد نیاز کلیه مراحل فنولوژی گونه ها در سال های مختلف تقریباً یکسان بوده و دارای تفاوت اندکی هستند. مطالعه مشابهی نیز برای گونه های Astragalus chaborasicus،Poa sinaica، Stipa hohenackeriana توسط زارع کیا و همکاران (1390) و سادات عظیمی (1391) انجام شده و نتایج مشابهی با نتایج مطالعه میرحاجی و همکاران (1389) بدست آمده است. سوقانی و همکاران (1389) رابطه درجه روزهای رشد و عملکرد ژنوتیپ های مختلف لوبیا سفید را مورد ارزیابی قرار دادند.

شهبازی و همکاران (1390) ظهور شناسی خانواده Oleaceae در اصفهان را با استفاده از روش توصیفی و شاخص درجه روز رشد مورد ارزیابی قرار داده و نیاز حرارتی آنها را به دست آورده و مراحل فنولوژیکی آنها را با استفاده از این شاخص تفکیک نمودند. مطالعه یساری و شهسواری (1390) نیز بر پهنه بندی درجه روزهای رشد لازم برای سبز شدن گلرنگ بهاره در استان اصفهان بوده است. این مطالعه بیانگر این واقعیت بوده که میانگین درجه روزهای رشد مرحله کاشت تا سبز شدن 152 درجه روز رشد خواهد بود. مطالعه خاکیان دهکردی و همکاران (1390) نیز بر تعیین تاریخ کشت کلزا با استفاده از شاخص درجه روز رشد جهت مقابله با سرمای زمستان در استان چهارمحال و بختیاری بوده است. مطالعات انجام اهمیت واحدهای گرمایی را در پیش بینی آفت سن نیز اثبات نموده است (مظفری و عزیزیان، 1390). سبزی پرور و همکاران (1391) در مطالعه ای شاخص های هواشناسی کشاورزی مؤثر بر عملکرد گندم را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گیری نمودند که آستانه دمایی 5 درجه سانتیگراد در مورد درجه روز رشد گندم آبی و دیم در شرایط اقلیمی استان همدان بیشترین اثرگذاری را بر عملکرد گندم خواهد داشت.

در کلیه مطالعات صورت گرفته جهت برآورد نیاز حرارتی صرفاً به استفاده از داده های دما در بُعد روزانه و استفاده از روش پایه پرداخته شده است. در این مطالعات تفسیر استفاده از روش پایه مورد بررسی قرار نگرفته است. در عین حال داده های ساعتی نیز مورد استفاده قرار نگرفته است که مشخص کند آیا نیاز حرارتی محاسبه شده از داده های روزانه با نیاز حرارتی محاسبه شده از داده های ساعتی اختلاف معنی داری دارد یا نه. به دلیل نقصان منابع تحقیقاتی در بررسی و تحلیل نیاز حرارتی در مقیاس زمانی ساعتی و رابطه آن با نیازهای حرارتی حاصل از داده های روزانه، در این مطالعه سعی شد بررسی و تعیین دقیق محاسبه درجه-روز رشد به وسیله داده های ساعتی دما انجام شود. به این منظور، روند ساعتی دما در محاسبات مربوط به درجه-روز رشد دخیل گردید تا اختلاف بین مقیاس های زمانی مختلف (ساعتی و روزانه) مشخص گردد.

2- مواد و روش ها

به منظور بررسی درجه ساعات رشد و درجه -روزهای رشد گندم پاییزه (Triticum aestivum) داده های مورد نیاز برای تحقیق از سازمان هواشناسی اخذ گردید. داده های مورد نیاز این پژوهش آمار روزانه و ساعتی دما و داده های فنولوژی (جداول 2 و 3) به ترتیب برای پارس آباد مغان و داراب فارس بوده است. متغیرهای هواشناسی مورد استفاده شامل دمای حداقل و حداکثر روزانه و داده های 3 ساعتی دما بودند. خصوصیات جغرافیایی و اقلیمی ایستگاه های مورد مطالعه در جدول 1 ارائه شده است. ارقام گندم مورد استفاده در پارس آباد مغان شامل ارقام شیرودی و مغان و در داراب فارس رقم چمران بوده است.

روش های محاسبه درجه-روز رشد با اعمال شروط زیر بر معادله پایه درجه-روز رشد بیان شده توسطMc Master & Wilhelm  (1997) مورد بررسی قرار گرفت :

1) اگر دمای متوسط کمتراز دمای پایه باشد برابر با دمای پایه و اگر بیشتر از دمای آستانه بالا بود برابر با دمای آستانه قرار داده شد.

2) اگر دمای حداقل و یا حداکثر کمتر از دمای پایه باشند برابر با دمای پایه و اگر بیشتر از دمای آستانه باشند برابر با دمای آستانه قرار داده شدند.

برای استخراج داده های ساعتی، ابتدا محاسبه مربوط به ساعات طلوع و غروب خورشید که در بعضی روش ها مورد نیاز بود بر اساس روز سال، عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی محل استخراج گردید. در مرحله بعد به علت اینکه ایستگاه داراب فارس در کل دوره آماری دارای 15 ساعت داده و ایستگاه پارس آباد نیز در سال های آماری 1987تا 1991 دارای این حالت بود (داده های 3 ساعتی موجود از ساعت 3 گرینویچ تا 15 گرینویچ ) که این خلاء با استفاده از روش پیشنهادی خلیلی (2005) ساخته شد. در مورد داده های سال های 1992 و 1998 تا 2007 ایستگاه پارس آباد که دارای داده های کامل 3 ساعتی بودند نیز به روش درونیابی، داده های یک ساعته استخراج گردید. زمان وقوع دمای حداقل بر اساس روش پیشنهادی DeWit et al (1978) و خلیلی (2005) در طلوع آفتاب در نظر گرفته شد. سپس بر اساس معادله زیر درجه-روز رشد رایج به درجه-روز تعدیل شده تبدیل گردید:

(2)        معادلات  -------------------------

(3)                                                    

که GDD_i (GDH_i)درجه-روز رشد حاصل از داده های ساعتی، GDD_iدرجه-روز رشد حاصل از داده های روزانه، T_nدمای ساعت n ام، T_bدمای پایه و b, aضرایب رگرسیونی معادله می باشند.

مراحل فوق برای دو ایستگاه پارس آباد مغان و داراب فارس در حالت های زیر مورد بررسی قرار گرفت:

1) استخراج و بررسی درجه-روزهای رشد روزانه و درجه-روزهای رشد بدست آمده از داده های ساعتی در همه مراحل فنولوژی با 4 آستانه دمایی (دمای پایه، دمای آستانه) به صورت تیمارهای (صفر، بدون آستانه؛ صفر و 25؛ صفر و 26؛ صفر و 30 درجه سانتیگراد) (Porter &  Gawith، 1999) با دو روش حداکثر-حداقل (max-min) و میانگین (mean).

2- استخراج و بررسی درجه-روزهای رشد روزانه و درجه-روزهای رشد بدست آمده از داده های ساعتی در کل دوره رشد در 4 آستانه به صورت تیمارهای (صفر، بدون آستانه؛ صفر، 25؛ صفر، 26؛ صفر، 30 درجه سانتیگراد ) (Porter &  Gawith، 1999) با دو روش حداکثر-حداقل (max-min) و میانگین (mean).

به منظور بررسی دقت روش ها و همچنین ارزیابی بیش برآوردی و یا کم برآوردی روش ها به ترتیب از آماره های RMSE( root mean square error) و RES (Sum of Residual) در کلیه حالت ها و وضعیت های فوق استفاده گردید. مقادیر مثبت و منفی RES به ترتیب کم برآوردی و بیش برآوردی مدل ارائه شده را نشان می دهد (Cesaraccio et al ، 2001).

نتایج

بررسی نتایج در مرحله رویشی، زایشی و کل دوره رشد انجام شده و تحلیل گردید.

مراحل رویشی

بر اساس نتایج جداول 4 و 5، ضرایب بدست آمده برای ایستگاه پارس آباد و داراب تفسیر گردید. در مراحل رویشی که شامل مراحل سبز شدن، پنجه زنی و ساقه دهی است ضرایب رگرسیونی دو روش درجه روز رشد حاصل از داده های روزانه متفاوت بودند. در همه آستانه های دمایی مرحله سبز شدن ایستگاه پارس آباد، روش حداکثر-حداقل دارای ضریب تبیین بالا (برای همه تیمارهای دمایی 993/0) نسبت به مدل میانگین (989/0) بود. این وضعیت در دو مرحله رویشی پنجه زنی (97/0 در برابر 957/0)و ساقه دهی (997/0 در برابر 995/0) ایستگاه فوق نیز مشاهده گردید. در مراحل رویشی ایستگاه داراب از لحاظ ضریب تبیین اختلاف فاحشی بین دو روش مشاهده نگردید (هر دو روش 999/0). در مرحله پنجه زنی و ساقه دهی نیز وضعیت مشابه بود.

با استفاده از آماره RMSE دقت و با استفاده از آماره RES نیز بیش برآوردی و یا کم برآوردی مدل مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آماره RMSE در مرحله سبز شدن ایستگاه داراب مشاهده گردید که در آستانه های دمایی صفر، 25 (467/1 و 786/1) و صفر، 26 (531/1 و 747/1) درجه سانتیگراد روش حداقل-حداکثر دارای دقت بیشتری نسبت به روش میانگین بوده است در صورتی که در سایر آستانه های دمایی اختلافی دیده نشد. در مرحله پنجه زنی و ساقه دهی در کلیه آستانه ها روش میانگین دقت بالاتری داشته است (برای کلیه تیمارهای دمایی برای روش میانگین 322/1 و روش حداقل-حداکثر 358/1). در ایستگاه پارس آباد وضعیت تقریباً مشابهی با ایستگاه داراب مشاهده گردید. روش میانگین در مرحله سبز شدن (کلیه تیمارهای دمایی 03/1) و پنجه زنی (کلیه تیمارهای دمایی 635/1) دارای دقت بالاتری نسبت به روش حداقل-حداکثر (502/1 مرحله سبز شدن و 268/2 مرحله پنجه زنی) بود. ولی در مرحله ساقه دهی در کلیه آستانه های دمایی روش حداقل-حداکثر دقت بالاتری داشته و ارجحتر بودند (295/3 در برابر 215/3). از لحاظ بیش برآوردی یا کم برآوردی درجه-روز رشد نیز وضعیت های متفاوتی در مراحل رویشی دو ایستگاه دیده شد. بر اساس قدر مطلق RES (شکل 3) در ایستگاه پارس آباد مشاهد گردید که در مراحل رویشی با آستانه های دمایی مختلف، روش میانگین مقدار کمتری را دارا بود (سبز شدن: 395/0-، 846/0- ؛ پنجه زنی: 429/0-، 000/1-؛ ساقه دهی:52/0-، 804/0-). تحلیل ها نشان داد که در مراحل رویشی، روش میانگین دارای ارجحیت می باشد به این معنی که در این مراحل بهتر است از میانگین داده های روزانه مقدار درجه-روز رشد مورد محاسبه قرار گیرد.

مراحل زایشی

در این حالت نیز بر اساس نتایج جداول 4 و 5 ضرایب رگرسیونی بدست آمده برای ایستگاه پارس آباد و داراب تحلیل گردید. در کلیه مراحل زایشی ایستگاه پارس آباد، اختلاف بارزی بین ضریب تبیین بدست آمده به وسیله دو روش میانگین و حداقل-حداکثر مشاهده نگردید. در بررسی های دقیق تر در تک تک مراحل زایشی، ضریب تبیین دو روش درجه روز رشد مبتنی بر داده های روزانه با یکدیگر اختلاف داشتند (به ترتیب تیمارهای دمایی در مرحله خوشه دهی: 997/0، 997/0، 997/0، 996/0 و بقیه تیمارهای دمایی 997/0؛ گلدهی: کلیه آستانه های دمایی 999/0؛ رسیدگی شیری: هر دو روش در کل تیمارهای دمایی برابر با 999/0 تا 998/0). ایستگاه داراب نیز وضعیتی مشابه ایستگاه پارس آباد داشت (خوشه دهی تیمار صفر، 25 درجه برابر با 998/0؛گلدهی: روش میانگین 952/0 و روش حداقل-حداکثر 967/0). در مورد دقت مدلهای استفاده شده و تحلیل آنها با استفاده از آماره RMSE و RES نکات جالب توجهی مشاهده گردید (شکل 1 و 2). مرحله خوشه دهی ایستگاه پارس آباد نشان داد در تیمارهای دمایی صفر، 30 و دمای پایه صفر درجه سانتیگراد روش میانگین (به ترتیب797/1 ،797/1) و در دو آستانه دمایی دیگر روش حداقل-حداکثر دارای دقت بالاتری بودند (753/1 و 776/1). در مرحله مشابه ایستگاه داراب با آستانه های دمایی مختلف، روش حداقل-حداکثر دارای دقت بالاتر و در دمای پایه صفر درجه سانتیگراد دقت دو مدل مشابه بود ( تیمارهای دمایی صفر، 25؛ صفر، 26؛ صفر،30 به ترتیب 24/1، 275/1 ، 302/1 برای روش حداقل و حداکثر و 411/1، 366/1 ،314/1 برای روش میانگین). در سایر مراحل زایشی ایستگاه پارس آباد، به استثنای دمای پایه صفر درجه که مشابه بوده اند، روش حداقل-حداکثر دقت بالاتری داشت و این وضعیت در مراحل زایشی ایستگاه داراب نیز مشاهد گردید با این تفاوت که اختلاف بین دو روش از لحاظ آماره RMSE در ایستگاه داراب بیشتر بود.

از لحاظ بیش برآوردی یا کم برآوردی مقدار قدر مطلق RES در ایستگاه پارس آباد مشاهده شد که روش میانگین در مرحله خوشه دهی با تیمارهای دمایی صفر و صفر ،30 درجه سانتیگراد مقداری به مراتب کمتر از روش حداقل- حداکثر داشت. در سایر مراحل زایشی با تیمارهای دمایی مختلف، روش حداقل- حداکثر مقادیر کمتری نسبت به روش میانگین داشت و در نتیجه دقت بالاتری نشان داد.

موضوع دیگر کم برآوردی روش حداقل-حداکثر در تیمارهای دمایی صفر، 25 (401/0 ، 088/1-) و صفر، 26 (217/0، 954/0-) درجه سانتیگراد مراحل رسیدگی خشک و رسیدگی کامل (تیمار دمایی صفر و 25 برابر با 073/1 ، 217/1- ؛ تیمار دمایی صفر و 26 برابر با 956/0، 083/1- ) بود. ولی روش میانگین در همه تیمارهای دمایی دو مرحله بیش برآوردی نشان داد. این در حالی بود که در تیمار دمایی صفر و 30 درجه سانتیگراد مرحله رسیدگی خشک، روش حداقل-حداکثر کم برآوردی و روش حداقل-حداکثر بیش برآوردی نشان داد ( 35/0، 424/0-) (شکل 1 و 2).

تحلیل کل دوره رشد

در این وضعیت فارغ از مرحله فنولوژی، مقادیر درجه-روز تعدیل شده به صورت روزانه و در کل دوره رشد مورد تحلیل قرار گرفت (جدول 6). در این وضعیت هدف ارائه مدلی برای کل دوره رشد بود تا به این ترتیب برآورد گردد که به ازای هر روز از فصل رشد، چه مقدار درجه روز رشد در دو اقلیم حاصل شده است. بر اساس نتایج بدست آمده (جدول 6 ) در ایستگاه پارس آباد مشاهده گردید که در کل دوره رشد و همه تیمارهای دمایی روش میانگین ضریب تبیین بالایی داشت (به ترتیب تیمارهای دمایی :931/0، 939/0، 932/0 و 921/0). در ایستگاه داراب نیز به استثنای تیمار دمایی صفر درجه که هر دو مدل ضریب تبیین برابر (797/0) و تیمار دمایی صفر و 25 درجه سانتیگراد که روش حداقل-حداکثر ضریب تبیین بهتری داشت (731/0)، روش میانگین دارای ضریب همبستگی بالاتری بوده است (799/0 و 803/0 به ترتیب برای تیمارهای دمایی صفر،26؛ صفر،30).

مقادیر RMSE (جدول 7) مربوط به دو ایستگاه نیز نشان داد که در ایستگاه پارس آباد در همه تیمارهای دمایی، روش میانگین کمترین مقدار را داشت (به ترتیب تیمارهای دمایی : روش میانگین 363/1، 423/1، 412/1، 37/1 و روش حداقل-حداکثر 445/1، 447/1، 449/1، 446/1). در ایستگاه داراب به استثنای آستانه دمایی صفر درجه که روش میانگین کمترین RMSE را داشت، در سایر تیمارهای دمایی روش حداقل-حداکثر مقادیر کمتری دارد (به ترتیب 242/1، 231/1، 15/1). در نتیجه در ایستگاهی با اقلیم معتدل (پارس آباد) روش میانگین و در اقلیم خشک (داراب) روش حداقل-حداکثر دقت بالاتری داشتند.

از لحاظ بیش برآوردی یا کم برآوردی درجه-روز رشد نیز تغییرات جالبی مشاهده شد. در ایستگاه پارس آباد مقدار قدر مطلق RES در آستانه های دمایی صفر درجه و صفر، 30 درجه سانتیگراد؛ روش میانگین و در دو آستانه دیگر روش حداقل- حداکثر مقدار کمتری نشان داد اما در ایستگاه داراب روش میانگین صرفاً در آستانه دمایی صفر درجه کمترین مقدار قدر مطلق RES و در سایر آستانه ها روش حداقل-حداکثر کمترین مقدار قدر مطلق RES را داشت. نتایج نشان دادند که با افزایش دامنه شبانه روزی دما و زیادتر شدن اختلاف بین دمای آستانه انتخاب شده و دمای حداکثر، روش حداقل-حداکثر بر روش میانگین برتری داشته و ارجح می باشد و این ارجحیت در اقلیم های خشک گرم بیشتر دیده شد.

بحث

با توجه به اینکه تخمین صحیح و دقیق درجه-روز رشد باعث برنامه ریزی دقیق در امور مربوط به هواشناسی زیستی می گردد، استفاده از داده های ساعتی دما باعث محاسبه دقیق تر این شاخص خواهد شد. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق، مشاهده گردید که روش های رایج محاسبه درجه-روز رشد که مبتنی بر استفاده از داده های روزانه دما می باشند با آنچه که در واقعیت وجود دارد اختلاف دارند. این اختلاف در کل مراحل فنولوژی (رویشی و زایشی ) و کل دوره رشد مشاهده گردید. نتایج بیان می کنند که اقلیم تأثیر مهمی در محاسبه درجه-روز رشد در هر روز خواهد داشت به طوری که در اقلیم های گرم و خشک به ازای هر روز در طول فصل رشد، مقدار بیشتری درجه-روز رشد نسبت به اقلیم های معتدل تامین خواهد گردید به عبارت دیگر، این امر بیانگر رسیدگی زودتر محصول گندم در اقلیم های گرم و خشک نسبت به اقلیم های سرد و معتدل می باشد. روش محاسبه درجه-روز رشد پایه نیز بر این امر تأثیر بسزایی داشت. استفاده از مدل مبتنی بر داده های ساعتی دما نشان داد که روش های رایج مبتنی بر داده های روزانه بسته به مرحله فنولوژی مقادیر نیاز حرارتی را بیشتر یا کمتر برآورد کرده اند، طوری که در مناطقی با دماهای حداکثر بالاتر از آستانه تعریف شده، استفاده از روش حداقل-حداکثر نسبت به روش میانگین ارجح تر تشخیص داده شد. نتیجه نهایی بیانگر این موضوع است که اگر در مراحل ابتدایی رشد گندم (مراحل رویشی) که دامنه شبانه روزی دما کمتر می باشد از روش میانگین و در مراحل میانی و انتهایی (مراحل زایشی) که دامنه شبانه روزی دما بالا می باشد از روش حداقل –حداکثر استفاده گردد، نتایج دقیق تر جهت محاسبه درجه-روز رشد گندم بدست خواهد آمد که با نتایج به دست آمده توسط محققان دیگر مطابقت دارد(Mc Master & Wilhelm,1997) مطابقت نشان می دهد. با توجه به نتایج گرفته شده ملاحظه گردید مقادیر درجه-روز رشد حاصل از داده های با مقیاس ساعتی، کمتر از مقادیر حاصل شده از داده های روزانه بوده که به معنی دخیل ننمودن روند ساعتی دما در محاسبه درجه-روز رشد می باشد. به دلیل محدودیت در ثبت داده های ساعتی دما که صرفاً در تعداد محدودی از ایستگاه های هواشناسی (سینوپتیک) انجام می شود، پیشنهاد می گردد داده های ساعتی دما ثبت گردد یا از مدل های دقیق تری برای استخراج داده های ساعتی دما بر اساس داده های روزانه استفاده گردد. در عین حال با توجه به اقلیم های موجود، استفاده از آستانه های دمایی مختلف نتایج متفاوتی در پی خواهد داشت. بدین جهت پیشنهاد می گردد در استفاده از آستانه های دمایی نیز توجه خاصی صورت گیرد. نحوه محاسبه درجه-روز رشد نیز نشان داد تفاوت زیادی در مراحل فنولوژی مختلف بدست خواهد آمد. لذا پیشنهاد می گردد بسته به فصل رشد، آستانه های دمایی و نوع روش یا مدل محاسبه درجه-روز رشد پایه در مراحل زایشی و رویشی از روش های مختلفی برای تخمین درجه-روز رشد استفاده گردد (Mc Master & Wilhelm,1997). با توجه به اینکه در مراحل فنولوژی مختلف دمای پایه و آستانه بالایی فرق می کنند (Porter & Gawith,1999)، پیشنهاد می گردد بررسی نیاز حرارتی با دماهای پایه و آستانه مختص هر مرحله فنولوژی صورت گرفته و با مقیاس های زمانی کوتاه تر ترکیب گردد که در این حالت نیاز حرارتی به طور واقعی تری تخمین زده خواهد شد.

تشکر و قدردانی

بدینوسیله از همکاری سازمان هواشناسی کشور به علت در اختیار گذاشتن داده های هواشناسی و فنولوژی تشکر و قدردانی می شود.