>

دراسة تأثير التغيرات المناخية المتوقعة في بعض أصناف القمح المزروع في سورية

الملخص

يهدف البحث إلى تقييم تأثير التغيرات المناخية المستقبلية في إنتاجية وطول موسم نمو والإنتاجية المائية لأصناف القمح الطري والقاسي باستخدام النموذجين الرياضيين Aquacrop وCropsyst. نُفذ البحث في محافظة الحسكة - مدينة القامشلي وفي منطقة الغاب - مدينة السقيلبية (زراعة بعلية)، حيث تم زراعة ثلاثة أصناف من القمح القاسي بحوث11، شام9، دوما1، وثلاثة أصناف من القمح الطري شام4، شام6، وجولان2، وفي محافظة ريف دمشق – قرحتا (زراعة مروية) تم زراعة ثلاثة أصناف من القمح القاسي شام9- شام7- دوما1، وثلاثة أصناف من القمح الطري شام4 – بحوث8 – شام10، تمت الزراعة لموسمين حيث استُخدمت بيانات الموسم الأول لمعايرة النموذجين وبيانات الموسم الثاني للتحقق من دقة وكفاءة النموذجين، نتائج مقارنة قيم الإنتاجية الحبية والحيوية المقاسة حقلياً وقيم الإنتاجية الحبية والحيوية المحسوبة من النموذج Aquacrop بعد عمليتي المعايرة والتحقق لجميع أصناف القمح القاسي والطري في المواقع الثلاثة (القامشلي – الغاب – قرحتا) أظهرت تقارباً بين القيم المقاسة حقلياً وتلك المحسوبة باستخدام النموذج، حيث سُجل توافق جيد جداً بين القيم المقاسة حقلياً والمحسوبة من قبل النموذج لجميع أصناف القمح نظراً للقيمة المرتفعة لمؤشر ويلموت للتوافق >99% ، وانخفاض قيم كل من خطأ التحيز MBE التي تراوحت بين 0.007 و 0.31 والخطأ المطلق MAE التي تراوحت بين 0.02 و0.31 والجذر التربيعي لمتوسط الخطأ RMSE التي تراوحت بين 0.03 و 0.32 (طن/هكتار) ، وNRMSE  التي تراوحت بين 1% و 2%.

كما أظهرت نتائج مقارنة قيم الإنتاجية الحبية المقاسة حقلياً وقيم الإنتاجية الحبية المحسوبة من النموذج Cropsyst بعد عمليتي المعايرة والتحقق لجميع أصناف القمح القاسي والطري في المواقع الثلاثة (القامشلي – الغاب – قرحتا) تقارباً بين القيم المحسوبة حقلياً وتلك المقاسة باستخدام النموذج، حيث سُجل توافق جيد جداً بين القيم المقاسة حقلياً والمحسوبة بالنموذج لجميع أصناف القمح نظراً للقيمة المرتفعة لمؤشر ويلموت للتوافق حيث تراوحت بين  92و99%، وانخفاض قيم كل من خطأ التحيز MBE التي تراوحت بين 0.003 و 0.3 والخطأ المطلق MAE التي تراوحت بين 0.02 و 0.4 والجذر التربيعي لمتوسط الخطأ RMSE التي تراوحت بين 0.02 و0.4 (طن/هكتار).

وهذا يدل على قدرة النموذجين على محاكاة إنتاجية الأصناف بدقة عالية في ظل التغيرات المناخية المتوقعة لمنطقة الدراسة، حيث تم استخدام نتائج 6 نماذج مناخية وفق السيناريو SSP5-8.5 لتقييم أثر التغيرات المناخية في أصناف القمح المدروسة CMCC-CM2-SR5، CNRM-ESM2-1،EC-Earth3-Veg،MPI-ESM1-2-LR،MRI-ESM2-0،NORESM2-MM خلال فترتين (2031 – 2050) و(2051 – 2070) بالمقارنة مع فترة الأساس (1986 – 2005)، وبينت النتائج أن التغيرات المناخية المستقبلية وفق النموذج Aquacrop ستؤدي لزيادة إنتاجية جميع الأصناف المدروسة لموقع القامشلي خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 39.4 % و60.1% مقارنةً مع فترة الأساس (1968 – 2005)، كما سجل انخفاض طول موسم نمو جميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة المستقبلية بنسب تراوحت بين -4.7%و-12.2% (من 8 إلى 21 يوماً) مقارنةً مع فترة الأساس، كما زادت الإنتاجية المائية لجميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 50% و 84% مقارنةً مع فترة الأساس، أما النموذج Cropsyst فقد توقع انخفاض الإنتاجية الحبية لجميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين -6% و-29.01% مقارنةً مع فترة الأساس.

وأظهرت بالنسبة لموقع الغاب النتائج أن التغيرات المناخية المستقبلية باستخدام النموذج Aquacrop ستؤدي لارتفاع إنتاجية جميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 21.07%و42.56% مقارنةً مع فترة الأساس، ولوحظ انخفاض طول موسم نمو جميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين -5.1%و-15.21% (من 8 إلى 26 يوماً) مقارنةً مع فترة الأساس، بالإضافة لذلك زادت الإنتاجية المائية لجميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 30.61%و59.34% مقارنةً مع فترة الأساس، كما توقع النموذج Cropsyst ارتفاع إنتاجية جميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 7.66%و17.06% مقارنةً مع فترة الأساس.

بينت النتائج في موقع قرحتا أن التغيرات المناخية المستقبلية باستخدام النموذج Aquacrop ستؤدي إلى زيادة إنتاجية جميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 21.95% و50.173% مقارنةً مع فترة الأساس، وانخفض طول موسم نمو جميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين -4.19%و-10.56% (من 7  إلى 16 يوماً) مقارنةً مع فترة الأساس، كما زادت الإنتاجية المائية لجميع الأصناف المدروسة خلال فترتي الدراسة بنسب تراوحت بين 27.27%و62.82% مقارنةً مع فترة الأساس، وتوقع النموذج Cropsyst ارتفاع إنتاجية جميع الأصناف المدروسة خلال الفترة (2031 - 2050) بنسب تراوحت بين 1.48%و4.93% مقارنةً مع فترة الأساس، إلا أن الإنتاجية في الفترة (2051 - 2070) عادت وانخفضت بنسب تراوحت بين 6.87%و13.35% مقارنةً مع فترة الأساس.

الكلمات المفتاحية: القمح – الإنتاجية الحبية – الإنتاجية الحيوية – Cropsyst - Aquacrop - التغيرات المناخية – طول موسم النمو – الإنتاجية المائي

Assessing the impact of  future climate change on selected wheat cultivars grown in Syria

Abstract

This research aims to evaluate the impact of future climate changes on the productivity, growing season length, and water productivity of Triticum aestivum and Triticum durum wheat cultivars using two crop simulation models: AquaCrop and CropSyst. The study was conducted in two regions of Syria: Al-Hasakah Governorate (Qamishli) and Al-Ghab Plain (As-Saqilbiyah), representing rainfed agriculture, and rural Damascus Governorate (Qrhta), representing irrigated agriculture.

In the rainfed areas (Qamishli and Al-Ghab), three durum wheat cultivars (Buhooth 11, Cham 9, and Doma 1) were planted alongside three bread wheat (Triticum aestivum) cultivars (Cham 4, Cham 6, and Golan 2). In the irrigated area (Qrhta), three durum wheat cultivars (Cham 9, Cham 7, and Doma 1) were planted along with three bread wheat cultivars (Cham 4, Buhooth 8, and Cham 10). The cultivation spanned two growing seasons; data from the first season were used for model calibration, while data from the second season were used for validation.

The results of comparing field-measured grain and biomass yields with those predicted by the AquaCrop model after calibration and validation for all durum and bread wheat cultivars at the three sites (Qamishli, Al-Ghab, and Qrhta) demonstrated a strong agreement between measured and predicted values. A high Wilmot index (>99%), low bias error (MBE) ranging from 0.007 to 0.31, absolute error (MAE) between 0.02 and 0.31, root mean square error (RMSE) between 0.03 and 0.32 tons/ha, and normalized root mean square error (NRMSE) between 1% and 2% confirmed the model's accuracy.

Similarly, the results of comparing field-measured grain yields with those calculated by the CropSyst model after calibration and validation for all durum and bread wheat cultivars at the three sites also showed close agreement. A very good correlation was observed, with the Wilmot index ranging from 92% to 99%, low bias error (MBE) between 0.003 and 0.3, absolute error (MAE) between 0.02 and 0.4, and root mean square error (RMSE) between 0.02 and 0.4 tons/ha.

These findings indicate the ability of both models to simulate wheat cultivar productivity with high accuracy under projected climate change scenarios for the study area. Six global climate models based on the SSP-5-8.5 scenario were used to project the impact of climate change on the studied wheat cultivars: CMCC-CM2-SR5, CNRM-ESM2-1, EC-Earth3-Veg, MPI-ESM1-2-LR, MRI-ESM2-0, and NORESM2-MM during the periods (2031–2050) and (2051–2070), compared to the baseline period (1986–2005).

The results indicated that future climate change, according to the AquaCrop model, would lead to an increase in the productivity of all studied cultivars at the Qamishli site during both study periods, with increases ranging from 39.4% to 60.1% compared to the baseline period (1986–2005). However, the length of the growing season for all cultivars decreased during both future periods, ranging from -4.7% to -12.2% (8 to 21 days) compared to the baseline period. Additionally, water productivity increased significantly, ranging from 50% to 84%. In contrast, the CropSyst model predicted a decrease in grain yield for all cultivars during both study periods, ranging from -6% to -29.01%.

For the Al-Ghab site, the AquaCrop model projected an increase in the productivity of all studied cultivars during both study periods, ranging from 21.07% to 42.56%. The growing season length decreased by -5.1% to -15.21% (8 to 26 days), while water productivity increased by 30.61% to 59.34%. The CropSyst model, however, predicted a smaller increase in productivity, ranging from 7.66% to 17.06%.

At the Qrhta site, the AquaCrop model projected an increase in productivity for all cultivars during both study periods, ranging from 21.95% to 50.17%. The growing season length decreased by -4.19% to -10.56% (7 to 16 days), while water productivity increased by 27.27% to 62.82%. The CropSyst model predicted a slight increase in productivity during the period (2031–2050), ranging from 1.48% to 4.93%, but a decline during the period (2051–2070), ranging from -6.87% to -13.35%.

 Keywords: Wheat, Grain Yield, Biomass Yield, CropSyst, AquaCrop, Climate Change, Growing Season Length, Water Productivity.