Meteorolojik faktörlerin bitki gelişimine etkilerinin bitki-iklim modelleri ile belirlenmesi
Determination of the effects of the meteorological factors on crop growth using crop-climate models
Yazar: BARIŞ ÇALDAĞ
Danışman: DOÇ.DR. LEVENT ŞAYLAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: Meteoroloji = Meteorology
Dizin: Bitki gelişimi = Plant development ; Buğday = Wheat ; Meteoroloji = Meteorology ; İklim = Climate

Özet:
METEOROLOJİK FAKTÖRLERİN BİTKİ GELİŞİMİNE ETKİLERİNİN BİTKİ-İKLİM MODELLERİ İLE BELİRLENMESİ ÖZET Kontrol edilemeyen birçok faktör dünyanın atmosferini yönlendirici rol oynamaktadır. Bu durum daha çok meteorolojik parametrelerin belirsizliğinden kaynaklanmaktadır. Belirsizliğin ortaya koyduğu karmaşıklık, meteoroloji biliminin etkide bulunduğu tüm alanları ve bu bilim dalının uygulama alanlarından biri olan tarımsal meteoroloji alanımda önemli ölçüde yönlendirmektedir. Meteoroloji biliminin özellikle bitkisel üretime yaptığı etkileri inceleyen Tarımsal Meteorolojinin amaçlarından biri, meteorolojik faktörlerin bu sektörde üretilen ürünlere olumlu veya olumsuz etkilerini tahmin etmek, belirlemek ve elde edilen sonuçlara göre ilgilileri uyararak yönlendirmektir. Dünya' da son yıllarda yapılan çalışmalar özellikle meteorolojik faktörler ve bunların olası değişikliklerinin bitkisel üretime etkilerini belirlemek amacıyla kullanılan bitki-iklim simulasyon modelleri üzerinde yoğunlaşmıştır. Ülkeler iklim değişikliklerinin bitkisel üretimlerini nasıl etkileyeceğini tahmin etmek ve bu değişikliklerin tarımsal üretim açısından avantajları ile dezavantajlarını belirlemek için model çalışmalarına önemli destekler sağlamaktadırlar. Bu çalışmada, Türkiye'de ve Dünya' da en önemli besin kaynağı olan buğday bitkisinin gelişimine meteorolojik faktörlerin ve bu faktörlerde meydana gelmesi muhtemel değikliklerin yapacağı etkiler araştırılmıştır. Çalışma Kırklareli Köy Hizmetleri Atatürk Araştırma Enstitüsü'nde uygulamak olarak yürütülmüştür. Araştırmalarda buğday bitkisinin 1997-1998 ve 1998-1999 gelişme dönemlerinde ölçülen meteorolojik, toprak ve bitki gelişimi ile ilgili veriler kullanılmıştır. Tam otomatik bir meteoroloji istasyonu kullanılarak alman meteorolojik veriler ile birlikte, analizlerde kullanılan modeller için gerekli toprak ve bitki parametreleri deneme alanında ölçülmüş ve gözlenmiştir. Modelleme kapsamında gerçekleştirilen simulasyonlarda açıklamalı bitki-iklim modellerinden CERES-Wheat ve SEVIWASER modelleri kullanılarak her iki ölçüm dönemi için bitki gelişimi meteorolojik faktörlerin etkisi altında analiz edilmiştir. Uygulanan benzeşimlerin sonuçlan, bitki gelişimi, kuru madde miktarı, verim ve buharlaşma değişkenleri açısından ele alınmış ve bu model sonuçlan karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sonuçta açıklamalı modellerin bitki gelişimi ve verimi üzerinde oldukça tatmin edici ön tahminler gerçekleştirebildikleri bir kez daha ortaya çıkmıştır. Meteorolojik faktörlerdeki değişime bitkinin gösterdiği reaksiyonlar, uygulanan senaryonun ekstremliğine bağlıdır. CERES-Wheat Modeli 98-99 döneminde 1 °C sıcaklık senaryosunda dikkate değer bir ürün miktan değişimi öngörmemiştir. Ancak sıcaklığın 2 °C değişimi durumunda verimin yaklaşık % 9 oranında sapacağı belirlenmiştir. Tüm simulasyonlarda bitki gelişiminin en hassas olduğu parametre güneş radyasyonu olarak tespit edilmiştir. 97-98 gelişme dönemi için güneş radyasyonunda gerçekleşmesi XVmuhtemel % 20 oranındaki değişimin ürün miktarında % 20 ile % 30 arasında artış veya azalış şeklinde yansıyacağı SIMWASER Modeli tarafından tahmin edilmiştir. Modeller, buğdayın özellikle evapotranspirasyon konusunda yağış değişimine karşı büyük tepkiler göstermeyeceğini öngörmüşlerdir. Bu simulasyonların yanı sıra çalışmada birden fazla meteorolojik parametrenin aynı anda değişmesinin beklendiği çok sayıda senaryo da ayrıca dikkate alınmıştır. CERES-Wheat Modeli ile karbondioksit (CO2) değişimlerine yönelik simulasyonlar da gerçekleştirilerek elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. C02'nin özellikle radyasyon parametresi ile birlikte dikkate alındığı senaryoların bitki gelişimini önemli düzeyde etkilediği belirlenmiştir. xvı

Abstract:
DETERMINATION OF THE EFFECTS OF THE METEOROLOGICAL FACTORS ON CROP GROWTH USING CROP-CLIMATE MODELS SUMMARY Various uncontrollable factors dominate the phenomenon in the atmosphere of the world. This situation can be caused by the uncertainty of the meteorological parameters. The complexity formed by this uncertainty directs all of the fields that are affected by meteorology, including one of the applied fields of this science branch; agricultural meteorology. One of the main aims of the agricultural meteorology is to examine especially the effects of meteorological factors on agricultural production. The other is to forecast and determine any positive or negative effects of meteorological factors on the products and to warn and direct the people concerned. Recent studies in the world intensify on the effects of the meteorological factors and their possible changes on crop production. Countries provide important support for modelling studies to predict the effects of climate changes on crop production together with the advantages and disadvantages of these changes. In this study, the effects of the meteorological factors and their possible changes have been investigated for the wheat crop, which represents the primary nutrient source for Turkey and for the whole world. The study has been practically performed in the Atatürk Research Institute of Kırklareli. The measured meteorological, soil and plant growth data were used in models for two winter wheat growing periods, 1997-1998 and 1998-1999. The meteorological data has been measured from a full-automatic meteorology station. Additionally, the soil and crop parameters, which were necessary for the inputs of models used by the analyses, were been practically measured and observed on the research area. In this research, two explanatory crop-climate models, CERES-Wheat and SIMWASER were used to analyse the crop growth for both growing periods. The results of the simulations were evaluated with the results of crop growth, biomass, grain yield and evapotranspiration. Hence, it has been proved once more, that the explanatory models can forecast the growth and yield, satisfactorily. The results of model simulations became more clear when applied to extreme scenarios on the rise. There is no serious crop production change if the temperature changes 1 °C by using the CERES-Wheat Model in 98-99 period. Another scenario corresponding to a temperature change of 2 °C, indicated 9 % change in cumulative crop dry weight. The reaction of the results of the model simulations increased parallel with growing change rates of the meteorological parameters. In all used simulations, solar radiation was estimated as the most effective parameter on crop growth. SIMWASER predicted that crop productivity change would be over 20% for solar radiation changes of 20 % in the 97-98 growing period. Both models have estimated that the evapotranspiration of the wheat crop was not seriously affected by rainfall variations. XV11Additionally, multi-parameter change scenarios on crop productivity had been taken into account, too. In this study, carbondioxyde change simulations were also applied to predict its single and integrated effects on crop productivity by using the CERES-Wheat Model. As a result, it has been observed that C02-solar radiation scenarios would give effective results, especially. XV1U