Cropgro-ayçiçek modelinin farklı sulama rejimlerindeki performansının belirlenmesi ve Akdeniz koşullarında iklim değişikliğinin ayçiçek üretimine etkisinin değerlendirilmesi
Determining the performance of the cropgro-sunflower model in different irrigation regimes and evaluating the effect of climate change on sunflower production in Mediterranean conditions
Yazar: CLEVER MWIKA MAAMBO
Danışman: PROF. DR. SEMİH METİN SEZEN
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Akdeniz = Mediterranean ; Ayçiçeği = Sunflower ; Sulama aralığı = Irrigation interval ; Sulama programı = Irrigation program ; İklim değişikliği = Climate change

Özet:
Bu araştırma, Akdeniz koşullarında damla sulama sistemiyle sulanan ayçiçeğinde Oleko çeşidinde farklı sulama programlarının verim ve su kullanımı üzerine etkilerini belirlemek ve ayçiçeği verimini tahmin etmede CROPGRO V4.7.5 modelinin performansının ve duyarlılığının belirlenmesi amacıyla 2010 ve 2011 yıllarında yürütülmüştür. Bu araştırma ayrıca Akdeniz bölgesinde iklim değişikliğinin ayçiçeği verimine olası etkilerinin tahmin edilmesi amacıyla yapılmıştır. Çalışmada ana konuları sulama aralıkları(CPE), alt konuları ise sulama düzeyleri (IL) oluşturmuştur. Sulama programında 3 farklı sulama aralığı, yığışımlı buharlaşma değerlerinden (CPE1: ΣEo = 25 ± 2.5 mm; CPE2: ΣEo = 50 ± 5 mm; CPE3: ΣEo = 75 ± 5 mm olduğunda sulama) oluşurken, 4 farklı sulama düzeyi (IL1= 0.50; IL2=0.75; IL3=1.00; IL4=1.25) oluşturulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre; sulama aralığı ile sulama düzeyi interaksiyonu ayçiçeği dane verimini istatistiksel olarak %1 hata seviyesinde önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir. Her iki deneme yılında da en yüksek verim CPE2-IL1.25, en düşük verim ise susuz konudan alınmıştır. Sulama aralığı ve sulama düzeyi; ayçiçeğinde verimi, yaprak alanını, hasat indeksini, su kullanım randımanı (WUE) ve sulama suyu kullanım randımanı (IWUE) önemli derecede etkilemiştir. Sonuçta; CPE2IL125 sulama programı yörede yüksek ayçiçeği ürünü almak için önerilebilir. Model çalışmasının ilk bölümünde DSSAT CROPGRO-Ayçiçeği modelinin kalibrasyon ve değerlendirmesi yapılmıştır. Ardından iklim projeksiyonu verileri bitki simulasyon modelinde girdi olarak kullanılarak olası iklim değişikliklerinin ayçiçeği verimi üzerine etkileri ortaya konulmuştur. Çalışmada RCP4.5 ve RCP8.5 iklim senaryoları ve  HadGEM2-ES, MPI-ESM-MR, GFDL-ESM2M küresel iklim modelleri iklim projeksiyonları olarak kullanılmıştır. Gelecek dönem kısa dönem (KD) 2023-2040, orta dönem (OD) 2041-2070, uzun dönem (UD) 2071-2098 olmak üzere üç ayrı periyotta değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonuçlarına göre, Tarsus iklim koşullarında kısıtlı sulama altında ayçiçeği verimi, RCP4.5 senaryosunda KD ve OD dönemlerinde sırasıyla %6.8 ve %5.0 artarken, UD döneminde %8.1 azalacaktır. RCP8.5 senaryosunda ayçiçeği verimliliği KD'de %7.1, OD ve UD dönemlerinde sırasıyla %13.4 ve %28.9 azalacaktır. Benzer şekilde, tam sulama koşullarında, RCP4.5 senaryosunda ayçiçeği veriminin KD ve OD dönemlerinde sırasıyla %7.6 ve %8.2 oranında artması, UD döneminde ise %2.9'luk bir azalma beklenmektedir. RCP8.5 senaryosunda ayçiçeği veriminin KD'de %6.3 artması beklenirken, OD ve UD dönemlerinde sırasıyla %2.3 ve %22.2'lik bir azalma beklenmektedir. CROPGRO-Ayçiçeği modeli simulasyon sonuçlarında elde edilmiş ayçiçeği verimi ve bitki büyüme parametrelerinin kestirilen değerlerinin ölçülen değerlere yakın olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, CROPGRO- Ayçiçeği modeli farklı sulama yönetimi koşulları altında ayçiçeğinın verimini doğru olarak tahmin etmek için kullanılabilir.

Abstract:
This research was carried out to determine the performance and sensitivity of the CROPGRO V4.7.5 model in determining the effects of different irrigation programs on yield and water use in sunflower (Oleko) irrigated with drip irrigation system in Mediterranean conditions in 2010 and 2011. In the irrigation program, 3 different irrigation intervals are formed from accumulated evaporation values (CPE1: ΣEo = 25 ± 2.5 mm; CPE2: ΣEo = 50 ± 5 mm; CPE3: ΣEo = 75 ± 5 mm), 4 different irrigation levels (IL0.50 = 0.50 ; IL0.75 = 0.75; IL1.00 = 1.00; IL1.25 = 1.25). According to the results obtained; irrigation interval and irrigation level interaction was found to significantly affect total sunflower grain yield at 1% error level statistically. In both experimental years, the highest yield was recorded from CPE2-IL1.25 and the lowest yield was recorded from CPE3-IL0.50. The total amount of irrigation water applied to the subjects varied between 199mm and 578 mm while plant water consumption values varied between 243mm and 611 mm in both years. Irrigation interval and irrigation level; The yield of Sunflower significantly affected dry matter, leaf area, harvest index, water use efficiency (WUE) and irrigation water use efficiency (IWUE) values. Based on the resuts, the CPE2IL1.25 irrigation program can be recommended for high yields in the region. In the first part of the model study, the calibration and evaluation of the DSSAT CROPGRO-Sunflower model was made. Then, using the climate projection data as input in the plant simulation model, the effects of possible climate changes on sunflower yield were revealed.
The data sets of 3 Global Climate Models (HadGEM2-ES, MPI-ESM-MR, GFDL-ESM2M) and RCP4.5 and RCP8.5 scenarios were used to create climate projections. The upcoming period were evaluated in three separate periods, namely near-term(KD) 2023-2040, mid-term(OD) 2041-2070, and long-term(UD) 2071-2098. To comprehensively evaluate the possible impacts of climate change, the analyzes were made in two separate categories as recommended full irrigation (CPE2IL1.25) conditions and deficit irrigation (CPE2IL1.00) under water scarcity conditions. According to the results of the study, sunflower productivity under water scarcity in Tarsus climatic conditions will increase by 6.8% and 5.0% in KD and OD periods respectively whereas decrease by 8.1% in the UD period in RCP4.5 scenario. In the RCP8.5 scenario sunflower productivity will increase by 7.1% in KD whereas decrease by 13.4% and 28.9% in OD and UD periods respectively. Similarly, In full irrigation conditions, sunflower yield is expected to increase by 7.6% and 8.2% in KD and OD periods respectively while a 2.9% decrease is expected in the UD period in RCP4.5 scenario. In the RCP8.5 scenario sunflower yield is expected to increase by 6.3% in KD while a decrease by 2.3% and 22.2% is expected in OD and UD periods respectively. The CROPGRO-Sunflower model simulation results showed that the estimated values of sunflower yield and plant growth parameters were close to the measured values. Therefore, the CROPGRO-Sunflower model can be used to accurately predict sunflower yield under different irrigation management conditions.