Spatial Distribution of the Probability of Satisfying the Chill Requirements of Pistachio in Iran Using ERA5-Land Reanalysis Data

Document Type : Original Article

Authors

1 Faculty member of ASMERC

2 Ph.D. in Agrometeorology, Applied Meteorological Research Center, Mashhad, Iran.

3 Assistant Prof. , Climatological Research Institute, Mashhad, Iran

4 Assistant Professor, Agricultural and Natural Resources Research and Education Centre of Semnan province (Shahrood)

5 M.Sc. in Agricultural meteorologist. Rafsanjan Applied Meteorology Research Center, Kerman, Iran

10.30467/nivar.2023.416976.1263

Abstract

The pistachio nut is native to Iran and this country has the most favorable climate for cultivating pistachio trees. Generally, there were only five main pistachio producing-provinces in Iran including Kerman, Khorasan, Yazd, and Semnan. Temperature, specifically winter chill accumulation, is generally considered to be a decisive climatic factor in flowering and fruit sets. Pistachio trees require winter chilling to overcome their dormancy and initiate fruiting. If the winter chilling requirements are not met, the pistachio tree may not achieve the best yield the following year, or may not produce any fruit at all. The main goal of this work is to calculate the chilling requirements for breaking the dormancy of four pistachio cultivars, using the CH method. ERA5-Land reanalysis data of temperature have been used to delimit the potential spatial distribution of chill accumulation for these cultivars in Iran during 1981-2021. Moreover, the probability of satisfying the chilling requirements has been mapped to delineate the appropriate zones of the country where the chilling requirements can be met. The results showed the Kalle-Ghuchi cultivar could be potentially cultivated in almost every location of Iran, except coastal and mountainous areas where the chilling requirements would not be met. If a higher probability of satisfying the chilling requirements is desired (75% of the years, the requirements of winter chilling are achieved) around 0.2, 29, 47 and 66 percent of the area of Iran are potentially suitable for Akbari, Owhadi, Ahamd-Aghaei and Kalle-Ghuchi cultivars respectively. Kalle-Ghuchi can be grown with a high probability of chilling requirement satisfaction in wide areas of Iran. This information can be used to advise pistachio farmers about which cultivars are best suited to their area and which areas of our region are the most appropriate for pastiche production.

Keywords

Main Subjects

References

1. اسلامی، م.، هاشمی نسب خبیصی، ف.، حیدری صالح آباد، م.، بازماندگان، م.،1398،بررسی اثرات تغییر اقلیم بر نیاز سرمایی درخت پسته در منطقه رفسنجان،ششمین کنفرانس منطقه ای تغییر اقلیم،تهران.
2. پویان فر، ن.، مظفری، غ.، امیدوار، ک.، مزیدی، ا.، 1401، روند تغییرات نیاز سرمایی گیاه پسته و پیش بینی آن با استفاده از مدل SDSM (مطالعه موردی: یزد)، نشریه علمی جغرافیا و برنامه ریزی، دوره 26، شماره 80، صفحات 45 تا 60.
3. جوان شاه، ا.، هاشمی نسب، ح.، ابطحی، م.، شاکراردکانی، ا.، طاهری، ا.، صابری، ن.، رفیعی دولت آبادی، ع.، اسماعیلی رنجبر، ع.، اکبری پور، ا.، 1398، بررسی رابطه اونس و عیار در چهار رقم تجاری پسته ایران (کله قوچی, احمد آقایی, اوحدی و اکبری). علوم و فناوری پسته، دوره 4، شماره 7، صفحات 41 تا 58.
4. جوانشیری, ز.، اسعدی اسکویی, ا., فلامرزی, ی.، عباسی, ف.، 1401، ارزیابی دقت داده‌های بازتحلیل پایگاه‌های اقلیمی جهانی CFS-v2، MERRA-2، ERA-5 برای برآورد دمای متوسط در مناطق مختلف کشور. مجله ژئوفیزیک ایران. انتشار آنلاین.
5. حکم آبادی، ح.، جوان شاه، ا.، 1383، تامین نیاز سرمایی و اهمیت آن در پسته، شورای انتشارات موسسه تحقیقات پسته کشور، صص 40.
6. دیداری، ش. قاسمی، م ، م و پاک پرور، م.، 1399، ارزیابی دقت داده‌های باز‌تحلیل ERA-Interim در برآورد دمای حداقل، حداکثر و میانگین دمای هوا در سطح استان فارس، پنجمین همایش ملی دانش و فناوری علوم کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست ایران، تهران ،https://civilica.com/doc/111737.
7. سام خانیانی، ع.، محمدی، ع.، 1401، مقایسه داده‌های بازتحلیل ERA5-Land با مشاهدات زمینی در ایران، مجله ژئوفیزیک ایران، دوره اول، شماره 16، صفحات 195 تا 212.
8. سبزی پرور، ع.، نوروزولاشدی، ر.،1393،بررسی اثر گرمایش جهانی بر تأمین نیاز سرمایی و روند شکوفه دهی ارقام پسته در کرمان،کنفرانس بین المللی توسعه پایدار، راهکارها و چالش ها با محوریت کشاورزی، منابع طبیعی، محیط زیست و گردشگری، تبریز.
9.  شجاعی, ط.، فلاح قالهری، غ.، کاشکی, ع.،1398،  بررسی مراحل فنولوژیکی درخت انگور کشمشی و تغییرات انباشت سرمایی آن در ایران. جغرافیای طبیعی، دوره 12، شماره 46، صفحات 31 تا 44.
10. شکری کوچک، س. آخوند علی، ع.م و شریفی، م. ر.، 1398، معرفی و مقایسه عملکرد دو پایگاه جهانی داده بازتحلیل در برآورد دمای هوای روزانه بیشینه،کمینه و میانگین )مطالعه موردی:حوضه آبریز رودخانه حله(، مجله ژئوفیزیک ایران، دوره 3، شماره 13، صفحات 53 تا 68.
11. عربی یزدی، ا.ثنایی نژاد، س.ح. مفیدی، ع.، 1398، ارزیابی تولیدات شبکه‌ای تحلیل مجدد پایگاه اروپایی پیش بینی‌های میان‌مدت جوی ECMWF درمناطق اقلیمی مختلف ایران. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، دوره 10، شماره 38، صفحات 63 تا 76.
12. عزیزی، م.، جوانشیر، ر.، رحمتی، ا.، شایقی، ا.، باختر،  آ.، 1399، ارزیابی عملکرد داده‌های بازتحلیل ‌شده Era-5 در تخمین بارش روزانه و ماهانه در استان اردبیل. تحقیقات آب و خاک ایران، دوره 51، شماره 11، صفحات 2937 تا 2951.
13. فلاح قالهری، غ.، احمدی، ح.، 1397، واکاوی الگوی انباشت سرمایی مناطق سردسیر ایران بر اساس مدل های CH، Utah، فصلنامه جغرافیا و توسعه، دوره 16، شماره 51، صفحات 99 تا 120.
14. Alburquerque, N., García-Montiel, F., Carrillo, A. and Burgos, L., 2008. Chilling and heat requirements of sweet cherry cultivars and the relationship between altitude and the probability of satisfying the chill requirements. Environmental and Experimental Botany, 64(2), pp.162-170.
15. Arce, C., & Uribe, E., 2015. Managing Vulnerability and Boosting Productivity in Agriculture through Weather Risk Mapping, World Bank Group Report, Number 92400.
16. Asadi Oskouei, E., Delsouz Khaki, B., Kouzegaran, S., Navidi, M.N., Haghighatd, M., Davatgar, N. and Lopez-Baeza, E., 2022. Mapping Climate Zones of Iran Using Hybrid Interpolation Methods. Remote Sensing, 14(11), p.2632.
17. Baker, J.C., Castilho de Souza, D., Kubota, P.Y., Buermann, W., Coelho, C.A., Andrews, M.B., Gloor, M., Garcia-Carreras, L., Figueroa, S.N. and Spracklen, D.V., 2021. An assessment of land–atmosphere interactions over South America using satellites, reanalysis, and two global climate models. Journal of Hydrometeorology, 22(4), pp.905-922.
18. Baldocchi, D. and Wong, S., 2008. Accumulated winter chill is decreasing in the fruit growing regions of California. Climatic Change, 87, pp.153-166.
19. Cao, B., Gruber, S., Zheng, D. and Li, X., 2020. The ERA5-Land soil temperature bias in permafrost regions. The Cryosphere, 14(8), pp.2581-2595.
20. Chen, Y., Sharma, S., Zhou, X., Yang, K., Li, X., Niu, X., Hu, X. and Khadka, N., 2021. Spatial performance of multiple reanalysis precipitation datasets on the southern slope of central Himalaya. Atmospheric Research, 250, p.105365.
21. Elloumi, O., Ghrab, M., Kessentini, H. and Mimoun, M.B., 2013. Chilling accumulation effects on performance of pistachio trees cv. Mateur in dry and warm area climate. Scientia Horticulturae, 159, pp.80-87.
22. Alijani, B. and Saligheh, M., 2022. Spatial Analysis of Pistachio Cultivates (Growth Period) in Iran. Journal of Applied researches in Geographical Sciences, 22(67), pp.1-24.
23. Huai, B., Wang, J., Sun, W., Wang, Y. and Zhang, W., 2021. Evaluation of the near-surface climate of the recent global atmospheric reanalysis for Qilian Mountains, Qinghai-Tibet Plateau. Atmospheric Research, 250, p.105401.
24. Luedeling, E., Zhang, M. and Girvetz, E.H., 2009a. Climatic changes lead to declining winter chill for fruit and nut trees in California during 1950–2099. PloS one, 4(7), p.e6166.
25. Luedeling, E., Zhang, M., Luedeling, V. and Girvetz, E.H., 2009b. Sensitivity of winter chill models for fruit and nut trees to climatic changes expected in California's Central Valley. Agriculture, Ecosystems & Environment, 133(1-2), pp.23-31.
26. Mirmousavi, S.H. and Mirian, M., 2014. Study and Zoning of Geographic Characteristics of Pistachio Cultivation in theZanjan Province. Geography and Planning, 18(49), pp.295-315.
27. Muñoz-Sabater, J., Dutra, E., Agustí-Panareda, A., Albergel, C., Arduini, G., Balsamo, G., Boussetta, S., Choulga, M., Harrigan, S., Hersbach, H. and Martens, B., 2021. ERA5-Land: A state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications. Earth system science data, 13(9), pp.4349-4383.
28. Rodríguez, A., Pérez-López, D., Sánchez, E., Centeno, A., Gómara, I., Dosio, A. and Ruiz-Ramos, M., 2019. Chilling accumulation in fruit trees in Spain under climate change. Natural Hazards and Earth System Sciences, 19(5), pp.1087-1103.
29. Sen, P.K., 1968. Asymptotically efficient tests by the method of n rankings. Journal of the Royal Statistical Society Series B: Statistical Methodology, 30(2), pp.312-317.
30. Tarek, M., Brissette, F.P. and Arsenault, R., 2020. Evaluation of the ERA5 reanalysis as a potential reference dataset for hydrological modelling over North America. Hydrology and Earth System Sciences, 24(5), pp.2527-2544.
31. Theil, H., 1950. A rank-invariant method of linear and polynomial regression analysis. Indagationes mathematicae, 12(85), p.173.
32. Trambauer, P., Dutra, E., Maskey, S., Werner, M., Pappenberger, F., Van Beek, L.P.H. and Uhlenbrook, S., 2014. Comparison of different evaporation estimates over the African continent. Hydrology and Earth System Sciences, 18(1), pp.193-212.
33. Wang, Y.R., Hessen, D.O., Samset, B.H. and Stordal, F., 2022. Evaluating global and regional land warming trends in the past decades with both MODIS and ERA5-Land land surface temperature data. Remote Sensing of Environment, 280, p.113181.
34. Weinberger, J.H., 1950. Chilling requirements of peach varieties. In Proceedings. American Society for Horticultural Science (Vol. 56, pp. 122-28).
35. Xue, C., Wu, H. and Jiang, X., 2019. Temporal and spatial change monitoring of drought grade based on ERA5 analysis data and BFAST method in the belt and road area during 1989–2017. Advances in Meteorology, 2019, pp.1-10.
36. Yilmaz, M., 2023. Accuracy assessment of temperature trends from ERA5 and ERA5-Land. Science of The Total Environment, 856, p.159182. https : // iranpistachio.org / fa / article / baqbani / 1513-ehdas
37. Tukey, J. W. 1977. Exploraory Data Analysis, 1nd ed, Addison-Wesley Publishing Co.
 

Files

History

  • Receive Date: 26 June 2023
  • Revise Date: 29 July 2023
  • Accept Date: 19 September 2023
  • First Publish Date: 19 September 2023

Share

How to cite

Statistics