بخشی از مقاله
مقدمه
فرآیند حرکت آب و آبشویی نیترات در پروفیل خاک بسیار پیچیده است. ولی شناخت چگونگی حرکت نیترات در پروفیل خاک و عوامل موثر بر حرکت آن کمک موثری در جلوگیری از تلفات عناصر غذایی، جلوگیری از آلودگی آب های سطحی و زیر زمینی و خاک و به طور کلی مدیریت صحیح و کاهش آبشویی نیترات از منطقه رشد ریشه مینماید - رهبری، . - 1385 پژوهش های انجام شده در ارتباط با نیتروژن مانند شستشوی آن در زمین های کشاورزی و یا تجمع در آبهای سطحی و زیرزمینی بسیار متنوع است. ولی آنچه که در بیشتر این پژوهش ها مشترک است شبیهسازی داده ها به کمک نرم افزارهای رایانه ای است. امروزه با رشد قابلیت های نرم افزاری و پیشرفت روش های رایانه ای، امکان جمع آوری، ذخیره و پردازش عوامل زمانی و مکانی مؤثر فراهم شده که نقش مؤثری در بهینه سازی و شبیه سازی داشته است. تعداد زیادی از ابزارهای مدلسازی تحلیلی و عددی برای بررسی اثر شیوه های مختلف کشاورزی در آبشویی نیتروژن، جذب مواد مغذی و عملکرد محصول در دسترس هستند. با این حال، تحقیقات کمی در خصوص شبیه سازی حرکت فرمهای مختلف نیتروژن بخصوص نیترات و با نرم افزارهای گرافیکی در سطوح مختلف کودی وجود دارد.
همچنین مدل های تعادل آب نیمه تجربی برای بهبود زمانبندی آبیاری و کاهش تلفات آب ایجاد شده اند؛ با این حال، این روش ها تنها یک بعد داشته و جریانهای آب و املاح و فشار و شیب غلظت در جهت افقی نادیده گرفته شده اند؛ در صورتی که در این تحقیق هدف شبیه سازی آبشویی نیتروژن بصورت دوبعدی با استفاده از نرم افزار HYDRUS-2D میباشد. محققان برای شبیه سازی آب و انتقال املاح در خاک های کشاورزی از مدل هایدروس دو بعدی استفاده کرده اند. برای مثال عباسی و همکاران 2003 - و - 2004، انتقال بروماید در خاکهای عریان آبیاری شده را با استفاده از هایدروس دو بعدی شبیه سازی کردند. در مطالعهای که توسط اژدری - 1389 - صورت گرفته شبیه سازی آبشویی نیتروژن در مزرعه گوجه فرنگی با استفاده از نرم افزار هایدروس دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است.
در مطالع های که در کشور پاکستان توسط آلتاف - 2012 - صورت گرفته آبشویی نیتروژن توسط آبیاری شیاری بوسیله نرم افزار هایدروس دو بعدی شبیه سازی شده تا فرصت هایی را برای بهبود بخشیدن به راندمان آبیاری ارزیابی کرده و خطر ابتلا به آبشویی نیترات را از سیستمهای آبیاری شیاری کاهش دهد. همچنین راموس و سیمونک - 2012 - در تحقیقی با استفاده از بسته نرم افزار هایدروس دو بعدی برای مدل سازی سرنوشت نیتروژن در یک طرح با سورگوم شیرین رشد یافته تحت شرایط مدیترانه ای و با در نظر گرفتن کود آبیاری قطرهای و حالتهای مختلف کیفیت آب، به این نتیجه رسیدند که محاسبه ی آب و تعادل های مواد غذایی بر اساس پیشبینیهای هایدروس دو بعدی برای سه فصل زراعی و برای کل دوره شبیهسازی میتواند باعث شود تا بهترین شیوههای مدیریت آبیاری و کود آبیاری که می توان در کاربردهای عملی آینده برای افزایش جذب مواد غذایی و کاهش آبشویی مواد غذایی بکار برد را بهتر درک کنیم.
مواد و روش ها
در این تحقیق، اثرات سطوح مختلف کود نیتروژن بر آبشویی نیتروژن در شرایط آب و هوایی گرم و خشک دزفول مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول واقع در منطقه کشاورزی سنجر و در شرایط مزرعهای انجام گرفت. این طرح به صورت طرح کاملا تصادفی در سه تکرار به انجام رسید. به همین منظور تیمار اصلی آزمایش سطوح مختلف کود نیتروژن 0 - ، 100، 150 و 200 کیلوگرم نیتروژن خالص - در نظر گرفته شد. میزان آب آبیاری بر اساس نیاز آبی 100 درصد محصول اعمال شد. میزان کود فسفره و همچنین کود پتاسه بر اساس نیاز کودی در نظر گرفته شد. بنابراین کل قطعات آزمایشی 12 عدد بود. ابعاد هر پلات به صورت 5 × 4 متری 20 - متر مربع - در نظر گرفته شد.
فاصله بین بوتهها روی هر ردیف حدود 10 تا 15 سانتیمتر و جهت جلوگیری از نشت رطوبت، فاصله بین کرتها 2 و فاصله بین تکرارها 4 متر در نظر گرفته شد. جهت بررسی آبشویی نیترات، ظروف کشت گلدانی در دو عمق 30 و 60 سانتیمتری و در داخل جویچهها قرار گرفت. جهت بررسی آبشویی نیترات در هر تکرار در دو نقطه از مزرعه و در دو عمق 30 و 60 سانتیمتری - در ابتدا و انتهای فارو - نمونه برداری شد. برای دستیابی به میزان نیترات خارج شده از دسترس گیاه توسط زهاب، غلظت نیترات موجود در آب زهاب در طول چند آبیاری اندازه گیری گردید. از روش اسپکتروفتومتری جهت تعیین غلظت نیترات استفاده شد. غلظت نیترات موجود در زهاب خارج شده از منطقه ریشه ها پارامتر خوبی جهت برآورد میزان تلفات نیترات و ازت به خارج از منطقه ریشه ها به شمار میرود.
نرم افزار گرافیکی هایدروس برای شبیه سازی حرکت آب، گرما و مواد محلول در فضای دو و سه بعدی اشباع و غیراشباع می باشد. این برنامه معادله ریچاردز را برای جریان آب در محیط غیراشباع و معادلات همرفت - انتشار افقی را برای انتقال گرما و ماده محلول به صورت عددی حل میکند. همچنین نتایج شبیه سازی در این نرم افزار از طریق نقشه های کنتوری، ایزولاین ها، نقشه های طیفی و بردارهای سرعت و یا از طریق انیمیشن با استفاده از نقشه های کنتوری و طیفی نمایش داده می شوند.
نتایج و بحث
پس از اندازه گیری غلظت نیترات در آزمایشگاه توسط دستگاه اسپکتوفتومتر، نتایج بدست آمده گردآوری و بصورت جداول و نمودارهای زیر جمع آوری گردید. برای تحقیق در مورد آبشویی نیتروژن در خاک تحت کشت گیاه کلزا آزمایشهای متعددی در یک مزرعه تحقیقاتی صورت گرفت. داده های آزمایشگاهی و صحرایی این طرح که مربوط به برآورد میزان آبشویی در لایههای مختلف خاک و تحت مقادیر مختلف کود بود تجزیه و تحلیل گردید و برای شبیه سازی آبشویی نیترات در خاک از مدل Hydrus - 2D استفاده شد. این مدل ابتدا برای دادههای بدست آمده کالیبره شد و نتیجه کالیبراسیون این بود که مدل فوق برای آنالیز و شبیهسازی آبشویی نیترات مناسب میباشد. نتایج حاصل از اجرای مدل نشان داد که افزایش مصرف کود نیترات منجر به افزایش تلفات آن میگردد و روند آبشویی نیترات نسبت به زمان، روند کاهشی داشته است.
نتایج این تحقیق نشان داد که روند شوری زهاب در طول انجام آزمایشات، روندی نزولی بوده است. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش سطوح مختلف کود نیتروژن، آبشویی نیترات افزایش پیدا کرد. همچنین پس از وارد کردن پارامترهای هیدرولیکی خاک و همچنین پارامترهای انتقال مواد محلول در خاک، شبیه سازی گرافیکی بصورت دوبعدی توسط نرم افزار هایدروس صورت گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص شد که این نرم افزار قابلیت بالایی برای شبیه سازی آبشویی نیتروژن دارد و داده های بدست آمده و شبیهسازی شده به یکدیگر نزدیک بودند؛ که نشان دهنده کارایی بالای این نرم افزار برای شبیه سازی انتقال نیتروژن میباشد.
منابع
-1 رهبری، پ.؛ جبلی، س.ج.؛ لیاقت، ع. .1385 شبیه سازی انتقال نیترات توسط مدل LEACHMN . مجله کشاورزی، 8، شماره .1 صفحه .21 - 32
-2 صیاد، غ.، موسوی، س.ف.، عباس پور، ک. و افیونی، م. - 1387 - شبیه سازی حرکت کادمیوم، مس، سرب و روی در یک خاک دست نخورده آهکی تحت کشت گندم و گلرنگ با استفاده از مدل انتقال املاح . HYDRUS مجله علوم کشاورزی ایران، .187 - 200 : 39
