بخشی از مقاله
چکیده
زهکشی کنترل شده، از روشهای مدیریت سطح ایستابی است. این تحقیق به بررسی اثر زهکشی کنترل شده بر روی میزان آبشویی نیترات و جذب آن توسط ذرت علوفهای - رقم - SC 704 در اقلیم کرج پرداخته است. سه تیمار در قالب طرح کاملا تصادفی، شامل دو تیمار کنترل سطح ایستابی در عمقهای - CD40 - 40 و 60 سانتیمتر - - CD60 و یک تیمار زهکشی آزاد - - FD، با سه تکرار در نظر گرفته شد. زمان آبیاری با توجه به تخلیه رطوبتی در تیمار FD، بمیزان 65 درصد، تعیین شد.
مقدار آبیاری تمام تیمارها، بر اساس جبران کمبود رطوبتی برای رسیدن به حد ظرفیت زراعی و با اعمال راندمان 70 درصد صورت پذیرفت. فرضیه تحقیق بر این اساس بود که تلفات آبیاری در طول فصل باعث بالا آمدن سطح ایستابی شود، اما نتایج نشان داد که در تیمارهای CD، تلفات 30 درصدی آبیاری در طول دوره اعمال تیمار، بدلیل مصرف مفید گیاه از مقادیر آب نفوذ یافته، باعث بالا آمدن سطح ایستابی تا عمقهای کنترل مورد نظر نشد، لذا بین دو تیمار کنترل سطح ایستابی اختلاف معنی داری حاصل نگردید.
اثر مدیریت سطح ایستابی بر بیلان نیترات در سطح 1 درصد معنیدار بود. حجم زهاب خروجی در تیمارFD معادل 34/8 درصد مقدار آبیاری ناخالص و در تیمارهای زهکشی کنترل شده برابر صفر بود. در تیمار FD، به دلیل وجود شرایط مساعد برای آبشویی و خروج زهاب، مقادیر نیترات خروجی، معادل 20/8 درصد نیترات ورودی بود، در حالی که خروج نیترات، در تیمارهای CD به دلیل عدم وجود زهاب مشاهده نشد.
در پایان دوره کشت، مقادیر اندازهگیری شده بیانگر تجمع بیشتر نیترات در پروفیل خاک تحت تیمار FD بود. این مشاهدات میتواند بدلیل جذب بیشتر نیترات توسط گیاه و یا پدیده دنیتریفیکاسیون در تیمارهای CD باشد. در نهایت میتوان گفت، زهکشی کنترل شده علاوه بر افزایش کارایی مصرف آب، افزایش کارایی مصرف کود و افزایش عملکرد، باعث جلوگیری از بسیاری مشکلات زیست محیطی و اقتصادی نیز، میگردد.
مقدمه
تدابیر مختلفی بمنظور کاهش تلفات نیتروژن از زهکشها وجود دارد که میتوان به کاهش میزان مصرف کودهای نیتروژنه، همزمان سازی نیاز گیاه به نیتروژن و زمان کوددهی - کود آبیاری - ، استفاده از گیاهان تثبیت کننده نیتروژن - بقولات - ، بالا بردن کیفیت کود، مکانیزه کردن کشاورزی - دی و کامرون1، - 2002، افزایش فاصله زهکش ها - فیشر و همکاران2، - 1999 و کنترل سطح ایستابی با استفاده از زهکشی کنترل شده - اسکگز و همکاران3، - 2005 اشاره نمود. زهکشی کنترل شده یکی از روشهای مدیریت سطح ایستابی است که دارای مزایای زیادی از جمله کاهش حجم زهاب، کاهش تلفات کودهای شیمیایی، کاهش آلودگی محیط زیست، افزایش تعرق، افزایش عملکرد نسبی و کارایی مصرف آب میباشد.
دیورینگ و همکاران - 1982 - 4 نشان دادند که سیستمهای کنترل نشده باعث زهکشی اضافی میگردند، به این منظور سطح ایستابی کم عمق را جهت طراحی زهکشی پیشنهاد نمودند. اسکگز و همکاران - - 1994 بر پایه تحقیقات صورت گرفته در امریکا، زهکشی کنترل شده را روش بالقوهای برای کاهش نیترات، در اثر پدیده دنیتریفیکاسیون معرفی کردند. تحقیقات مجیا و همکاران1995 - 5 و - 1996 در شرق کانادا نشان دهنده کاهش 75 تا 84 درصدی در نیترات خروجی و 42 درصد افزایش محصول بوده است. نتایج تحقیقات دروری و همکاران - 1996 - 6 نشان داد که زهکشی کنترل شده باعث افزایش راندمان کوددهی، کاهش آلودگی آبهای زیرزمینی و افزایش عملکرد محصولات کشاورزی میشود.
در سالهای 1996 و 1997 تحقیقاتی توسط انگ و همکاران در اونتاریوی کانادا بر روی محصول ذرت صورت گرفته که %41 کاهش غلظت نیترات در خروجی زهکشها و %36 کاهش در کل نیترات شسته شده خاک را ثبت نمودند. جبلی و پارشر - 1999 - 7 گزارش نمودند کنترل و مدیریت سطح ایستابی علاوه برکاهش غلظت NO3--N، باعث میشود دیگر مواد شیمیایی مثل - PO4-Pفسفر به صورت فسفات - و سموم نباتی توسط باکتریهای خاک طی فعالیت های بیولوژیکی به ترکیبات بی ضرر تبدیل گردند.
در پژوهشی که توسط اسکگز و همکاران - 2005 - در کارولینای شمالی روی 14 خاک مختلف به منظور بررسی تأثیر زهکشی کنترل شده در کاهش تلفات نیترات به منظور کاهش آلودگیهای زیست محیطی و افزایش محصول صورت گرفت، نتایج نشان داد، مدیریت آب تحت زهکشی کنترل شده، باعث کاهش حجم زهاب در مقایسه با زهکشی متداول به میزان 40 تا 50 درصد میشود که این امر، بیانگر کاهش تلفات نیترات نیز هست. تأثیر زهکشی کنترل شده در افزایش عملکرد کاملاً مشهود بود به گونهای که عملکرد به طور میانگین به میزان 5 درصد افزایش یافت.
رندال و گوس - 2001 - 8 بیان کردند، شیوههای مدیریتی موثر بر کاهش تلفات NO3--N عبارتند از: نوع و مقدارکود مصرفی، زمان و روشهای کوددهی، نوع سیستم کشت و زرع، کنترل سطح ایستابی که مرتبط به شیوههای آبیاری و زهکشی و فواصل زهکشها میباشد. همچنین گزارش نمودند زهکشی کنترل شده ضمن افزایش ذخیره آب مورد نیاز گیاه با کاهش حجم آب زهکشی شده سبب افزایش دنیتریفیکاسیون و کاهش تلفات نیترات از طریق آبشویی میشود. لوآ و همکاران - 2006 - 9 در سیستم زهکشی کنترل شده شبکه آبیاری یننان واقع در چین، کاهش حجم، شوری و نیترات در زهاب را مشاهده نمودند. وستروم و مسینگ - 2007 - 10 در آزمایشات چهار ساله صحرائی بر روی زهکشی کنترل شده، کاهش معنیدار فسفر و نیتروژن را در خروجیها گزارش نمودند.
پس از اصلاح اراضی و شستشوی املاح و بهبود کیفیت آب زیرزمینی، بوسیله ابنیه زهکشی کنترل شده میتوان با مدیریت سفره آب زیرزمینی و کنترل زهاب، مصرف آب آبیاری و حجم زهاب خروجی را کاهش داد و علاوه بر کاهش اثرات منفی زیست محیطی زهاب، در مصرف آب آبیاری نیز صرفه جوئی نمود - مرید نژاد، . - 1387 نوری و همکاران - - 1386 در یک مطالعه لایسیمتری، کاهش حجم زهاب را با کنترل سطح ایستابی و آبیاری زیرزمینی در کرج گزارش نمودند.
آنان مشاهده کردند که حجم زهاب، بار تخلیه نیترات و هدایت الکتریکی زهاب در تیمارهای کنترل سطح ایستابی - 70،50،30 سانتی متر - به طور معنیداری نسبت به زهکشی آزاد، کاهش مییابد. در تیمارهای سطح ایستابی 30 و 50 سانتیمتر به ترتیب، تلفات نیترات 90 و82 درصد و حجم زهاب 50 و 41 درصد نسبت به زهکشی آزاد کاهش یافت. هدف از این تحقیق بررسی امکان استفاده از روش زهکشی کنترل شده در اقلیم خشک و نیمه خشک ایران بوده است، تا میزان تاثیر این روش بر کیفیت و کمیت زهاب تولیدی و بطور مشخص میزان نیترات موجود در زهاب و همچنین جذب نیترات توسط ذرت علوفهای - رقم - SC 704 مشخص شود.
مواد و روشها
این تحقیق در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج انجام شد. محل اجرای آزمایش در 35 درجه و 55 دقیقه عرض جغرافیایی و 50 درجه و 54 دقیقه طول جغرافیایی واقع شده و ارتفاع آن از سطح دریا 1312/5 متر است. متوسط بارندگی سالانه در منطقه 260 میلی متر میباشد. در این مطالعه سه تیمار در قالب طرح کاملا تصادفی، شامل دو تیمار کنترل سطح ایستابی در عمقهای - CD40 - 40 و 60 سانتیمتر - - CD60 و یک تیمار زهکشی آزاد - FD - ، با سه تکرار در نظر گرفته شد. مطالعه در ایستگاه لایسیمتری و با استفاده از خاک با بافت سبک، که بطور یکنواخت و با تراکم یکسان - 1/47 گرم بر سانتیمترمکعب - پر شده بود، انجام گردید. خاک مورد استفاده، دارای 71 درصد شن، 15 درصد رس و 14 درصد سیلت - خاک لوم شنی - بود.
9 لایسیمتر از جنس پلی اتیلن به قطر 60 سانتیمتر و ارتفاع 100سانتیمتر، جهت کشت ذرت علوفهای - رقم - SC 704 مورد استفاده قرار گرفت. برای خارج کردن آب اضافی از لایسیمترها، لوله زهکش به قطر 5 سانتیمتر و طول 60 سانتیمتر در عمق 80 سانتیمتری از سطح خاک نصب و به منظور جلوگیری از ورود ذرات خاک و شستشوی آن توسط جریان آب به درون لوله های زهکش از نوعی صافی ژئوتکستایل استفاده شد. علاوه بر صافی ژئوتکستایل، در جهت سهولت جریان تخلیه در اطراف لوله زهکش از پوشش گراول به ضخامت 5 سانتیمتر استفاده شد.
در تیمار FD خروجی زهکش آزاد بود ولی در تیمارهای کنترل سطح ایستابی - - CD، خروجی زهکش به وسیله تعبیه رایزرهایی در محل خروجی محدود گردید - شکل . - 1 با تغییر طول رایزر امکان کنترل سطح آب در اعماق مختلف فراهم بود. جمع آوری و اندازهگیری زهاب خروجی در تیمار FD، با استفاده از ظروفی در زیر لوله زهکش انجام شد. در تیمارهایCD، بوسیله نصب دو زانویی و یک لوله به انتهای رایزرها، زهاب خروجی به داخل ظروف جمعآوری زهاب هدایت گردید. طرح شماتیک لایسیمترها برای اعمال تیمارهای مختلف، در شکل 1 قابل مشاهده است.
کشت مورد نظر ذرت - رقم - SC 704 بود که در تاریخ 1389/2/28 کاشته شد. در هر لایسیمتر چهار بذر به فاصله 20 سانتیمتر از هم قرار داده شد. تا مرحله استقرار گیاه، به دلیل عمق کم ریشهها، آبیاری در تمام تیمارها به یک مقدار مشابه و به صورت سطحی و بر اساس میزان تبخیر از تشت کلاس A با استفاده از اطلاعات ایستگاه هواشناسی که در مجاورت محل مطالعه بود، انجام شد. سپس اعمال تیمار از تاریخ 1389/4/4 صورت پذیرفت.
