ارزيابي يكنواختي توزيع آب و نيتروژن در كودآبياري جويچه‌اي نيشكر

Distribution Uniformity of Water and Nitrogen in Sugarcane Furrow Fertigation

در اين تحقيق به بررسي تأثيرات كودآبياري بر يكنواختي توزيع آب و نيتروژن در آبياري جويچه ­اي نيشكر از طريق مقايسه دو روش اندازه­گيري مزرعه­ اي و مدل عباسي و همكاران پرداخته شده است. آزمايشي در مقياس بزرگ به­ صورت كرت­هاي يك بار خرد شده در قالب بلوك­هاي كامل تصادفي با 3 تكرار در يك قطعه 25 هكتاري از مزارع كشت جديد (پلانت) در اراضي كشت و صنعت نيشكر دهخدا از اسفند سال 1391 تا مهرماه 1392 اجرا شد. فاكتور اصلي تقسيط ­هاي كودي است كه در سه سطح (دو تقسيطي، سه تقسيطي و چهار تقسيطي) و فاكتور فرعي سطوح كود مصرفي است كه در سه سطح (100، 80 و 60 درصد كود مورد نياز به­ ترتيب معادل 350، 280 و 210 كيلوگرم كود اوره) اعمال شد. ضرايب معادله كوستياكف با استفاده از مدل بيلان حجمي استخراج شد. از مدل كودآبياري عباسي و همكاران براي شبيه­سازي جريان آب و انتقال نيترات در خاك استفاده شد. گسترة زمان تزريق كود از 30 درصد انتهايي مدت زمان آبياري تا 60 درصد مدت زمان آبياري را به خود اختصاص داد. مديريت صحيح مقدار دبي ورودي و تزريق كود در زمان­ هاي مناسب موجب افزايش ضريب يكنواختي توزيع آب و كود شد. مقدار نماية­ آماري E در تمام تيمارهاي كودآبياري بزرگتر از 990/0 به دست آمد كه نشان از كارايي بالاي مدل در پيش­بيني مدت زمان­هاي پيشروي و پسروي دارد. مقايسة ميانگين مدت زمان پيشروي و پسروي اندازه­گيري شده با مدت زمان پيشروي و پسروي استخراجي از مدل در تمامي تيمارهاي كودآبياري، با آزمون تي (T-test) نشان داد كه آمارة T كمتر از مقدار 447/2 (T بحراني) است كه نشان­دهنده كارايي بالاي مدل عباسي و همكاران است. همچنين، نتايج آزمون T در مورد مقايسة ميانگين دبي ورودي و ضرايب يكنواختي آب و كود حاكي از بيشتر بودن مقادير آمارة T از 305/2 (T بحراني) است كه تأثير معني­دار ميزان دبي در نوسانات ضرايب يكنواختي آب و كود را نشان مي­دهد مدل عباسي و همكاران قادر است تا با توجه به شرايط مختلف مزرعه و با تعريف ضرايب نفوذ براي مدل و تغيير شيب، افزايش يا كاهش ميزان دبي و تغيير طول جويچه، شرايط بهينه را براي افزايش كارايي مصرف آب و يكنواختي توزيع كود فراهم آورد. در نوبت­هاي آبياري و تقسيط­ هاي انتهايي، انطباق مقادير هر دو روش مورد مقايسه در اين تحقيق بيشتر است به ­طوري ­كه در تيمار 4 تقسيطي و 60 درصد سطح كودي در آبياري يازدهم و تيمار 3 تقسيطي و 100 درصد سطح كودي در آبياري دهم، اختلاف مقدار آب نفوذ يافته در دو روش به 2 ميلي­متر كاهش يافت و در هر دوي اين تيمارها مقادير ضرايب يكنواختي توزيع كود حتي از آب بيشتر بود و به بيش از 90 درصد رسيد.

This research investigated the effects of fertigation on the uniformity of distribution of water and nitrogen for furrow irrigation and compared them to the results of field measurements from Abbasi et al. model output. This large-scale experiment was carried out as once-split plots in a randomized complete block design with three replications over 25 ha2 of newly-planted sugarcane planted by Dehkhoda Sugarcane Agro-Industry from February 2012 to October 2013. The main factor was split application of fertilizer (1, 2, or 3 applications during the growing season). The secondary factor was fertilizer application level at 100% (350 kg urea), 80% (280 kg urea), and 60% (210 kg urea) of fertilizer requirements. The coefficients for the Kostiakov infiltration equation were derived using the volumetric balance model. The Abbasi et al. fertigation model was implemented to simulate water flow and nitrate transport in soil. Fertilizer injection time was 30% to 60% of total irrigation time. Proper management of the inlet discharge and appropriate selection of fertilizer application times and frequencies increased distribution uniformity for the water and fertilizer. The E statistical index was greater than 0.990 for all fertigation treatments, indicating good performance of the model for prediction of advance and recession times. Comparison of the means for advance and recession times using the t-test showed that t < 2.447 (critical t) for all treatments, indicating good performance of the model. The t-test for discharge and uniformity coefficients for water and fertilizer showed that t > 2.305 (critical t), which suggests that flow rate had a significant effect on water and fertilizer distribution uniformity. The Abbasi et al. model improved water use efficiency and fertilizer distribution uniformity by optimizing the model inputs for infiltration parameters, inflow rate, and field slope. The results of field measurements and model prediction were more similar to the last fertilizer application times than to other treatments. The discrepancy of infiltrated water depths obtained from both methods was about 2 mm for the 4-application treatment with the 60% fertilizer level during the 11th irrigation and the 3-application treatment with the 100% fertilizer level during the 10th irrigation treatment. For these treatments, distribution uniformity of fertilizer increased more than did water distribution uniformity (> 90%).