پديد آورندگان :
ابراهيمي، نرگس دانشگاه زابل - گروه مهندسي آب , كارانديش، فاطمه دانشگاه زابل - گروه مهندسي آب , كهخامقدم، پريسا دانشگاه زابل - گروه مهندسي آب
كليدواژه :
آبشويي نيترات , جذب نيتروژن , عملكرد ذرت ديم , كارآيي مصرف كود , مدل HYDRUS-2D
چكيده فارسي :
آبشويي از اراضي كشاورزي از مهم‌ترين منابع نقطه‌اي نيتروژن محسوب ميشود كه باعث آلودگي آبخوان‌هاي طبيعي ميشود. اگرچه نيتروژن يكي از مهم‌ترين عناصر غذايي در تكميل فرآيند رشد گياه است، اما كوددهيِ بدون مديريت و فراتر از حد نياز گياه، باعث افزايش آبشويي نيتروژن به منابع آب زيرزميني شده و منتج به ناپايداري زيست محيطي ميشود. اين مساله به ويژه در كشت ديم به دليل وقوع بارندگي‌هاي ناخواسته كه ممكن است بيشتر از ظرفيت نگهداشت آب در خاك باشد، از اهميت بيش‌تري برخوردار خواهد بود. به همين دليل در اين پژوهش، سطح بهينه‌ي كود نيتروژن در كشت ذرت ديم در استان مازندران تعيين شد. بدين منظور، ابتدا مدل HYDRUS-2D با استفاده از داده‌هاي جمع آوري شده طي تحقيقي دو ساله در مزرعه ذرت، براي پارامترهاي هيدروليكي و شيميايي واسنجي و صحت سنجي شد. سپس، از مدل براي شبيه سازي ميزان آبشويي نيترات، نيتروژن جذب شده و نيتروژن باقيمانده در خاك در 9 سناريوي شدت كودي شامل تيمارِ بدون كود (تنها در نظر گرفتن 10 كيلوگرم در هكتار نيتروژن اوليه در خاك)، 50، 100، 150، 200، 250، 300، 350 و 400 كيلوگرم در هكتار استفاده شد. در نهايت، ضمن تحليل اين پارامترها، از معيارهاي كارآيي مصرف نيتروژن و نسبت عملكرد محصول به شدت كود نيتروژن، بهترين سطح كوددهي در كشت ديم ذرت تعيين شد. اگرچه بر اساس معيارهاي جذرميانگين مربعات خطا (18/1-8/0 ميليمتر براي رطوبت، 95/7-38/0 ميليگرم در ليتر براي غلظت نيترات و 8/96-96/3كيلوگرم در هكتار براي ميزان نيتروژن جذب شده به وسيله ي گياه)، مدل HYDRUS-2D از دقت مقبولي در شبيه سازي انتقال آب و املاح در خاك برخوردار است، اما، تغييرات كمتر رطوبت و غلظت املاح در لايه هاي پاييني خاك در طول فصل رشد سبب شد تا دقت مدل در شبيه سازي حركت آب و املاح در اين لايه ها بيشتر از لايه هاي سطحي باشد. بر اساس نتايج شبيه سازي شده با مدل معلوم شد به ازاي هر 50 كيلوگرم در هكتار افزايش در ميزان كود تا 200 كيلوگرم در هكتار، ميزان جذب به طور متوسط 20 كيلوگرم در هكتار افزايش مييابد، اما پس از آن، به ويژه براي سطوح بالاتر از 250 كيلوگرم در هكتار، ميزان جذب كمتر از 15 درصد افزايش مييابد. همگام با كاهش جذب نيتروژن به وسيله ي گياه، ميزان آبشويي نيتروژن از محدوده هاي عمقي مختلف خاك نيز افزايش يافته و باعث خروج عناصر غذايي از لايه هاي سطحي و تجمع آن در لايه هاي زيرين در انتهاي فصل رشد ميشود. شاخص كارآيي مصرف كود بيشترين مقدار خود را در سطح كوددهي 150 كيلوگرم در هكتار داشته و در سطوح بالاتر، ثابت مانده و يا كاهش مييابد. اين در حالي است كه افزايش شدت كود نيتروژن همواره باعث كاهش ميزان عملكرد توليدي به ازاي واحد كود مصرفي شد.
چكيده لاتين :
Nitrogen (N) loss from the agricultural lands is one of the most important point-source of N which pollutes natural aquifers. While N is one of the driving nutrition in fulfilling crop growth cycle, unmanaged fertilization beyond crop demand leads to increased N leaching to groundwater resources and causes environmental unsustainability. This issue is more highlighted in rainfed cultivation due to unexpected rainfall events which might be beyond crop water requirement. Hence, we determined optimal N fertilizer rate under rainfed maize cultivation in Mazandaran province. In this regard, HYDRUS-2Dwas first calibrated and validated for soil hydraulic and chemical parameters based on data collected during a two-year maize field investigation. The model was then used for simulating the amount of nitrate leaching, N uptake and N residual in soil under 9 fertilization levels treatments including no fertilization (only 10 kg ha-1 was considered as initial soil N nitrogen), 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350 and 400 kg ha-1. Finally, optimal fertilization rate for rainfed maize was determined based on N use efficiency and the ratio of crop yield to N fertilization rate.While according to RMSE (0.8-1.18 mm for water content, 0.38-7.95 mg l-1 for nitrate concentration, and 3.96-8.96 kg ha-1 for crop N uptake),HYDRUS-2D was capable enough for simulating soil water and solute dynamics, the lower variation in soil water content and solute concentration during the cropping cycle caused the model to be more accurate for simulating soil water and solute dynamics in these layers compared to the surface layer.Based on the simulated results, N uptake will increased by 20 kg ha-1 on average in response to every 50 kg ha-1 increase in N fertilization rate beyond 200 kg ha-1. N leaching below different soil depths increased along with reduced crop N uptake, which led to nutrient removal from the surface soil layers and its aggregation in underlying soil layers at the end of the growing season. Fertilizer use efficiency had its highest value at fertilization rate of 150 kg ha-1, while it remained unchanged at higher N rates. Nevertheless, increased N rate always lead to yield reduction per unit applied fertilizer.
