شبيه سازي آبشويي يون نيترات در يك خاك لوم شني تيمار شده با زيوليت با استفاده از نرم افزار Hydrus-1D

Simulation of Nitrate Ion Leaching in a Sandy Loam Soil Treated with Zeolite Using Hydrus-1D Model

چكيده مصرف كود نيتروژن در كشاورزي، تجمع و حركت نمك ها در خاك ها و مدل سازي اين حركت در سال هاي اخير مورد توجه فراواني قرار گرفته است. از طرفي در استفاده از اين مواد بايد تدابيري اتخاد نمود كه ضمن افزايش توليد و كيفيت محصولات كشاورزي از اثرات نامطلوب آن، مانند آلوده كردن محيط زيست، خاك و آب هاي زير زميني كاسته شود. در اين پژوهش تاثير زيوليت پتاسيمي در جذب و نگهداري يون نيترات در يك خاك لوم شني اشباع و در شرايط آزمايشگاهي، با چهار تيمار شاهد و كاربرد 2، 4 و 8 گرم زيوليت در هر كيلوگرم خاك مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش ها در قالب يك طرح بلوك هاي كامل تصادفي انجام شد و نيز آبشويي يون نيترات، به وسيله نرم افزار Hydrus-1D در ستون هاي خاك شبيه سازي شد. كود نيترات آمونيوم با غلظت 10 گرم بر ليتر به ستون هاي خاك اضافه گرديد و سپس ستون هاي خاك آبشويي شدند. نتايج به دست آمده نشان داد، اضافه كردن زيوليت پتاسيمي به خاك باعث كاهش شستشوي نيترات و افزايش نگهداشت آن در خاك مي شود. در نرم افزار هايدروس، از معادلات جابجايي - انتشار (CDE) و رطوبت روان- ساكن (MIM) در برآورد حركت يون نيترات در خاك استفاده شد. ايزوترم هاي جذب و ضرايب پخشيدگي و انتشار يون نيترات با استفاده از مدل سازي معكوس تعيين گرديدند. به دليل دست خورده بودن نمونه هاي خاك، برآورد مدل CDE به مقادير اندازه گيري شده در هر چهار تيمار، نزديك تر بود. همچنين هر دو مدل CDE و MIM نشان دادند كه افزايش كاربرد زيوليت باعث كاهش ضريب پخشيدگي و افزايش ضريب انتشار آبي يون نيترات در خاك مي شود.

Abtract In recent years, nitrogen fertilizer consumption in agriculture, accumulation and movement of salts in soils and modeling their movement have received extensive attention, But in using these substances, there should be a balance between the production increase and the quality of agricultural products, otherwise, undesirable effects, such as environmental pollution and soil and ground water contamination will occur. The objectives of this study were to investigate the effect of potassium zeolite on nitrate ion sorption and retention in a saturated sandy loam soil under laboratory condition with four treatments of 0, 2, 4 and 8 g zeolite per kg soil and to simulate nitrate ion leaching using Hydrus-1D model. The study was conducted as a completely randomized block design. Ammonium nitrate fertilizer with concentration of 10g per liter was added to soil columns and then leaching was performed. Results of the study showed that by increasing the amount of potassium zeolite to soil, the mobility of nitrate ion reduced and the nitrate retention in soil increased. Also, the Convection- Dispersion (CDE) and Mobile- Immobile (MIM) models were used to simulate the nitrate ion mobility in soil. Absorption isotherms and diffusion and dispersion coefficients were determined through the inverse modeling. Because the soil was disturbed, CDE model estimation was closer to observed values in all four treatments. Both the CDE and MIM models showed that as the amount of zeolite applied to the soil increases, the diffusion coefficient and dispersion coefficient of nitrate ion in the soil decreases and increases, respectively.