پژوهش – بررسی اثر آبشویی و حرکت نیترات در خاک با استفاده از مدل NLEAP در …

WC(IN)= بالانس آب خاکها در انتهای ماه بای کشت اخیر در منطقه ریشه محصول(برحسب اینچ)
SUM ET= تبخیر و تعرق پتانسیل تجمعی ماهانه (اینچ)
SUM PET= تبخیر و تعرق پتانسیل تجمعی ماهانه (اینچ)
DPRE= مجموع ماهانه بارندگی روزانه (اینچ)
DIRR= مجموع ماهانه آبیاری روزانه (اینچ)
DRO= مجموع ماهانه رواناب سطحی روزانه (اینچ)
DDF= مجموع ماهانه نفوذ عمقی روزانه (آبشویی) (اینچ)
و در نهایت می توان برای یک خاک و یک سناریوی خاص یا ترکیباتی از این دو هم خروجی های آب و هم خروجیهای نیتروژن را داشته باشیم تا با استفاده از آن بتوانیم بهترین سناریو را از جهت کاربرد آب و مدیریت کود انتخاب نماییم.

۲-۲- واسنجی مدل:

۲- ۲ -۱- روش اعتبار سنجی مدل

اعتبار مدل از مقایسه مقادیر اندازه گیری شده در مزرعه و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل با محاسبه سه پارامتر آماری شامل میانگین خطا (AE )، جذر میانگین مجذور خطا (RMSE)، و ضریب تبیین R2 در روابط ۲- و ۲- مورد ارزیابی قرار می گیرد.
اگر میانگین خطا صفر و نزدیک صفر باشد نشان دهنده پیش بینی خوب مدل است و اگر این مقدار بالای صفر باشد نشان دهنده بیش برآوردی و زیر صفر نشان دهنده کم برآوردی مدل می باشد.
(۲-۱) AE=
در این رابطه AE میانگین خطا، n تعداد مشاهدات Oi مقادیر مشاهده شده در مزرعه و Pi مقادیر شبیه سازی شذه می باشد. همچنین جذر میانگین مجذور خطا از رابطه (۴-۸ ) محاسبه گردید:
(۲-۲) ]۰٫۵RMSE=[
RMSEنشان دهنده پراکندگی دادههاست و هرچه این عدد مقدار کمتری را نشان دهد و به صفر نزدیکتر باشدکارایی خوب مدل را بیان میکند.

۲-۳- آنالیز حساسیت:

این نرم افزار برای اطلاعات آب و هوایی منطقه مورد مطالعه و گیاه نیشکر مورد واسنجی قرار گرفت که در بررسی آنالیز حساسیت مشخص گردید نسبت به دو عامل زیر حساسیت نرم افزار بیشتر است:

  • (KDNIT) ضریب دنیتریفیکاسیون
  • (KN) ضریب سرعت نیتریفیکاسیون

البته این آنالیز حساسیت مربوط به گیاه نیشکر و کاربرد کود اوره به صورت محلول در مزرعه می باشد و بدیهی است که گیاهان دیگر و انواع کودهای دیگر با نحوه کاربردهای متفاوت ممکن است نرم افزار را به فاکتورهای دیگری حساس تر نشان دهند.

۲-۴- نحوه اجرای طرح

روش های اعمال تنش آبی می تواند به صورت تغییر در دور و یا حجم آب آبیاری نسبت به آبیاری کامل باشد. دراین مطالعه دور آبیاری ثابت و از تغییر در میزان حجم آب استفاده شده است.
سه تیمار آبی در نظر گرفته شد که تیمار اول آبیاری کامل (I1) و برحسب تبخیر از تشت تبخیر کلاس A تعیین شد و تیمارهای بعدی (I2 و I3 ) که به ترتیب ۸۵ و ۷۰ درصد تیمار I1 منظور گردیدند. دور آبیاری دوره معمول در منطقه بود و میزان نیاز آبی با توجه به میزان تبخیر تجمعی هر دور تعیین گردید. ۲۰ درصد آب جهت شستشو به میزان آب آبیاری اضافه گردید. آبیاری مزارع به صورت سطحی صورت گرفت و آب مورد نیاز گیاه توسط هیدروفلوم به مزارع آزمایشی انتقال یافت. برای اندازه گیری میزان جریان در هر قطعه آزمایشی، از فلوم WSC[30] تیپ ۲ استفاده شد. در شکل (۴-۲) نحوه آبیاری کرت های آزمایشی نشان داده شده است(بهمنی، ۱۳۸۸).
تیمار اول کوددهی به میزان ۱۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره (N1) ، تیمار دوم به میزان ۲۵۰ کیلوگرم در هکتار(N2) و برای تیمار سوم ۳۵۰ کیلوگرم در هکتار (N3) تعیین گردید و همراه با آب آبیاری به زمین داده شد. کودهای ازته به صورت محلول و در دو مرحله به زمین داده شدند. اولین کوددهی در ۳۱ اردیبهشت ۱۳۸۶ با مقادیر ۵۰، ۱۰۰ و ۱۵۰ کیلوگرم در هکتار در تیمارهای N1 ، N2 و N3 و دومین کوددهی در دوم تیر ۱۳۸۶ با مقادیر ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ کیلوگرم در هکتار صورت گرفت(بهمنی، ۱۳۸۸).
تیمار دوم آبدهی شامل آبیاری کامل(I3)، ۸۵ درصد آبیاری کامل (I2) و ۷۰ درصد آبیاری کامل (I1) میباشند.جهت تعیین طرح آزمایشی، تیمارهای آبیاری به عنوان تیمار اصلی و سطوح کود ازته به عنوان تیمارهای فرعی در نظر گرفته شدند و برای هر تیمار سه تکرار لحاظ گردید. نوع طرح های آزمایشی کرت های خرد شده و در قالب بلوک های کامل تصادفی انجام گرفت. تعداد ۲۷ کرت جهت انجام عملیات آبیاری و کوددهی لحاظ شد که طول هر کرت ۵۰ متر و عرض ۱۵/۹ متر انتخاب گردید. فاصله پشته ها ۸۳/۱ متر و عمق آن ها حدود ۳۰ سانتی متر بود. به منظور حذف اثرات ناشی از نفوذ آب و ازت از تیمارهای مختلف روی یکدیگر، دو جویچه مجاور بین دو کرت به عنوان اثرات حاشیه ای در نظر گرفته شد. اعمال تنش آبی بعد از کوددهی اولیه صورت گرفت و در این مرحله گیاه نیشکر به صورت چند برگه در آمده بود. شکل(۴-۳) جانمایی تیمارهای طرح آزمایشی را نشان می دهد (بهمنی، ۱۳۸۸).

۲-۴-۱- کوددهی مزارع

جهت تنظیم کود مصرفی، سیستم کوددهی مورد استفاده شامل: بشکه، نیم بشکه، ظرف یک لیتری جهت اندازه گیری و شیر گازی ۷۵/۰ اینچ می باشد. برای انجام عمل کوددهی، کود اوره را در بشکه آب حل کرده و سپس با توجه به زمان آبیاری و دبی آب ورودی به مزرعه مقدار اوره محلولی که باید به سیستم توزیع آب وارد شود توسط شیر خروجی تنظیم میگردد. مدت زمانی که باید یک لیتر کود محلول وارد مزرعه شود از رابطه زیر تعیین شد(بهمنی ، ۱۳۸۸).
(تعداد هکتارX تعداد کوددهی)/ (ساعت آبیاریX (حجم بشکه) / ۳۶۰۰) = زمان لازم برای ورود یک لیتر کود در هکتار
Ii: تیمارهای تنش آبی
Ni: تیمارهای نیتروژن
جدول۲- ۱) نقشه شماتیک تیمارهای اصلی و فرعی به صورت طرح آزمایشی (بهمنی، ۱۳۸۸)
I, II, III: تکرارها
فصل سوم: نتایج و بحث

۳-۱ مقدمه

در این بخش به نتایج بدست آمده از مدل NLEAP، و بحث در مورد آنها پرداخته میشود. همانطور که در فصول پیشین به آن اشاره شد، در تحقیق حاضر داده های ورودی مربوط به فصل کشت در سال ۸۶-۱۳۸۵ در مزرعه-۱۴ ARC2که در مزرعه راتون بود، برداشت و به مدل معرفی گردید.
داده های ورودی مربوط به هر یک از تیمارها به طور جداگانه به مدل معرفی شد و مقادیر شبیه سازی شده توسط مدل با اندازهگیریهای مزرعهای مقایسه گردید. ابتدا مدل با تغییر در ضرایب دنیتریفیکاسیون، معدنی شدن و نیتریفیکاسیون، در دامنه پیشنهاد شده از سوی دیگر محققان، برای تیمار N1 و از سطح خاک تا عمق ۱۲۰ سانتی متری، واسنجی گردید. سپس مدل واسنجی شده با استفاده از تیمار N1، جهت ارزیابی دقت و برآورد مدل ، برای تیمارهای N2 و N3 نیز عمل نموده است. همچنین نتایج آماری حاصل از مقایسه اندازهگیری های واقعی و مقادیر شبیهسازی شده توسط مدل NLEAPبا نتایج آماری حاصل از مدل LEACHMکه توسط بهمنی (۱۳۸۸)، با سناریوهای مشابه آبیاری و کوددهی برای این مزرعه واسنجی و ارزیابی شد، مورد مقایسه قرار گرفت.
داده های ورودی که به مدل معرفی می شوند باید بر حسب ماهانه باشند و برای معرفی زمان شروع و انتهای شبیه سازی به مدل، باید زمان بر حسب سال و ماه میلادی باشد که برای شروع شبیه سازی اولین روز از ماه معرفی شده و برای پایان شبیه سازی، آخرین روز از ماه معرفی شده در قسمت مربوطه را در نظر می گیرد.
تیمار اول کوددهی به میزان ۱۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره (N1)، تیمار دوم به میزان ۲۵۰ کیلوگرم در هکتار (N2) ، و برای تیمار سوم ۳۵۰ کیلوگرم در هکتار (N3) تعیین گردید و همراه با آب آبیاری به زمین داده شد. کودهای ازته به صورت محلول و در دو مرحله به زمین شد. اولین کوددهی در ۳۱ اردیبهشت ۱۳۸۶ با مقادیر ۵۰، ۱۰۰ و ۱۵۰ کیلوگرم در هکتار در تیمارهای N1، N2 و N3 و دومین کوددهی در دوم تیر ۱۳۸۶ با مقادیر ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ کیلوگرم در هکتار صورت گرفت.
مقادیر عمق سطح ایستایی در سناریوهای مختلف آبیاری و مقادیر غلظت نیتروژن نیتراتی (NO3-N) ، در نیمرخ خاک از یازدهم اردیبهشت معادل اول ماه مه تا هشتم مهرماه معادل آخر ماه سپتامبر و نیز تلفات آبشویی نیترات و دنیتریفکاسیون و جذب نیترات توسط گیاه در ماه های مختلف فصل رشد پس از کوددهی یعنی از خرداد تا شهریور ماه برای این قطعه زراعی توسط مدل برآورد گردیده است.
لازم به ذکر است که تیمار N1 شامل موارد I1N1، I2N1، I3N1 و تیمار N2 شامل موارد I1N2 ، I2N2 و I3N2 و تیمار N3 شامل موارد I1N3، I2N3 و I3N3 می باشد.

۳-۲- بررسی روند تغییرات غلظت نیترات شبیه سازی شده در نیمرخ خاک توسط NLEAP

جدول (۳-۱) نشان دهنده مقادیر اندازه گیری شده غلظت اولیه نیترات در نیمرخ خاک در ابتدای دوره شبیه سازی است که برای پیش بینی غلظت نیترات در اعماق مختلف خاک در طول دوره شبیه سازی به مدل معرفی شد.

دانلود کامل پایان نامه در سایت pifo.ir موجود است.