سامانه پژوهشی – بررسی اثر آبشویی و حرکت نیترات در خاک با استفاده از مدل NLEAP در گیاه …

شکل ۲-۲) فایل های مورد نیاز مدل NLEAP
وقتی این فایلهای سه گانه و NLEAP مستقیما تعیین گردند میتوان NLEAP GIS 4.2 رااجرا کردو اجرای آن در صفحات اکسل با عنوان SOIL.SYM-MONTH قابل بررسی و مرور می باشد.
فایل CROP.IN در برگیرنده پارامترهای محصول در چندین بخش است و قابلیت تغییر پذیری دارند. می توان این فایلها را برای منطقه های مختلف ایجاد نمود. فایل CROP.IN شامل واریته های متفاوت کشت می باشد که مقدار تولید محصول و و احد برداشت آن و تعداد روزهای طول دوره رشد و عمق توسعه ریشه محصول و نسبت C:N محصول و … جزء مقادیر این فایل هستند. می توان هر محصول را با یک کد مشخص نام گذاری نمود بنابراین تمام تغییرپذیریها در سری های مربوط به یک محصول خاص در یک فایل و با یک کد مشخص گنجانده شود.
شکل۲- ۳) فایل های مدل NLEAPجهت آنالیز در GIS
وقتی که شبیه سازیهای NLEAP در ارتباط با GIS نباشد. سناریوهای مدیریتی در جدول رویدادها وارد می گردد. و نیز پایگاه داده مربوط به نوع خاک از پایگاه داده NRCS دانلود می شود و به فرمت NLEAP تبدیل شده و به درون جدول لایه خاک وارد می گردد. پایگاه داده ی هواشناسی نیز از پایگاه داده ی هواشناسی NRCS دانلود می شود و پس از تبدیل به فرمت NLEAP به جدول CLIM LONG انتقال می یابد. البته پایگاه داده خاک و هواشناسی را می توان به صورت دستی نیز وارد کردو در این صورت باید اطلاعات مورد نظر از منطقه مورد مطالعه جمع آوری گردد. پایگاه داده رویدادها شامل روز کشت محصول و عملکرد آن ، روز برداشت و نیز مقادیر کاربرد انواع کود و شخم زدن و آبیاری و … نیز برای سناریوهای مورد نظر به صورت جداگانه وارد می شوند. و در خروجی مدل NLEAP نگرشی را به ما در مورد اثرات مدیریت راندمان مصرف کود برای یک محصول می دهد و منتج به تصمیمات مدیریتی بهتر در مورد راندمان مصرف کود آب بهینه می شود.
با خلق سناریوهای مختلف از میزان کاربرد آب و کوددهی؛ به طور جداگانه ، مدل NLEAP با شبیه سازی مقدار تلفات ناشی از آبشویی نیترات و نشر N2O و غلظت نیترات به صورت باقیمانده در خاک و حتی مقدار جذب شده توسط گیاه و دنیتریفیکاسیون یک نگرشی مدیریتی مناسب را ایجاد می کند.
کدهای مدیریتی :
با استفاده از ابزار construct manage codes ایجاد و تنظیم می شوند. کدهای مدیریتی به طور صریح به NLEAP GIS 4.2 می گویند که کدام ترکیب سناریو (manage code.in file) و خاک (managecode-soil-layer.in) شبیه سازی شوند.
جدولی از سناریوها و خاکهای مختلف در اختیار کاربر قرار می گیرد که سمت چپ آن حاوی انواع خاکها و سمت راست آن حاوی سناریوهایی است که قبلا در پایگاه داده جهت شبیه سازی ایجاد شده اند. و این اجازه و اختیار به کاربر داده می شود که هر خاک یا لایه را با سناریوی مورد نظر در تعدادهای دلخواه انتخاب کرده و برای ترکیب مورد نظر شبیه سازی را انجام دهد.
شکل ۲-۴) انتخاب ترکیب خاک های مختلف با سناریو های مورد نظر
این نرم افزار قادر است بالغ بر ۳۰۰۰ ترکیبات مدیریتی خاک را در یک دوره آب و هوایی ۱۲ ماهه انجام دهد.

۲-۱-۳- ورودیهای مدل NLEAP

یک فایل پایگاه داده در محیط ACCESS می باشد که شامل سه جدول ۱- هواشناسی ۲-کدهای مدیریتی ۳-لایه خاک می باشد.

  1. جدول هواشناسی: اطلاعات این جدول می تواند از پایگاه داده آنلاین NRCSFIP یا از سایت PRIMS از اینترنت برای هر منطقه خاص دانلود شود و با استفاده از برنامه ی تبدیل هواشناسی(WCP) به فرمت NLEAP تبدیل شده و به درون جدول هواشناسی (CLIM LONG) از پایگاه داده NLEAP منتقل شود.

این داده ها شامل درجه حرارت ماکسیمم و درجه حرارت مینیمم برحسب درجه فارنهایت و میزان تبخیر و تعرق پتانسیل و بارندگی روزانه و تبخیر و تعرق روزانه برحسب اینچ می باشد که برای هر روز از دوره شبیه سازی پس از درج تاریخ به روز و ماه و سال برای هر یک درج شوند.
شکل۲- ۵)دریافت اطلاعات هواشناسی از اینتزنت
اطلاعات مربوط به بارندگی براساس آمار ایستگاه هواشناسی کشت و صنعت امیر کبیر در طول دوره شبیه سازی در سال ۱۳۸۶ به مدل معرفی گردید.
در این تحقیق مقدار تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از داده های هواشناسی ایستگاه هواشناسی کشت و صنعت امیر کبیر با تشتک تبخیر محاسبه و مستقیماً به مدل معرفی گردید

  1. جدول خاک: در برگیرنده تمام خاکهایی می باشد که در یک نمونه برداری از یک موقعیت مشخص تشریح یافته و با نام SOIL LAYER در فایل ACCESS وجود دارد. اطلاعات این جدول می تواند از پایگاه داده آنلاین NRCSSSURGO از اینترنت برای هر منطقه دانلود شود و با استفاده از برنامه تبدیل خاک (SCP) به فرمت NLEAP تبدیل یافته و در درون پایگاه داده NLEAP به جدول لایه خاک انتقال یابد این داده ها شامل بافت خاک(درصد شن، سیلت و رس خاک) عمق لایه های خاک بر حسب اینچ – وزن مخصوص ظاهری خاک – درصد موادآلی خاک –PH یا اسیدیته خاک در لایه موردنظر – حد ظرفیت زراعی – حد پژمردگی و میزان رطوبت اولیه خاک و همچنین درصد نیترات و P2O5موجود در خاک و نیز نوع زهکشی خاک که برحسب درجات مختلف زیرتقسیم بندی شده اند:

(۱-well drained – ۲- moderately well drain 3- some what poorly drained 4-poorly drained – ۵- very poorly drained)
اطلاعات مربوط به خاک در این تحقیق در اعماق۳۰-۶۰ ، ۶۰-۹۰ ، ۹۰ – ۱۲۰ سانتی متر انتخاب شد و پس از کوبیدن خاک و الک کردن ، درصد مواد تشکیل دهنده و مشخصات آن تعیین گردید(بهمنی، ۱۳۸۸)

  1. جدول رویدادها: (مدیریت سناریو) : دربرگیرنده ی تمام رویدادهایی است که به مدیریت یک سناریوی مشخص به منظور ارزیابی می پردازد اطلاعات این جدول شامل کاشت نیشکر و برداشت آن در تاریخ های مشخص و آبیاری و کوددهی می باشد آبیاری ها ابتدا در تیمار کامل در نظر گرفته شده و در تیمار دوم ۸۵ درصد مقدار تیمار کامل و در تیمار سوم ۷۰ درصد تیمار کامل در نظر گرفته شده است و تاریخ های مشخص به جدول رویدادها اضافه شده است مقادیر کود دهی اوره در دو تاریخ مشخص (۳۱ اردیبهشت و ۲ تیر) به میزان به ترتیب ۵۰ و ۱۰۰ کیلوگرم بر هکتار برای سناریوی اول و ۱۰۰ و ۱۵۰ کیلوگرم برهکتار برای سناریوی دوم و ۱۵۰ و ۲۰۰ کیلوگرم بر هکتار برای سناریوی سوم به جدول رویدادها اضافه شده اند.

این رویدادها را می توان مستقیما با استفاده از ایجاده کننده (event creator) در مدل ایجاد کرد (شکل مربوط) و یا اینکه آنها را از پایگاه داده Microsoft accessو Microsoft excel وارد نمود.
شکل ۲- ۶)اضافه کردن یک رویداد با استفاده از ایجاد کننده رویداد از طریق مدل NLEAP

۲-۱-۴- خروجی های NLEAP GIS 4.2

پس از ورود تمام داده ها و ران کردن مدل، مقادیر به چند روش آنالیز می شوند. خروجی ها شامل خروجی های نیتروژن و خروجی های آب می باشند. خروجی های نیتروژن می توانند به واحد های متریک یا انگلیسی تبدیل شوند تمام اطلاعات خروجی این مدل که در جدول SOIL SYMMONTH هستند به صورت گرافهایی نشان داده می شوند این گراف ها شامل ماههای مختلف شبیه سازی هستند که حاوی متغیرهای گراف می باشند متغیرهای گراف نیتروژن در NLEAP GIS 4.2 شامل موارد زیر می باشند:
NO3-N-LEACH= مقدار کل نیترات N شسته شده در واحد سطح در هر ماده
NO3-N-RESID.= مقدار کل نیترات باقیمانده در انتهای هر ماه در واحد سطح
N DENIT-= مقدار کل نیتروژن فاقد نیترات شدن در واحد سطح در ماه
N2-O-N EMITTED = مقدار کل اکسید نیتروژن منتشر شده در واحد سطح در ماه
N UPTAKE= مقدار کل نیتروژن جذب شده در واحد سطح در ماه
مشاهده تمام این حالت ها در ماهای زیاد شبیه سازی در جدول SOIL SYM MONTH دشوار است و به این ترتیب رسم گرافها به صورت جداگانه در ماههای مختلف شبیه سازی هرکدام از تب های مذکور قابل روئیت و بررسی می باشند.
 
شکل۲-۷) خروجی نیتروژن در مدل NLEAP
در قسمت خروجی های آب می توانیم خروجی های بالانس آب را نیز مشاهده کنیم. نرم افزار همیشه بالانس آب را برای هر شبیه سازی N انجام می دهد. (با ماکزیمم اجرای ترکیبات)
در این نسخه خروجی بالانس آب به صورت روزانه و خروجی های نیتروژن ماهانه هستند.
برای ترسیم گراف ها اگر شبیه سازی بلند مدت باشد تعداد ماههای زیادی را در خروجی خواهیم داشت مثلا در یک شبیه سازی ۲۴ ساله تعداد ۲۸۸ ماه را داریم، اگر بخواهیم شبیه سازی را تنها برای سال آخر داشته باشیم محدوده زمانی را که از ۱ تا ۲۸۸ می باشد از ۲۶۶ تا ۲۸۸ انتخاب می کنیم و بدین ترتیب شبیه سازی سال آخر را خواهیم داشت این گرافها می توانند هم به صورت خطی و هم به صورت میلهای انتخاب شوند.
متغیرهای گراف آب در NLEAP GIS 4.2 شامل موارد زیر می باشد:

دانلود متن کامل این پایان نامه در سایت abisho.ir