بررسي اثر آبشويي و حرکت نيترات در خاک با استفاده از مدل NLEAP در گياه نيشکر : پایان نامه ارشد کشاورزی
کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان” بررسي اثر آبشويي و حرکت نيترات در خاک با استفاده از مدل NLEAP در گياه نيشکر ” با گرایش آبیاری و زهکشی و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.
چکیده بررسي اثر آبشويي و حرکت نيترات در خاک با استفاده از مدل NLEAP در گياه نيشکر :
مصرف کود و آب آبياري زياد باعث شستشوي نيترات از زمين هاي کشاورزي و بروز اثرات زيانبار آبشويي نيتروژن مي گردد. يکي از راه هاي اصلاح مديريت آبياري و کوددهي، استفاده از مدلهاي رياضي است که روند حرکت آب و املاح را در سيستم آب-خاک و گياه به صورت کمي شبيهسازي ميکنند. مدل NLEAP GIS 4.2نسخه جديد و توسعه يافته NLEAPميباشد. که به منظور مدل کردن و سرنوشت نيتروزن در خاک هاي مختلف به کار مي رود. در اين تحقيق به منظور شبيه سازي حرکت نيترات در نيمرخ خاک، ميزان هدر رفتن کود به صورت آبشويي نيتروژن توسط گياه و تلفات گاز نيتروژن در منطقه توسعه ريشه ها با استفاده از مدل NLEAPGIS 4.2بررسي مي شود. که در ان از داده هاي مربوط به مزرعه ARC2-14از اراضي تحقيقاتي نيشکر در واحد اميرکبير(از واحدهاي هفت گانه طرح توسعه نيشکر) استفاده شده است. عمليات اجرايي تحقيق در سال 86-1385 در منطقه مذکور انجام پذيرفته است. تيمارهاي اعمال شده شامل آبياري کامل (I3) و 85 درصد (I2) و 70 درصد (I1) از آبياري کامل مي باشد و مقادير کود ازته شامل 150 کيلوگرم در هکتار (N1)، 250 کيلوگرم در هکتار(N2) و 350 کيلوگرم در هکتار (N3) کود اوره بوده است. مدل NLEAP GIS 4.2با مقايسه مقادير اندازه گيري شده غلظت نيترات در پروفيل خاک و مقادير پيش بيني شده در طول دوره تحقيق مورد ارزيابي قرار گرفت و نتايج به دست آمده از آن با مدل LEACHMکه قبلا در توسعه نيشکر و صنايع جانبي خوزستان انجام شده بود، مقايسه گرديد. پارامترهاي مذکور به وسيله مدل از ارديبهشت تا شهريور 1386 مورد شبيه سازي قرار گرفت. دامنه تغييرات پارامترهاي AEو RMSEو R2 براي برآورد غلظت نيترات در نيمرخ خاک به تربيت در بازه هاي 1.4- تا 2.3 و 1.7- تا 3 و 0.3 تا 0.99 مي باشد. به طور کلي مدل مقادير غلظت نيترات خاک را کمتر از مقدار واقعي برآورد کرده است. نتايج اين تحقيق نشان داد که مدلNLEAP GIS 4.2غلظت نيترات خاک را با روالي منطقي پيش بيني کرده است. همچنين نتايج شبيه سازيمقدار شستشوي نيترات از خاک و تلفات گازي شدن نيتروژن نيز يک برآورد منطقي بوده است اما مدل NLEAP GIS 4.2 در برآورد مقدار نيتروژن جذب شده به گياه با مقدار واقعي تفاوت محسوسي دارد
اهميت مساله
رشد چشمگير جمعيت جهان و تقاضاي روز افزون براي مواد غذايي از چالشهاي مهم سده حاضر است. يکي از مهمترين دستاوردهاي نيمه دوم قرن بيستم، افزايش توليد غذا به موازات افزايش جمعيت انسان 52/2 ميليارد نفر در سال 1950 به 6 ميليارد نفر در حال حاضر بوده است. براي تأمين تقاضاي فزاينده مواد غذايي، راهي جز افزايش سطح زيرکشت و يا افزايش توليد در واحد سطح وجود ندارد. استفاده از کودهاي شيميايي و ارقام پر محصول به عنوان دو راه ممکن براي افزايش توليد در واحد سطح مطرح ميباشند. در بيشتر مناطق ارقام پرمحصول که با شرايط آب و هوايي آن مناطق سازگار باشند شناسايي و به کار گرفته شدهاند. بنابراين در حال حاضر مصرف کودهاي شيميايي به عنوان يکي از عوامل اثرگذار برافزايش عملکرد مطرح ميباشد.
کود نيتروژنه به دليل تأثير بر رشد رويشي ريشه و اندامهاي هوايي گياه، بيش ازديگر منابع کودي مورد توجه کشاورزان، کارشناسان و پژوهشگران قرار گرفته است. به همين دليل کشاورزان تمايل زياد به مصرف آن دارند. اطلاعات آماري نشان ميدهد که مصرف کودهاي نيتروژنه در کشورهاي در حال توسعه به سرعت در حال رشد بوده و ايران ، مصر و ترکيه 75 درصد از مصرف کود نيتروژن در خاور نزديک را به خود اختصاص داده اند.(کاوياني و همکاران، 1389)
از ديدگاه پژوهشي، کاربرد کودهاي نيتروژني صرف نظر از تأثير بر عملکرد، به دليل تأثيرگذاري بر کيفيت محصول و امکان ايجاد آلودگيهاي زيست محيطي اهميت فراوان دارد. مصرف مازاد کودهاي نيتروژني موجبات آبشويي کود را فراهم ميآورد. تلف شدن نيتروژن به وسيله آبشويي به خصوص به صورت نيتروژن نيتراتي اتفاق ميافتد. نيترات به دليل داشتن بار منفي، توسط رس جذب نميشود و به آساني همراه با آب آبياري از لايههاي بالايي شسته شده و به اعماق خاک راه مي يابد. يکي از شاخصهاي مهم آلودگي منابع آبهاي سطحي، زيرزميني و زه آب جاري در شبکههاي زهکشي کشاورزي، حضور نيترات ميباشد که براثرکاربرد انواع کودهاي شيميايي و آلي(دامي و انساني)، تجزيه گياهان و ديگر باقي ماندههاي آلي خاک و تخليه نامناسب فاضلاب به وجود مي آيد. حد آستانه مجاز ميزان نيترات براي تخليه به آب هاي سطحي براساس استاندارد سازمان محيط زيست ايران 50 ميلي گرم بر ليتر ميباشد. در طول سه دهه اخير غلظت نيترات در آب زيرزميني در برخي قسمتهاي ايران افزايش يافته و به بيش از 50 ميلي گرم در ليتر رسيده است.(کاوياني و همکاران، 1389)
نيشکر از جمله گياهاني است که مادهتر زيادي توليد ميکند و براي نيل به اين هدف نيازمند مقادير قابل توجهي آب و کود ازته مي باشد. مصرف کود و آب آبياري زياد ممکن است منجربه شستشوي نيترات و آمونيوم از زمين هاي کشاورزي و کاهش قابل توجه کود نيتروژن گردد، تغييرات زيادي در اين کاهش مشاهده و گزارش شده است (بهمني و همکاران، 1388).
اصلاح مديريت آبياري و برنامه ريزي دقيق جهت استفاده بهينه از آب و کود در مناطق مختلف با کاربرد مدلهاي رياضي قابل اجراست. بهطوريکه در دهههاي اخير استفاده از مدلها به عنوان ابزار مديريتي و تحقيقي روز به روز در حال توسعه است. مدلهاي رياضي، روند حرکت آب و املاح را در سيستم خاک-گياه و اتمسفر به صورت کمي شبيه سازي ميکنند(آنتونوپولس1، 1997) .
يکي از مدلهاي شبيه سازي حرکت آب و املاح در خاک، مدل NLEAP است که توسط فلوت2 و روي3 شفر4 در سال 1991 براي مديريت آب و املاح خاک در شرايط مرطوب و اراضي با سطح ايستايي کم عمق ارايه شده است ولي براي شرايط خشک و نيمه خشک نيز با موفقيت آزمايش شدهاست. و قادر به شبيهسازي غلظت نيترات در حاک و همچنين مقادير آبشويي نيترات و جذب گياه مي باشد. مدل LEACHM که LEACHM-N يکي از زير مدلهاي آن است توسط هاتسون و واگنت5 (1989) تهيه شده است [1] و يک مدل معين و يک بعدي است که حرکت آب و املاح و همچنين مواد بيولوژيکي و شيميايي را در محيط غير اشباع شبيه سازي مي کند. اين مدل مي تواند در شرايط آزمايشگاهي و مزرعه اي مورد استفاده قرار گيرد و سرنوشت نيتروژن را در حالتهاي مختلف جريان آب از قبيل حالت يکنواخت، متناوب و ناپايدار شبيه سازي کند (بهمني، 1388).
در اين تحقيق کارايي مدل NLEAP در شبيه سازي تغييرات غلظت نيترات در نيمرخ خاک تحت تنش آبي و شرايط مزرعه اي گياه نيشکر مورد ارزيابي قرار گرفته است. در صورتي که با دقت قابل قبولي پارامترهاي مذکور را شبيهسازي کند، ابزار مفيدي جهت مديريت آب و کود در مزرعه خواهد بود.
اهداف تحقيق
- شبيهسازي غلظت NO3-N در حالتهاي مختلف رطوبتي و کودي و تعريف سناريوي جديد
- ارزيابي قابليت مدل NLEAP در پيش بيني حرکت رطوبت و تجمع نيترات در خاک
- بررسي اثرات تنش در سطوح مختلف بر حرکت نيترات و عمل دنيتريفيکاسيون و هدررفت کود
- مقايسه نتايج حاصل از اندازه گيري صحرايي و مقادير پيش بيني شده با استفاده از نرم افزار NLEAP و مقايسه آن با نتايج حاصل از مدل LEACHEM
شرح روش اجراي تحقيق
عمليات اجراي اين پژوهش در سال 86-1385 در مزرعه ARC2-14 در اراضي تحقيقاتي نيشکر در واحد کشت و صنعت اميرکبير که يکي از واحدهاي هفتگانه طرح توسعه نيشکر ميباشد، صورت پذيرفته است(بهمني، 1388). مدل NLEAP با مقايسه مقادير اندازه گيري شده غلظت نيترات در نيمرخ خاک با مقادير پيش بيني شده در طول دوره تحقيق مورد ارزيابي قرار مي گيرد. ميزان تطابق و هماهنگي ميان مقادير اندازه گيري شده و پيشبيني شده از لحاظ آماري محاسبه و مقايسه مي شود.
ساختار پايان نامه
اين پايان نامه شامل مقدمه وسه فصل مروري بر منابع، مواد و روشها، نتايج و بحث، و نتيجهگيري با ماهيت کاربردي- عملي نگارش يافته است
فصل مروري برمنابع به تحقيقات انجام شده توسط ساير محققين درباره بررسي حرکت نيتروژن در پروفيل خاک و نيترات خروجي از زه آب با استفاده از مدل NLEAP در ايران و ساير نقاط جهان، اختصاص پيدا کرده است.
در فصل مواد و روش ها به معرفي منطقه مورد مطالعه، نحوه اندازهگيري داده هاي صحرايي و نحوه برآورد داده هاي مورد نياز مدل و روش اعتبار سنجي مدل پرداخته شده است.
فصل نتايج و بحث به نتايج به دست آمده از مدل NLEAP و مقايسه آن با نتايج حاصل از مدل LEACHM (بهمني، 1388) اختصاص دارد و به جمع بندي نتايج به دست آمده از تحقيق و ارايه راهکارها و پيشنهادهاي مناسب پرداخته شده است.
فهرست مطالب
مقدمه.. 2
فصل اول:مرور منابع
1-1- مقدمه.. 7
1-2-تحقيقات انجام شده.. 8
1-3-اهميت نيتروژن.. 11
1-4-شکل هاي مختلف نيتروژن در خاک.. 11
1-4-1- نيتروژن موجود در مواد آلي خاک.. 11
1-4-2- نيتروژن غير آلي.. 11
1-4-3- نيتروژن گازي موجود در خاک.. 12
1-5- چرخه نيتروژن در خاک.. 12
1-5-1- معدني شدن.. 12
1-5-2- نيتريفيکاسيون.. 13
1-5-3- دنيتريفيکاسيون.. 13
1-5-4- تثبيت.. 13
1-6- آبشويي نيتروژن.. 14
1-6-1- آبشويي نيترات.. 14
1-6-2- آبشويي آمونيوم.. 15
1-7- اثرات آبشويي نيتروژن.. 15
1-8- عوامل موثر بر آبشويي نيتروژن.. 16
1-8-1- مديريت کودهاي نيتروژني.. 16
1-8-2- عمليات آبياري.. 17
1-8-3- عمليات خاکورزي.. 17
1-8-4- گونه هاي گياهي و چگونگي کشت آنها.. 18
1-9- روش هاي کود دهي.. 18
1-10- کود اوره.. 18
1-11- نيشکر.. 19
1-12- اهميت مدل ها.. 19
فصل دوم: مواد و روش ها
2-1- مدلNLEAP. 22
2-1-1- تشريح مدل NLEAP GIS 4.2. 22
2-1-2- نحوه انتقال داده در NLEAP. 23
2-1-3- وروديهاي مدل NLEAP. 28
2-1-4- خروجي هاي NLEAP GIS 4.2. 30
2-2- واسنجي مدل.. 32
2- 2 -1- روش اعتبار سنجي مدل.. 32
فصل سوم: نتايج و بحث
3-1 مقدمه. 38
3-2- بررسي روند تغييرات غلظت نيترات شبيه سازي شده در نيمرخ خاک توسط NLEAP 39
3-2-1- بررسي روند تغييرات غلظت نيترات خاک خاک شبيه سازي شده در تيمار N1 40
3-2-2- بررسي روند تغييرات غلظت نيترات خاک شبيه سازي شده در تيمار N2 43
3-2-3- بررسي روند تغييرات غلطت نيترات خاک شبيه سازي شده در تيمار N3 45
3-3- تلفات شستشو.. 49
3-4- تلفات دينيتريفيکاسيون.. 52
3-5- جذب گياه.. 55
3-6- نتايج آناليز آماري جذب نيتروژن ، شستشوي نيترات و هدررفت گازي 57
3-7- سناريوي جديد.. 60
3- 7-1- شبيه سازي غلظت نيترات در خاک با تعريف سناريوي جديد کود با استفاده از مدلNLEAP. 60
3-7-2- تلفات شستشو در سناريوي جديد F ( 450 کيلوگرم اوره در هکتار) 61
3-7-3- تلفات دنيتريفيکاسيون در سناريوي جديد (450 کيلوگرم اوره در هکتار) 62
3-7-4- جذب نيتروژن به گياه در سناريوي جديد(450 کيلوگرم اوره در هکتار) 63
3-8- نتيجه گيري.. 64
3-9- پيشنهادات.. 66
منابع:.. 67
جدول2- 1) نقشه شماتيک تيمارهاي اصلي و فرعي به صورت طرح آزمايشي (بهمني، 1388).. 36
جدول3- 1) غلظت اوليه نيترات خاک اندازه گيري شده (بهمني، 1388) 38
جدول3- 2) مقايسه آماري مقادير نيترات شبيه سازي شده و اندازه گيري شده براي اعماق مختلف خاک در تيمار N1. 40
جدول3- 3) مقايسه آماري مقادير نيترات شبيه سازي شده و اندازه گيري شده براي اعماق مختلف خاک در تيمار N2. 43
جدول3- 4)مقايسه آماري مقادير نيترات شبيه سازي شده و اندازه گيري شده براي اعماق مختلف خاک در تيمار N3. 46
جدول3- 5) مقايسه بين مقادير مشاهده اي و شبيه سازي شده در کل خاک و بين همه تيمارها.. 56
شکل2- 1) پايگاه داده Access حاوي جداول سه گانه.. 24
شکل 2-2) فايل هاي مورد نياز مدل NLEAP. 25
شکل2- 3) فايل هاي مدل NLEAPجهت آناليز در GIS. 26
شکل 2-4) انتخاب ترکيب خاک هاي مختلف با سناريو هاي مورد نظر 27
شکل2- 5)دريافت اطلاعات هواشناسي از اينتزنت.. 28
شکل 2- 6)اضافه کردن يک رويداد با استفاده از ايجاد کننده رويداد از طريق مدل NLEAP. 30
شکل2-7) خروجي نيتروژن در مدل NLEAP. 31
شکل 3- 1) مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 60-30 سانتيمتري خاک در تيمار N1. 39
شکل 3- 2)مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 90-60 سانتيمتري خاک در تيمار N1. 39
شکل 3- 3) مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 120-90 سانتيمتري خاک در تيمار N1. 40
شکل 3- 4 ) مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 60-30 سانتيمتري خاک در تيمار N2. 42
شکل 3- 5) مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 90-60 سانتيمتري خاک در تيمار N2. 42
شکل 3- 6)مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 120-90 سانتيمتري خاک در تيمار N2. 43
شکل 3- 7 ) مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 60-30 سانتيمتري خاک در تيمار N3. 44
شکل 3- 8) مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 90-60 سانتيمتري خاک در تيمار N3. 45
شکل 3- 9)مقادير شبيه سازي و اندازه گيري شده مقدار نيترات باقيمانده در عمق 120-90 سانتيمتري خاک در تيمار N3. 45
شکل 3-10)ميزان شستشوي نيترات شبيه سازي شده توسط مدل NLEAP در ماه هاي رشد در تيمار I1. 48
شکل 3- 11(ميزان شستشوي نيترات شبيه سازي شده توسط مدل NLEAP در ماه هاي رشد در تيمار I2. 49
شکل 3- 12)ميزان شستشوي نيترات شبيه سازي شده توسط مدل NLEAP در ماه هاي رشد در تيمار I3. 49
شکل 3- 13)ميزان تلفات گازي شبيه سازي شده نيتروژن ناشي از دنيتريفيکاسيون توسط مدل NLEAPدر تيمار I1. 51
شکل 3- 14)ميزان تلفات گازي شبيه سازي شده نيتروژن ناشي از دنيتريفيکاسيون توسط مدل NLEAPدر تيمار I2. 52
شکل 3- 15)ميزان تلفات گازي شبيه سازي شده نيتروژن ناشي از دنيتريفيکاسيون توسط مدل NLEAPدر تيمار I3. 52
شکل 3- 16) ميزان جذب نيترات شبيه سازي شده توسط NLEAPدر تيمارI1 54
شکل 3- 17)ميزان جذب نيترات شبيه سازي شده توسط NLEAPدر تيمارI2 54
شکل 3- 18)ميزان جذب نيترات شبيه سازي شده توسط NLEAPدر تيمارI3 55
شکل 3- 19) ميزان جذب نيترات اندازه گيري و شبيه سازي شده در تيمارهاي مختلف 57
شکل 3 -20) ميزان تلفات گازي نيترات اندازه گيري و شبيه سازي شده در تيمارهاي مختلف.. 57
شکل 3 -21) ميزان شستشوي نيتران اندازه گيري و شبيه شازي شده در تيمارهاي مختلف.. 58
شکل 3- 22) شبيه سازي غلظت نيترات، به ازاي کاربرد 450 کيلوگرم در هکتار کود اوره.. 59
شکل 3- 23) شبيه سازي شستشوي نيترات، به ازاي کاربرد 450 کيلوگرم در هکتار کود اوره.. 60
شکل3- 24) شبيه سازي تلفات گازي، به ازاي کاربرد 450 کيلوگرم در هکتار کود اوره.. 61
شکل3- 25)شبيه سازي جذب توسط گياه نيشکر، به ازاي کاربرد 450 کيلوگرم در هکتار کود اوره.. 62
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها