دانشگاه بوعلی سینا
دانشکده کشاورزی
گروه مهندسی آب
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی کشاورزی گرایش آبیاری و زهکشی
عنوان:
بررسی اثر آبشویی و حرکت نیترات در خاک با بهره گرفتن از مدل NLEAP در گیاه نیشکر
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
مقدمه. ۲
فصل اول:مرور منابع
۱-۱- مقدمه. ۷
۱-۲-تحقیقات انجام شده. ۸
۱-۳-اهمیت نیتروژن.. ۱۱
۱-۴-شکل های مختلف نیتروژن در خاک…. ۱۱
۱-۴-۱- نیتروژن موجود در مواد آلی خاک…. ۱۱
۱-۴-۲- نیتروژن غیر آلی.. ۱۱
۱-۴-۳- نیتروژن گازی موجود در خاک…. ۱۲
۱-۵- چرخه نیتروژن در خاک…. ۱۲
۱-۵-۱- معدنی شدن.. ۱۲
۱-۵-۲- نیتریفیکاسیون.. ۱۳
۱-۵-۳- دنیتریفیکاسیون.. ۱۳
۱-۵-۴- تثبیت… ۱۳
۱-۶- آبشویی نیتروژن.. ۱۴
۱-۶-۱- آبشویی نیترات… ۱۴
۱-۶-۲- آبشویی آمونیوم. ۱۵
۱-۷- اثرات آبشویی نیتروژن.. ۱۵
۱-۸- عوامل موثر بر آبشویی نیتروژن.. ۱۶
۱-۸-۱- مدیریت کودهای نیتروژنی.. ۱۶
۱-۸-۲- عملیات آبیاری.. ۱۷
۱-۸-۳- عملیات خاکورزی.. ۱۷
۱-۸-۴- گونه های گیاهی و چگونگی کشت آنها ۱۸
۱-۹- روش های کود دهی.. ۱۸
۱-۱۰- کود اوره. ۱۸
۱-۱۱- نیشکر. ۱۹
۱-۱۲- اهمیت مدل ها ۱۹
فصل دوم: مواد و روش ها
۲-۱- مدلNLEAP. 22
۲-۱-۱- تشریح مدل NLEAP GIS 4.2. 22
۲-۱-۲- نحوه انتقال داده در NLEAP. 23
۲-۱-۳- ورودیهای مدل NLEAP. 28
۲-۱-۴- خروجی های NLEAP GIS 4.2. 30
۲-۲- واسنجی مدل.. ۳۲
۲- ۲ -۱- روش اعتبار سنجی مدل.. ۳۲
فصل سوم: نتایج و بحث
۳-۱ مقدمه. ۳۸
۳-۲- بررسی روند تغییرات غلظت نیترات شبیه سازی شده در نیمرخ خاک توسط NLEAP. 39
۳-۲-۱- بررسی روند تغییرات غلظت نیترات خاک خاک شبیه سازی شده در تیمار N1. 40
۳-۲-۲- بررسی روند تغییرات غلظت نیترات خاک شبیه سازی شده در تیمار N2. 43
۳-۲-۳- بررسی روند تغییرات غلطت نیترات خاک شبیه سازی شده در تیمار N3. 45
۳-۳- تلفات شستشو. ۴۹
۳-۴- تلفات دینیتریفیکاسیون.. ۵۲
۳-۵- جذب گیاه. ۵۵
۳-۶- نتایج آنالیز آماری جذب نیتروژن ، شستشوی نیترات و هدررفت گازی.. ۵۷
۳-۷- سناریوی جدید.. ۶۰
۳- ۷-۱- شبیه سازی غلظت نیترات در خاک با تعریف سناریوی جدید کود با بهره گرفتن از مدلNLEAP. 60
۳-۷-۲- تلفات شستشو در سناریوی جدید F ( 450 کیلوگرم اوره در هکتار). ۶۱
۳-۷-۳- تلفات دنیتریفیکاسیون در سناریوی جدید (۴۵۰ کیلوگرم اوره در هکتار). ۶۲
۳-۷-۴- جذب نیتروژن به گیاه در سناریوی جدید(۴۵۰ کیلوگرم اوره در هکتار). ۶۳
۳-۸- نتیجه گیری.. ۶۴
۳-۹- پیشنهادات… ۶۶
منابع: ۶۷
فهرست جداول
جدول۲- ۱) نقشه شماتیک تیمارهای اصلی و فرعی به صورت طرح آزمایشی (بهمنی، ۱۳۸۸). ۳۶
جدول۳- ۱) غلظت اولیه نیترات خاک اندازه گیری شده (بهمنی، ۱۳۸۸). ۳۸
جدول۳- ۲) مقایسه آماری مقادیر نیترات شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای اعماق مختلف خاک در تیمار N1. 40
جدول۳- ۳) مقایسه آماری مقادیر نیترات شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای اعماق مختلف خاک در تیمار N2. 43
جدول۳- ۴)مقایسه آماری مقادیر نیترات شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای اعماق مختلف خاک در تیمار N3. 46
جدول۳- ۵) مقایسه بین مقادیر مشاهده ای و شبیه سازی شده در کل خاک و بین همه تیمارها ۵۶
فهرست اشکال
شکل۲- ۱) پایگاه داده Access حاوی جداول سه گانه. ۲۴
شکل ۲-۲) فایل های مورد نیاز مدل NLEAP. 25
شکل۲- ۳) فایل های مدل NLEAPجهت آنالیز در GIS. 26
شکل ۲-۴) انتخاب ترکیب خاک های مختلف با سناریو های مورد نظر. ۲۷
شکل۲- ۵)دریافت اطلاعات هواشناسی از اینتزنت… ۲۸
شکل ۲- ۶)اضافه کردن یک رویداد با بهره گرفتن از ایجاد کننده رویداد از طریق مدل NLEAP. 30
شکل۲-۷) خروجی نیتروژن در مدل NLEAP. 31
شکل ۳- ۱) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۶۰-۳۰ سانتیمتری خاک در تیمار N1. 39
شکل ۳- ۲)مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۹۰-۶۰ سانتیمتری خاک در تیمار N1. 39
شکل ۳- ۳) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۱۲۰-۹۰ سانتیمتری خاک در تیمار N1. 40
شکل ۳- ۴ ) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۶۰-۳۰ سانتیمتری خاک در تیمار N2. 42
شکل ۳- ۵) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۹۰-۶۰ سانتیمتری خاک در تیمار N2. 42
شکل ۳- ۶)مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۱۲۰-۹۰ سانتیمتری خاک در تیمار N2. 43
شکل ۳- ۷ ) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۶۰-۳۰ سانتیمتری خاک در تیمار N3. 44
شکل ۳- ۸) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۹۰-۶۰ سانتیمتری خاک در تیمار N3. 45
شکل ۳- ۹)مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق ۱۲۰-۹۰ سانتیمتری خاک در تیمار N3. 45
شکل ۳-۱۰)میزان شستشوی نیترات شبیه سازی شده توسط مدل NLEAP در ماه های رشد در تیمار I1. 48
شکل ۳- ۱۱(میزان شستشوی نیترات شبیه سازی شده توسط مدل NLEAP در ماه های رشد در تیمار I2. 49
شکل ۳- ۱۲)میزان شستشوی نیترات شبیه سازی شده توسط مدل NLEAP در ماه های رشد در تیمار I3. 49
شکل ۳- ۱۳)میزان تلفات گازی شبیه سازی شده نیتروژن ناشی از دنیتریفیکاسیون توسط مدل NLEAPدر تیمار I1. 51
شکل ۳- ۱۴)میزان تلفات گازی شبیه سازی شده نیتروژن ناشی از دنیتریفیکاسیون توسط مدل NLEAPدر تیمار I2. 52
شکل ۳- ۱۵)میزان تلفات گازی شبیه سازی شده نیتروژن ناشی از دنیتریفیکاسیون توسط مدل NLEAPدر تیمار I3. 52
شکل ۳- ۱۶) میزان جذب نیترات شبیه سازی شده توسط NLEAPدر تیمارI1. 54
شکل ۳- ۱۷)میزان جذب نیترات شبیه سازی شده توسط NLEAPدر تیمارI2. 54
شکل ۳- ۱۸)میزان جذب نیترات شبیه سازی شده توسط NLEAPدر تیمارI3. 55
شکل ۳- ۱۹) میزان جذب نیترات اندازه گیری و شبیه سازی شده در تیمارهای مختلف…. ۵۷
شکل ۳ -۲۰) میزان تلفات گازی نیترات اندازه گیری و شبیه سازی شده در تیمارهای مختلف…. ۵۷
شکل ۳ -۲۱) میزان شستشوی نیتران اندازه گیری و شبیه شازی شده در تیمارهای مختلف…. ۵۸
شکل ۳- ۲۲) شبیه سازی غلظت نیترات، به ازای کاربرد ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره. ۵۹
شکل ۳- ۲۳) شبیه سازی شستشوی نیترات، به ازای کاربرد ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره. ۶۰
شکل۳- ۲۴) شبیه سازی تلفات گازی، به ازای کاربرد ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره. ۶۱
شکل۳- ۲۵)شبیه سازی جذب توسط گیاه نیشکر، به ازای کاربرد ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره. ۶۲
| چکیده: مصرف کود و آب آبیاری زیاد باعث شستشوی نیترات از زمین های کشاورزی و بروز اثرات زیانبار آبشویی نیتروژن می گردد. یکی از راه های اصلاح مدیریت آبیاری و کوددهی، استفاده از مدلهای ریاضی است که روند حرکت آب و املاح را در سیستم آب-خاک و گیاه به صورت کمی شبیهسازی میکنند. مدل NLEAP GIS 4.2نسخه جدید و توسعه یافته NLEAPمیباشد. که به منظور مدل کردن و سرنوشت نیتروزن در خاک های مختلف به کار می رود. در این تحقیق به منظور شبیه سازی حرکت نیترات در نیمرخ خاک، میزان هدر رفتن کود به صورت آبشویی نیتروژن توسط گیاه و تلفات گاز نیتروژن در منطقه توسعه ریشه ها با بهره گرفتن از مدل NLEAPGIS 4.2بررسی می شود. که در ان از داده های مربوط به مزرعه ARC2–14از اراضی تحقیقاتی نیشکر در واحد امیرکبیر(از واحدهای هفت گانه طرح توسعه نیشکر) استفاده شده است. عملیات اجرایی تحقیق در سال ۸۶-۱۳۸۵ در منطقه مذکور انجام پذیرفته است. تیمارهای اعمال شده شامل آبیاری کامل (I3) و ۸۵ درصد (I2) و ۷۰ درصد (I1) از آبیاری کامل می باشد و مقادیر کود ازته شامل ۱۵۰ کیلوگرم در هکتار (N1)، ۲۵۰ کیلوگرم در هکتار(N2) و ۳۵۰ کیلوگرم در هکتار (N3) کود اوره بوده است. مدل NLEAP GIS 4.2با مقایسه مقادیر اندازه گیری شده غلظت نیترات در پروفیل خاک و مقادیر پیش بینی شده در طول دوره تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج به دست آمده از آن با مدل LEACHMکه قبلا در توسعه نیشکر و صنایع جانبی خوزستان انجام شده بود، مقایسه گردید. پارامترهای مذکور به وسیله مدل از اردیبهشت تا شهریور ۱۳۸۶ مورد شبیه سازی قرار گرفت. دامنه تغییرات پارامترهای AEو RMSEو R2 برای برآورد غلظت نیترات در نیمرخ خاک به تربیت در بازه های ۱٫۴- تا ۲٫۳ و ۱٫۷- تا ۳ و ۰٫۳ تا ۰٫۹۹ می باشد. به طور کلی مدل مقادیر غلظت نیترات خاک را کمتر از مقدار واقعی برآورد کرده است. نتایج این تحقیق نشان داد که مدلNLEAP GIS 4.2غلظت نیترات خاک را با روالی منطقی پیش بینی کرده است. همچنین نتایج شبیه سازیمقدار شستشوی نیترات از خاک و تلفات گازی شدن نیتروژن نیز یک برآورد منطقی بوده است اما مدل NLEAP GIS 4.2 در برآورد مقدار نیتروژن جذب شده به گیاه با مقدار واقعی تفاوت محسوسی دارد. |
||
| واژههای کلیدی:آبیاری و کوددهی- غلظت نیترات در خاک- شستشوی نیترات از خاک- تلفات گازی نیتروژن- جذب گیاه- مدل NLEAP GIS 4.2 |
مقدمه
اهمیت مساله
رشد چشمگیر جمعیت جهان و تقاضای روز افزون برای مواد غذایی از چالشهای مهم سده حاضر است. یکی از مهمترین دستاوردهای نیمه دوم قرن بیستم، افزایش تولید غذا به موازات افزایش جمعیت انسان ۵۲/۲ میلیارد نفر در سال ۱۹۵۰ به ۶ میلیارد نفر در حال حاضر بوده است. برای تأمین تقاضای فزاینده مواد غذایی، راهی جز افزایش سطح زیرکشت و یا افزایش تولید در واحد سطح وجود ندارد. استفاده از کودهای شیمیایی و ارقام پر محصول به عنوان دو راه ممکن برای افزایش تولید در واحد سطح مطرح میباشند. در بیشتر مناطق ارقام پرمحصول که با شرایط آب و هوایی آن مناطق سازگار باشند شناسایی و به کار گرفته شده اند. بنابراین در حال حاضر مصرف کودهای شیمیایی به عنوان یکی از عوامل اثرگذار برافزایش عملکرد مطرح میباشد.
کود نیتروژنه به دلیل تأثیر بر رشد رویشی ریشه و اندامهای هوایی گیاه، بیش ازدیگر منابع کودی مورد توجه کشاورزان، کارشناسان و پژوهشگران قرار گرفته است. به همین دلیل کشاورزان تمایل زیاد به مصرف آن دارند. اطلاعات آماری نشان میدهد که مصرف کودهای نیتروژنه در کشورهای در حال توسعه به سرعت در حال رشد بوده و ایران ، مصر و ترکیه ۷۵ درصد از مصرف کود نیتروژن در خاور نزدیک را به خود اختصاص داده اند.(کاویانی و همکاران، ۱۳۸۹)
از دیدگاه پژوهشی، کاربرد کودهای نیتروژنی صرف نظر از تأثیر بر عملکرد، به دلیل تأثیرگذاری بر کیفیت محصول و امکان ایجاد آلودگیهای زیست محیطی اهمیت فراوان دارد. مصرف مازاد کودهای نیتروژنی موجبات آبشویی کود را فراهم میآورد. تلف شدن نیتروژن به وسیله آبشویی به خصوص به صورت نیتروژن نیتراتی اتفاق میافتد. نیترات به دلیل داشتن بار منفی، توسط رس جذب نمی شود و به آسانی همراه با آب آبیاری از لایههای بالایی شسته شده و به اعماق خاک راه می یابد. یکی از شاخصهای مهم آلودگی منابع آبهای سطحی، زیرزمینی و زه آب جاری در شبکه های زهکشی کشاورزی، حضور نیترات میباشد که براثرکاربرد انواع کودهای شیمیایی و آلی(دامی و انسانی)، تجزیه گیاهان و دیگر باقی ماندههای آلی خاک و تخلیه نامناسب فاضلاب به وجود می آید. حد آستانه مجاز میزان نیترات برای تخلیه به آب های سطحی براساس استاندارد سازمان محیط زیست ایران ۵۰ میلی گرم بر لیتر میباشد. در طول سه دهه اخیر غلظت نیترات در آب زیرزمینی در برخی قسمتهای ایران افزایش یافته و به بیش از ۵۰ میلی گرم در لیتر رسیده است.(کاویانی و همکاران، ۱۳۸۹)
نیشکر از جمله گیاهانی است که مادهتر زیادی تولید می کند و برای نیل به این هدف نیازمند مقادیر قابل توجهی آب و کود ازته می باشد. مصرف کود و آب آبیاری زیاد ممکن است منجربه شستشوی نیترات و آمونیوم از زمین های کشاورزی و کاهش قابل توجه کود نیتروژن گردد، تغییرات زیادی در این کاهش مشاهده و گزارش شده است (بهمنی و همکاران، ۱۳۸۸).
اصلاح مدیریت آبیاری و برنامه ریزی دقیق جهت استفاده بهینه از آب و کود در مناطق مختلف با کاربرد مدلهای ریاضی قابل اجراست. بهطوریکه در دهههای اخیر استفاده از مدلها به عنوان ابزار مدیریتی و تحقیقی روز به روز در حال توسعه است. مدلهای ریاضی، روند حرکت آب و املاح را در سیستم خاک-گیاه و اتمسفر به صورت کمی شبیه سازی می کنند(آنتونوپولس۱، ۱۹۹۷) .
یکی از مدلهای شبیه سازی حرکت آب و املاح در خاک، مدل NLEAP است که توسط فلوت۲ و روی۳ شفر۴ در سال ۱۹۹۱ برای مدیریت آب و املاح خاک در شرایط مرطوب و اراضی با سطح ایستایی کم عمق ارائه شده است ولی برای شرایط خشک و نیمه خشک نیز با موفقیت آزمایش شدهاست. و قادر به شبیهسازی غلظت نیترات در حاک و همچنین مقادیر آبشویی نیترات و جذب گیاه می باشد. مدل LEACHM که LEACHM-N یکی از زیر مدلهای آن است توسط هاتسون و واگنت۵ (۱۹۸۹) تهیه شده است [۱] و یک مدل معین و یک بعدی است که حرکت آب و املاح و همچنین مواد بیولوژیکی و شیمیایی را در محیط غیر اشباع شبیه سازی می کند. این مدل می تواند در شرایط آزمایشگاهی و مزرعه ای مورد استفاده قرار گیرد و سرنوشت نیتروژن را در حالتهای مختلف جریان آب از قبیل حالت یکنواخت، متناوب و ناپایدار شبیه سازی کند (بهمنی، ۱۳۸۸).
در این تحقیق کارایی مدل NLEAP در شبیه سازی تغییرات غلظت نیترات در نیمرخ خاک تحت تنش آبی و شرایط مزرعه ای گیاه نیشکر مورد ارزیابی قرار گرفته است. در صورتی که با دقت قابل قبولی پارامترهای مذکور را شبیهسازی کند، ابزار مفیدی جهت مدیریت آب و کود در مزرعه خواهد بود.
- شبیهسازی غلظت NO3-N در حالتهای مختلف رطوبتی و کودی و تعریف سناریوی جدید
- ارزیابی قابلیت مدل NLEAP در پیش بینی حرکت رطوبت و تجمع نیترات در خاک
- بررسی اثرات تنش در سطوح مختلف بر حرکت نیترات و عمل دنیتریفیکاسیون و هدررفت کود
- مقایسه نتایج حاصل از اندازه گیری صحرایی و مقادیر پیش بینی شده با بهره گرفتن از نرم افزار NLEAP و مقایسه آن با نتایج حاصل از مدل LEACHEM
۱- Antonopoulos
۲- Foolet R.F.
۳- Roy f.
۴- Sheffer M.J
۵- Hutson and wagnet
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه : ۸۳
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان
—-
پشتیبانی سایت : * [email protected]
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
[add_to_cart id=150281]
