بررسی تغییرات رطوبت و نیتروژن در مزرعه پیاز طی یک فصل زراعی و شبیه سازی حرکت آن ها با نرم افزارهای swap و hydrus-1d

با توجه به ضریب رشد جمعیت جهانی که سالانه بیش از 1/8 درصد است و محدود بودن امکانات افزایش تولید محصولات کشاورزی، کاهش مصرف نهاده های کشاورزی (آب و کود) امری ضروری می باشد. برای صرفه جویی در مصرف این دو نهاده آگاهی از وضعیت رطوبت و مواد غذایی در خاک طی دوره رشد محصول لازم می باشد. انجام آزمایش های مزرعه ای برای تعیین مقدار بهینه آب مصرفی و مواد غذایی مورد نیاز، وقت گیر و پرهزینه بوده، بنابراین استفاده از مدل های کامپیوتری رایج شده است. ولی قبل از به کارگیری چنین مدل هایی، درستی نتایج آن ها باید در مقایسه با نتایج آزمایش های مزرعه ای ارزیابی شود. به منظور ارزیابی دو مدل swap و hydrus-1d در برآورد میزان رطوبت و نیتروژن تحت مدیریت سیستم کودآبیاری قطره ای، آزمایشی در سال 1385 در مرکز تحقیقات کشاورزی شاهرود- بسطام انجام شد. مزرعه آزمایشی شامل 9 کرت به ابعاد 3×3 بود که در هر کرت، 5 لاترال و 10 ردیف گیاه وجود داشت. دور و میزان آب آبیاری براساس نیاز آبی گیاه در طول دوره رشد تعیین شد. لذا نیاز آبی پیاز از طریق آمار تشتک تبخیر به مدت 5 سال، برآورد گردید و در اختیار گیاه قرار گرفت. کود مورد نیاز براساس منابع متعدد، تعیین شد. در این پژوهش دور آبیاری 2 روز و دور کودآبیاری 6 روز در نظر گرفته شد. نمونه برداری از خاک به منظور تعیین مقدار رطوبت و نیتروژن موجود، با فاصله یک ماه در طول فصل رشد از 4 عمق خاک صورت گرفت. برای شبیه سازی توزیع رطوبت و غلظت نیتروژن، ابتدا دو مدلswap و hydrus-1d نسبت به پارامترهای هیدرولیکی خاک واسنجی شده و سپس داده های مورد نیاز آن ها از قبیل اطلاعات هواشناسی، مشخصات خاک منطقه مورد مطالعه و پارامترهای گیاهی، به دقت جمع آوری و به صورت ورودی به مدل ها وارد گردید و نتایج به صورت جدول و گراف استخراج شد. سپس برای ارزیابی مدل ها، میزان رطوبت اندازه گیری شده در مزرعه با مقادیر پیش بینی شده توسط هر دو مدل مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین در مدل hydrus-1d مقادیر نیتروژن مشاهداتی با مقادیر برآورد شده توسط این مدل با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد روند کلی توزیع رطوبت توسط مدل ها با روند تغییرات رطوبت به دست آمده از مزرعه و روند تغییرات غلظت نیتروژن برآورد شده توسط مدل hydrus-1d با مقادیر مشاهداتی در مزرعه کاملا مطابقت دارد و مقدار رطوبت طی دوره رشد، در ناحیه توسعه ریشه پیاز در حد ظرفیت زراعی بود. برای مقایسات کمی نتایج از اختلاف میانگین مربعات خطا (rmse)، معیار ضریب تعیین (r2)، خطای نرمال مجذور مربعات (nrmse) و میانگین خطای مطلق (mae) استفاده شد. این ضرایب در مدل swap به ترتیب 09/0، 093/0 ، 03/0 و 007/0، در مدل hydrus-1d برای رطوبت به ترتیب 006/0، 097/0 ، 02/0 و 004/0 و برای نیتروژن نیز به ترتیب 013/0، 099/0 ، 014/0 و 011/0 به دست آمد. مقادیر خطا و ضریب تعیین، نشان می دهند که مدل های swap و hydrus-1d می توانند با دقت مناسب برای شبیه سازی توزیع رطوبت و غلظت نیتروژن در منطقه ریشه به کار گرفته شوند. به طور کلی با توجه به این که مقادیر خطا در مدل hydrus-1d کمتر از مدل swap بوده و همچنین با توجه به این که تعداد ورودی های مدل hydrus-1d به مراتب کمتر از مدل swap می باشد، مدل hydrus-1d در برآورد مقدار رطوبت در مزرعه نسبت به مدل swap، بهتر و کاراتر ارزیابی گردید.