شبیه سازی اثر زئولیت بر آبشویی نیترات و آمونیوم در یک خاک زراعی با استفاده از مدل hydrus-1d

مصرف کود ازته در کشاورزی، تجمع و حرکت املاح در خاک و مدل سازی این حرکت در سال های اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. از طرفی در استفاده از این مواد بایستی تدابیری اتخاد نمود که ضمن افزایش تولید و کیفیت محصولات کشاورزی از اثرات نامطلوب آن، مانند آلوده کردن محیط زیست، خاک، آب های زیر زمینی و مواد آلاینده، نظیر نیترات در اندام های مصرفی محصولات کشاورزی کاست. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر زئولیت پتاسیمی در جذب و نگهداری یون های نیترات و آمونیوم در شرایط آزمایشگاهی و خاک اشباع با چهار تیمار شاهد و کاربرد 2، 4 و 8 گرم زئولیت در کیلوگرم خاک به صورت طرح بلوک های کاملا تصادفی از طریق مدل فیزیکی، و شبیه سازی آبشویی این یون ها، به وسیله مدل hydrus-1d در ستون های خاک انجام شد. ستون های خاک با استفاده از بار ثابت آبی 1 سانتی متر و تا 5/2 حجم تخلخل، تحت عمل آبشویی قرار گرفتند. غلظت یون های نیترات و آمونیوم در 10 حجم تخلخل اندازه گیری شد و منحنی های رخنه مربوط به نیترات و آمونیوم ترسیم گردید. افزایش زئولیت پتاسیمی به خاک باعث کاهش شستشوی نیترات و آمونیوم و افزایش نگهداشت آن در خاک می شود. برای تیمار شاهد و کاربرد 2، 4 و 8 گرم زئولیت در کیلوگرم خاک مقدار نیترات خارج شده از ستون های خاک، به ترتیب 88/93، 91/73، 62/59 و 61/53 درصد مقدار اضافه شده به خاک به دست آمد. برای آمونیوم نیز این مقادیر به ترتیب برابر 74/4، 12/4، 37/3 و 24/3 درصد اندازه گیری شد. در این پژوهش از مدل hydrus-1d و نیز توانایی معادلات جریان روان- پخشیدگی (cde) و رطوبت متحرک- غیر متحرک (mim) در برآورد حرکت و آبشویی یون های نیترات و آمونیوم در یک خاک شنی لومی استفاده شد. ضرایب ایزوترم جذب یون آمونیوم در آزمایشگاه تعیین شد. نتایج نشان داد که ایزوترم جذب از مدل فروندلیچ پیروی کرده است. ایزوترم های جذب و ضرایب پخشیدگی و انتشار از طریق مدل سازی معکوس نیز برای هر دو یون نیترات و آمونیوم تعیین گردید. نتایج شبیه سازی حرکت آمونیوم با مدل hydrus-1d در خاک نشان داد که اگر چه این مدل توانست برآورد خوبی از روند حرکت آمونیوم در خاک انجام دهد ولی مقادیر پارامتر های جذبی بهینه شده ایزوترم فروندلیچ توسط مدل، از میزان تعیین شده در آزمایشگاه بسیار کمتر بوده است. این مساله نشان می دهدکه مدلhydrus-1d توانایی پیش بینی حرکت در خلل و فرج درشت خاک را ندارد و برای جبران در نظر نگرفتن جریان در خلل و فرج درشت خاک، مقدار پارامتر های جذب را به شدت کاهش می دهد. در نتیجه غلظت یون آمونیوم در محلول خاک افزایش می یابد، بدین روش حرکت بیشتر یون آمونیوم در خاک شبیه سازی می شود. با توجه به دست خورده بودن نمونه های خاک، برآورد مدل cde به مقادیر اندازه گیری شده در هر چهار تیمار، نزدیک تر بود. بنابراین نتیجه گیری شد که مدل cde در خاک های دست خورده کارایی بهتری دارد. همچنین هردو مدل cde و mim نشان دادند که افزایش کاربرد زئولیت باعث کاهش ضریب پخشیدگی و افزایش ضریب انتشار آبی یون های نیترات و آمونیوم در خاک می شود.