اثرات منحنی مشخصه آب خاک بر شبیه سازی انتقال عمودی نیترات در خاک با استفاده از مدل hydrus-1d

با افزایش جمعیت جهان و نیاز به تأمین غذا، کشاورزان به استفاده از انواع کودهای شیمیایی و آلی روی آورده اند.کاربرد بی¬رویه این نهاده¬ها بدون در نظر گرفتن اثرات جانبی آن، مشکلات فراوانی از نظر زیست محیطی و به خطر انداختن سلامتی انسان ها را به همراه می¬آورد. مقدار بهینه آب و نیتروژن برای مدیریت عملکرد محصول در نواحی خشک و نیمه خشک اهمیت به سزایی دارد، زیرا مصرف آب زیاد، باعث شستشوی نیتروژن به ناحیه زیر ریشه می¬شود که از لحاظ اقتصادی به کشاورز زیان وارد می¬گردد. از سوی دیگر آلودگی آب¬های زیرزمینی به نیترات یک مشکل گسترده برای اقتصاد، اکوسیستم و سلامتی انسان است. به منظور شبیه¬سازی و ارزیابی اثر فعالیت¬های کشاورزی بر روی فرایند¬های گوناگون خاک نظیر آبشویی نیترات، تجمع و جذب آن، چندین مدل عددی مورد استفاده قرار گرفته است. دسته¬ای از این مدل ها نظیر hydrus برای شبیه¬سازی حرکت آب و انتقال املاح در ناحیه غیراشباع از حل معادله ریچاردز برای حرکت آب و معادله جابجایی- انتشار برای انتقال املاح استفاده می¬کنند. در این مطالعه برای بررسی آبشویی یون نیترات از سه تیمار آبیاری به صورت آبیاری کامل (i1)، آبیاری 85% (i2) و آبیاری 70% (i3) و سه تیمار کودی 150(n1)، 250 (n2) و 350 (n3) کیلوگرم در هکتار استفاده شده است. با استفاده از برنامه retc برازش داده¬های منحنی مشخصه آب از روی داده¬های مشاهداتی صورت می¬گیرد که با استفاده از مدل ون گنوختن معلم این برازش انجام می¬پذیرد. در این برازش ضریب تبیین برابر با 98/0 می¬باشد که نشان از دقت بالای این مدل در تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک دارد. شبیه-سازی¬ها حاکی از آن است که تغییرات رطوبت خاک شکل ثابتی ندارد و با افزایش عمق افزایش می¬یابد. با توجه به نتایج شبیه-سازی در زمان آبیاری در مواقعی که رطوبت موجود در خاک بالا می¬باشد سرعت انتقال نیترات نیز بیشتر بوده است. بیشترین مقدار نیترات با توجه به شبیه سازی صورت گرفته در لایه 60-30 در تیرماه و در تیمار i3n3 اتقاق افتاده است. با کاهش 30 درصدی مقدار آبیاری در تیمار n1 میزان نیترات تجمع یافته در عمق 120-90 در شهریورماه 40 درصد افزایش یافته است که بیان¬گر این مطلب می¬باشد که با کاهش میزان آبیاری رطوبت موجود در خاک کم شده و در پی آن نیز آبشویی نیترات کاهش پیدا کرده است. نتایج آنالیز حساسیت حاکی از آن بود که مدل نسبت به تغییرات ضریب انتشارپذیری طولی و مولکولی حساسیت کمی دارد و حساسیت مدل در برابر تغییرات رطوبت اشباع از درجه حساس می¬باشد. واسنجی ضرایب ثابت مدل سبب شد که دقت مدل در شبیه¬سازی افزایش یابد که به طور مثال در تیمار آبیاری 70% و در تیمار کودی n1 شاخص ویلموت (d) از میزان 33/0 به 87/0 ارتقاء یافت. با توجه به مطالب گفته شده به منظور کاهش تلفات کود نیتروژن، نیاز به شناسایی نرخ بهینه مصرف کود نیتروژن، نیاز دقیق مصرف گیاه، میزان آبیاری و خصوصیات هیدرولیکی خاک لازم می¬باشد تا بهترین مدیریت در زمینه مصرف کود نیتروژن با توجه به شرایط زیست محیطی ، اقتصادی و کاهش آلودگی آب¬های زیرزمینی لحاظ گردد.