ارزیابی مدل LEACHM در پیش‌بینی رطوبت خاک، تلفات نیترات و میزان جذب آن توسط گیاه نیشکر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان.

چکیده

در این مطالعه ارزیابی رطوبت خاک در منطقه گسترش ریشه نیشکر با استفاده از داده‌های مشاهده‌ای مزرعه و مدل LEACHM  مورد بررسی قرار گرفت و هچنین از مدل جهت تخمین میزان شستشو، تلفات گازی و جذب نیتروژن در منطقه خوزستان استفاده گردید. تیمارهای آبیاری شامل تیمار آبیاری کامل I1 و سایر تیمارها 85 درصد (I2) و 70 درصد ((I3 از مقدار تیمار I1 بودند. تیمارها به صورت آبیاری سطحی و با هیدروفلوم آبیاری شدند. مقادیر نیتروژن شامل 150(N1)، 250N2)) و 350(N3) کیلوگرم اوره در هکتار در نظر گرفته شدند. جمع‌آوری نمونه‌های خاک جهت اندازه‌گیری رطوبت در بازه‌های مختلف زمانی و تا عمق 2/1 متری صورت گرفت. درجه دقت مدل در شبیه‌سازی میزان رطوبت از حداقل 78/0 تا حداکثر 95/0 متغیر بود. ضریب رگرسیون تیمار I2 بهترین همخوانی را نسبت به سایر تیمارها با مدل داشت. شبیه‌سازی میزان تلفات و جذب نیتروژن توسط مدل نشان داد که میانگین بیشترین و کمترین میزان شستشوی نیترات به ترتیب در تیمارهای I1 با 17 درصد و I3 با 8 درصد بوقوع پیوست که همبستگی نزدیک میزان شستشو و آب آبیاری را نشان داد. حداکثر تلفات گازی اوره در تیمار I1N3 با 38 درصد و حداقل آن در تیمار I3N1 با 19 درصد رخ داد. بیشترین مقدار جذب مربوط به تیمارهای I2N1 و I1N1 با 63 و 56 درصد و کمترین در تیمارهای I1N3 و I3N3 با 35 و 37 درصد بود که نشان می‌دهد تیمار آبیاری کامل در سطوح بالای کود نیتروژنه با شستشوی نیترات و تیمار کم آبیاری با ایجاد تنش مانع جذب نیتروژن توسط گیاه شدند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation the Potential of LEACHM Model to Predict Soil Moisture, Nitrate Losses and Uptake by Sugarcane

نویسنده [English]

  • omid Bahmani
Department of Irrigation, Faculty of Agricultural, University of Bu Ali Sina, Hamedan.
چکیده [English]

This study fulfilled to assess the moisture in soil profile over the study period with LEACHM model and estimation of leaching, denitrification and nitrogen uptake with sugarcane. Irrigation treatments consisted of full irrigation (I1) and others were 85 (I2) and 70 (I3) percent of I1. Experimental fields irrigated with hydroflumes. Nitrogen application were concluded of 150 (N1), 250 (N2) and 350 (N3) kg/ha. Moisture measured from Soil samples collected from field plots in 0.3 m depth increments to 1.2m on a periodic basis. LEACHM model Efficiency (Willmott's index) to simulation soil moisture changed from 0.78 to 0.95 and best regression coefficient occurred in I2 treatment. Simulation of nitrogen losses and uptake indicated that Mean of highest and lowest of leaching was observed in I1 and I3 with 17 and 8 percent. These results showed with leaching and increase of irrigation had a close relationship. High and low rate of denitrification occurred in I1N3 and I1N1 treatment with 19 and 38 percent. Maximum rate of nitrate uptake with 63 and 56 percent in I2N1 and I1N1 and minimum rate with 35 and 37 percent was observed in I1N3 and I3N3 respectively, full irrigation showed the nitrate leached from root zone and couldn’t uptake by plant and deficit irrigation with composing the stress decreased the root uptake.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Moisture
  • Nitrate
  • LEACHM model
  • sugarcane

 

1. بهمنی، ا. (I)، س. برومندنسب، م. بهزاد و ع. ع. ناصری. 1388. بررسی پتانسیل شستشوی نیترات و آمونیوم در پروفیل خاک تحت تاثیر کم آبیاری. مجله آبیاری و زهکشی ایران. شماره سوم، جلد اول، صفحات 37 تا 44.

2. بهمنی، ا. (II)،‌ س. برومندنسب، م. بهزاد و ع. ع. ناصری. 1388. بررسی میزان تجمع نیترات و آمونیوم در نیمرخ خاک تحت رژیم‌های آبی و کودی مختلف با استفاده از مدل LEACHM. مجله علوم محیطی ایران. شماره دوم، صفحات 95 تا 108.

3. Addiscott T.M., A.P. Whitmore and D.S. Powlson. 1991. Farming Fertilizers and the Nitrate Problem. C A B Intl., Wallingford, UK.

4. Alan, D.J., L.C. Miguel, V.M. Daniel, and E.R. David. 1999. Soil and Water Conservation. LEACHN Simulation of Nitrogen Dynamics and Water Drainage in an Ultisol. Agronomy Journal 91:597-606.

5. Campbell, G. (1974) A simple method for determining unsaturated conductivity from moisture retention data. Soil Sci. 117:311-314.

6. Desmond, E.D., A.D. Ward and N.R. Fausey. 1995. Nutrient component evaluation of the ADAPT water management model. ASAE Publication 1995 5(95): 21–30.

7. Di, H.J. and K.C. Cameron. 2002. Nitrate leaching in temperate agroecosystems: Sources, factors and mitigating strategies. Nutrient Cycling in Agroecosystems 64, 237-256.

8. Donald, L.R. and R.A. Gillian. 2004. Modeling the Fate of Reclaimed Water Constituents after Application to Tree Crops, US Geological Survey (USGS), Water Resources Research Grant Proposal. July, 2004. School of Forest Resources and Conservation, University of Florida, Gainesville, Florida.

9. Hai, L.D. 2004. A twinge of conscience for Vietnam coastal zone. Vietnam Environmental Protection 65, 28-34.

10. Hauggaard-Nielsen, H., P. Ambus and E.S. Jensen. 2003. The comparison of nitrogen use and leaching in sole cropped versus intercropped pea and barley. Nutrient Cycling in Agroecosystems 65, 289-300.

11. Hutson, J.L. and A. Cass. 1987. A retentivity functions for use in soil-water simulation models. J. Soil Sci. 38:105-113.

12. Hutson, J.L. and R.J. Wagenet. 1989. LEACHM: Leaching Estimation and Chemistry Model, Department of Crop and Atmospheric Sciences, Cornell University, Ithaca, N.Y.

13. Hutson, J.L. and R.J. Wagenet. 1992. LEACHM, Leaching Estimation and Chemistry Model: Version 3. Dep. of Soil, Crop and Atmospheric Sci. Res. Ser. no. 92-3. Cornell Univ., Ithaca, NY.

14. Jabro J.D., J.D. Lotse, D.D. Fritton and D.E. Baker, 1994. Estimation of preferential movement of bromide tracer under field conditions. J. Hydrol. 156: 61–71.

15. Jalili, M. and D.L. Rowell. 2003. The role of calcite and gypsum in the leaching of potassium in a sandy soil. Expl. Agri. 39: 379-394.

16. Jemison, J.M., J.D. Jabro and R.H. Fox. 1994. Evaluation of LEACHM: II. Simulation of Nitrate Leaching From Nitrogen-Fertilized and Manured Corn. Agronomy Journal 86:852-859.

17. Justic, D., N.N. Rabalais, R.E. Turner and Q. Dortch. 1995. Changes in nutrient structure of river-dominated coastal waters: Stoichiometric nutrient balance and its consequences. Estuarine, Coastal and Shelf Science 40: 339–356.

18. Kumazawa, K. 2002. Nitrogen fertilization and nitrate pollution in groundwater in Japan: Present status and measures for sustainable agriculture. Nutrient Cycling in Agroecosystems 63, 129-137.

19. Lotse, E.G., J.D. Jabro, K.E. Simmons and D.E Baker. 1992. Simulation of nitrogen dynamics and leaching from soil with a dual pore system. J. Contam. Hydrol. 10:183–196.

20. Mahdian, M.H. and J. Gallichand. 1996. Modeling soil water content and pressure head with SWACROP in potato fields. Canadian Agricultural Engineering. 38(1):1-11.

21. Mansouri A. and A.A. Lurie. 1993. Concise review: methemoglobinemia. Am. J. Hematol. 42: 7–12.

22. Miller, R.W. and D.T. Gardiner. 2001. Soils in our environment. 9th edition. Prentice Hall, Upper Saddle River, USA.

23. NRC, 1978. Nitrates: An environmental assessment. Report 0-309-02785-3. National Research Council, National Academy of Sciences, Washington, DC.

24. Owens, L.B. 1990. Nitrate-nitrogen concentrations in percolate from lysimeters planted to a legume-grass mixture. Journal of Environmental Quality 19:131-135.

25. Pierzynski, G.M., J.T. Sims and G.F. Vance. 2005. Soils and environmental quality. 3rd edition. Taylor & Francis, Boca Raton, USA.

26. Rabalais, N.N., W.J. Wisman, R.E. Turner, and Q. Dortch. 1996. Nutrient changes in the Mississippi River and system responses on the adjacent continental shelf. Estuaries 19: 386–407.

27. Ramos, C. and E.A. Carbonell. 1991. Nitrate Leaching and Soil Moisture Prediction with the LEACHM Model. Nutrient Cycling in Agro ecosystems 27:171-180.

28. Randall, G.W., D.R. Huggins., M.P. Russelle, and J.L. Anderson. 1997. Nitrate losses through subsurface tile drainage in conservation reserve program, alfalfa and row crop systems. Journal of Environmental Quality 26:1240-1247.

29. Smith, J., P. Smith, and T. Addiscott. 1996. Quantitative methods to evaluate and compare soil organic matter (SOM) models. pp. 181– 200. In D.S. Powlson et al. (ed.) Evaluation of soil organic matter models. NATO ASI Ser. I, Vol. 38. Springer-Verlag, Heidelberg.

30. Sogbedji, J. M., M. van Es Harold, and L. Kofi. Agbeko, 2006. Modeling nitrogen dynamics under maize on ferralsols in Western Africa. Nutrient Cycling in Agro ecosystems 74:99–113.

31. Tau, T.C. 1997. Some remarks on the relationship between fertilizers and environment throughout determination of groundwater quality under crops. In: Bo, N.V., Thi, N.T. and Loc, D.T. (Eds), Fertilizer and environment. Institute of Social Science Information, Hanoi, Vietnam, pp. 73-80.

32. Verloop, J., L.J.M. Boumans, H.Van Keulen, J. Oenema, and L.B.J. Sebek. 2006. Reducing nitrate leaching to groundwater in an intensi ve dairy farming system. Nutrient Cycling in Agro ecosystems 74, 59-74.

33. Walters, D.T., and G.L. Malger. 1990. Nitrogen management and nitrification inhibitor effects on nitrogen 0-15 urea. II - Nitrogen leaching and balance. Soil. Sci. Soc. Am. J. 54: 122-130.

34. Xing, G.X. and Z.L. Zhu. 2000. An assessment of N loss from agricultural fields to the environment in China. Nutrient Cycling in Agro ecosystems 57, 67-73.