پایان نامه تأثیر زهکشی کنترل شده بر آبشویی نیترات

تأثیر زهکشی کنترل شده بر آبشویی نیترات

عنوان                                                                                                                صفحه

فصل اول :

1-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2- هدف ……………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-3- تعاریف و کلیات ……………………………………………………………………………………………………………. 7

1-3-1- تاریخچه زهکشی ……………………………………………………………………………………………………… 7

1-3-2- نیاز به زهکشی …………………………………………………………………………………………………………. 7

1-3-3- مدیریت و کنترل آب زهکشی ………………………………………………………………………………….. 8

1-3-4- انواع مختلف زهکشی ……………………………………………………………………………………………….. 9

1-3-5-1- زهکشی سطحی …………………………………………………………………………………………………… 9

1-3-5-2- زهکشی زیرزمینی ……………………………………………………………………………………………….. 10

1-3-5-3-  زهکش باز عمیق ………………………………………………………………………………………………… 10

1-3-5-4- لوله زهکش ………………………………………………………………………………………………………….. 10

1-3-5-5- زهکشی کنترل شده ……………………………………………………………………………………………. 10

1-6- فوائد زهکشی کنترل شده …………………………………………………………………………………………….. 12

1-7- سطح ایستایی ………………………………………………………………………………………………………………. 12

1-8- عمق سطح ایستایی ……………………………………………………………………………………………………… 13

1-9- صعود کاپیلاری …………………………………………………………………………………………………………….. 13

1-10- کود و نقش آن در افزایش تولید محصول کشاورزی ……………………………………………………. 14

1-11- عناصر غذایی گیاهی و غذا …………………………………………………………………………………………. 14

1-12- نیاز گیاه به عناصر غذایی …………………………………………………………………………………………… 15

1-13-  تغذیه گیاهی متعادل ………………………………………………………………………………………………… 16

1-14- منابع عناصر غذایی …………………………………………………………………………………………………….. 17

1-15- عناصر غذایی ذخایر خاک ………………………………………………………………………………………….. 17

1-16- عناصر غذایی کودهای آلی …………………………………………………………………………………………. 18

1-17- کود دامی …………………………………………………………………………………………………………………… 18

1-18- کود سبز و بقایای گیاهی ……………………………………………………………………………………………. 19

1-19- تثبیت زیستی نیتروژن ………………………………………………………………………………………………. 20

1-20- جذب نیتروژن از هوا ………………………………………………………………………………………………….. 20

1-21- کودهای معدنی ………………………………………………………………………………………………………….. 21

1-22-  کودهای نیتروژن ………………………………………………………………………………………………………. 21

1-23- نیتروژن (N) ………………………………………………………………………………………………………………. 22

1-24- مرور کلی …………………………………………………………………………………………………………………… 23

1-25- ویژگی های شیمیایی و اشکال مختلف نیتروژن …………………………………………………………. 25

1-25-1- اشکال شیمیایی نیتروژن ……………………………………………………………………………………….. 25

1-25-2-  نیتروژن در خاک ………………………………………………………………………………………………….. 26

1-26- تثبیت نیتروژن …………………………………………………………………………………………………………… 27

1-26-1- دگرگونی های میکروبی نیتروژن تثبیت شده …………………………………………………………. 28

1-27- عدم تحرک و معدنی شدن …………………………………………………………………………………………. 28

1-28- نیتریفیکاسیون …………………………………………………………………………………………………………… 29

1-29- دنیتریفیکاسیون …………………………………………………………………………………………………………. 29

1-30- آثار انسان بر چرخه ی نیتروژن ………………………………………………………………………………….. 30

1-31-  نیتروژن در منابع خاکی و مصرف آن به وسیله ی گیاهان ………………………………………… 30

1-32-  ذخایر نیتروژن خاک …………………………………………………………………………………………………. 31

1-33- ورود نیتروژن از جو و آب …………………………………………………………………………………………… 32

1-34-  مواد گیاهی- بقایای گیاهی – بقولات و کودهای سبز ……………………………………………….. 32

1-35-  کود دامی ………………………………………………………………………………………………………………….. 33

1-36- نیتروژن کودی ( کودهای شیمیایی ) …………………………………………………………………………. 33

1-37- تلفات نیتروژن در کشاورزی ……………………………………………………………………………………….. 34

1-37-1-  تلفات نیتروژن از طریق آب شویی ………………………………………………………………………… 34

1-37-2-  نیترات آبشویی شده با آب های سطحی و زیر زمینی …………………………………………… 34

1-37-3- حرکت آب و آبشویی نیترات در خاک ……………………………………………………………………. 35

1-38-  منشأ نیترات آبشویی شده ………………………………………………………………………………………… 36

1-39- ذرت …………………………………………………………………………………………………………………………… 36

1-39-1- مرور کلی ………………………………………………………………………………………………………………. 36

1-39-2- ذرت در اقلیم های مختلف …………………………………………………………………………………….. 37

1-39-3- مناطق مختلف ………………………………………………………………………………………………………. 37

1-39-4- مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری ………………………………………………………………………. 38

1-40- عملکرد ذرت و محدودیت های عمده در این راه ………………………………………………………… 38

1-41- حاصل خیزی خاک و استفاده از کود …………………………………………………………………………. 39

فصل دوم

2-1- مروری بر پژوهش های پیشین ……………………………………………………………………………………… 42

فصل سوم

3-1- محل انجام آزمایش ………………………………………………………………………………………………………. 55

3-2- تیمارهای آزمایش ………………………………………………………………………………………………………… 57

3-3- لایسیمتر ………………………………………………………………………………………………………………………. 58

3-4- زهکشی آزاد …………………………………………………………………………………………………………………. 59

3-5- زهکشی کنترل شده …………………………………………………………………………………………………….. 60

3-6- خاک داخل لایسیمتر …………………………………………………………………………………………………… 60

3-7- تعیین بافت و سایر مشخصات خاک ……………………………………………………………………………… 61

3-8- گیاه ذرت ……………………………………………………………………………………………………………………… 61

3-9- مصرف کود نیتروژن ……………………………………………………………………………………………………… 62

3-9-1- مصرف کود فسفر ……………………………………………………………………………………………………… 62

3-10- الگوی کاشت ……………………………………………………………………………………………………………… 62

3-11- عمق ریشه …………………………………………………………………………………………………………………. 64

3-12- اندازه گیری ارتفاع گیاه ……………………………………………………………………………………………… 64

3-13- عملیات برداشت …………………………………………………………………………………………………………. 64

3-14-  مقدار آب آبیاری ……………………………………………………………………………………………………….. 65

3-15- اندازه گیری رطوبت خاک ………………………………………………………………………………………….. 66

3-16-  معادله کالیبراسیون نوترون متر …………………………………………………………………………………. 66

3-17- تعیین نیترات خاک از عصاره اشباع ……………………………………………………………………………. 66

3-18-  مراحل انجام آزمایش ………………………………………………………………………………………………… 67

3-19- محلول زخیره نیترات استاندارد ………………………………………………………………………………….. 67

3-20- تعیین میزان نیترات در آب زهکشی …………………………………………………………………………… 68

3-21-  اندازه گیری حجم زه آب ………………………………………………………………………………………….. 68

فصل چهارم

4-1- نتیجه گیری و بحث ……………………………………………………………………………………………………… 70

4-2- عملکرد گیاه ذرت …………………………………………………………………………………………………………. 73

4-3- نیتروژن جذب شده توسط گیاه ……………………………………………………………………………………. 78

4-4- رطوبت خاک ………………………………………………………………………………………………………………… 79

4-5- حجم آب شویی و نیترات آب شویی …………………………………………………………………………….. 80

4-6-  آبشویی نیترات در اعماق مختلف خاک ……………………………………………………………………….. 81

4-7-  نتیجه گیری کلی ………………………………………………………………………………………………………… 90

منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 92

چکیده تأثیر زهکشی کنترل شده بر آبشویی نیترات

زهکشی کنترل شده یک راهکار مدرن کشاورزی است که در جهت بهبود کیفیت آبهای زیر زمینی و تولید محصول توصیه می شود. در این پژوهش اثر زهکشی کنترل شده بر میزان آب شویی نیترات و عملکرد محصول ذرت دانه ای ( رقم 704)  در دانشکده کشاورزی  شیراز با بافت لومی  رسی  شنی ، بررسی شد. آزمایش فاکتوریل در غالب طرح پایه  بلوک های کاملاً تصادفی با سه تیمار زهکشی شامل زهکشی آزاد ( FD) و دو تیمار زهکشی کنترل شده که در آن ها سطح ایستابی در عمق های 90 (  CD₉₀) و 120  سانتی متری (CD₁₂₀)  کنترل می شد و سه سطح کود به مقدار صفر ( شاهد )، 200 و 400 کیلوگرم در هکتار انجام گرفت.

اندازه گیری حجم آبشویی و کیفیت آب زهکشی شده، 48 روز پس از کشت تا دو هفته پیش از برداشت محصول صورت گرفت. میزان کل حجم آب زهکشی شده از تیمار CD₉₀ و CD₁₂₀ نسبت به FD  در تیمار کود صفر کیلوگرم در هکتار ( شاهد )  به ترتیب 77و 41 درصد ، در تیمار کود 200 کیلوگرم در هکتار به ترتیب 86 و 57 درصد و  در تیمار کود 400 کیلوگرم در هکتار به ترتیب 91 و 87 درصد کاهش یافت. میانگین کاهش حجم زهاب تولیدی در سه تیمار کودی در تیمارهای CD₉₀  و CD₁₂₀ به ترتیب 81 و 62 درصد کمتر از FD  بوده است.

هم چنین مقدار غلظت نیترات در آب آبشویی در تیمارهای کنترل شده  ( CD₉₀ و CD₁₂₀) نسبت به زهکشی آزاد ( FD) در تیمار شاهد به ترتیب 71 و 76 درصد، در تیمار کود 200 کیلوگرم در هکتار به ترتیب 94 و 61 درصد و در تیمار کود 400 کیلوگرم در هکتار به ترتیب 96 و 93 درصد کاهش یافت.

با اعمال آبیاری زیرزمینی به منظور کنترل سطح ایستابی در اعماق 90 و 120 سانتی متر، میزان رطوبت حجمی خاک قبل از آبیاری در تیمار زهکشی CD₉₀ به طور میانگین 15 و 20 درصد بیش از به ترتیب تیمارهای CD₁₂₀ و FD  بوده است. همچنین به علت دسترسی بیشتر گیاه به رطوبت و مواد مغذی خاک از طریق صعود کاپیلاری در تیمارهای زهکشی کنترل شده ( CD)، وزن خشک علوفه نسبت به تیمار (FD) بیشتر بود. در نتیجه راندمان کاربرد آب و کود نیتروژن در تیمارهای زهکشی کنترل شده به ویژه در تیمار  CD₉₀ بیشتر برآورد شد.

نتیجه گیری کلی تأثیر زهکشی کنترل شده بر آبشویی نیترات

نتایج این تحقیق نشان داد که زهکشی کنترل شده در عمق 90 سانتی متر (CD₉₀) و عمق 120 سانتی متر (CD₁₂₀) در مقایسه  با زهکشی آزاد (FD) توانایی افزایش ذخیره ی رطوبتی خاک، راندمان مواد مغذی خاک و در نتیجه عملکرد گیاه ذرت را دارد. زهکشی کنترل شده CD₉₀، میزان آبشویی و مقدار غلظت نیترات در حجم آب زهکشی شده را کاهش می دهد.

در مورد میزان رطوبت خاک، به دلیل کاهش زه آب در تیمار CD₉₀ نسبت به CD₁₂₀ و FD  نگهداشت رطوبت در این تیمار 15 و 20 درصد بیشتر از دو تیمار دیگر به دست آمد. این موضوع بیان گر افزایش راندمان آبیاری به دلیل جلوگیری از نفوذ عمقی آب آبیاری در تیمار زهکشی کنترل شده CD₉₀ بود.

حجم آبشویی در تیمار کود شاهد در CD₉₀، نسبت به CD₁₂₀ و FD  به ترتیب 33 و 56 درصد کاهش داشت. هم چنین میزان غلظت نیترات در این شرایط کودی ( شاهد ) در تیمار CD₉₀ نسبت به FD ، 29 درصد کاهش نشان داد. در تیمار کود 200 کیلوگرم در هکتار کاهش حجم آبشویی در تیمار CD₉₀ نسبت به تیمارهای CD₁₂₀  و FD به ترتیب 68 و 86 و کاهش غلظت نیترات آبشویی شده به ترتیب 85 و 94 درصد شد. در نهایت در تیمار کودی 400 کیلوگرم در هکتار کاهش حجم آبشویی در تیمار CD₉₀ نسبت به تیمارهای CD₁₂₀ و FD  به ترتیب 31 و 91 درصد و کاهش غلظت نیترات آبشویی شده به ترتیب 43 و 96 درصد بود.

در نمودار آبشویی نیترات در عمق 30 سانتی متری از سطح خاک نیز شاهد کاهش مقادیر تلفات نیترات در هر سه تیمار کودی ( شاهد، 200 و 400 کیلوگرم در هکتار ) بودیم. در هر دو تیمار CD₁₂₀  و FD  مقادیر نیترات آّبشویی و در نتیجه عدم استفاده گیاه از آن در عمق 30 سانتی متری خاک به وضوح دیده شد ( نمودار 4-7 الف، ب و ج ).

نکته ی قابل توجه، افزایش نیترات آبشویی در انتهای فصل کشت در همه ی تیمارهای کودی و زهکشی بود که به دلیل نیتریفیکاسیون و صعود کاپیلاری بود. در اعماق 60 و 90 سانتی متری از سطح خاک باز هم حداقل نیترات آبشویی شده در تیمار زهکشی CD₉₀ نسبت به دو تیمار دیگر در همه ی تیمارهای کودی وجود داشت. در نهایت نتایج آماری در سطح 5 درصد در مورد مقدار نیترات آبشویی شده از کل اعماق به جز تیمار کود شاهد که تفاوت معنی داری بین تیمارهای زهکشی وجود نداشت، در هر دو مقدار کود 200 و 400 کیلوگرم در هکتار اختلاف معنی داری بین CD₉₀ و FD  وجود داشت.

مقایسه ی ارتفاع گیاه ذرت در همه ی تیمارها اعم از تیمارهای کود و زهکشی نشان داد که تیمار زهکشی CD₉₀ نسبت به تیمارهای CD₁₂₀ و FD  مؤثرتر بوده است. وزن ماده ی خشک ( مجموع وزن خشک ، علوفه و بلال ) نشان دهنده ی عملکرد بیشتر CD₉₀ نسبت به CD₁₂₀ و FD  به ترتیب 7 و 15 درصد در تیمار شاهد، 14 درصد در تیمار کود 200 کیلوگرم در هکتار و در نهایت 42 و 62 درصد در تیمار کود 400 کیلوگرم در هکتار بود.

وزن خشک دانه در تیمار شاهد در تمام تیمارهای زهکشی برابر بود ولی در تیمار کود 200 کیلوگرم در هکتار در تیمار CD₉₀ نسبت به تیمارهای CD₁₂₀ و FD، افزایش عملکرد 20 درصد را نشان داد و در تیمار کود 400 کیلوگرم در هکتار این نسبت به ترتیب 55 و 70 درصد بود.

در تحلیل آماری سطح 5 درصد به وسیله آزمون دانکن، عملکرد وزن خشک دانه ی ذرت در تیمار CD₉₀ نسبت به دو تیمار دیگر در تیمار کود 400 کیلوگرم در هکتار آشکار بود. هم چنین در وزن 1000 دانه ذرت تفاوت معنی داری در بین همه ی تیمارها ( کود و زهکشی ) دیده نشد. جذب نیتروژن کل در دانه ی گیاه ذرت در هیچ یک از تیمارهای کودی و زهکشی تفاوت معنی داری نداشت ولی در مورد نیتروژن کل جذب شده در برگ گیاه ذرت به جز تیمارهای 200 و 400 کیلوگرم که معنی دار نبودند، در تیمار کود شاهد بیشترین مقدار در تیمار زهکشی CD₁₂₀ مشاهده گردید که 7 درصد بیشتر از دو تیمار دیگر بود.

زهکشی کنترل شده می تواند با افزایش راندمان مصرف کود، زمینه را برای کاهش مقدار مصرف کود فراهم آورد که به نوبه خود باعث کاهش غلظت نیترات آبشویی شده و کاهش خسارت ناشی از آن به محیط زیست می شود. در نهایت می توان گفت روش زهکشی کنترل شده شیوه ای مناسب در جهت ارتقای کارایی سیستم زهکشی مرسوم به لحاظ اقتصادی و زیست محیطی می باشد.

جهت مشاهده نمونه های دیگر از پایان نامه رشته کشاورزی کلیک کنید.

نمونه ای از منابع لاتین

• 10- A. Darzi – Naftchali , S. M. Mirlatifi , A . Shahnazari , F. Ejlali , M. H. Mahdian Effect of subsurface drainage on water blance and water table in poorly drainage Paddy fiels. Agricvltural Water Management. Volume 130 , December 2013 , Pages 61- 68
• 11- Addiscott , T. M. (1996) Fertilizers and nitrate leaehing Issues in Environmental Sciences 5 , 1-26.
• 12- Addiscott. T. M. 1996 . Measuring and modeling nitrogen leaching : Parallel Problems. Plant soil 181 : 1-6.
• 13- Ahonen. J. ( 1991) Application of Controlled Drainage and Subirrigation in nFinland . MSD thesis , Helsinky UNiv. of Technology. Lab. Of Water resources Engineering . Espoo. Finland.
• 14- Alessia Perego , Angelo Basile , Antonello Bonfante , Roberto De Mascell is , Fabio Terribile , Stefano Brenna , Marco Acutis. Agriculture , Ecosystems and Envirn ment 147 ( 2012) 57- 65.
• 15- Allison. G. B. , Colleville .J.S , Greacen . E. L. 1983 . Water balance and ground water studies. In: Soils AnAustralian Viewpoint . Academic Press . London. UK. PP: 531-548 , ch . 33 . Sponsored by the division of soil CSIRO.
• 16- Bouwer. H. ( 1990) . Agricultural chemical and groundwater quality. Journal of soil and water conservation , 45 (2) 184 -189.
• 17- Current  world fertilizer trends and outlook to 2016 . feod and Agriculture organization of the united nations . Rome . 2012.
• 18- D. B. Jaynes . Nitrate loss in sobsurface drainage and corn yield as diffected timing of sidedress nitrogen. Agricultural water Management volume 130 , December 2013 , Page 52-60
• 19- D. Goswami , P. K. Kalita , R. A. C. Cooke , G. F. Mclsaac. Nitrate – N loadings through sobsorface eavironment to agricultural drainage ditchesin two flat Midwestern (USA) water sheds. Agricultural water management . 96 ( 2009) 1021 – 1030.
• …
• …