شبيه‏سازي تلفات نيتروژن از مزارع گندم با استفاده از مدل CropSyst در گرگان

Simulation of nitrogen losses under wheat production in Gorgan, using CropSyst model

هدف از اين مطالعه ارزيابي مدل CropSyst براي پيش‏بيني متغيرهاي مربوط به چرخه نيتروژن در گندم و بررسي ميزان هدررفت نيتروژن در سناريوهاي مختلف مديريتي توليد گندم در گرگان بود. ارزيابي مدل براي پيش‏بيني تجمع نيتروژن و نيتروژن باقي‏مانده بعد از برداشت گندم با استفاده از داده‏هاي 16 مزرعه گندم انجام شد. شبيه‏سازي تلفات نيتروژن از مزارع گرگان براي يك دوره 40 ساله (2008-1967) انجام شد. سناريوها عبارت از كشت آبي به‏صورت رايج، كشت آبي به‏صورت پرنهاده و كشت ديم به‏صورت كم‏نهاده بودند. نتايج نشان داد كه مدل به‏خوبي مي‏تواند عملكرد، تجمع نيتروژن و نيتروژن باقي‏مانده در مزارع گندم در گرگان را پيش‏بيني نمايد. بيش‌ترين تلفات نيتروژن مربوط به هدررفت گازي نيتروژن از مزارع بود كه با تغيير سناريو از كم‌نهاده (5/4 كيلوگرم نيتروژن در هكتار) به‌سمت پرنهاده (5/12 كيلوگرم نيتروژن در هكتار) افزايش معني‏داري نشان داد. تلفات از طريق فرار آمونياك در سناريوهاي كشت رايج، پرنهاده و كم‏نهاده به‏ترتيب 5/7، 11 و 4/4 كيلوگرم نيتروژن بر هكتار بود. ميزان تلفات از طريق دنيتريفيكاسيون نسبت به فرار آمونياك بسيار كم‌تر بود. تلفات O2N بين 3/0-1/0 كيلوگرم نيتروژن در هكتار بود. بين سناريوها از نظر آب‌شويي كل و آب‌شويي نيترات از مزارع اختلاف معني‏داري مشاهده نشد. ميانگين كل آب‌شويي در سناريوها معادل 5/5 و ميزان آب‌شويي نيترات 1/3 كيلوگرم نيتروژن در هكتار بود. نتايج به‌دست آمده بيانگر آن بود كه مصرف كود سرك اوره منجر به افزايش تلفات نيتروژن (فرار آمونياك) مي‏شود و تغيير نوع كود و يا مديريت كودي مي‏تواند باعث كاهش تلفات نيتروژن شود.

This study were conducted to evaluate CropSyst model to predict the fate and residual N of wheat production system in Gorgan-Northeast of Iran and to estimate N losses in different wheat management scenarios. Evaluation of CropSyst to predict N uptake and residual N in soil profile were performed using 16 local fields in Gorgan. Simulation of N losses in wheat production systems were conducted during 1967-2009 (40 years). Simulation scenarios were irrigated cultivation (average input; AI), irrigated cultivation (High input; HI) and rainfed cultivation (low input; LI). Results indicated that CropSyst model could satisfactorily predict yield, N uptake, residual N of wheat production system. Wheat yield of scenarios were 4400, 4500 and 4000 (kg/ha) for AI, HI and LI respectively that LI yield was significantly lower than AI and HI. Total N losses in AI, HI and LI were 13.5, 18.1 and 9.8 (kg N/ha) respectively. The highest losses of N had occurred by gaseous loss (45 to 63% of total N losses) in which volatilization (NH3(g)) contributed about 45 to 61% of total N losses and scenarios had significant differences. Nitrate leaching scenarios were not significantly different and it was about 3 kg N/ha. It can be concluded that application of urea as topdressing led to increase N losses (NH3 volatilization) and changing of the type of fertilizer and fertilizer management could reduce N losses.