ارزيابي مدل HYDRUD-1D در شبيه‌سازي رطوبت و نيتروژن در خاك مزرعه پياز تحت آبياري قطره‌اي

Assessment of HYDRUD-1D model in simulation of soil moisture and nitrogen in onion farm under drip irrigation

مديريت آب و كود نيتروژن در محصولات كشاورزي به‌دليل كمبود منابع، مشكلات زيست‌محيطي و سلامتي بايد بهبود يابد. مدل‌سازي در سال‌هاي اخير نقش مهمي را در ارتقا عمليات كود آبياري در سيستم‌هاي نوين آبياري داشته است. هدف از انجام اين مطالعه ارزيابي قابليت مدل Hydrus-1D در شبيه‌سازي اثر هم‌زمان رژيم‌هاي مختلف آب و كود نيتروژن در يك سيستم كود آبياري قطره‌اي بود. اين پژوهش در يك مزرعه تحت كشت پياز به مساحت 81 مترمربع، مجهز به سامانه كود آبياري قطره‌اي، در منطقه شاهرود با اقليم خشك صورت گرفت. مقادير رطوبت و غلظت نيتروژن از اندازه‌گيري‌هاي مزرعه‌اي با دور آبياري 48 ساعت و تزريق كود نيتروژن با غلظت 116/0 ساعت به‌دست آمد. با اعمال شرايط مرزي و اوليه در مدل Hydrus-1D رطوبت و نيتروژن در 4 عمق 15-0، 30-15، 45-30 و 60-45 سانتي‌متر برآورد گرديد. در اين مطالعه تغييرات ميزان رطوبت و غلظت نيتروژن طي ماه‌هاي مختلف رشد توسط مدل Hydrus-1D بررسي شد. نتايج اندازه‌گيري‌ها و برآوردهاي مدل در خصوص رطوبت توزيعي بيانگر بيش‌تر بودن مقدار رطوبت در 3 زمان 30، 60 و 90 روز پس از نشا پياز در لايه 15-0 سانتي‌متري سطح زمين و در 10 سانتي‌متري محل استقرار قطره‌چكان است. بيش‌تر بودن رطوبت در لايه اول خاك و در محل 10 سانتي‌متري قطره‌چكان به‌دليل استقرار قطره‌چكان در سطح خاك و براي پاشش آن به‌سمت گياه يعني 10 سانتي‌متري قطره‌چكان قابل توجيه است. اندازه‌گيري‌ها و مدل‌سازي نيتروژن بيانگر فزوني مقدار نيتروژن در زمان‌هاي 30 و 90 روز پس از نشا در لايه 15-0 سانتي‌متري خاك در محل قطره‌چكان نسبت به 2 ماه پس از نشا بود. كاهش نيتروژن در محل 10 سانتي‌متري قطره‌چكان و در 60 روز پس از نشا مي‌تواند به‌دليل استقرار گياه پياز در 10 سانتي‌متري از محل قطره‌چكان، افزايش درصد پوشش گياهي و نياز گياه به اين ماده غذايي باشد. مقايسه متناظر رطوبت شبيه‌سازي با مشاهده شده تا عمق 60 سانتي‌متري در محل قطره‌چكان و 10 سانتي‌متري آن بيانگر جذر مربعات خطاي 0067/0 و 0062/0، ميانگين خطاي مطلق 0044/0 و 0047/0 و ضريب تعيين 90/0 و 99/0 بود. به همين ترتيب مقايسه متناظر نيتروژن شبيه‌سازي با مشاهده شده در محل قطره‌چكان و 10 سانتي‌متري آن بيانگر جذر مربعات خطاي 015/0 و 011/0، ميانگين خطاي مطلق 014/0 و 009/0 و ضريب تعيين 92/0 و 99/0 بود. نتايج نهايي با توجه به محاسبه آماره‌هاي خطاسنجي نشان‌دهنده كم بودن خطا و بالا بودن ضريب تعيين در كاربرد مدل Hydrus-1D و دقت مناسب اين مدل در شبيه‌سازي رطوبت توزيعي و غلظت نيتروژن در منطقه ريشه است. واژه‌هاي كليدي: آبياري قطره‌اي، پياز، كود آبياري، مدل‌سازي، Hydrus-1D

Water management and fertilizer nitrogen in agricultural products should be improved due to lack of resources, environmental problems and health. Modeling in recent years has had an important role in improving irrigation, fertilizer operations in new irrigation systems. The aim of this study was to evaluate the capability of Hydrus-1D model to simulate the effect of different combinations of water and nitrogen regimes in a drip irrigation system for the dung. This study was done in a drip irrigation fertilizer system and under field conditions for onion cultivation. Moisture levels and nitrogen concentration were obtained in field with 48 hr irrigation and fertilizer nitrogen injection with the concentration of 0.116 hr. Applying boundary conditions and initial in Hydrus-1D model, moisture and nitrogen were estimated at four depths 0-15, 15-30, 30-45 and 45-60 cm. In this study, changes of moisture content and nitrogen concentration during different growth months by Hydrus-1D model were evaluated. Results indicate higher moisture content of the three at 30, 60 and 90 days after transplanting bulbs in the ground layer 15-0 cm and 10 cm at the location of emitters. The humidity was higher in the first layer of soil at 10 cm eye drops due to the settlement of the soil. Measurement and modeling of nitrogen showed increasing nitrogen content at 30 and 90 days after transplanting in 15-0 cm layer of soil at the site of emitters than two months after transplanting. Reducing nitrogen at 10 cm droppers and 60 days after transplanting could be due to plant bulbs at 10 cm from droppers, increasing vegetation cover and food for the plant. Compared to moisture simulations at depth of 60 cm and 10 cm at place droppers showed that root mean square error were 0.0067 and 0.0062, mean absolute error were 0.0044 and 0.0047 and the coefficient of determination were 0.9 and 0.99, respectively. Similarly, compared to nitrogen simulated with observed in place dropper and 10 cm showed the root mean square error were 0.015 and 0.011, the mean absolute error were 0.014 and 0.009 and the coefficient of determination were 0.92 and 0.99, respectively. Calculating error statistics indicate low error and high coefficient of determination in application of Hydrus-1D model and accuracy of this model in the simulation of moisture and nitrogen distributed in the root zone. Keywords: Modeling, Drip irrigation, Irrigation fertilizer, Hydrus-1D, Onion