شبيه‌سازي انتقال آب و نيترات در خاك با استفاده از مدل D1- HYDRUS در آبياري جويچه‌اي نيشكر

Simulation of Water and Nitrate Transport in Soil Using HYDRUS-1D Model in Furrow Irrigation of Sugarcane

شبيه‌سازي انتقال آب و املاح در خاك، براي مديريت بهينه مصرف آب و كود در مزرعه بسيار مؤثر است. در اين تحقيق از مدل D1-HYDRUS براي شبيه‌سازي انتقال آب و نيترات در آبياري جويچه‌اي نيشكر استفاده شد. آزمايش به‌صورت كرت‌هاي يك بار خرد شده در قالب بلوك‌هاي كامل تصادفي با 3 تكرار در يك قطعه 25 هكتاري در اراضي كشت و صنعت نيشكر دهخدا از اسفندماه 1391 تا مهرماه 1392 اجرا شد. فاكتور اصلي تقسيط‌هاي كودي بود كه در سه سطح (دو تقسيطي، سه تقسيطي و چهار تقسيطي) اعمال گرديد. فاكتور فرعي سطوح كود مصرفي بود كه در سه سطح (100%، 80% و 60% كود مورد نياز به‌ترتيب معادل 350، 280 و 210 كيلوگرم كود اوره) اعمال شد. تخمين پارامترهاي هيدروليكي خاك از طريق مدل‌سازي معكوس و با استفاده از داده‌هاي رطوبتي كه در طول دوره بيش از 4 ماه از رشد نيشكر به‌دست آمده بود، انجام گرفت. پارامترهاي انتقال املاح با استفاده از پارامترهاي هيدروليكي و داده‌هاي غلظت نيترات برآورد گرديد. براساس نتايج حاصله ضريب همبستگي ميزان رطوبت و غلظت نيترات مشاهده و شبيه‌سازي شده در تيمار چهار تقسيطي و 60% سطح كودي (تيمار واسنجي‌شده) به‌ترتيب معادل 62/7 و 91/2 درصد برآورد گرديد. عمق نفوذ تجمعي در تيمارهاي واسنجي و اعتبارسنجي شده به‌ترتيب 46 و 58 ميلي‌متر و ميزان تبخيرتعرق تجمعي در تيمارهاي مذكور به‌ترتيب 50 و 60 ميلي‌متر به‌دست آمد. دامنه تغييرات ميزان رطوبت در لايه سطحي خاك در تيمارهاي واسنجي و اعتبارسنجي شده به‌ترتيب معادل 21 تا 45 و 21 تا 42 درصد بود. اين در حالي‌است كه ميزان رطوبت در لايه عمقي در هر دو تيمار از 33 تا 38 درصد متغير بود.

Simulation of water and solute transport in soil is very useful for optimum management of water and fertilizer use. In this study, the HYDRUS1D model was used to simulate water and nitrate transport in furrow irrigation of sugarcane. For this putpose, a largescale experiment was performed as a split plot design based on the randomized complete blocks with 3 replications in a 25hectare piece of land in the Dehkhoda Sugarcane AgroIndustry Company from March 2012 to October 2013. The main factor was split application of fertilizer at three levels: two, three and four splits. The submain factor was fertilizer amount, applied at three levels (i.e. 350, 280 and 210 kg urea corresponding to 100%, 80% and 60% fertilizer requirements, respectively). Soil hydraulic parameters were estimated through inverse modeling using moisture data collected during more than 4 months of the sugarcane growing season. Solute transport parameters were then estimated using the hydraulic parameters and nitrate concentration data. In this study, statistical criteria including R2, RMSE, ME and SSQ were used to compare the observed and simulated values of moisture content and nitrate concentration. The results indicated that R2 for simulated moisture content and nitrate concentration in four splits and 60% fertilizer requirement treatment (i.e. calibrated treatment) were 62.7 and 91.2 percent, respectively. Cumulative infiltration depths were about 46 and 58 mm for calibration and validation treatments, respectively. For these treatments, the cumulative evapotranspiration rates were 50 and 60 mm, respectively. Soil moisture content in the surface layer varied from 21 to 45 and 21 to 42 percent, for calibration and validation treatments, respectively while the changes in the deep layer moisture content were 33 to 38 percent, for both treatments.