شبيه‌سازي توأمان انتقال رطوبت، نيترات و آمونيوم در خاك با استفاده از مدل HYDRUS-2D در آبياري جويچه‌اي ذرت

Simultaneous Simulation of Water, Nitrate and Ammonium Transport in Soil Using HYDRUS-2D Model in Furrow Irrigated Maize

تغيير شكل و انتقال كود اوره، نيترات و آمونيوم در خاك بصورت زنجيره­اي از واكنش ­هاي متصل به هم صورت مي­ گيرد كه براي مديريت دقيق­تر آب و كود در مزرعه بايد اين واكنش ­ها توامان با هم در نظر گرفته شوند. در اين پژوهش مدل HYDRUS-2D به منظور پيش ­بيني توزيع و انتقال توأمان رطوبت، نيترات و آمونيوم در زير جويچه و پشته­ هاي آبياري طي دوره رشد ذرت ارزيابي شد. نخست، گياه ذرت تحت سه تيمار كود اوره صفر، 150 و 250 كيلوگرم نيتروژن در هكتار و در سه تكرار كشت شد. مقادير جذب نيتروژن توسط گياه به علاوه ميزان رطوبت و غلظت نيترات و آمونيوم خاك در اعماق مختلف زير پشته و جويچه ­ها طي فصل رشد، قبل و بعد از هر نوبت كوددهي اندازه­ گيري شدند. از اين داده­ ها براي واسنجي و صحت ­سنجي پارامتر­هاي هيدروليكي و انتقال املاح موجود در مدل استفاده شد. نتايج ارزيابي مدل در طول مرحله صحت­ سنجي نشان دادند كه بين مقادير رطوبت، نيترات و آمونيوم شبيه­ سازي شده و اندازه ­گيري شده در خاك تطابق خوبي وجود داشت. شاخص­ هاي ضريب تبيين و ريشه ميانگين مربعات خطاي نرمال شده براي پيش­ بيني رطوبت خاك در محدوده توسعه ريشه به ترتيب برابر با ۰/۷۷۲ و ۴/۳۷% بدست آمدند. علاوه بر اين، شاخص­ هاي مذكور براي پيش­ بيني غلظت آمونيوم خاك در زير جويچه و پشته­ هاي هر سه تيمار به ترتيب بين ۰/۶۴۵ تا ۰/۷۹۸ و ۲۳/۱۴% تا ۲۹/۴% و براي نيترات به ترتيب بين ۰/۷۱۶ تا ۰/۸۲۹ و ۲۳/۵۷% تا ۲۵/۲% تغيير نمودند. در مجموع نتايج اين مطالعه حاكي از آن بود كه مدل HYDRUS علاوه بر انتقال رطوبت، توزيع نيترات و آمونيوم را در زير جويچه و پشته ­هاي آبياري با دقت مناسبي شبيه ­سازي مي­ كند و به همين دليل مي ­تواند ابزار مفيدي براي مديريت آب و كود در آبياري جويچه­ اي باشد.

Transport and transformation of urea, nitrate, and ammonium in the soil take place as a sequential decay chain reactions which should be considered altogether for more precise management of water and fertilizer in agricultural farms. In this study, HYDRUS-2D model was evaluated to predict distribution of water, nitrate and ammonium under furrow and ridge during the growing period of maize. Thus, maize was planted in the treatments with nitrogen rates of 0, 150, and 250 kg ha-1. The amounts of nitrogen uptake, soil water, nitrate, and ammonium concentrations during the growing season, before and after fertilization, and after harvesting were measured over different depths under ridges and furrows. Results showed suitable agreement between predicted and measured water, nitrate and ammonium distribution in soil during validation stage. NRMSE and R2 as evaluation indexes for the predicted soil water were calculated as 0.772 and 4.37%, respectively. Besides, these indexes were calculated for the predicted ammonium concentration under furrow and ridge for all treatments and were found to be in the range of 0.645-0.798 and 14.23%-29.4%, and for the predicted nitrate concentration, they were in the range of 0.716- 0.829 and 23.57%- 25.2%, respectively. According to the results of this study, the HYDRUS model is a useful tool for management of water and fertilizer in furrow irrigation.