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

فصل پنجم

پیوست …………………………………………………………………………………………………………………………… 101

مقدمه

 آلودگی آب های زیر زمینی به وسیله ی نیترات به واسطه عملیات کوددهی یکی از موضوعات فراگیر محیط زیست و نگرانی های مهم جهانی است. تحقیقات زیادی در مورد اثر گذاری فاکتورهای اقلیم، خاک، توپوگرافی، کاربری زمین و نیتروژن روی خطر آبشویی نیترات انجام شده است.

مقدار آب و مواد وارد شده به آب های زیر زمینی به راندمان آبیاری، مصرف آب توسط گیاه و مقادیر کود، تجزیه مواد آلی افزودنی به خاک و جذب توسط گیاهان بستگی دارد. تلاش های زیادی برای مطالعه میزان تغذیه و اندازه گیری های لازم جهت کاهش نفوذ مواد محلول از مناطق کشاورزی به سوی سفره های زیرزمینی انجام شده است [15] ، اما داده های کمی از انتقال نیتروژن تحت مقادیر مختلف کاربرد کودهای شیمیایی به آب های زیر زمینی در دسترس است.

استفاده از کودها، سموم و مواد اصلاح کننده آب و برای خاک (گچ) ممکن است تأثیر بسزایی بر کیفیت زهاب داشته باشد. مقادیر و زمان استفاده از این پارامتر ها در مراحل مختلف رشد گیاهان، زمان آبیاری، زهکشی و اقدامات حفاظتی خاک بر کیفیت زهاب مؤثر هستند. علاوه بر این، خصوصیات خود کودها هم بر آلودگی زهاب ها نقش اساسی دارند. اکثر کودهای نیتروژن به شدت حل شدنی و تحرک پذیرند. به طوری که نیترات به راحتی از طریق آب شویی وارد زهاب می شود. بخشی از کودهای

یک مطلب دیگر :

 

محدودیت‌های پیشنهادی دادسرای مبارزه با جرایم سایبری برای شرکت‌های PSP

 نیتروژن که از آمونیوم یا آمونیاک خشک[1] ساخته شده ابتدا جذب کمپلکس خاک می شوند، اما یون های آمونیوم به راحتی اکسیده شده و به نیترات تبدیل می شوند. این مسئله در مورد اوره نیز صادق است که سرانجام اکسیده شده و به نیترات تبدیل می شود.

در مناطق خشک، مدیریت آبیاری و زهکشی از عوامل اساسی مؤثر بر جریانات سطحی و جریان آب در درون خاک است. از آن جا که جابجایی املاح عموماً از طریق جریانات آب خاک صورت می پذیرد، مدیریت آبیاری و زهکشی تا حدود زیادی بر روی شسته شدن کود و سم و حرکت آن ها به زیر منطقه ریشه و ورود آن ها به لوله های زهکش مؤثر می باشد. زمان آبیاری هم چنین بر خیز موئینه ای در منطقه ریشه تأثیر می گذارد. خیزش موئینه ای سبب تجمع نمک در منطقه ریشه می شود. اما در عین حال نیاز به آبیاری را کم می کند. مقدار و عمق یک آبیاری نیز به اندازه زمان آبیاری اهمیت دارد. آب اضافی ( شامل باران نفوذ یافته)  به لایه های زیرین خاک نفوذ می کند و همراه خود نمک ها را به پایین می برد.

آب و مواد معدنی که برای رشد گیاه و میزان محصول حیاتی اند، از طریق پروفیل سطحی خاک جریان پیدا می کنند. به علاوه به خاطر وجود منابع آب های زیر زمینی، جریان محلول های شیمیایی درون خاک نگرانی های زیادی را ایجاد کرده است [34]. نگرانی ها به خاطر آلودگی آب های زیر زمینی به خصوص از طریق آفت کش ها و آب شویی نیترات در زمین های کشاورزی به شدت در سال های اخیر افزایش یافته است [33]. پرسش اصلی ما این است که نیتروژن از دست رفته به کجا می رود و به کدام شکل می رود؟ کدام قسمت محیط زیست  نیتروژن را  دریافت می کند و چه آسیبی می بیند؟

نیتروژن ممکن است به صورت آمونیوم یا نیترات از اراضی قابل کشت خارج شود. از دست رفتن آمونیوم از خاک با تصعید آمونیاک اتفاق می افتد. هم چنین آمونیاک ممکن است در طول عمر گیاهان از دست رود .

اگرچه به کار بردن کودهای شیمیایی به طور چشم گیری محصولات کشاورزی را افزایش می دهد ولی فعالیت های کشاورزی با آلودگی جدی منابع آب زیر زمینی در مناطق کشاورزی همراه بوده است.

فعالیت های کشاورزی با افزایش غلظت نیترات در زهکشی سطحی و زیر سطحی مرتبط بوده و در اکثر موارد غلظت نیترات از محدودیت های تعیین شده ( معیارهای ) آب شرب فراتر می رود. هوبارد و شریدان ( 1989) گزارش دادند که در بسیاری از مناطق کشاورزی، سطح نیترات در آب های شرب به طور قابل توجهی از مقدار ماکزیمم تعیین شده توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA)  ( 10 میلی گرم نیترات در لیتر ) بیشتر است. آب شرب که به وسیله نیترات آلوده می شود ممکن است برای نوزادان کشنده باشد، نیترات رسیدن اکسیژن به مغز را محدود می کند و باعث بروز بیماری سندرم آبی کودکان(Blue Baby ) می گردد. هم چنین می تواند به سرطان دستگاه گوارش نیز مرتبط باشد [50]. به علاوه آبشویی نیتروژن از مناطق کشاورزی می تواند به شدت برای کشاورزان هزینه بر باشد اما راه های موثر و ساده برای تخمین مقادیر آبشویی بسیار کمیاب و محدود هستند [ 53]. پیش بینی حرکت مواد محلول در خاک از پیش بینی وضعیت آب خاک پر چالش تر است [24]. علاوه بر این طبیعت ناهمگن خاک اندازه گیری آبشویی نیتروژن تلف شده را مشکل می سازد [11].

انتخاب فناوری مناسب و طراحی درست زهکشی، اثر قابل توجهی بر کیفیت زهاب دارد. در گذشته سیستم های زهکشی به منظور جمع آوری نفوذ عمقی از اراضی فاریاب و جریانات جانبی طراحی می شدند . در مناطق با آب زیرزمینی شور، عمق و فاصله زهکش ها نیز با هدف به حداقل رساندن خیز موئینگی از سفره آب زیر زمینی به منطقه ریشه تعیین می شد. اما امروزه، اثر متقابل مدیریت آبیاری و سهم آب زیر زمینی که توسط گیاه مصرف می شود و طراحی آبیاری و مدیریت فعال سیستم های زهکشی باید مورد مطالعه قرار گیرد. پژوهش های انجام شده در زمینه مدیریت سیستم های زهکشی در مناطق خشک  و نیمه خشک اندک است ( آیرز[2]1996 ). موضوع زهکشی کنترل شده اولین بار در مناطق مرطوب مطرح شد. زهکشی کنترل شده به منظور کاهش حجم زهاب ها استفاده میشود.این روش جذب آب توسط ریشه را افزایش می دهد. در هنگام بهره برداری از زهکشی کنترل شده نگه داشتن سطح ایستایی در عمق نسبتاً ثابت اهمیت دارد. در مناطقی که سطح ایستایی کم عمق توسط زهکش کنترل می شود. میزان زهاب و نمک خارج شده کاهش می یابد. زهکش کنترل شده هم چنین از خارج شدن عناصر غذایی و دیگر آلاینده های موجود در زهاب جلوگیری می کند ( اسکلگز [3]1999 ، زاکر و برون [4] 1998). بالا نگه داشتن سطح ایستایی، غلظت نیترات در آب زهکشی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این کاهش ناشی از کاهش حجم زهاب خروجی و افزایش دنیتریفیکاسیون است [ 4].

بنابراین برای اندازه گیری مقادیر آبشویی نیترات در زمین های کشاورزی و مدیریت آن جهت کاهش آلودگی آب های زیر زمینی، مطالعه کافی در زمینه شیمی – زراعت[5] به خصوص در محدوده توسعه ریشه گیاهان ضروری می باشد. زهکشی کنترل شده می تواند تلفات نیترات را در جریان زیر سطحی کاهش دهد اما تأثیر آن ممکن است با کاربرد مقادیر متفاوت نیتروژن و شرایط مختلف آب و هوایی متفاوت باشد. تحقیقات زیادی برای بررسی تأثیر مدیریت کشاورزی ( کود نیتروژن، سیستم کشت و … ) بر تلفات نیتروژن در زهکشی زیر زمینی انجام شده است  [47]. در کشور سوئد تحقیقات بر روی نحوه کشت و مدیریت خاک برای کاهش تلفات نیتروژن آبشویی شده در شرایط زهکشی زیر زمینی متمرکز شده است [ 20]. پدیده تکنیکی مدیریت سطح ایستایی ( زهکشی کنترل شده ) در کشورهایی مثل ایالات متحده آمریکا، استرالیا، کانادا، سوئد به کار برده شده است. در این تکنیک از کنترل قسمت خروجی زهکشی زیر زمینی برای تغییر عمق زه آب خروجی استفاده می گردد که با کاهش تلفات نیتروژن باعث بهبود در برداشت محصول و حفاظت محیط زیست می شود. دنیس[6] و همکاران ( 2002) نشان دادند زهکشی کنترل شده می تواند مقدار تلفات نیترات را در محیط زیست با افزایش دنیتریفیکاسیون و افزایش فعالیت های غیر هوازی در خاک و هم چنین کاهش جریان های زیر سطحی در عمق خاک، کاهش دهد. به طور کلی زهکشی کنترل شده می تواند حجم جریان زهکشی را 25 تا 44 درصد در مقایسه با زهکشی آزاد کاهش بدهد.

کاهش مقدار تلفات نیترات در زهکشی کنترل شده بر اساس فاکتورهای نوع خاک، اقلیم (شرایط بارندگی ) سیستم کشت و دیگر فعالیت های کشاورزی متغیر بوده و بین 13 تا 95 درصد است [ 32]. عمق سطح ایستایی، فاصله زهکش ها، زمان و دوره اجرای زهکشی کنترل شده تأثیر زیادی بر تلفات نیترات در زهکشی و تولید محصول دارد [ 25]. زهکشی کنترل شده یعنی کنترل آب در بخش های اصلی، نیمه اصلی و فرعی در زهکشی زیر زمینی که با تغییر زهکشی خروجی انجام می گیرد [ 49]. با زهکشی کنترل شده سطح آب ایستایی باید بالاتر از عمق خروجی زهکش قرار بگیرد. بعد از برداشت محصول برای محدود کردن جریان خروجی و کاهش تلفات نیترات به کانال های زهکش و جریان های  زیر سطحی  در خارج از فصل کشت عمق آب خروجی به وسیله ی یک سازه کنترل، بالاتر قرار می گیرد ولی در اوایل بهار و در فصل پاییز که جریان زهکشی می تواند آزادانه جریان پیدا کند ( البته قبل از عملیات مزرعه مانند کاشت یا برداشت) عمق آب خروجی پایین آورده شده و دوباره بعد از کاشت و برای ذخیره آب برای گیاه و استفاده گیاه در نیمه تابستان بالا نگه داشته می شود.

1-2- هدف

هدف از این تحقیق بررسی تأثیر زهکشی کنترل شده در اعماق 90 و 120 سانتی متر و زهکشی آزاد بر عملکرد محصول ذرت، آبشویی نیترات و حجم زهکشی شده با اعمال تیمار کود در سه مقدار صفر ( شاهد)، 200 و 400 کیلوگرم در هکتار و مقایسه آن ها در تیمارهای زهکشی مختلف بود.