دانشگاه بوعلی سینا

دانشکده کشاورزی

گروه مهندسی آب

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی کشاورزی گرایش  آبیاری و زهکشی

عنوان:

مطالعه اثر آبشویی و حرکت نیترات در خاک با بهره گیری از مدل NLEAP در گیاه نیشکر 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***
 
مقدمه. 2
 فصل اول:مرور منابع
1-1- مقدمه. 7
1-2-تحقیقات انجام شده. 8
1-3-اهمیت نیتروژن.. 11
1-4-شکل های مختلف نیتروژن در خاک…. 11
1-4-1- نیتروژن موجود در مواد آلی خاک…. 11
1-4-2- نیتروژن غیر آلی.. 11
1-4-3- نیتروژن گازی موجود در خاک…. 12
1-5- چرخه نیتروژن در خاک…. 12
1-5-1- معدنی شدن.. 12
1-5-2- نیتریفیکاسیون.. 13
1-5-3- دنیتریفیکاسیون.. 13
1-5-4- تثبیت… 13
1-6- آبشویی نیتروژن.. 14
1-6-1- آبشویی نیترات… 14
1-6-2- آبشویی آمونیوم. 15
1-7- اثرات آبشویی نیتروژن.. 15
1-8- عوامل موثر بر آبشویی نیتروژن.. 16
1-8-1- مدیریت کودهای نیتروژنی.. 16
1-8-2- عملیات آبیاری.. 17
1-8-3- عملیات خاکورزی.. 17
1-8-4- گونه های گیاهی و چگونگی کشت آنها 18
1-9- روش های کود دهی.. 18
1-10- کود اوره. 18
1-11- نیشکر. 19
1-12- اهمیت مدل ها 19
فصل دوم: مواد و روش ها
2-1- مدلNLEAP. 22
2-1-1- تشریح مدل NLEAP GIS 4.2. 22
2-1-2- چگونگی انتقال داده در NLEAP. 23
2-1-3- ورودیهای مدل NLEAP. 28
2-1-4- خروجی های NLEAP GIS 4.2. 30
2-2- واسنجی مدل.. 32
2- 2 -1-  روش اعتبار سنجی مدل.. 32
فصل سوم: نتایج و بحث
3-1 مقدمه. 38
3-2- مطالعه طریقه تغییرات غلظت نیترات شبیه سازی شده در نیمرخ خاک توسط NLEAP. 39
3-2-1- مطالعه طریقه تغییرات غلظت نیترات خاک خاک شبیه سازی شده در تیمار N1. 40
3-2-2- مطالعه طریقه تغییرات غلظت نیترات خاک شبیه سازی شده در تیمار N2. 43
3-2-3- مطالعه طریقه تغییرات غلطت نیترات خاک شبیه سازی شده در تیمار N3. 45
3-3- تلفات شستشو. 49
3-4- تلفات دینیتریفیکاسیون.. 52
3-5- جذب گیاه. 55
3-6- نتایج واکاوی آماری جذب نیتروژن ، شستشوی نیترات و هدررفت گازی.. 57
3-7- سناریوی جدید.. 60
3- 7-1-  شبیه سازی غلظت نیترات در خاک با تعریف سناریوی جدید کود با بهره گیری از مدلNLEAP. 60
3-7-2- تلفات شستشو در سناریوی جدید F ( 450 کیلوگرم اوره در هکتار). 61
3-7-3- تلفات دنیتریفیکاسیون در سناریوی جدید (450 کیلوگرم اوره در هکتار). 62
3-7-4- جذب نیتروژن به گیاه در سناریوی جدید(450 کیلوگرم اوره در هکتار). 63
3-8- نتیجه گیری.. 64
3-9- پیشنهادات… 66
منابع: 67
 
فهرست جداول
جدول2- 1) نقشه شماتیک تیمارهای اصلی و فرعی به صورت طرح آزمایشی (بهمنی، 1388). 36
جدول3- 1) غلظت اولیه نیترات  خاک اندازه گیری شده (بهمنی، 1388). 38
جدول3- 2) مقایسه آماری مقادیر نیترات شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای اعماق مختلف خاک در تیمار N1. 40
جدول3- 3) مقایسه آماری مقادیر نیترات شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای اعماق مختلف خاک در تیمار N2. 43
جدول3- 4)مقایسه آماری مقادیر نیترات شبیه سازی شده و اندازه گیری شده برای اعماق مختلف خاک در تیمار N3. 46
جدول3- 5) مقایسه بین مقادیر نظاره ای و شبیه سازی شده در کل خاک و بین همه تیمارها 56
 
فهرست اشکال
شکل2- 1) پایگاه داده Access حاوی جداول سه گانه. 24
شکل 2-2) فایل های مورد نیاز مدل NLEAP. 25
شکل2- 3) فایل های مدل NLEAPجهت واکاوی در GIS. 26
شکل 2-4) انتخاب ترکیب خاک های مختلف با سناریو های مورد نظر. 27
شکل2- 5)دریافت اطلاعات هواشناسی از اینتزنت… 28
شکل 2- 6)اضافه کردن یک رویداد با بهره گیری از ایجاد کننده رویداد از طریق مدل NLEAP. 30
شکل2-7) خروجی نیتروژن در مدل NLEAP. 31
شکل 3- 1) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 60-30 سانتیمتری خاک در تیمار N1. 39
شکل 3- 2)مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 90-60 سانتیمتری خاک در تیمار N1. 39
شکل 3- 3) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 120-90 سانتیمتری خاک در تیمار N1. 40
شکل 3- 4 ) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 60-30 سانتیمتری خاک در تیمار N2. 42
شکل 3- 5) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 90-60 سانتیمتری خاک در تیمار N2. 42
شکل 3- 6)مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 120-90 سانتیمتری خاک در تیمار N2. 43
شکل 3- 7 ) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 60-30 سانتیمتری خاک در تیمار N3. 44
شکل 3- 8) مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 90-60 سانتیمتری خاک در تیمار N3. 45
شکل 3- 9)مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده مقدار نیترات باقیمانده در عمق 120-90 سانتیمتری خاک در تیمار N3. 45
شکل 3-10)اندازه شستشوی نیترات شبیه سازی شده توسط مدل NLEAP در ماه های رشد در تیمار I1. 48
شکل 3- 11(اندازه شستشوی نیترات شبیه سازی شده توسط مدل NLEAP در ماه های رشد در تیمار I2. 49
شکل 3- 12)اندازه شستشوی نیترات شبیه سازی شده توسط مدل NLEAP در ماه های رشد در تیمار I3. 49
شکل 3- 13)اندازه تلفات گازی شبیه سازی شده نیتروژن ناشی از دنیتریفیکاسیون توسط مدل NLEAPدر تیمار I1. 51
شکل 3- 14)اندازه تلفات گازی شبیه سازی شده نیتروژن ناشی از دنیتریفیکاسیون توسط مدل  NLEAPدر تیمار I2. 52
شکل 3- 15)اندازه تلفات گازی شبیه سازی شده نیتروژن ناشی از دنیتریفیکاسیون توسط مدل NLEAPدر تیمار I3. 52
شکل 3- 16) اندازه جذب نیترات شبیه سازی شده توسط NLEAPدر تیمارI1. 54
شکل 3- 17)اندازه جذب نیترات شبیه سازی شده توسط NLEAPدر تیمارI2. 54
شکل 3- 18)اندازه جذب نیترات شبیه سازی شده توسط NLEAPدر تیمارI3. 55
شکل 3- 19) اندازه جذب نیترات اندازه گیری و شبیه سازی شده در تیمارهای مختلف…. 57
شکل 3 -20) اندازه تلفات گازی نیترات اندازه گیری و شبیه سازی شده در تیمارهای مختلف…. 57
شکل 3 -21) اندازه شستشوی نیتران اندازه گیری و شبیه شازی شده در تیمارهای مختلف…. 58
شکل 3- 22) شبیه سازی غلظت نیترات، به ازای کاربرد 450 کیلوگرم در هکتار کود اوره. 59
شکل 3- 23) شبیه سازی شستشوی  نیترات، به ازای کاربرد 450 کیلوگرم در هکتار کود اوره. 60
شکل3- 24) شبیه سازی تلفات گازی، به ازای کاربرد 450 کیلوگرم در هکتار کود اوره. 61
شکل3- 25)شبیه سازی جذب توسط گیاه نیشکر،  به ازای کاربرد 450 کیلوگرم در هکتار کود اوره. 62
 

چکیده:
                  مصرف کود و آب آبیاری زیاد باعث شستشوی نیترات از زمین های کشاورزی و بروز اثرات زیانبار آبشویی نیتروژن می گردد. یکی از راه های اصلاح مدیریت آبیاری و کوددهی، بهره گیری از مدل­های ریاضی می باشد که طریقه حرکت آب و املاح را در سیستم آب-خاک و گیاه به صورت کمی شبیه­سازی می­کنند. مدل NLEAP GIS 4.2نسخه جدید و توسعه یافته NLEAPمی­باشد. که به مقصود مدل کردن و سرنوشت نیتروزن در خاک های مختلف به کار می رود. در این پژوهش به مقصود شبیه سازی حرکت نیترات در نیمرخ خاک، اندازه هدر رفتن کود به صورت آبشویی نیتروژن توسط گیاه و تلفات گاز نیتروژن در منطقه توسعه ریشه ها با بهره گیری از مدل NLEAPGIS 4.2مطالعه می گردد. که در ان از داده های مربوط به مزرعه ARC214از اراضی تحقیقاتی نیشکر در واحد امیرکبیر(از واحدهای هفت گانه طرح توسعه نیشکر) بهره گیری شده می باشد. عملیات اجرایی پژوهش در سال 86-1385 در منطقه مذکور انجام پذیرفته می باشد. تیمارهای اعمال شده شامل آبیاری کامل (I3) و 85 درصد (I2) و 70 درصد (I1) از آبیاری کامل می باشد و مقادیر کود ازته شامل 150 کیلوگرم در هکتار (N1)، 250 کیلوگرم در هکتار(N2) و 350 کیلوگرم در هکتار (N3) کود اوره بوده می باشد. مدل NLEAP GIS 4.2با مقایسه مقادیر اندازه گیری شده غلظت نیترات در پروفیل خاک و مقادیر پیش بینی شده در طول دوره پژوهش مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج به دست آمده از آن با مدل LEACHMکه قبلا در توسعه نیشکر و صنایع جانبی خوزستان انجام شده بود، مقایسه گردید. پارامترهای مذکور به وسیله مدل از اردیبهشت تا شهریور 1386 مورد شبیه سازی قرار گرفت. دامنه تغییرات پارامترهای AEو RMSEو R2 برای برآورد غلظت نیترات در نیمرخ خاک به تربیت در بازه های 1.4-  تا  2.3  و 1.7- تا 3 و 0.3 تا 0.99 می باشد. به گونه کلی مدل مقادیر غلظت نیترات خاک را کمتر از مقدار واقعی برآورد کرده می باشد. نتایج این پژوهش نشان داد که مدلNLEAP GIS 4.2غلظت نیترات خاک را با روالی منطقی پیش بینی کرده می باشد. همچنین نتایج شبیه سازیمقدار شستشوی نیترات از خاک و تلفات گازی شدن نیتروژن نیز یک برآورد منطقی بوده می باشد اما مدل NLEAP GIS 4.2 در برآورد مقدار نیتروژن جذب شده به گیاه با مقدار واقعی تفاوت محسوسی دارد.
واژه­های کلیدی:آبیاری و کوددهی- غلظت نیترات در خاک- شستشوی نیترات از خاک- تلفات گازی نیتروژن- جذب گیاه- مدل NLEAP GIS 4.2
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشدرشته مهندسی عمران : ارزیابی و بررسی نقش مواد مضاف در اصلاح معایب و بهبود مشخصات مخلوط های آسفالتی گرم


مقدمه

اهمیت مساله
رشد چشمگیر جمعیت جهان و تقاضای روز افزون برای مواد غذایی از چالش­های مهم سده حاضر می باشد. یکی از مهمترین دستاوردهای نیمه دوم قرن بیستم، افزایش تولید غذا به موازات افزایش جمعیت بشر 52/2 میلیارد نفر در سال 1950 به 6 میلیارد نفر در حال حاضر بوده می باشد. برای تأمین تقاضای فزاینده مواد غذایی، راهی غیر از افزایش سطح زیرکشت و یا افزایش تولید در واحد سطح وجود ندارد. بهره گیری از کودهای شیمیایی و ارقام پر محصول به عنوان دو راه ممکن برای افزایش تولید در واحد سطح مطرح می­باشند. در بیشتر مناطق ارقام پرمحصول که با شرایط آب و هوایی آن مناطق سازگار باشند شناسایی و به کار گرفته شده­اند. پس در حال حاضر مصرف کودهای شیمیایی به عنوان یکی از عوامل اثرگذار برافزایش عملکرد مطرح می­باشد.
کود نیتروژنه به دلیل تأثیر بر رشد رویشی ریشه و اندام­های هوایی گیاه، بیش ازدیگر منابع کودی مورد توجه کشاورزان، کارشناسان و پژوهشگران قرار گرفته می باشد. به همین دلیل کشاورزان تمایل زیاد به مصرف آن دارند. اطلاعات آماری نشان می­دهد که مصرف کودهای نیتروژنه در کشورهای در حال توسعه به سرعت در حال رشد بوده و ایران ، مصر و ترکیه 75 درصد از مصرف کود نیتروژن در خاور نزدیک را به خود اختصاص داده اند.(کاویانی و همکاران، 1389)
از دیدگاه پژوهشی، کاربرد کودهای نیتروژنی صرف نظر از تأثیر بر عملکرد، به دلیل تأثیر­گذاری بر کیفیت محصول و امکان ایجاد آلودگی­های زیست محیطی اهمیت فراوان دارد. مصرف مازاد کودهای نیتروژنی موجبات آبشویی کود را فراهم می­آورد. تلف شدن نیتروژن به وسیله آبشویی به خصوص به صورت نیتروژن نیتراتی اتفاق می­افتد. نیترات به دلیل داشتن بار منفی، توسط رس جذب نمی­گردد و به آسانی همراه با آب آبیاری از لایه­های بالایی شسته شده و به اعماق خاک راه می یابد. یکی از شاخص­های مهم آلودگی منابع آب­های سطحی، زیرزمینی و زه آب جاری در شبکه­های زهکشی کشاورزی، حضور نیترات می­باشد که براثر­کاربرد انواع کودهای شیمیایی و آلی(دامی و انسانی)، تجزیه گیاهان و دیگر باقی مانده­های آلی خاک و تخلیه نامناسب فاضلاب به وجود می آید. حد آستانه مجاز اندازه نیترات برای تخلیه به آب های سطحی براساس استاندارد سازمان محیط زیست ایران 50 میلی گرم بر لیتر می­باشد. در طول سه دهه اخیر غلظت نیترات در آب زیرزمینی در بعضی قسمت­های ایران افزایش یافته و به بیش از 50 میلی گرم در لیتر رسیده می باشد.(کاویانی و همکاران، 1389)
نیشکر مانند گیاهانی می باشد که ماده­تر زیادی تولید می­کند و برای نیل به این هدف نیازمند مقادیر قابل توجهی آب و کود ازته می باشد. مصرف کود و آب آبیاری زیاد ممکن می باشد منجربه شستشوی نیترات و آمونیوم از زمین های کشاورزی و کاهش قابل توجه کود نیتروژن گردد، تغییرات زیادی در این کاهش نظاره و گزارش شده می باشد (بهمنی و همکاران، 1388).
اصلاح مدیریت آبیاری و برنامه ریزی دقیق جهت بهره گیری بهینه از آب و کود در نواحی گوناگون با کاربرد مدل­های ریاضی قابل اجراست. به­طوریکه در دهه­های اخیر بهره گیری از مدل­ها به عنوان ابزار مدیریتی و تحقیقی روز به روز در حال توسعه می باشد. مدل­های ریاضی، طریقه حرکت آب و املاح را در سیستم خاک-گیاه و اتمسفر به صورت کمی شبیه سازی می­کنند(آنتونوپولس1، 1997) .
یکی از مدل­های شبیه سازی حرکت آب و املاح در خاک، مدل NLEAP می باشد که توسط فلوت2 و روی3  شفر4 در سال 1991 برای مدیریت آب و املاح خاک در شرایط مرطوب و اراضی با سطح ایستایی کم عمق ارایه شده می باشد اما برای شرایط خشک و نیمه خشک نیز با موفقیت آزمایش شده­می باشد. و قادر به شبیه­سازی غلظت نیترات در حاک و همچنین مقادیر آبشویی نیترات و جذب گیاه می باشد. مدل LEACHM که LEACHM-N یکی از زیر مدل­های آن می باشد توسط هاتسون و واگنت5 (1989) تهیه شده می باشد [1] و یک مدل معین و یک بعدی می باشد که حرکت آب و املاح و همچنین مواد بیولوژیکی و شیمیایی را در محیط غیر اشباع شبیه سازی می کند. این مدل می تواند در شرایط آزمایشگاهی و مزرعه ای مورد بهره گیری قرار گیرد و سرنوشت نیتروژن را در حالت­های مختلف جریان آب از قبیل حالت یکنواخت، متناوب و ناپایدار شبیه سازی کند (بهمنی، 1388).
در این پژوهش کارایی مدل NLEAP در شبیه سازی تغییرات غلظت نیترات در نیمرخ خاک تحت تنش آبی و شرایط مزرعه ای گیاه نیشکر مورد ارزیابی قرار گرفته می باشد. در صورتی که با دقت قابل قبولی پارامترهای مذکور را شبیه­سازی کند، ابزار مفیدی جهت مدیریت آب و کود در مزرعه خواهد بود.
 
اهداف پژوهش

  • شبیه­سازی غلظت NO3-N در حالت­های مختلف رطوبتی و کودی و تعریف سناریوی جدید
  • ارزیابی قابلیت مدل NLEAP در پیش بینی حرکت رطوبت و تجمع نیترات در خاک
  • مطالعه اثرات تنش در سطوح مختلف بر حرکت نیترات و اقدام دنیتریفیکاسیون و هدررفت کود
  • مقایسه نتایج حاصل از اندازه گیری صحرایی و مقادیر پیش بینی شده با بهره گیری از نرم افزار NLEAP و مقایسه آن با نتایج حاصل از مدل LEACHEM

1- Antonopoulos
2- Foolet R.F.
3- Roy f.
4- Sheffer  M.J
5- Hutson and wagnet

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه : 83
قیمت : 14700 تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران