maryam varavipour
-
هدف پژوهش، مدل سازی کمی جریان آب زیرزمینی آبخوان دشت و بررسی راه کارهای مدیریتی مقابله با افت تراز آب زیرزمینی، است. این پژوهش با استفاده از اطلاعات هیدروژئولوژیکی، هیدرولوژی، هواشناسی و مطالعات پایه منابع آب زیرزمینی، بررسی شد. مدل سازی کمی آب زیرزمینی، با استفاده از نرم افزار GMS و کد کامپیوتری MODFLOW انجام و سطح آب زیرزمینی، برای سال های 1394-1389 با 60 گام زمانی ماهانه، شبیه سازی گردید. واسنجی دستی مدل برای سال های 1392-1389 و صحت سنجی آن برای سال های 1394-1392 انجام شد. راه کارهای مدیریتی آتی، در قالب سه سناریو 1- کاهش 10 درصد برداشت از چاه ها با کاهش 5 درصد تغذیه از جریان های برگشتی آب کشاورزی، 2- کاهش 20 درصد برداشت از چاه ها با کاهش 10 درصد تغذیه ناشی از جریان های برگشتی آب کشاورزی، 3- مقایسه دو سناریوی فوق، با وضعیت موجود سال های 1399-1394، پیش بینی گردید. نتیجه مدل سازی آبخوان برای دوره زمانی فوق، کسری مخزن 09/33- میلیون مترمکعب را نشان داد. ولی با اعمال 10 درصد کاهش برداشت و کاهش 5 درصد تغذیه، 38/21 میلیون مترمکعب در سال و با اعمال 20 درصد کاهش برداشت و 10 درصد کاهش تغذیه، 94/25 میلیون مترمکعب در سال، بر حجم بیلان آب، افزوده شد. با ادامه روند موجود، حجم کسری آبخوان، بیش از 54 میلیون مترمکعب، برآورد گردید.کلید واژگان: افت سطح آب, مادفلو, مدل سازی آب زیرزمینی, واسنجیThe aim of the research is quantitative modeling of the underground water flow of the plain aquifer and the investigation of management solutions to deal with the drop in the underground water level. This research was investigated using hydrogeological information, hydrology, meteorology and basic studies of underground water sources. Quantitative underground water modeling was done using GMS software and Modflow code and the underground water level was simulated for the years 2011-2015 with 60 monthly time steps. Manual calibration of the model was done for 2011-2014 and its validation was done for 2014-2015. Future management solutions, in the form of combined scenarios:One- 10% reduction in withdrawal from wells with a 5% reduction in feeding from return of agricultural water. Two- 20% reduction in withdrawal from wells with a 10% reduction in feeding from return of agricultural water. Three- Their comparison with the continuation of the existing trend was predicted for the years 2015-2019. The result of the aquifer modeling for the above time periods showed the deficit of the reservoir 33.09 MCM. But by applying a 10% reduction in withdrawal and a 5% reduction in feeding, 21.38 MCM/year and by applying a 20% reduction in recharging from the return flows of agricultural consumption and 10% reduction in feeding, 25.94 MCM/year were added to the volume of the water balance. But with the continuation of the current trend, the deficit volume of the aquifer was estimated to be more than 54 MCM.Keywords: Calibration, Drop Water Level, Groundwater Modeling, MODFLOW
-
در این پژوهش ضمن توسعه الگوریتم کنترل خودکار تناسبی-انتگرالی (PI)، به عنوان سامانه کنترل خودکار بهره برداری کانال اصلی شاخه شمالی شبکه آبیاری آبشار، عملکرد آن تحت سناریوهای بهره برداری کم آبی ارزیابی شد. در این راستا اقدامات صورت گرفته در راستا تحقق اهداف تحقیق عبارتند از 1) توسعه مدل شبیه ساز هیدرولیک جریان در کانال اصلی شبکه آبیاری آبشار با استفاده از مدل ریاضی ساده شده انتگرالی - تاخیری (ID)، 2) توسعه مدل بهره برداری کنترل خودکار غیرمتمرکز PI و 3) کوپل مدل بهره برداری خودکار با مدل شبیه ساز هیدرولیکی در محیط MATLAB و تعیین ضرائب تناسبی و انتگرالی هر کدام از کنترل گرهای این سامانه با روش تشخیص سیستم، 4) شبیه سازی وضعیت بهره برداری با بهره گیری از سامانه خودکار طراحی شده تحت سناریوهای بهره برداری نرمال، کم آبی و کم آبی شدید همراه با نوسانات ورودی. نتایج شبیه سازی نشان داد که کنترل گر توانایی قابل قبولی در پیاده سازی بهره برداری مطلوب تحت سناریوی نرمال داشته و شاخص های ارزیابی عملکرد MAE، IAE و STE به ترتیب در محدوده 11/0 تا 14/0، 0013/0 تا 0182/0 و 0001/0 تا 0011/0 نوسان داشته است. با ظهور کم آبی در سناریوی اول و تشدید آن در سناریوی دوم بهره برداری شرایط توزیع آب در آبگیرهای بالادستی شبکه مطلوب ولی در آبگیرهای پایین دستی غیر مطمئن ارزیابی شد و مقادیر حداکثر خطای محاسبه شده در بازه های پایین دستی به ترتیب در محدوده 10- تا 20- و 35- تا 45- سانتی متر متغیر بود. نتایج نشان داد کنترل گر تاثیر کم آبی و نوسانات ورودی را به سمت پایین دست منتقل می کند و نتیجه آن توزیع آب سطحی مطلوب برای بالادست و توزیع نامناسب در آبگیرهای پایین دست بود.کلید واژگان: سامانه بهره برداری, شبیه سازی توزیع آب سطحی, کنترل گر تناسبی-انتگرالی, مدیریت کم آبی, خودکارسازیIn this study, the performance of a Proportional-Integral (PI) automatic control system for the operation of the main channel of the northern branch of the Abshar irrigation network was evaluated under low-water operation scenarios. The actions taken to achieve the research objectives included:1) Development of a hydraulic flow simulation model in the main channel of the Abshar irrigation network using a simplified Integral-Delay (ID) mathematical model. 2) Development of a decentralized PI automatic control operation model. 3) Coupling the automatic operation control model with the hydraulic simulation model in MATLAB and determining the proportional and integral coefficients of each controller using system identification methods. 4) Simulation of the operation status using the designed automatic system under normal, low-water, and severe low-water operation scenarios with input fluctuations. The simulation results demonstrated that the controller had acceptable capability in implementing desirable operation under normal operation scenarios, with performance evaluation indices MAE, IAE, and STE fluctuating within the ranges of 0.11 to 0.140, 0.0013 to 0.0182, and 0.0001 to 0.0011, respectively. With the emergence of low-water scenarios and their intensification, water distribution conditions were assessed as desirable in upstream intakes but uncertain in downstream intakes. The calculated maximum error values in the lower intervals ranged from -10 to -20 and -35 to -45 centimeters, respectively. The results showed that the controller transferred the effects of low-water conditions and inflow fluctuations downstream, resulting in desirable surface water distribution for upstream intakes but inappropriate distribution for downstream intakes.Keywords: Operation System, Surface Water Distribution Simulation, Proportional-Integral Controller, Water Shortage Management, Automation
-
این پژوهش در راستای ارتقا بهره وری در بخش انتقال، توزیع و تحویل آب سطحی، اقدام به ارزیابی عملکرد سامانه کنترل خودکار (PI) در توزیع کافی و پایدار آب سطحی تحت سناریوهای بهره برداری متاثر از کم آبی نمود. در این ارتباط، کانال اصلی شبکه آبیاری آبشار اصفهان به عنوان نمونه مطالعاتی انتخاب شد. در این راستا هدف اصلی رصد تغییرات کفایت و پایداری توزیع آب سطحی قبل و بعد از خودکارسازی در شرایط بهره برداری متاثر از کم آبی می باشد. با بررسی داده های تاریخی تامین آب سطحی این شبکه هفت سناریوی بهره برداری به عنوان محتمل ترین سناریوها انتخاب شد. در ادامه فرآیند توزیع آب سطحی در کانال اصلی تحت هر سناریو در بهره برداری موجود و بکارگیری سامانه بهره برداری PI توسط شاخص های ارزیابی عملکرد کفایت و پایداری توزیع بررسی و مقایسه گردید. نتایج تحقیق حاکی از آن بود که در آبگیرهای بالادستی میزان بهبود هر دو شاخص کفایت و پایداری توزیع آب سطحی پس از خودکارسازی مشهود است. در آبگیرهای میان دستی و پایین دستی میزان بهبود کفایت پس از خودکارسازی برای شاخص کفایت اندک و برای شاخص پایداری قابل توجه بود. ولی با شدت گرفتن کم آبی در دو سناریوی آخر عملا تاثیر خودکارسازی از نقطه نظر کفایت توزیع منفی ولی از نقطه نظر پایداری توزیع آب سطحی قابل دفاع بود.
کلید واژگان: بهره وری, خودکارسازی, سامانه بهره برداری غیرمتمرکز, خشکسالی, مدیریت آب کشاورزیThis research assesses and investigates the impact of automating the Abshar irrigation network's main canal using a decentralized control system on the adequacy and stability of surface water distribution. To achieve this, the study analyzes 30 years of historical discharge data at the Abshar diversion dam and selects seven representative operational scenarios. It then employs the Integral-Delay (ID) hydraulic simulation model to simulate surface water distribution in the main canal under each scenario (a total of 540 simulations). These simulations are compared with results obtained using a simplified Integral-Delay (ID) mathematical model. Additionally, the research develops a decentralized PI automatic control system model for the network. This control system model is then integrated with the Integral-Delay (ID) hydraulic simulation model within the MATLAB environment. By utilizing system identification techniques, the study determines the proportional and integral gains for each controller in the control system. Finally, the performance of the automated control system is evaluated by analyzing the simulated surface water distribution results for the chosen scenarios using performance indices related to water distribution adequacy and stability. This allows for a comparison of the automated control system's effectiveness with the pre-automation scenario.
Keywords: Efficiency, Automation, Decentralized Operating Systems, Drought, Agricultural Water Management -
هدف این پژوهش، بررسی اثرات زیست محیطی و اقتصادی توسعه طرح های آبیاری تحت فشار مینی بابلر به عنوان یک سامانه مدرن آبیاری در شهرستان بیرجند در استان خراسان جنوبی از دیدگاه کشاورزان و بهره برداران بوده است تا از این طریق بتوان فرایندهای کمی و کیفی این طرح های آبیاری را اصلاح و بازنگری نمود. ابزار سنجش پرسشنامه بوده و نتایج این پژوهش نشان داد که اغلب کشاورزان، ارزیابی مطلوبی از اثرات زیست محیطی و اقتصادی طرح داشته اند. نتایج حاکی از آن بود که عامل اقتصادی مهم ترین عامل در طول ارزیابی ها به دست آمد که شامل چندین متغیر مانند بهبود کیفیت و کمیت محصولات تولیدی، کاهش زمان و هزینه های آب و آبیاری، کاهش هزینه های کارگری، افزایش سطح زیرکشت و افزایش درآمد حاصل از کشاورزی بود که حدود 2/26 درصد واریانس کل را تبیین می کرد. عامل دوم، عامل زیست محیطی بود که شامل متغیرهای کاهش آفات و بیماری ها، کاهش علف های هرز و جلوگیری از زهدار شدن خاک و استفاده مناسب تر از کود و سم است که 6/21 درصد واریانس کل را تبیین می کند. هم چنین اثرات آبیاری مینی بابلر بر نهاده های کشاورزی نیز به عنوان عامل سوم ارزیابی شد که شامل متغیرهای افزایش ضریب مکانیزاسیون، مصرف کم تر بذر در هکتار، رعایت الگوی کشت و مصرف کم تر آب بوده که در حدود 8/17 درصد واریانس کل را بیان کردند. عامل اجتماعی نیز به عنوان عامل چهارم شامل متغیرهای همکاری بهره برداران در نگهداری از سیستم، کسب اعتبار اجتماعی و رعایت نوبت آبیاری بوده و 2/11 درصد واریانس کل را تبیین می کند. در پایان، پیشنهادهایی جهت موفقیت در اجرا و بهره برداری از این گونه پروژه ها ارایه گردیده است.کلید واژگان: آبیاری تحت فشار, اثرات زیست محیطی, آزمون های آماری, مینی بابلرThis study aimed to evaluate the environmental and economic effects of the development of mini-bubbler pressurized irrigation projects as a modern irrigation system in Birjand County, South Khorasan Province, from the perspective of farmers and users, so the quantitative and qualitative processes of these irrigation projects can be evaluated. Data collection was conducted with a survey technique and the results showed that most of the farmers had a favorable assessment of the environmental and economic effects of the plan. The economic factor was found to be the most important factor during the evaluations, which included the variables of reducing the time required for irrigation, increasing the amount of production per hectare, increasing the cultivated area, reducing labor costs, reducing water and irrigation costs, improving the quality of products, and increasing the income from agriculture, which explained ca. 26.2 percent of the total variance. The second factor was the environmental factor, which includes the variables of the more appropriate use of fertilizers and pesticides, reduction of plant diseases, reduction of weeds, and prevention of soil salinization, which explains 21.6 percent of the total variance. Also, the effects of mini-bubbler irrigation on agricultural inputs were also evaluated, which included the variables of less water consumption, less seed consumption per hectare, compliance with the cultivation pattern, and increasing the mechanization factor, and explained 17.8 percent of the total variance. The social factor also includes the variables of gaining social credit, the cooperation of users in maintaining the system, and observing the irrigation schedule, and it explains 11.2 percent of the total variance. Finally, based on the obtained results, suggestions have been made for the success of implementing and using such projects.Keywords: environmental effects, mini bubbler, Pressurized Irrigation, Statistical analysis
-
با سرازیر شدن آلودگی های کشاورزی، صنعتی و بیمارستانی به آبهای سطحی و زیرزمینی، سلامت انسان و دیگر موجودات زنده با تهدید جدی روبه رو شده است. رودخانه زرجوب یکی از آلوده ترین رودخانه های کشور بوده که از مرکز شهر رشت عبور کرده و انواع آلاینده های خطرناک مانند نیترات، فسفات و فلزات سنگین خطرناک به داخل آن سراریز می شود. یکی از روش های کم هزینه تصفیه پساب و سازگار با طبیعت که امروزه توجه بسیاری به آن شده است تالاب های مصنوعی هستند. در این پژوهش کاربرد تالاب های مصنوعی به صورت متوالی با استفاده از سه گونه گیاهی متفاوت نی، لمنا و وتیور با دو چینش مختلف به منظور حذف نیترات طی دو فصل پاییز سال 1398 و تابستان سال 1399 بررسی شد. نتایج نشان داد که میانگین درصد کاهش نیترات توسط دو تیمار دارای گیاه برابر 73 و 68 درصد و برای تیمار شاهد 35 درصد بود که نشان دهنده تاثیر گیاهان در تالاب ها است. همچنین نتایج نشان داد مقدار کاهش نیترات از پساب ارتباط مستقیم با تغییرات دمایی و وضعیت رشد و نمو گیاهان دارد. نتایج نشان داد کاربرد تالاب های هیبریدی می تواند کارایی حذف مناسبی برای آلاینده ها نسبت به کاربرد منفرد آنها داشته باشد، اما تفاوت در چینش گیاهان در تالاب ها اگرچه از نظر آماری در سطح احتمال 1 درصد معنادار بوده اما این تفاوت تاثیر ناچیزی در فرایند حذف نیترات از پساب داشته است.کلید واژگان: آلودگی, پساب, تالاب های هیبریدی, کارایی حذف, گونه گیاهیWith the influx of agricultural, industrial and hospital pollutants into surface and groundwater, human health and other living organisms are facing a serious threat. Zarjoub River is one of the most polluted rivers in the country, which passes through the center of Rasht and all kinds of dangerous pollutants such as nitrate, phosphate and dangerous heavy metals flow into it. Artificial wetlands are one of the low-cost and environmentally friendly wastewater treatment methods that have received a lot of attention today. In this study, the use of artificial wetlands in sequential using three different plant species of phragmites, lemna and vetiver with two different arrangements to remove nitrate in autumn of 2019 and summer of 2020 has been investigated. The results showed that the average percentage of nitrate reduction by two plant treatments was 73% and 68%, and for the control treatment it was 35%, which indicates the effect of plants in wetlands. Also, the result showed that the amount of nitrate reduction from the effluent was directly related to temperature changes and growth status of plants. The results showed that the use of hybrid wetlands can have a good removal efficiency for pollutants compared to their individual use, but the difference in plant arrangement in wetlands, although statistically significant at a probability level of 1%, had little effect on the nitrate removal process on effluent.Keywords: Pollution, Wastewater, Hybrid Wetlands, Removal Efficiency, Plant Specie
-
بحران آب یکی از مهم ترین مشکلات در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران می باشد. همچنین در این مناطق مصرف بی رویه کود عواقب زیست محیطی شدیدی را ایجاد نموده است. در چنین شرایطی ارزیابی واکنش گیاهان به تنش آبی و مقدار کود و تخمین تابع تولید جهت مصرف بهینه آب و کود اجتناب ناپذیر است. هدف از تحقیق حاضر تعیین ارتباط عملکرد، عمق آب آبیاری و کود نیتروژنه گیاه تربچه می باشد. بدین منظور یک پژوهش در سال 98 در یکی از گلخانه های تحقیقاتی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، به اجرا در آمد. آزمایش در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با دو تیمار عمق آب آبیاری و کود نیتروژن در سه تکرار انجام گرفت. در این تحقیق، چهار سطح آب آبیاری شامل 120(I1)، 100 (I2)، 80 (I3) و 60 (I4) درصد آب مورد نیاز گیاه تربچه استفاده شد. سطوح کود نیتروژن شامل 120 (N1)، 100 (N2)، 80 (N3) و 60 (N4) درصد نیاز کودی گیاه تربچه بود. در این تحقیق از چهار تابع خطی ساده، کاب داگلاس، درجه دوم و متعالی برای تعیین تابع تولید آب - نیتروژن گیاه تربچه استفاده شد. نتایج نشان داد که تابع تولید درجه دوم عملکرد خشک تربچه را با دقت بالاتری برآورد می نماید. همچنین نتایج نشان داد که با کاربرد تیمارهای آبیاری I3 (142 میلی متر) و کود نیتروژنی N2 (150 کیلوگرم در هکتار) بیشترین عملکرد و کارایی مصرف آب به دست آمد.کلید واژگان: اجزای عملکرد, تابع تولید, تنش آبی, کارایی مصرف آبWater crisis is one of the most important problems in arid and semi-arid areas such as Iran. Also, in these areas indiscriminate use of nitrogen fertilizer have had severe environmental consequences. Thus, assessment of plant responses to water stress, the amount of nitrogen and, estimation of production function for determining optimal use of water and fertilizer is inevitable. The objective of this study was to investigate the interrelations of yield, irrigation depth and, applied nitrogen fertilizer of Radish (Raphanus sativus L.). For this purpose, the study was conducted in the College of Aburaihan (Southeast Tehran, Pakdasht, Iran) in 2020. Experiment was arranged based on randomized complete block design with two treatments of nitrogen fertilizer and irrigation water depths with three replications. In this study the Levels of irrigation depth were 120% (I1), 100%(I2), 80%(I3) and 60%(I4) of irrigation requirement the levels of applied nitrogen fertilizer were 120%(N1), 100%(N2), 80%(N3) and, 60%(N4) of nitrogen use requirement. In this study four equations of of linear, Cobb-Douglas, quadratic and transcendental were used to determine the water-nitrogen production function production. The results showed that the quadratic equation simulates the dry yield of radish with a higher accuracy. The results showed also, the I3 (142 mm) and N2 nitrogen (150 Kg per hectare) treatments, were yielded the highest yield and irrigation water use efficiency.Keywords: Production Function, water stress, Water use efficiency, Yield components
-
بسیاری از گیاهان زینتی توانایی استخراج فلزات سمی از خاک را داشته و قادرند مقادیر بالایی از فلزات را در اندام های خود ذخیره کنند و از آنجایی که وارد زنجیره غذایی انسان نمی شوند، فاقد مشکلات سلامتی برای انسان می باشند. این پژوهش با هدف تعیین عملکرد گیاه آفتابگردان زینتی و بررسی توانایی گیاه پالایی فلزات سنگین موجود در خاک توسط آن انجام شد. این پژوهش با سه سطح لجن مربوط به تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران، شامل 0، 10 و 20% وزنی خاک، در سه تکرار و در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی روی گیاه آفتابگردان زینتی انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد لجن فاضلاب سبب افزایش معنی دار غلظت فلزات سنگین و عملکرد تر و خشک بخش های مختلف گل در گیاه شد. استفاده از لجن فاضلاب به میزان 20% وزنی خاک، از نظر شاخص رشد مانند وزن تر (ریشه و اندام هوایی به ترتیب 03 /12 و g 56/48)، وزن خشک (ریشه و اندام هوایی به ترتیب 97/1 و g 69/8)، ، قطر ساقه (cm 78/0)، ارتفاع ساقه (cm 4/19) و قطر گل (cm 44/7) و نیز غلظت فلزات سنگین سرب (ریشه و اندام هوایی به ترتیب 09/9 و mg/kg 35/4)، نیکل (ریشه و اندام هوایی به ترتیب 65/3 و mg/kg 04/2) و کادمیوم (ریشه و اندام هوایی به ترتیب 598/0 و mg/kg 364/0)، مناسب تر بود. با توجه به فاکتور تجمع زیستی ریشه بالای یک و فاکتور انتقال کم تر از یک، گیاه آفتابگردان زینتی یک گیاه مناسب برای جذب و انتقال فلزات سنگین بوده که با سازوکاری تثبیت گیاهی، از ورود فلزات سنگین به بخش های هوایی جلوگیری می کند.
کلید واژگان: آفتابگردان زینتی, فاکتور انتقال, فاکتور تجمع زیستی, فلزات سنگین, گیاه پالاییMany ornamental plants have the ability to extract toxic metals from the soil and are able to store large amounts of metals in their organs with no health problems for humans as they do not enter the human food chain. This study aimed to investigate the effect of sewage sludge application on the performance of Helianthus annuus and to investigate its phytoremediation ability for heavy metals (Pb, Ni and Cd) in soil. This study was carried out with three levels of sewage sludge related to southern Tehran wastewater treatment plant, including 0, 10 and 20 percent by weight of soil in three replications in a completely randomized block design on Helianthus annuus. The results showed that the application of sewage sludge caused a significant increase in the concentration of heavy metals and wet and dry yield of different parts of the flower in the plant. Application of sewage sludge at 20 percent by weight of soil was more suitable for growth index and accumulation of heavy metals in plant in terms of growth index such as wet weight (root 12.03 g and shoot 48.56 g), dry weight (root 1.97 g and shoot 8.69 g), stem diameter (0.78 cm), stem height (19.4 cm) and flower diameter (7.44 cm) as well as concentration of heavy metals Pb (root and shoot 9.09 and 4.35 mg/kg respectively), Ni (root and shoot 3.65 and 2.04 mg/kg respectively) and Cd (root and shoot 0.598 and 0.364 mg/kg respectively). Due to root bioaccumulation factor above 1 and transfer factor less than 1, Helianthus annuus is a plant suitable for the uptake and transfer of heavy metals, which prevents the entry of heavy metals into the shoot parts by a plant stabilization mechanism.
Keywords: Bioaccumulation factor, heavy metals, Helianthus annuus, Phytoremediation, Translocation factor -
سابقه و هدف
امروزه با توجه به نیاز رو به رشد توسعه ی تولید مواد غذایی در شهرها و نیز به منظور بهبود کشاورزی شهری از طریق گلخانه های شهری، نیاز به ارایه ی روش های آبیاری زیرسطحی بهینه می باشد. منظور از روش های بهینه، روش هایی است که باعث صرفه جویی در مصرف آب شده و امکان استفاده از آبهای با کیفیت پایینتر را ضمن حفظ کیفیت محصولات فراهم کنند. روش های متعدد ی برای آبیاری زیرسطحی در گلخانه ها وجود دارند مانند برخی روش های هیدروپونیک که نیاز به تجهیزات ویژه ای داشته و تاکنون مطالعات بسیاری بر روی آنها انجام شده است. در این پژوهش کاربرد روش نوین آبیاری زیرسطحی گلدانی(SIP) برای کاشت ریحان در دو فصل کشت در محیط گلخانه، از نظر تاثیر بر بهره وری آب، مورد ارزیابی و مقایسه با سیستم متداول آبیاری سطحی قرار گرفت.
مواد و روش هادر سیستم زیرسطحی گلدانی، گیاهان در گلدان کاشته شده و مخزن تامین آب (محیط اشباع تشکیل شده از شن و گراول) در زیر بستر کشت این گلدان (قسمت پایینی گلدان) ایجاد می شود تا از طریق نیروی مویینگی در بستر کشت (قسمت بالایی گلدان)، آب در اختیار گیاهان قرار گیرد. پارامترهای متغیر مورد مطالعه، عمق بستر در گلدان (30 و 50 سانتی متر:D2 وD1)، نوع بستر در گلدان (خاک لومی + کوکوپیت + پرلیت(SC) و کوکوپیت + پرلیت(C)) و سه سطح شوری آب آبیاری(1.2، 3.5 و 5 دسیسیمنز بر متر: آستانه ریحان به شوری آب آبیاری 1.5 دسیسیمنز بر متر) بودند که در هر دو سیستم زیرسطحی گلدانی و آبیاری سطحی(به عنوان شاهد) اعمال و مورد مقایسه قرار گرفتند.
یافته هاتمامی تیمارهای SIP-C دارای مقادیر بهره وری آب بالاتری نسبت به تیمارهای سطحی شاهد آنها در سطح آماری 5% بودند که نشان دهنده ی برتری استفاده از این محیط کشت (C) برای افزایش بهره وری آب در گلخانه ها هنگام استفاده از روش SIP است. در رابطه با عمق بهینه، بهره وری آب تیمارهای SIP-SC-D1 نسبت به تیمارهای SIP-SC-D2 تفاوت معناداری نداشت ولی در مورد گروه SIP-C، تیمارهای D2 نسبت به D1 بهره وری آب بیشتری به صورت قابل توجه داشتند، در نتیجه استفاده از عمق کمتر کشت در صورت کاربرد محیط کشت C در روش SIP در گلخانه، توصیه می شود. افزایش سطح شوری آب آبیاری تاثیری در مقدار محصول در سیستمهای SIP نداشت، اگرچه مقدار شوری در لایه های سطحی گلدانهای SIP بر خلاف سیستمهای سطحی که سطح شوری در ته گلدان بالا بود، بسیار قابل توجه بود که نیاز به بررسی سطوح شوری در طول فصل کشت و انجام آبشویی در بین فصل های کشت هنگام کاربرد روشSIP را نشان می دهد.
نتیجه گیریاین تحقیق نشان داد، روش آبیاری نوین زیرسطحی گلدانی در عین سادگی و عدم نیاز به تجهیزات گرانقیمت و نصب پیچیده، به طور قابل توجهی آب مورد نیاز برای آبیاری را نیز کاهش می دهد و توانایی رقابت با سیستمهای آبیاری سطحی متداول را نیز دارد. بنابراین این روش ضمن حفاظت آب و خاک که یکی از اهداف کشاورزی می باشد، دارای کارایی لازم برای افزایش بهره وری تولیدات کشاورزی نیز می باشد.
کلید واژگان: کشاورزی شهری, آبیاری زیرسطحی گلدانی, بهره وری آب, گلخانهBackground and ObjectivesDue to the population increase and growing need for food production development in cities and to improve urban agriculture through urban greenhouses, there is an urgent requirement to provide optimal subsurface irrigation methods. Optimal irrigation methods mean methods that reduce water consumption and allow the use of lower quality water for irrigation while maintaining product quality. There are different methods for subsurface irrigation in greenhouses, for example there are some hydroponic methods which need special equipment and many studies have been conducted on them. In this research, performance of a new sub-irrigated planter method (SIP) for panting basil plant in two seasons in a greenhouse, in term of water productivity was evaluated and compared with conventional surface irrigation.
Materials and MethodsIn SIP system, plant was planted in pot and a water reservoir (saturated gravel reservoir) was prepaid below the growing medium in pot (bottom of pot) to provide the water for plants through capillary action in growing medium (upper part of pot). Variable parameters to study were: depth of growing medium (D1: 50 cm and D2: 30 cm), Type of growing medium: (clay loam + cocopeat + perlit (SC) and cocopeat + perlit (C)) and three irrigation salinity levels (1.2, 3.5 and 5 dS.m-1: basil tolerance to irrigation water salinity: 1.5 dS.m-1); which were compared in both SIP and surface systems.
ResultsAll SIP-C treatments had considerably higher water productivity in 5% statistical level compared to surface treatments which proved the superiority of C growing medium to be used in SIP systems in order to increase water productivity in a greenhouse. Considering optimum depth, water productivity in SIP-SC-D1 was not meaningfully higher than SIP-SC-D2; although in SIP-C, all D2 treatments had considerably higher water productivities than D1s. As a result it is recommended to use lower depth of growing medium while using C growing medium in SIP systems. Increasing irrigation water salinity level did not affect the fresh yield weight in SIP systems; although the salinity level was remarkably high in surface layers of SIP pots unlike the higher salinity layers observed at bottom of surface pots; which shows the need to monitor the growing medium salinity levels during growing season and applying the leaching between growing seasons when necessary in SIP systems.
ConclusionThis study showed that sub-irrigated planter method while is a very simple method and has no need to complex technology and expensive equipment and installation, significantly reduces the amount of water required for irrigation and also is able to compete with conventional surface irrigation systems. Therefore this method can be used as conservative system to save both water and soil as an agricultural goal and keep the productivity in high levels.
Keywords: Urban agriculture, Sub-irrigated planter, Water productivity, Greenhouse -
امروزه به دلیل محدودیت های قانونی در مورد روش های دفن لجن فاضلاب، متخصصین محیط زیست برای رهایی از مشکلات ناشی از لجن تولیدی در تصفیه خانه ها، استفاده از آن را به عنوان کود در کشاورزی توصیه می کنند. لجن فاضلاب به دلیل داشتن مقادیر زیادی از ترکیبات آلی و عناصر غذایی موردنیاز گیاه می توانند بهترین و ارزان ترین کودهای آلی برای اراضی کشاورزی باشد؛ اما عوامل سمی مانند فلزات سنگین موجود در لجن، مهم ترین فاکتور محدودکننده استفاده از آن است. هدف از این پژوهش بررسی اثر کاربرد لجن فاضلاب روی خصوصیات شیمیایی و فلزات سنگین خاک است. این تحقیق در گلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران با سه سطح لجن فاضلاب مربوط به تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران و تهیه شده به روش بیهوازی و آبگیری شده، شامل 0، 10 و 20 گرم در کیلوگرم خاک، در سه تکرار و در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی بر روی گل آفتابگردان زینتی انجام شد. پس از اتمام دوره رشد، از خاک گلدان های شاهد و تحت تیمار نمونه برداری انجام شد. پس از انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایی روی نمونه های خاک و تجزیه و تحلیل آماری، مشاهده شد که کاربرد لجن فاضلاب در خاک باعث افزایش معنی دار ماده آلی، گنجایش تبادل کاتیونی، شوری، غلظت نیتروژن کل، پتاسیم و فلزات سنگین سرب، نیکل و کادمیوم و کاهش معنی دار pH در خاک های تحت تیمار نسبت به تیمار شاهد شد. ضمن اینکه تیمار 20 گرم لجن فاضلاب در کیلوگرم خاک بهترین تاثیر را بر مشخصات شیمیایی خاک داشت.
کلید واژگان: استفاده مجدد لجن فاضلاب, تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران, فلزات سنگین, خصوصیات خاک, آفتابگردان زینتیToday, due to legal restrictions on the methods burying sewage sludge, environmentalists recommend using it as a fertilizer as a fertilizer in agriculture to get rid of the problems caused by sludge produced in treatment plants. Sewage sludge can be the best and cheapest organic fertilizer for agricultural lands due to its high content of organic compounds and nutrients required by the plant. But at the same time toxic factors such as heavy metals in sludge are the most important limiting factor for its use. The purpose of this study was to investigate the effect of sewage sludge application on some soil chemical properties and heavy soil metals. This study was carried out in the Aburaihan Campus Research Greenhouse of Tehran University with three levels of sewage sludge for anaerobic and dehydrated anaerobic wastewater treatment plant south of Tehran containing 0, 10 and 20 g/kg soil, in three replications in a completely randomized block design on Helianthus annuus. After finishing the growing season, the Soil of control and treated pots were sampled. After physical and chemical tests on soil samples, it was observed that application of sewage sludge in soil significantly increased Organic Matter (O.M), Cation Exchange Capacity (CEC), Salinity (EC), total nitrogen, potassium and Heavy metals Pb, Ni, Cd concentrations, and There was a significant decrease in pH in the treated soils compared to the control treatment. Also, treatment of 20 g of sewage sludge per kg soil had the best effect on soil chemical properties.
Keywords: heavy metals, Helianthus annuus, Reuse of sewage sludge, Soil properties, South Tehran Wastewater Treatment Plant -
مدل آکواکراپ یکی از مدل های شبیه ساز عملکرد محصول است که برای مدیریت کم آبیاری توسط کارشناسان فائو ارائه شده است. این مدل داده های ورودی کمتری نسبت به سایر مدل های مشابه لازم دارد. یکی از داده های وردی این مدل پارامتر بهره وری آب نرمال شده است که باید برای هر گیاه معلوم باشد. این پارامتر برای گیاه تربچه که جزء نباتات C3 است تاکنون تعیین نشده است، لذا هدف نخست این پژوهش تعیین آن برای منطقه پاکدشت و هدف دوم آن تحلیل حساسیت مدل آکواکراپ نسبت به داده های ورودی تبخیر و تعرق مرجع (ETo)، بهره وری آب نرمال شده (WP*)، پوشش گیاهی در مرحله اولیه رشد (CCo) و حداکثر پوشش گیاه (CCx) بود. این پژوهش درگلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران در منطقه پاکدشت در سال زراعی 1396 انجام شد. بر اساس نتایج این تحقیق، بهره وری آب نرمال شده تربچه 3/11 گرم بر متر مربع تعیین شد. نتایج بررسی حساسیت نشان داد مدل آکواکراپ بیشترین حساسیت را به پارامتر بهره وری آب نرمال شده برای شرایط آبیاری کامل دارد که در آن ضریب حساسیت 88/0 برآورد گردید. در شرایط کم آبیاری بیشترین حساسیت مدل بر روی پارامتر تبخیر و تعرق مرجع است و هر چه کم آبیاری شدیدتر باشد ضریب حساسیت افزایش می یابد. ضریب حساسیت در کم آبیاری 60 درصدی برابر 19/10- برآورد شد.
کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, حداکثر پوشش گیاه, ضریب حساسیت, پوشش گیاهی در مرحله اولیه رشدAquaCrop model simulates biomass yield under deficit irrigation management. This model developed by FAO and requires less input data than other similar models. One of the input data of this model is the normalized water productivity (wp*) that should be known for each plant. This parameter for the radish plant, which is part of the C3 plant, has not yet been determined. Therefore, the first objective of this study is to determine it for Pakdasht area and its second objective is to analyze the sensitivity of the Aquacrop model to the input data of reference evapotranspiration (ETo), Wp*, initial canopy cover (CCo) and maximum canopy cover(ccx). This research was carried out in the research center of Abourayhan Campus, University of Tehran in Pakdasht District during 2018 crop year. According to the results of this study, normalized water productivity of radish was determined to be 11.3 g / m2. The results of sensitivity analysis showed that the AquaCrop model has the most sensitivity to the normalized water productivity parameter for full irrigation conditions, in which the sensitivity coefficient was estimated to be 0.88. Under deficit condition, the model is most sensitive to the ETo parameter, and the less irrigation is more severe, the sensitivity coefficient increases. The sensitivity coefficient for 60% deficit irrigation was -10.99.
Keywords: initial vegetation, Maximum vegetation cover, Reference Evapotranspiration, Sensitivity coefficient -
تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر آبیاری با پساب تصفیه شده شهری بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارآیی مصرف آب ذرت دانه ای رقم سینگل کراس 704، در سال زراعی 97-1396 و در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران واقع در شهرستان پاکدشت انجام گرفت. آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با فاکتور اصلی (نوع آب) و فاکتور فرعی (سطوح کم آبیاری) در سه تکرار انجام شد. تیمارهای نوع آبیاری شامل آب چاه ([1] FW ) و پساب (W [2]) بودند که در سه سطح 100 (D1)، 75 (D2) و 55 (D3) درصد نیاز آبی گیاه ذرت اعمال گردیدند. نتایج نشان داد که نوع آب کاربردی باعث ایجاد تفاوت معنی داری در مقدار عملکرد ماده خشک گردید و بیشترین عملکرد ماده خشک در تیمار پساب با مقدار 18/20904 کیلوگرم در هکتار و کم ترین مقدار در تیمار آب چاه با مقدار 15/17231 کیلوگرم در هکتار به دست آمد. از لحاظ مقادیر مختلف آب، تیمار D1 (100%) با 52/3 کیلوگرم ماده خشک بر متر مکعب بیشترین کارآیی مصرف آب و تیمار D2 (75%) و D3 (55%) به ترتیب با 46/3 و 44/3 کیلوگرم بر متر مکعب کمترین کارآیی مصرف آب را داشتند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که آبیاری با پساب تصفیه شده شهری، تاثیر معنی داری بر صفات عملکرد ماده خشک، طول بلال و همچنین کارآیی مصرف آب براساس عملکرد ماده خشک داشت. بنابراین می توان پساب تصفیه شده در سطح 75 درصد نیاز آبی در منطقه پاکدشت را به عنوان یک راهکار مدیریتی برای آبیاری پیشنهاد نمود.
کلید واژگان: پساب تصفیه شده, سطوح کم آبیاری, ذرت, کارآیی مصرف آبThe purpose of this study was to investigate the effect of irrigation with urban treated wastewater on yield, yield components and water use efficiency of maize (Single cultivar 704) at the research field of Aburaihan Campus, University of Tehran in Pakdasht during the year of 2017. The experiment was carried out as split plots and based on the randomized completely block design with main factor (type of irrigation water) and sub factor (three levels of water requirement) with three replications. Type of Irrigation treatments included well water and treated wastewater that were used in three levels of water requirement including 100 (D1), 75 (D2) and 55 (D3) percent of maize water requirement. The results showed that the type of applied water caused a significant difference in dry matter, so that the highest yield (2090.18 kg/ha) was obtained in wastewater treatment and the lowest yield (17231/15 kg/ha) was obtained in well water treatment. In terms of different amounts of water, the highest water use efficiency based on dry matter (3.52 kg/m3) was obtained by D1 treatment (100%) and the lowest ones (3.46 and 3.44 kg/m3) were obtained by D2 (75%) and D3 (55%) treatments, respectively. Analysis of variance showed that irrigation with urban treated wastewater had a significant effect on dry matter yield, ear length and water use efficiency based on dry matter. Therefore, the refined wastewater at level of 75% water requirement can be suggested as a suitable irrigation practice for corn in Pakdasht area.
Keywords: Refined wastewater, Low irrigation levels, maize, Water use efficiency -
عامل بهره وری آب نرمال شده یکی از ورودی های مدل آکواکراپ است که بر اساس آن عملکرد زیست توده محصول در مقیاس روزانه شبیه سازی می شود. ضرورت این پژوهش آن است که تاکنون مقدار بهره وری آب نرمال شده برای گیاه اسفناج تعیین نشده است. این پژوهش در مزرعه کشاورزی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران واقع در پاکدشت انجام شد. آزمایش ها در سال زراعی 1397-1396 در شش تراکم کاشت 12، 16، 17، 22، 25و 33 بوته در مترمربع در چهار تکرار با آبیاری کامل انجام شد. عملکرد زیست توده در طول فصل کشت در کل هفت بار اندازه گیری شد. با توجه به داده های اندازه گیری شده زیست توده و تعرق نسبی گیاه، بهره وری آب نرمال شده برای پنج عدد از تیمارها به دست آمد. بیشترین بهره وری آب نرمال شده با 4/12 گرم بر مترمربع مربوط به تیمار دارای تراکم کاشت 25 بوته در مترمربع بود. با استفاده از داده های بهره وری آب نرمال شده و تراکم کاشت (بوته در مترمربع) رابطه ای به دست آمد. این رابطه با استفاده از یک تیمار باقی مانده و قرار دادن بهره وری آب نرمال شده در مدل آکواکراپ آزمون شد. ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین خطای اریب بین داده های اندازه گیری شده و شبیه سازی شده در مرحله تست 9/20 و 6/6 گرم بر مترمربع بود. نتایج این پژوهش نشان داد تراکم کاشت روی بهره وری آب نرمال شده تاثیر دارد و با افزایش تراکم کاشت بهره وری آب نرمال شده افزایش و سپس کاهش می یابد. پیشنهاد کلی این پژوهش آن است که عامل بهره وری آب نرمال شده با توجه به میزان تراکم کشت در مدل آکواکراپ انتخاب و وارد شود.کلید واژگان: آکواکراپ, زیست توده, عملکرد, شبیه سازی, صحت سنجیThe normalized water productivity parameter is one of the AquaCrop model’s input, upon which the crop biomass yield is simulated on a daily basis. The necessitate of this research is that the amount of normalized water productivity for spinach has not been determined so far. This research was carried out at the Abourihan Campus farm of the University of Tehran which is located in Pakdasht. The experiments were performed during cultivation year of 2017-2018 with six planting densities of 12, 16, 17, 22, 25 and 33 plants per square meter and four replications with full irrigation. The biomass yield was measured seven times during the cultivation season. Considering the measured data of biomass and relative transpiration, the normalized water productivity was obtained for five treatments. The highest amount of normalized water productivity (12.4 g/m2) was related to 25 plants per square meter density. A relationship function was found using normalized water productivity and planting density data. This function was tested using the remaining treatment and placing the normalized water productivity in the Aqua Crop model. The mean root square error and the mean bias error between the measured and simulated data were 20.9 and 6.6 g/m2 at the test step. The results of this study showed that the planting density affects normalized water productivity and it is increased by increasing planting density (optimum density) and then it is decreased. Finally, this study suggests that the normalized water productivity regarding to planting density is entered to the AquaCrop model.Keywords: Aqua Crop, Biomass, Yield, simulation, test
-
کود نیتروژن بر روی پارامترهای رشد و در نهایت عملکرد محصول اثر می گذارد. شناخت این اثر برای مدیریت مصرف کود مهم می باشد. فرضیه این پژوهش آن است که کود نیتروژن روی چهار پارامتر رشد محصول ذرت از قبیل بهره وری آب نرمال شده (WP*)، حداکثر پوشش گیاه(CCx)، نرخ رشد پوشش گیاه (CGC) و نرخ کاهش پوشش گیاه (CDC)اثر می گذارد. این چهار پارامتر، ورودی های مدل آکواکراپ هستند.هدف نخست این پژوهش تعیین معادله ها بین کود نیتروژن و چهار پارامتر فوق و هدف دوم بررسی دقت مدل آکواکراپ برای شبیه سازی پاسخ محصول ذرت به کود نیتروژن با استفاده از پارامترهای به دست آمده از هدف نخست است. بدین منظور گیاه ذرت رقم اصلاح شده سینگل کراس 704 طی دو سال زراعی 1394 و 1395 بدون تنش رطوبتی کشت شد. تیمارها با ششسطح کودی از صفر تا 300 کیلوگرم در هکتار اجرا شدند. داده های سال اول برای تدوین معادله ها و داده های سال دوم برای صحت سنجی استفاده شدند. نتایج نشان داد تغییرات چهار پارامتر فوق با مقدار کود مصرفی از معادله درجه دو با ضریب تعیین بالایی پیروی می کند. نتایج برآورد پارامترهای فوق برای تیمارهای کودی سال دوم در مدل آکواکرپ برای شبیه سازی زیست توده استفاده شد. نتایج نشان داد، معادله های بنیان شده می تواند برای برآورد اثر تنش کود ازت بر پارامترهای رشد ذرت در مدل آکواکراپ مورد استفاده قرار گیرد. ضریب تعیین و جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب بالای 97/0 و کمتر از 12درصد بود.کلید واژگان: عملکرد محصول, شبیه سازی, بهره وری آب نرمال شده, حداکثر پوشش گیاه, نرخ رشد پوشش گیاهWater and nitrogen are two main factors of plant production. Water scarcity is one of the most important challenges in the production of agricultural products in arid and semi-arid regions, as in most parts of Iran. A great deal of research has been done on the interaction between water and nitrogen and has shown that irrigation and nitrogen treatments interact with the yield. So far, various models have been developed to simulate plant performance in response to different levels of water and nitrogen. The FAO organization has provided the AquaCrop model. This model simulates yield performance in response to water consumption. The effect of nitrogen deficiency on yield in the latest versions of the AquaCrop model (versions 4 and 5) is carried out using semi-quantitative method. In this method, nitrogen deficiency is assumed to be based on four parameters: 1- Normalized water productivity (WP*), 2- maximum canopy cover (CCx), 3- The Canopy growth coefficient (CGC) and 4- Canopy decline coefficient (CDC). The hypothesis of this research is that there is a relationship between the four above parameters and nitrogen fertilizer for corn, and from them, we can determine the values of four parameters for each fertilizer level and use them in the AquaCrop model. Therefore, the first goal of this study was to determine the equations between nitrogen fertilizer and the four above parameters. The second goal of this study was to evaluate the accuracy of the AquaCrop model for simulating the response of corn to nitrogen fertilizer using parameters derived from the equations defined in the first part.Keywords: Crop Yield, Simulation, Normalized Water Productivity, Maximum Canopy Cover, Canopy Growth Coefficient
-
سابقه و هدفیکی از مهمترین آلاینده ها در آب های سطحی و زیرزمینی نیتروژن محلول به فرم نیترات می باشد. سیستم های زهکشی مصنوعی با افزایش نسبی سرعت انتقال زه آب به آب های سطحی نسبت به حالت طبیعی باعث می شوند زمان به وقوع پیوستن فرآیندهای طبیعی از جمله دنیتریفیکاسیون کاهش یابد. بیوراکتورهای دنیتریفیکاسیون با ایجاد یک محیط از منابع کربنی و عبور آب زهکش از میان آن باعث افزایش دنیتریفیکاسیون و حذف نیترات از محیط می گردند. در این مطالعه از بیوچار به عنوان دیواره کربنی در بیوراکتور استفاده شده است. در گام نخست به مقایسه عملکرد بیوراکتور پر شده با بیوچار و بیوراکتور پر شده از پوشال گندم در حذف نیترات و آمونیوم از زه آب زهکش های زیرزمینی پرداخته شد. پس از آن تاثیر ارتفاع بیوراکتور بر غلظت نیترات و آمونیوم خروجی از بیوراکتورهای پر شده با بیوچار پوشال گندم مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این تاثیر گذر زمان بر کارایی بیوراکتورها در حذف نیترات و آمونیوم برای یک دوره چهار ماهه مورد بررسی گردید.مواد و روش هادر راستای اهدف تحقیق، بیوراکتورهایی با لوله های پلی اتیلنی با ارتفاع 125 سانتی متری شبیه سازی شدند. فاکتور تغییر ارتفاع در 4 سطح شامل 5/32، 5/62، 5/92، 125 سانتی متر که به ترتیب با H1 ، H2، H3 و H4 نشان داده شده، مورد بررسی قرار گرفت. شاهد (B0) حاوی 30 درصد حجمی پوشال گندم و بیوراکتورهای نمونه (B1) حاوی 30 درصد حجمی بیوچار پوشال گندم می باشند.یافته هانتایج نشان داد، غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای دنیتریفیکاسیون به طور معنی داری تحت تاثیر بیوچار به کار رفته در آن ها قرار دارد. میانگین غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای دارای 30 درصد بیوچار 16/18 میلی گرم در لیتر است در حالیکه این مقدار در بیورکتورهای فاقد بیوچار برابر با 01/49 میلی گرم در لیتر می باشد. همچنین با افزایش ارتفاع بیوراکتور غلظت نیترات خروجی از بیوراکتور کاهش می یابد. در پایان دوره 4 ماهه نمونه برداری غلظت نیترات خروجی از تیمارهای نمونه H1B1، H2B1، H3B1 وH4B1 از 160 میلی گرم در لیتر به ترتیب به مقادیر 91/20، 85/12، 04/8 و 23/5 میلی گرم در لیتر کاهش یافت، در حالیکه در تیمارهای شاهد H1B0، H2B0، H3B0 وH4B0 غلظت نیترات خروجی در پایان دوره نمونه برداری برابر با 17/42، 36/36، 99/28 و 65/19 میلی گرم در لیتر است. گذر زمان در سطح 1 درصد تاثیر معنا داری در میزان حذف نیترات دارد و در پایان دوره 4 ماهه آزمایش، میانگین غلظت نیترات خروجی از بیوراکتورهای نمونه به پایین ترین حد یعنی 77/21 میلی گرم در لیتر می رسد، این در حالی است که میانگین غلظت نیترات خروجی در روز اول نمونه برداری 21/59 میلی گرم در لیتر مشاهده گردید. غلظت آمونیوم خروجی از بیوراکتورهای حاوی بیوچار و بیوراکتورهای فاقد بیوچار در مقایسه با غلظت آمونیوم ورودی به آن ها افزایش یافت، علت این امر را می توان اینگونه بیان کرد که بخشی از نیترات توسط باکتری های بی هوازی به آمونیوم تبدیل می گردد. ولی علی رغم این افزایش مقدار آن بسیار ناچیز و کمتر از 5/0 میلی گرم در لیتر است.نتیجه گیریراندمان حذف نیترات در بیوراکتورهای دارای بیوچار بیشتر از بیوراکتورهای فاقد بیوچار هست. افزایش ارتفاع بیوراکتور سبب افزایش حذف نیترات می گردد.کلید واژگان: بیوچار, نیترات, دنیتریفیکاسیون, آمونیومBackground and objectivesAqua solutions containing nitrogen as nitrate are considered to be one of the most important pollutants of surface water and underground water. Denitrification bioreactors would provide a carbon sourced environment. Passing drainage water through such bioreactors would result in an increase in denitrification level and also, an increase in nitrate elimination from the environment. Denitrification bioreactors provide a carbon sourced environment. Passing drainage water through such bioreactors results in an increase in denitrification level and nitrate elimination. In this study, biochar is used as carbon wall in bioreactors. At first, nitrate and ammonium elimination performance of biochar-filled bioreactors and wheat straw-filled bioreactors are compared to each other. Later, effect of height of bioreactor on concentration of output nitrate and ammonium is taken under study. Also, performance of bioreactors in nitrate and ammonium elimination is investigated in a four month time period.Materials and methodsIn order to perform this research, poly-ethylene bioreactors with height of 125 centimeters were used. Height factor is taken under study in four levels; H1= 32.5cm, H2=62.5cm, H3=92.5cm, and H4=125cm. Control bioreactors (B0) were filled with 30% wheat straw and sample bioreactors (B1) were filled with 30% Biochar of wheat straw.ResultsResults showed that output nitrate concentration of denitrification bioreactors significantly depends on biochar type. Output concentration of biochar-filled bioreactors (B1) were measured 18.16 mg/liter while the output nitrate concentration of wheat-straw filled bioreactors (B0) were 49.01 mg/liter. Also it has been shown that increasing bioreactor’s height would reduce output nitrate concentration in both bioreactors. After four month of sampling, output nitrate concentration from 160 mg/liter was reduced in different treatments; 20.91 mg/liter in H1B1, 12.85 in H1B2, 8.05 mg/liter in H3B1 and 5.23 in H4B1. Also in control treatments nitrate concentration was reduced to 42.17 mg/liter in H1B0, 36.36 mg/liter in H2B0, 28.99 mg/liter in H3B0 and 19.65 mg/liter in H4B0. Time also has a significant effect on nitrate elimination (P <0.01). after four month of experiment, average concentration of output nitrate in sample bioreactors reached the minimum 21.77 mg/liter, while it was measured 59.21 mg/liter on the first day of experiment. Concentration of output ammonium in both biochar-filled and wheat straw-filled bioreactors was increased comparing to concentration of input ammonium. It can be explained as some of the nitrate is dissimulate to ammonium by anaerobic bacteria. But this increase was less than 0.5 mg/liter, hence was negligible.Conclusionperformance of nitrate elimination in biochar-filled bioreactors is more than wheat-straw bioreactors. Also height increase in bioreactors would result in more nitrate elimination.Keywords: Biochar, Nitrate, denitrification, ammonium
-
مدیریت مصرف نیتروژن (N) در طول فصل رشد گیاه، نقش مهمی در دستیابی به حداکثر عملکرد و کاهش مخاطرات زیست محیطی دارد. تعیین شاخص تغذیه نیتروژن (NNI) یکی از روش های تشخیص شرایط نیتروژنی گیاه می باشد. هدف از این پژوهش بررسی نقش پایش NNI در بهبود مدیریت مصرف نیتروژن بود. آزمایش مزرعه ای در طول دوره رشد ذرت تابستانه در پاکدشت تهران طی سال های 1394 و 1395 انجام شد. پارامتر های عملکرد دانه، ماده خشک گیاه و غلظت نیتروژن موجود در آن ها از هفت تیمار صفر (N0) ، 50 (N1) ، 100 (N2) ، 150 (N3) ، 200 (N4) ، 250 (N5) و 300 کیلوگرم نیتروژن در هکتار (N6) در طول فصل رشد اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که پایش NNI در طول فصل رشد قادر است تغییرات شرایط نیتروژنی گیاه در تیمارهای مختلف را نشان دهد. NNI در تیمار بهینه (N4) که بیشترین عملکرد را به ازای مقدار نیتروژن کمتری تولید کرده بود از سایر تیمار ها به یک نزدیکتر بود. همچنین، عملکرد نسبی دانه زمانی که NNI کوچکتر از یک می شد با شیب ثابت کاهش می یافت. مقدار کارایی زراعی و بازیافت نیتروژن در N4 نسبت به سایر تیمارها بیشتر بود. کارایی مصرف آب در N4، N5 و N6 در هر دو سال کشت، تقریبا با یکدیگر برابر و بیشتر از سایر تیمارها بودند. این نتایج نشان می دهند که کارایی مصرف آب و نیتروژن در تیمار بهینه که NNI نزدیک تری به یک داشت بیشتر از سایر تیمارها بود.کلید واژگان: ذرت, کارایی مصرف آب, مدیریت مصرف نیتروژنThe nitrogen (N) consumption management during the plant growth season plays an important role in achieving maximum crop yield and reducing environmental hazards. Determination of N nutrition index (NNI) is one of the methods for diagnosing plant N status. The main objective of this study was to investigate the role of monitoring NNI in improving nitrogen consumption management. The field experiment was carried out during the growth period of summer maize in Pakdasht region, southeast of Tehran, in 2015 and 2016. Grain yield, dry matter and nitrogen concentration of crop samples from seven treatments including: 0 (N0), 50 (N1), 100 (N2), 150 (N3), 200 (N4), 250 (N5) and 300 kg N. ha-1 (N6) were measured during the growing season. The results showed that NNI monitoring during the growing season could show the variation of N status in different treatments. In addition, NNI was closer to one in the optimal treatment (N4), which produced maximum dry matter with less N application, as compared with other treatments. Moreover, the relative grain yield decreased with a constant rate whenever the NNI was less than one. Agronomy and recycling efficiencies for the N4 treatment were higher than the ones in the other treatments. Water use efficiency of N4, N5 and N6 treatments in both cultivation years was almost equal and more than the ones of other treatments. These results indicated that the water and nitrogen use efficiencies were higher in treatment with NNI closer to 1 (optimal treatment) as compared to other treatments.Keywords: Maize, water use efficiency, nitrogen use management
-
بیوچار زغال تهیه شده از زیست توده گیاهی و ضایعات کشاورزی تحت شرایط اکسیژن محدود است. در فرآیند تهیه این زغال دی اکسید کربن در اتمسفر آزاد نمی شود و از این رو سرشار از کربن است. مطالعات بسیاری به بررسی توانایی بیوچار در بهبود وضعیت خاک وحفظ مواد مغذی خاک پرداخته اند. ولی تاکنون مطالعات انگشت شماری به بررسی تاثیر بیوچار در حذف نیترات از زه آب ها پرداخته اند. فرض تحقیق حاضر این است که بکارگیری بیوچار به جای مواد خام کربنی در بیوراکتور حذف نیترات، بدلیل دارا بودن مقادیر بالاتر کربن، می تواند باعث حذف کارآمدتر نیترات از زهکش های زیرزمینی گردد. به منظور ارزیابی اثر ترکیب های مختلف بیوچار (0، 10، 15،20 و30 درصد) و همچنین اثر مقادیر مختلف غلظت نیترات ورودی (40 و 160 میلی-گرم در لیتر) بر عملکرد بیوراکتور حذف نیترات، بیوراکتورهایی با لوله های پلی اتیلنی با ارتفاع 125 سانتی متری شبیه سازی شدند. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد، درصد حذف نیترات در ستون های آزمایش به طور معنی داری تحت تاثیر درصد بیوچار به کار رفته در آن ها قرار دارد و بیشترین مقدار آن در ستون های حاوی 30 درصد بیوچار (4/96 درصد) و کمترین مقدار آن در تیمار شاهد (7/80 درصد) مشاهده شد. همچنین اثر غلظت نیترات ورودی بر درصد حذف نیترات معنی دار و درصد حذف نیترات در تیمار C2 (160 میلی گرم در لیتر) کمتر از تیمار C1 (40 میلی گرم در لیتر) و به ترتیب 9/89 و 4/91 درصد بود.کلید واژگان: بیوچار, نیترات, بیوراکتور, زهکش زیرزمینیEffects of using biochar in performance of nitrate removal bioreactors of underground drainage waterBiochar is a coal produced from plants biomass and agricultural waste in limited Oxygen condition. In the process of producing Biochar no Carbon Dioxide is released into atmosphere, so Biochar is fully carbonated. Many studies have been conducted on the ability of Biochar in improving soil condition and maintaining soil nutrients; however limited studies have been conducted on effect of Biochar on nitrate removal from drainage waters. In this paper, it has been assumed that because of high amount of Carbon in Biochar, using Biochar instead of raw Carbon materials in nitrate removal bioreactors can effectively eliminate the nitrate from subsoil drainage. In order to evaluate the effect of different mixtures of Biochar (0, 10, 15, 20and 30 percent) and effect of different inlet nitrate concentration (40, 160 mg/liter) on bioreactor performance regarding nitrate removal, bioreactors with 125cm poly-ethylene pipes were stimulated. The experiment was performed in factorial method in a random scheme with three repetitions. Results showed that nitrate removal is strongly affected by Biochar percentage used in them. The maximum nitrate removal was reported in pipes with 30% Biochar (96.4%) and the minimum was reported in replication pipes with no Biochar (80.7%). Also, nitrate removal is also affected by concentration of inlet nitrate solution. Nitrate removal percentage in C2 treatment (160 gr/liter) was lower than C1 treatment (40 mg/liter), the results were 89.9% and 91.4% respectively.Keywords: Biochar, Nitrate, bioreactor, underground drainage
-
BackgroundNitrogen leaching from agricultural lands is a major threat to groundwater and surface waters. This study investigated the relationship between the characteristics of wheat-straw biochar produced at different temperatures and its impact on the uptake of NO3--N.MethodsThree types of biochar were produced from wheat straw at three different pyrolysis temperatures of 300, 400 and 500°C, and sampling was done 3 times for each biochar. Physical and chemical characteristics of biochar were determined using a variety of methods including specific surface with methylene blue adsorption method, and elemental content with elemental analyzer, and water solubility with standard ASTM (D5029-28) method. Statistical analysis was performed using Freundlich and Langmuir models. Nitrate concentration was measured using a UV-V spectrophotometer with a wavelength of 500 nm.ResultsIt was indicated that with an increase in biochar pyrolysis temperature from 300 to 500°C, the hydrogen, oxygen and nitrogen in the biochar were significantly decreased (PConclusionThe present study shows that pyrolysis temperature greatly influences the biochar chemical and physical characteristics, and subsequently nitrate adsorption ability of the biochars. The wheat straw biochar, which is produced at a pyrolysis temperature of 500°C, has the highest adsorption capacity for nitrate.Keywords: Biochar, Nitrates, Adsorption
-
پارامتر بهره وری آب نرمال شده یکی از ورودی های مدل آکواکراپ است که بر اساس آن عملکرد زیست توده محصول در مقیاس روزانه شبیه سازی می شود. مقدار پیش فرض مدل برای پارامتر گیاه ذرت 7/33 گرم بر متر مربع می باشد. مسئله این پژوهش آن است که تاکنون مقدار بهره وری آب نرمال شده برای گیاه ذرت رقم سینگل کراس- 704 تعیین نشده است. محل آزمایش مزرعه کشاورزی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران واقع در منطقه پاکدشت بود. آزمایش ها در دو سال متوالی 1394 و 1395 در سه کرت به مساحت هر یک 25 متر مربع با آبیاری کامل انجام گرفت. عملکرد زیست توده ذرت در شش و هفت نوبت در طول دوره رشد به ترتیب در سال اول و دوم اندازه گیری شد. داده های اندازه گیری شده در سال اول و دوم به ترتیب برای واسنجی و صحت سنجی استفاده شدند. واسنجی به دو روش سعی و خطا و روش Steduto et al. (2009) انجام گرفت. پارامتر بهره وری آب نرمال شده با استفاده از روش اخیر با اندکی دقت بیشتر، واسنجی شد و مقدار آن برابر 3/32 گرم بر متر مربع و در روش سعی و خطا برابر 3/31 گرم بر متر مربع تعیین شد. ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین خطای اریب بین داده های اندازه گیری شده و شبیه سازی شده با استفاده از مقدار واسنجی شده فوق به ترتیب 73/0 و 25/0 تن در هکتار برآورد شد. نتایج این پژوهش نشان داد، مقدار واسنجی شده حدود 4/1 گرم بر مترمربع از مقدار پیش فرض مدل کمتر بوده و با دقت بهتری نسبت به مقدار پیش فرض، عملکرد زیست توده را شبیه سازی می کند.کلید واژگان: مدل آکواکراپ, عملکرد محصول, آبیاری کامل, شبیه سازیThe normalized water productivity (WP*) parameter was calibrated for Corn Single Crosses 704 in this study. This parameter is one of the inputs AquaCrop model upon which the daily biomass production simulated. The default value of WP* is 33.7 grams per square meter in the model. This study was conducted for two years (2015-2016) at an experimental farm of Abouraihan collage belonging to the University of Tehran in Pakdasht Region. The total numbers of plots were tree. Each plot size was 25 m2. Biomass yield of corn was measured six and seven times during the growing season in 2015 and 2016, respectively. The data measured in the first year (2015) and second year (2016) were used for calibration and verification, respectively. Calibration was done using two methods of trial and error and Steduto et al. (2009). The WP* was calibrated with a little more accuracy by Steduto et al. (2009) method and its value was estimated equal 32.3 grams per square meter. Root mean square error and mean bias error for the comparison between measured and estimated biomass production are 0.73 and 0.25 ton ha-1 for the tested data set.Keywords: AquaCrop model, yield Production, full irrigation, Simulation
-
به دلیل اینکه انتقال املاح در نواحی زیر پشته و جویچه های آبیاری باهم متفاوت هستند، لذا برای استفاده بهینه از کود و کاهش تلفات آن باید مطالعات دقیقی بروی چگونگی توزیع شکل های مختلف نیتروژن در زیر پشته و جویچه های آبیاری در طول دوره رشد گیاه انجام شود. هدف اصلی از این تحقیق، بررسی تاثیر کاربرد مقادیر مختلف کود اوره روی جذب، توزیع و حرکت نیترات و آمونیوم زیر پشته و جویچه های آبیاری در زمان های مختلف در طول فصل رشد بود. بدین منظور گیاه ذرت تحت سه تیمار کود صفر، 150 و 250 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و به صورت بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار، در سال 1394 در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان کشت شد. مقادیر ماده خشک تولیدی و جذب نیتروژن طی فصل رشد و غلظت نیترات و آمونیوم خاک دو روز قبل از کوددهی و نیز دو و چهار روز بعد از کوددهی و همچنین در انتهای فصل کشت، در اعماق مختلف زیر پشته و جویچه ها اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که میزان کود و عمق خاک دو عامل موثر روی توزیع نیترات و آمونیوم زیر جویچه و پشته ها بودند. بعد از کوددهی غلظت نیترات زیر پشته و جویچه با افزایش عمق به ترتیب کاهش و افزایش یافت. همچنین مشخص شد که با افزایش 67 درصدی کاربرد کود، مقدار جذب نیتروژن حدود 21 درصد افزایش و کارایی زراعی نیتروژن از 53/31 به 56/28 کاهش داشت و تجمع نیترات در انتهای فصل کشت نسبت به ابتدای فصل، در عمق 60 سانتیمتری زیر جویچه و پشته ها به ترتیب بیش از 3 و 7 برابر افزایش داشت. همچنین با کاربرد کود، تجمع نیترات در نواحی زیر پشته ها حدود سه برابر نواحی زیر جویچه ها بود. علاوه بر این مشخص شد که غلظت نیترات در تیمارهای مختلف قبل و بعد از کوددهی در زیر جویچه و پشته های آبیاری با یکدیگر تفاوت معنی داری داشتند.کلید واژگان: جذب نیتروژن, نیترات, آمونیوم, آبیاری جویچه ای, ذرتNitrate leaching under furrow irrigation is one of the main reasons of underground water contamination. In order to use fertilizer efficiently and reduce loss of nitrogen, more detailed studies should be done about distribution of different forms of nitrogen under ridges and furrows because the solute movement is not same in those positions. The main objective of this study was to scrutiny effects of different rate of urea on nitrogen uptake and accumulation of nitrate and ammonium under ridge and furrow during growing season. So that maize was planted in the treatments with nitrogen rates of 0, 150 and 250 kg ha-1 by Randomized Complete Block design with three replications. The amounts of dry aboveground biomass and nitrogen uptake during growing season plus concentration of nitrate and ammonium in soil before and after fertilizing and after harvesting were measured over different depth under ridges and furrows. Results showed that depth and rate of nitrogen were two effective factors on accumulation of nitrate and ammonium under ridges and furrows. More nitrate concentration was observed under ridges in comparison with furrows. After fertilizing, nitrate concentration under ridges and furrows was decreased and increased respectively along with raising depth. Also, it was demonstrated that nitrogen uptake were increased and agronomic nitrogen efficiency were reduced by more nitrogen application. Furthermore, most nitrate accumulation was observed below roots area, especially under ridge, after harvesting therefore the probability of nitrate leaching was very high.Keywords: nitrogen uptake, nitrate, ammonium, furrow irrigation, maize
-
تغییر شکل و انتقال کود اوره، نیترات و آمونیوم در خاک بصورت زنجیره ای از واکنش های متصل به هم صورت می گیرد که برای مدیریت دقیق تر آب و کود در مزرعه باید این واکنش ها توامان باهم در نظر گرفته شوند. در این پژوهش مدل HYDRUS-2Dبه منظور پیش بینی توزیع و انتقال توامان رطوبت، نیترات و آمونیوم در زیر جویچه و پشته های آبیاری طی دوره رشد ذرت ارزیابی شد. نخست، گیاه ذرت تحت سه تیمار کود اوره صفر، 150 و 250 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و در سه تکرار کشت شد. مقادیر جذب نیتروژن توسط گیاه به علاوه میزان رطوبت و غلظت نیترات و آمونیوم خاک در اعماق مختلف زیر پشته و جویچه ها طی فصل رشد، قبل و بعد از هر نوبت کوددهی اندازه گیری شدند. از این داده ها برای واسنجی و صحت سنجی پارامتر های هیدرولیکی و انتقال املاح موجود در مدل استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل در طول مرحله صحت سنجی نشان دادند که بین مقادیر رطوبت، نیترات و آمونیوم شبیه سازی شده و اندازه گیری شده در خاک تطابق خوبی وجود داشت. شاخص های ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده برای پیش بینی رطوبت خاک در محدوده توسعه ریشه به ترتیب برابر با 772/0 و 37/4 % بدست آمدند. علاوه بر این، شاخص های مذکور برای پیش بینی غلظت آمونیوم خاک در زیر جویچه و پشته های هر سه تیمار به ترتیب بین 645/0 تا 798/0 و 23/ 14% تا 4/29% و برای نیترات به ترتیب بین 716/0 تا 829/0 و 57/ 23% تا 2/25% تغییر نمودند. در مجموع نتایج این مطالعه حاکی از آن بود که مدل HYDRUS علاوه بر انتقال رطوبت، توزیع نیترات و آمونیوم را در زیر جویچه و پشته های آبیاری با دقت مناسبی شبیه سازی می کند و به همین دلیل می تواند ابزار مفیدی برای مدیریت آب و کود در آبیاری جویچه ای باشد.کلید واژگان: مدیریت آب و کود, واسنجی, انتقال املاحTransport 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.Keywords: Water, fertilizer management, Calibration, Solute Transport
-
نیاز گیاه به کود ازت در طول دوره رشد متغیر است ولی اکثر کشاورزان مقادیر زیاد آن را با هدف رسیدن به حداکثر عملکرد محصول و بدون آگاهی از زمان مناسب در اختیار گیاه می گذارند. عدم آگاهی از مقدار و زمان مناسب مصرف کود باعث آلودگی محیط زیست می شود. با استفاده از معادله نیتروژن بحرانی، حداقل نیتروژن مورد نیاز در طی دوره رشد تعیین می شود. هدف از این پژوهش تعیین ضرایب معادله فوق برای گیاه ذرت در منطقه پاکدشت بود. ذرت (رقم سینگل کراس 704) به مدت یک فصل در مزرعه پردیس ابوریحان کشت شد. مقدار ماده خشک اندام هوایی(W) و غلظت نیتروژن بحرانی (Nc) آن در شش زمان مختلف، از 26 روز پس از کاشت تا آخر رشد کامل محصول اندازه گیری شد. ضرایب معادله فوق با استفاده از تئوری منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی تعیین شدند. در نهایت رابطه Nc = 2.9 W -0.27 به عنوان معادله نیتروژن بحرانی در منطقه پاکدشت پیشنهاد شد. نتایج نشان داد که با استفاده از معادله ارائه شده در این تحقیق، مقادیر نیتروژن بحرانی ذرت در طول فصل رشد با دقت بالایی تعیین شده است و تیمارهایی که شامل مقادیر نیتروژن بیش از حد نیاز بودند به خوبی از تیمارهایی که با کمبود نیتروژن در طول فصل مواجه بودند تفکیک شدند. در مجموع فقط وضعیت نیتروژن حدود 9 درصد از داده های گیاهی نادرست تعیین شده بود. بنابراین با استفاده از این معادله می توان مدیریت دقیقتری در مصرف کود نیتروژن در طول فصل رشد ذرت داشت و در نتیجه آن احتمال آلودگی منابع آب و محیط زیست کمتر خواهد شد.کلید واژگان: نیاز نیتروژن, منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی, ذرتThe nitrogen demand during growing period is variable for plant, but most farmers use large amount of nitrogen without the knowledge of the proper time in order to achieve maximum product. This pattern of fertilizer consumption causes environmental pollution. The optimum demand of nitrogen during growing period could be determined by the critical nitrogen equation. The main objective of this study was to determine the coefficients of the critical nitrogen equation for maize in Pakdasht. Comparing these coefficients with suggested coefficients in France and China was the second objective of this research. The maize (single cross 704) for a season was planted on the farm of Aburaihan campus. The aboveground biomass (W) and its critical nitrogen concentration (Nc) were measured in six different times, from 26 days after planting to the harvesting time. The coefficients of critical nitrogen equation were determined using theory of critical nitrogen dilution curve. Finally, the equation of Nc = 2.9 W -0.27 as nitrogen critical dilution curve was proposed for maize in the Pakdasht. The results showed that the nitrogen status was mispredicted in 21% and 14% of measured data point, by France and China equations respectively while this erorr was only 9% by using the equation provided in this study. The main reasons for these errors are differences in climate and prevalent varieties of maize in different areas.Keywords: nitrogen demand, critical nitrogen dilution curve, Maize
-
شور شدن خاک فرایندی است که طی آن تاثیر تجمع املاح محلول در قشر سطحی خاک بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله فشار اسمزی، نفوذ پذیری و هدایت هیدرولیکی، سبب اختلال جدی در رشد و نمو بیشتر گیاهان یا توقف کامل رشد آنها می شود. در این پژوهش، چهار مدل نظری آبشویی خاک شامل سری مخازن (SRM)، مدل نظری ستون پیوسته خاک (TPTM)، انتقال – انتشار (CDM) و روش حل عددی (NM) به منظور انتخاب و معرفی مناسب ترین مدل پیش بینی شوری نهایی خاک بررسی و نتایج با داده های واقعی به دست آمده از آزمایش های صحرایی مقایسه شد. به این منظور ابتدا 15 کرت به مساحت یک متر مربع ساخته و آماده شد و سپس در سه ردیف و هر ردیف شامل پنج عمق، آبشویی به مقدار20، 40، 60، 80 و 100 سانتی متر اعمال شد. نتایج نشان داد که به ازای عمق های مختلف آب، آبشویی مدل های مورد بررسی عملکرد های متفاوتی دارد، اما به طور کلی مدل سری مخازن، شوری نهایی را با دقت بیشتری برآورد می کند.
کلید واژگان: خاک های شور - سدیمی, شوری زدایی, مدل انتقال - انتشار, مدل سری مخازن, مدل نظری ستون پیوسته خاکSoil salinization is a process in which the accumulation of soluble salts in soil profile can affect soil physical and chemical properties، such as osmotic pressure، permeability and hydraulic conductivity. These، in turn، can seriously impair or completely stop the growth of plants. In this study، four theoretical models for predicting soil leaching contains including Series of Reservoirs Model (SRM)، Theoretical Plate–Thickness Model (TPTM)، Convection – Dispersion Model (CDM) and Numerical Model (NM) were studied in order to select and introduce the best model for predicting ultimate soil salinization. The results of these models were compared with real data obtained from field experiments. To do this، 15 basin plots (each has one square meter) were firstly built. Then، five leaching depths of 20، 40، 60، 80 and 100 cm were applied to basins in three rows. Results revealed that the investigated models showed different performance for the different depths of leaching. Overall، Series of Reservoirs Model (SRM) was able to estimate the ultimate salinity more accurately.Keywords: Convection–Dispersion Model (CDM), salinization, saline, sodic soils, Series of Reservoirs Model (SRM), Theoretical Plate, Thickness Model (TPTM) -
هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (KS)، یکی از مهمترین ویژگی های فیزیکی خاک است و تخمین آن در مطالعات آب و خاک اهمیت زیادی دارد. روش های اندازه گیری KS به دو روش صحرایی و آزمایشگاهی انجام می شود. نفوذسنج گلف یکی از روش های صحرایی نفوذسنج با بار ثابت است که هدایت هیدرولیکی اشباع صحرایی (kfs) را در بالای سطح ایستابی اندازه گیری می کند. یک پارامتر مهم در محاسبه (kfs) ضریب شکل چاهک ((C است که به گرادیان قشار جریان آب در خاک بستگی دارد. حل های تحلیلی تفریبی مانند حل پورشه، حل گلور و حل منبع نیمه برای آن ارائه شده است. حل عددی آن به صورت تفاضل محدود با روش های عددی صورت گرفته و توسط زولفانگ ژانگ و همکاران معادلات کاربردی برای آن ارائه شده است. بسط تئوری جریان را تابع هدایت هیدرولیکی (kfs) و پتانسیل ماتریک خاک (?m) می داند که با آزمایش در دو عمق مختلف در یک چاهک هر دو پارامتر محاسبه می شوند. یکی از محدودیت های این روش، نتایج منفی و غیرقابل قبولی است که در بعضی از جواب ها مشاهده می شود. از این رو، آنالیزهای تک عمقی ریچاردز، تک عمقی لاپلاس و تک عمقی رگرسیون پایه ای ریچاردز ارائه شده است. در این تحقیق، پس از انجام آزمایش های مختلف با دستگاه گلف در دو عمق آب H1 و H2 (کمترین مقدار H1 پنج و بیشترین مقدار H2 20 سانتی متر) در? ? چاهک با شعاع سه و عمق? ? سانتی متر در شبکه ای مربعی به فواصل یک متری و در یک خاک لومی آنالیزهای دوعمقی و تک عمقی گلف با روش های حل مختلف برای تعیین ضریب چاهک (C) به انجام رسید و هدایت هیدرولیکی اشباع مزرعه ای خاک (Kfs) محاسبه شد. نتایج نشان داد چنانچه در آنالیز دو عمقی گلف برای محاسبه هدایت هیدرولیکی از ضریب C با حل عددی استفاده شود، نتایج کمترین انحراف از مرکز را دارند. در این روش، به ترتیب استفاده از راه حل های پورشه، فشاری، یک طرفه، عددی و گلور بیشترین نتایج معتبر را در آزمایش دو عمقی ایجاد می کنند. آنالیز رگرسیون پایه ای ریچاردز با حل عددی C نزدیکترین نتیجه به روش دوعمقی را دارا بود. همچنین، مناسب ترین روش حل ضریب چاهک در آنالیز تک عمقی لاپلاس، ریچاردز و رگرسیون ریچاردز به ترتیب روش های یک طرفه، گلور و عددی هستند.
کلید واژگان: آنالیزهای گلف, هدایت هیدرولیکی اشباع, روش های حل ضریب چاهک, نفوذسنج گلفSaturated hydraulic conductivity (Ks) is one of the most important physical features of soil that have wide usage in soil and water science. Measuring Ks carries on laboratory and field. Guelph permeameter (GP) method is one of the field measuring method for determining field saturated hydraulic conductivity (Kfs) above the ground water table. Well-shape-factor (C) is one important parameter needed to calculate Kfs, which related to pressure gradient of flow through the soil around the borehole. Several approximated analytical solution are presented to determine C, such as Porchet solution, Glover solution, half-source (Reynolds et. al.) solution. Numerical solution is obtained using finite difference by Reynolds et. al. (1985) and applied formulae fitted them by Zhang et. al. (1998). Developed theory of flow out a borehole corresponds the flow to hydraulic conductivity (Kfs) and soil matrix potential (Ǿm) which can be obtained by measuring outflow in two different ponding depth in single hole. One of the restrictions of this method is the negative results that may be seen in some cases. In this research, the GP experiments were down in 18 holes of 3 cm radius and 60 cm depth in a loamy soil with different ponding head (H), (maximum and minimum H was 5 and 20 cm, respectively). Then the field saturated hydraulic conductivity (Kfs) was determined by two head analysis of GP, Richards, Laplace and Regression analysis with different solution methods for well shape factor (C). Results showed that if the Porchet method was used for C factor calculation, negative results have been minimized and other methods for the C calculation (Glover, Numerical and Half-Source) have been produced low to high negative results for (Kfs), respectivity. According to this study, the increasing of ratio of H2 to H1 will be caused a large number of (Kfs) values to be positive and also there were no significant differences between their means. In the Richards, Laplace and Regression analyses, the Glover, Numerical and Half-Source solution of C had the least deviation of mean, respectively. Analyses of Regression model with Numerical Solution of C has the nearest results with two head analysis.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.