Skip to main content
SUPERVISOR
سیدفرهاد موسوی (استاد راهنما) عبدالمجید لیاقت (استاد راهنما) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور) حمیده نوری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Parvaresh Rizi
علی پرورش ریزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Investigation of Nitrate Balance in Water Table Management Systems
Agricultural intensification and high rate of application of nitrogen fertilizers are recognized as major sources of nitrate contamination of surface and groundwater resources. Thus, using proper management practices is important to increase water and fertilizer use efficiencies and preventing environmental pollution. Water table management systems (including sub-irrigation and controlled drainage) are the most effective methods to reduce quantity of drainage water and its nitrate concentration and to improve yield. The objectives of this study were to determine the effects of water table management systems on nitrate distribution and its concentration in soil and evaluating the impacts of using the nitrate-enriched water resources in conjunction with water table management systems on yield and quality of drainage effluent. Using drainage water in this systems, could lead to recover soluble nutrients due to plant uptake. Hence, a lysimeter study was conducted in Karaj, Iran. The treatments included sub-irrigation, controlled drainage and free drainage. Each treatment, applied in two groups, with plant (silage corn) and without plant. All lysimeters were irrigated with nitrate-enriched water (50 mg NO 3 /L). Nitrate concentration in soil was measured in 6 periods and 3 depths. Also, crop yield, water and fertilizer use efficiency and drainage volume were evaluated. The results indicated that nitrate concentration in soil was significantly affected by drainage systems for planted lysimeters (P 0.05) and non-planted lysimeters (P 0.01) and each one of these systems had different effect on nitrate distribution in soil. The results of nitrate distribution in soil for sub-irrigation systems showed that upward movement of nitrate via the capillary rise of moisture is significant and its concentration has been increased at the top of the saturated zone. Also the nitrate concentration in non-planted treatments was more than planted. The controlled drainage systems had the most effect on reducing nitrate concentration of drainage water. Also, investigation of nitrate balance showed that nitrate consumption by plant, in sub-irrigation treatment was more than other systems. The best corn yield belongs to sub irrigation. The fresh plant weight in the sub-irrigation treatment was 28.3% and 24.2% more than controlled drainage and free drainage treatments, respectively. Water use efficiency (WUE) and fertilizer use efficiency (FUE) for sub-irrigation treatment is significantly higher than other treatments (P 0.01). WUE for sub irrigation was 20.2% more than controlled drainage and 37.8% more than free drainage. Also FUE for sub-irrigation was 19.2% and 37.6% more than controlled drainage and free drainage, respectively. The results of the experiment indicated that nitrate concentration in the root zone of water table management treatments, near the water table has increased. This could be accomplished by sub-irrigating with nitrate enriched water. This practice could significantly increase crop yield and reduce the use of fertilizers. Moreover, sub-irrigation systems could be used to minimize the nitrate concentration in drainage water. This could provide an opportunity to recycle large quantities of drainage water by repeating sub-irrigation cycles, thereby minimizing pollution. This system may thus prove to be an environmentally friendly dual purpose system for pollution control and enhancement of the efficiency of fertilizer use. Keywords: Nitrate balance, water table management, sub-irrigation, controlled drainage.
کشاورزی در سطح گسترده، به همراه مصرف بیش از اندازه کودهای نیتروژنه، اصلی‌ترین منبع آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی به وسیله نیترات است. استفاده از روش‌های مدیریتی مناسب به منظور افزایش راندمان مصرف آب و کود و جلوگیری از آلودگی محیط زیست حائز اهمیت است. کنترل سطح ایستابی (شامل آبیاری زیرزمینی و زهکشی کنترل شده) یکی از روش‌های مدیریتی مؤثر در کاهش حجم زه‌آب و غلظت نیترات موجود در آن است. هدف این پژوهش، ارزیابی عملکرد سیستم‌های مدیریت سطح ایستابی بر توزیع نیترات در خاک و بررسی آثار کاربرد منابع آب حاوی نیترات در تلفیق با این سیستم‌ها بر عملکرد محصول و کمیت نیترات زه‌آب است. کاربرد زه‌آب‌های کشاورزی در این سیستم‌ها می‌تواند منجر به بازیافت عناصر مغذی و تأمین نیاز گیاه به نیتروژن گردد و ضمن کاهش آبشویی نیترات، از غلظت آن در زه‌آب تولید شده نیز بکاهد. بدین منظور، بیلان نیترات، در سه تیمار آبیاری زیرزمینی، زهکشی کنترل شده و زهکشی آزاد، در دو گروه تیمارهای بدون گیاه و تیمارهای دارای گیاه (ذرت علوفه‌ای)، در سه تکرار و در لایسیمترهای حجمی در کرج مورد مطالعه قرار گرفت. آبیاری همه تیمارها با آب حاوی نیترات با غلظت 50 میلی‌گرم بر لیتر انجام شد. غلظت نیترات خاک در 6 بازه زمانی و در سه عمق خاک اندازه گیری شد. همچنین عملکرد محصول، راندمان مصرف آب و کود و کمیت و کیفیت زه‌آب در تیمارهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد اثر تیمارهای مختلف زهکشی بر غلظت نیترات خاک در لایسیمترهای دارای گیاه در سطح احتمال 5% و در لایسیمترهای بدون گیاه در سطح احتمال 1% معنی‌دار بوده و هر یک از روش‌های آبیاری زیرزمینی، زهکشی کنترل شده و زهکشی آزاد، تأثیر متفاوتی بر غلظت نیترات در پروفیل خاک داشته‌اند. نتایج حاصل از توزیع نیترات در خاک در سیستم‌ آبیاری زیرزمینی نشان داد که صعود نیترات به همراه جبهه رطوبت چشمگیر بوده و غلظت آن در بالای سطح ایستابی افزایش یافته است. همچنین میانگین غلظت نیترات در تیمارهای بدون گیاه، بیشتر از تیمارهای دارای گیاه بوده است. نتایج اندازه‌گیری غلظت نیترات در زه‌آب خروجی نشان داد که تیمار زهکشی کنترل شده دارای گیاه بیشترین تأثیر را بر کاهش غلظت نیترات داشته است. بررسی بیلان نیترات نیز حاکی از مصرف بیشتر نیترات در تیمار آبیاری زیرزمینی دارای گیاه نسبت به سایر تیمارها بود. مقایسه عملکرد تیمارها نشان داد که مقدار وزن تر بوته در آبیاری زیرزمینی نسبت به زهکشی کنترل شده و زهکشی آزاد، به ترتیب 3/28 و 2/42 درصد بیشتر و کاملاً متمایز است. کارایی مصرف آب در تیمار آبیاری زیرزمینی نسبت به تیمار زهکشی کنترل شده و زهکشی آزاد به ترتیب 2/20 و 8/37 درصد بیشتر است. کارایی مصرف کود در تیمار آبیاری زیرزمینی نسبت به زهکشی کنترل شده و زهکشی آزاد به ترتیب 2/19 و 6/37 درصد بیشتر است که تفاوت آن با سایر تیمارها کاملاً متمایز است. نتایج این تحقیق نشان داد که غلظت نیترات در منطقه توسعه ریشه و در بالای سطح ایستابی تیمارهای مدیریت سطح ایستابی افزایش یافته‌ است. این افزایش ناشی از کاربرد یک منبع آب حاوی نیترات به عنوان آب آبیاری بود. استفاده از زه‌آب کشاورزی در تلفیق با سیستم آبیاری زیرزمینی، می‌تواند ضمن افزایش قابل ملاحظه عملکرد محصول، از مصرف کودهای نیتراته و در نتیجه آلودگی ناشی از آن بکاهد. بنابراین شاید بتوان از این سیستم به عنوان یک سیستم دوستدار محیط زیست، برای کنترل آلودگی نیتراتی و بهبود راندمان مصرف کود استفاده کرد. واژه‌های کلیدی: بیلان نیترات، مدیریت سطح ایستابی، آبیاری زیرزمینی، زهکشی کنترل شده.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی