تعیین زمان بهینه‌ماند در مدیریت سطح ایستابی به منظور کاهش تلفات نیتروژن در اراضی کشاورزی زه‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد دانشکدة فنی و مهندسی دانشگاه بین‏المللی امام خمینی(ره)، گروه مهندسی آب

2 استادیار دانشکدة فنی و مهندسی دانشگاه بین‏المللی امام خمینی(ره)

3 استاد دانشکدة مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران

چکیده

مدیریت سطح ایستابی یکی از راه‌حل‌های عمده در مدیریت جامع منابع آب معرفی شده است. این روش می‌تواند نقشی مهم در حفظ آب، بالابردن راندمان آبیاری، حفظ مواد غذایی خاک، و در نهایت حفظ کیفیت آب‌های سطحی پایین‌دست و آب‌های زیرزمینی ایفا کند. در این زمینه، مطالعه‌ای آزمایشگاهی دربارة اثر مدیریت سطح ایستابی بر کنترل آب‌شویی و تخلیة نیتروژن در خاک لوم شنی انجام شد. سطح ایستابی در عمق 30 سانتی‌متری از سطح خاک با سه زهکش با عمق نصب 80 سانتی‌متر کنترل شد و حجم و کیفیت زه‌آب خروجی از نظر ترکیبات مختلف نیتروژن شامل نیتریت، نیترات، آمونیوم، و آمونیاک در زمان‌های ماند 2 و 4 و 5 روز در مدل فیزیکی ارزیابی شد. نتایج نشان داد کاهش 4/29 درصدی زه‌آب خروجی در مدت زمان ماند 5 روز و کاهش 2/27 درصدی غلظت نیترات خروجی در مدت زمان 4 روز نسبت به زهکشی آزاد است. همچنین با مقایسة آماری نتایج، بهترین زمان کنترل سطح ایستابی 4 روز (معادل 80 درصد حداکثر زمان ممکن ماندابی) به‌دست آمد. با توجه به یافته‌های پژوهش حاضر، مدت زمان ماند در سیستم‌های نوین زهکشی یکی از متغـیرهای مدیـریـتی است و در صورت استفادة صحیح و به‌هنگام از این شیوة مدیریتی، با افزایش کارایی مصرف آب و کود، می‌توان به توسعة کشاورزی پایدار و بهبود شرایط منابع آب و محیط زیست امیدوار بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Determination of the Optimum Remaining Time on Water Table Management to Decrease Nitrogen Loss in Drained Agricultural Lands

نویسندگان [English]

  • MOHAMMAD HASAN GHARAHDAGHI 1
  • PEYMAN DANESHKAR ARASTEH 2
  • Abdolmajid Liaghat 3
  • ABBAS SOTOODEHNIA 2
1 M.Sc. Student, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University
2 Assistant professor, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University
3 Professor, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran
چکیده [English]

The management of water table is introduced as one of the major parts of the solutions in water resources management. This method could play a significant role in protecting water resources, increasing irrigation efficiency, preserving nutrients in soil, and protecting the quality of surface downstream, and as well, of groundwater. Towards this end, a laboratory study has been done on the effects of water table management on control of leaching and discharging of nitrogen in sandy loam soils. Water table was controlled at a depth of 30 cm from soil surface through three drainpipes installed at 80 cm depth and while the volume and quality of effluent drained water (in terms of different nitrogen compounds, namely: nitrite, nitrate, ammonium, and ammoniac were evaluated at retention times of 2, 4 and 5 days within the framework of a physical model. Results show 29.4 percent decrease in drainage discharge at a retention time of 5 days and while 27.7 percent decrease in effluent nitrate density at 4 days past, as compared with the free drainage water. Through a statistical comparison of the results, the most appropriate time to control water table was attained after 4 days past. Given the present findings, duration of retention time in modern drainage systems is one of the management variables, and while a provision of correct and opportune usage of this management method, (Through an increase in consumption efficiency of water and fertilizer) would be hopeful in developing stable agriculture and as well improving the quality of water resources and consequently the protection of the environment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Controlled drainage
  • Drainage water
  • Nitrogen cycle
  • Physical model

مراجع

Akram, M. and Akram, S. (2004). ‘Controlled drainage: A way for improving the irrigation efficiency in drained lands of Iran’. Third technical workshop of drainage.
Ale, S., Bowling, L. C., Frankenberger, J. R., Brouder, S. M., and Kladivko, E. J. (2010). ‘Climate variability and drain spacing influence on drainage water management system operation’. Vadose Zone Journal. 9: 43–52.
Alizade. A. (2008). ‘Modern land drainage: Planning design and management of agricultural drainage systems’. University of Imam Reza. (In Farsi)
Evans, R. O., Skaggs, R. W., and Gilliam, J. W. (1995). ‘Controlled versus conventional drainage effects on water quality’, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 121: 271–276.
Fang, Q. X., Malone, R. W., Ma, L., Jaynes, D. B., Thorp, K. R., Green, T. R., and Ahuja, L. R. (2012). ‘Modeling the effects of controlled drainage, N rate and weather on nitrate loss to subsurface drainage’, Agricultural Water Management, 103: 150-161.
Jebellie S. J., Prasher, S. O., and Clemente, R. S. (1999). ‘Effect of subirrigation on the mobility of atrazine’, Transaction of ASAE, 42(2): 391-402.
Jia, Z. and Evans, R. O. (2006). ‘Effect of controlled drainage and vegetative buffers on drainage water quality from wastewater irrigation fields’, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 132(2):159-170.
Kröger, R., Pierce, S. C., Littlejohn, K. A., Mooreb, M. T., .and Farris, J. L. (2012). ‘Decreasing nitrate-N loads to coastal ecosystems with innovative drainage management strategies in agricultural landscapes: An experimental approach’, Agricultural Water Management, 103: 162-166.
Kronger, R., Moore, M. T., Farris, J. L., and Gopalan, M. (2011). ‘Evidence for the use of low-grade weirs in drainage ditches to improve nutrient reductions from agriculture’, Water Air and Soil Pollution, 221:223-234.
Maderamootoo, C. A., Dodds, G. T., and Papadopoulos, A. (1993). ‘Agronomic and environmental benefits of water table management’, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 119(6): 1052-1065.
Molavi, H., Parsi nejad, M., and Liaghat, A. M. (2011). ‘Control of salinity and nitrate losses in drainage water under water table Management’, Journal of Water and Irrigation Management, Vol.1, 15-28. (In Farsi)
Randall, G. W. and Mulla, D. J. (2001). ‘Nitrate nitrogen in surface waters as influenced by climatic conditions and agricultural practices’, J. Environment Quality, 30: 337–344.
Singh, R., Helmers, M., Crumpton, W. G., and Lemke, D. W. (2007). ‘Predicting effects of drainage water management in Iowa’s subsurface drained landscapes’, Agricultural Water Management, 92: 162–170.
Skaggs, R. W., Breve, M. A., and Gilliam, J. W. (1994). ‘Hydrologic and water quality of agricultural drainage’, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol., 24: 1-32.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار