علوم آب و خاک

در این پژوهش، از یک مدل جامع شبیه‌سازی چرخه آب و دینامیک نیتروژن شامل تمام فرآیندهای مهم تغییر و تبدیلات نیتروژن شامل انحلال کود، نیترات‌زایی، نیترات‌زدایی، تصعید آمونیوم، معدنی شدن، عدم تحرک و همه مهم‌ترین فرآیندهای انتقال نیتروژن شامل برداشت نیتروژن توسط گیاه، جذب آمونیوم توسط ذرات خاک، جریان روبه بالا، تلفات رواناب سطحی و تلفات ناشی از زهکشی، برای مدل‌سازی مدیریت کود در یکی از مزارع کشت و صنعت نیشکر امام خمینی به‌روش رویکرد پویایی سیستم استفاده شد. جهت ارزیابی مدل از داده‌های جمع‌آوری شده از سایت کشت و صنعت نیشکر امام خمینی با سیستم زهکشی و آب زیرزمینی کم عمق واقع در استان خوزستان استفاده گردید. تجزیه و تحلیل آماری بین مقادیر مشاهده‌ای و شبیه‌سازی شده نشان داد که میانگین ریشه مربعات خطا (RMSE) برای تعیین دقت شبیه‌سازی غلظت نیترات و آمونیوم در زه‌آب خروجی به‌ترتیب ۷۳/۱ و ۴۸/۰ میلی‌گرم بر لیتر است. نتایج نشان داد تطابق خوبی بین متغیرهای مشاهده‌شده و شبیه‌سازی وجود دارد. نه سناریوی کوددهی در سطوح مختلف کود اوره شامل یک سناریوی ۴۰۰ کیلوگرم در هکتار،  دو سناریوی تقسیط ۳۵۰ کیلوگرم در هکتار، دو سناریوی تقسیط ۳۲۵ کیلوگرم در هکتار، دو سناریوی تقسیط ۳۰۰ کیلوگرم در هکتار، یک سناریوی ۲۸۰ کیلوگرم در هکتار و یک سناریوی ۲۱۰ کیلوگرم در هکتار برای مزرعه مدل‌سازی گردید. نتایج مدل‌سازی نشان داد که سناریوی ۲۱۰ کیلوگرم در هکتار دارای بیشترین راندمان مصرف نیتروژن به‌مقدار ۳/۵۲ درصد و کمترین تلفات نیتروژن شامل نیترات‌زدائی، تصعید آمونیوم و تلفات زهکشی به‌ترتیب برابر ۸۲/۱۷، ۱۶/۷ و ۵۹/۹۲ کیلوگرم در هکتار می‌باشد. همچنین، نتایج نشان داد که با افزایش مصرف کود اوره از مقدار ۲۱۰ کیلوگرم در هکتار باعث افزایش مجموع تلفات نیتروژن و کاهش راندمان مصرف نیتروژن می‌شود. از این مدل می‌توان برای مدیریت کود و کنترل غلظت نیترات وآمونیوم زه‏آب برای جلوگیری از آسیب‌های زیست‌محیطی به منابع پذیرنده این زه‏آب‌ها استفاده نمود. همچنین، روش پویایی سیستم به‌عنوانی روشی کارآمد، قابلیت شبیه‌سازی سیستم پیچیده آب- خاک- گیاه- زهکش را دارد.