اثر زهکشی زیرزمینی ترانشه‌دار بر کیفیت زه‌آب و انتقال املاح در خاک در زهکشی میان و پایان فصل برنج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب ، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گروه مهندسی آب- دانشکده علوم کشاورزی- دانشگاه گیلان- رشت- ایران عضو وابسته پژوهشی گروه مهندسی آب و محیط زیست پژوهشکده حوضه آبی دریای خزر دانشگاه گیلان

چکیده

طراحی و مدیریت صحیح سامانه‌های آبیاری و زهکشی منجر به کاهش افت کیفیت زه‌آب و در نتیجه حفاظت از منابع آب و خاک می‌شود. در اراضی شالیزاری به‌دلیل وجود رس زیاد و لایه غیرقابل نفوذ، نوع زهکش و پوشش دور آن تأثیر زیادی بر حرکت آب در خاک و در نتیجه انتقال املاح دارد. بنابراین شناخت فرآیند انتقال املاح در چنین شرایطی می‌تواند منجر به طراحی و مدیریت اصولی زهکشی در اراضی شالیزاری شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر زهکشی زیرزمینی ترانشه‌دار بر کیفیت زه‌آب در زهکشی میان‌فصل و پایان‌فصل برنج انجام شد. همچنین انتقال املاح در اعماق و نقاط مختلف خاک نسبت به موقعیت زهکش مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور انجام این آزمایش مخزنی با طول و عرض 300 و 60 سانتی‌متر و ارتفاع یک متر ساخته شد. لوله زهکش از جنس پلی‌اتیلن و با قطر 10 سانتی‌متر در ترانشه‌ شن و ماسه به عرض 20 سانتی‌متر و ارتفاع 50 سانتی‌متر کارگذاری شد. گیاه برنج در مخزن کاشته و کود فسفاته و ازته مطابق عرف اراضی شالیزاری اعمال شد. شیوه آبیاری غرقاب دائم با عمق پنج سانتی‌متر اجرا و در مرحله پنجه‌زنی و برداشت محصول به‌ترتیب زهکشی میان‌فصل و پایان‌فصل انجام شد. در طول آزمایش از محلول خاک در اعماق و فواصل مختلف و هم‌چنین زه‌آب زهکش نمونه‌برداری و پارامترهای شیمیایی از جمله هدایت‌الکتریکی (EC)، نسبت جذب سدیم (SAR)، غلظت نیترات و آمونیوم در آزمایشگاه قرائت شد. نتایج نشان داد میانگین هدایت‌الکتریکی زه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آب خروجی در میان‌فصل (567 میکروزیمنس بر سانتی‌متر)، 51 درصد بیش‌تر از هدایت الکتریکی زه‌آب پایان‌فصل ( 289 میکروزیمنس بر سانتی‌متر) بود. زهکشی پایان‌فصل نسبت به میان‌فصل در زمان مشابه به‌ترتیب 3 و 45 درصد بیش‌تر آب و املاح را از پروفیل خاک خارج کرد. غلظت نیترات و آمونیوم در زه‌آب پایان‌فصل نسبت به میان‌فصل به ترتیب 39 و12 درصد کاهش داشت. نتایج حاکی از اثرگذاری لایه‌سخت بر تجمع املاح بود به‌طوری‌که در پایان آزمایش تجمع املاح و نیترات محلول خاک در بالای این لایه نسبت به عمق کارگذاری زهکش به‌ترتیب با افزایش 11 و 47 درصدی همراه بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of trenched subsurface drainage on the drain water quality and solute transport in Soil in mid and end season drainage of rice

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Mohamadpour 1
  • Maryam Navabian 2
1 Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Science, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Science, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

Proper design and management of irrigation and drainage systems improves the quality of drainage and conserve soil and water resources. In paddy fields, due to the high clay and impenetrable layer, the type of drainage and its envelope have a great effect on the movement of water in the soil and, consequently, solute transport. So, recognition of solute transport in this condition can lead to effective design and management of drainage to achieve proper drain water quality in paddy fields. So a box with dimensions 300×60×100 cm (in length, width and height) was considered. A Polyethylene drain pipe with 10 cm in diameter was laid in the sand and gravel trench with 20 cm width and 50 cm height. The rice transplant was transferred to the box and applied phosphate and urea fertilizer according to paddy fields custom. Flood irrigation method with 5 cm above the soil was performed and mid and end drainage was applied at tillering and harvesting stages, respectively. During experiment, the soil solution and drain water was sampled and chemical parameters including electro conductivity (EC), sodium adsorption ratio (SAR) and nitrate and ammonium concentration was measured. Results showed that mean EC of mid season drainage (567 ds/m) was 51% more than Mean EC of end season drainage. Nitrate and ammonium concentration of drain water of end season drainage reduced 12 and 39% than mid season drainage, respectively. The results indicated that hardpan layer has an effect on the accumulation of solute, so that at the end of the experiment, the accumulation of solute and nitrate on the top of this layer comparing with drain depth were 11 and 47 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ammonium
  • Electro conductivity
  • Mineral envelope
  • Nitrate
  • Water Quality
اصلانی، ف.، ناظمی، ا.ح.، صدرالدینی، س.ع. ا.، فاخری‌‌فرد، ا.، قربانی، م.ع. 1389. برآورد عمق و فاصله مناسب زهکش‌‌های زیرزمینی بر اساس کیفیت زه‌آب. مجله تحقیقات آب‌و خاک ایران. 41. 2: 139-146.

امین‌صالحی، آ. 1394. بهینه‌سازی عمق زهکش برای کاهش تلفات نیترات از زهکش زیرزمینی کنترل‌شده در شرایط اراضی شالیزاری، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان.

پذیرا، ا. 1387. زهکشی زیرزمینی در اراضی شالیزاری. پنجمین کارگاه فنی زهکشی و محیط زیست. آبان ماه، تهران.

حسین‌زاده، م. 1393. ارزیابی عملکرد پوشش‌های مختلف زهکش‌های زیرزمینی تحت شرایط اراضی شالیزاری، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان.

درزی نفت‌چالی، ع.، میر لطیفی، س. م.، شاهنظری، ع.، اجلالی، ف.، مهدیان، م.ح. 1391. تأثیر زهکش سطحی و زیر زمینی بر تلفات فسفر از اراضی شالیزاری در فصل کشت برنج. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 6. 3: 225-215.

علی‌بخشی، ح.، شاهنظری، ع.، طهماسبی، ر. 1392. تأثیر عمق و فاصله زهکش‌های زیرزمینی بر تلفات نیترات در اراضی شالیزاری در فصل کشت کلزا. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 20. 6: 252-237.

قانع، ا. 1394. ارزیابی عملکرد پوشش مصنوعی در زهکشی زیرزمینی اراضی شالیزاری، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان.

معماری، ن. 1396. ارزیابی مدل HYDRUS-2D در شبیه‌سازی عملکرد زهکش زیرزمینی در زراعت گیاه لوبیا Phaseolus vulgaris (L) به‌عنوان کشت دوم در اراضی شالیزاری، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان.

موذنی، س.م.ر.، نوابیان، م.، اسمعیلی ورکی، م. 1395. ارزیابی عملکرد زهکش زیرزمینی در مقیاس مدل فیزیکی کشت دوم در اراضی شالیزاری (مطالعه موردی: گیاه تریتیکاله). مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 47. 2: 405-397.

مولوی، ح.، پارسی‌نژاد، م.، لیاقت، ع. 1390. کنترل شوری و تلفات در زه‌آب تحت مدیریت سطح ایستابی. مجله مدیریت آب و آبیاری. 1: 28-15.

مومن‌نژاد، ز. 1395. مقایسه کارایی مدل‌های SWAP و DRAINMOD در شبیه‌سازی عملکرد زهکش زیرزمینی کنترل‌شده در مقیاس مدل فیزیکی اراضی شالیزاری، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان.

ناصری، ع. و مهدی نژادیانی، ب. 1389. طراحی پوشش برای زهکش‌های زیرزمینی. دانشگاه شهید چمران. 706 صفحه.

نوابیان، م و لیاقت، ع. 1385. طراحی بهینه دستگاه‌های زهکشی براساس مسائل زیست‌محیطی با استفاده از الگوریتم ژنتیک. همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، 14-12 اردیبهشت ماه، دانشگاه شهید چمران اهواز.

 

 

Amine Salehi, A., Navabian, M., Esmaeili Varaki, M and Pirmoradian, N. 2017. Evaluation of HYDRUS-2D model to simulate the loss of nitrate in subsurface controlled drainage in a physical model scale of paddy fields. Paddy and Water Enviroment .15: 433-442.

Bahceci, I., Dinc, N., Tari, A.F., Agar, A.I and Sonmez, B. 2006. Water and salt balance studies, using SaltMod, to improve subsurface drainage design in the Konya-Cumra Plain, Turkey. Agricultural Water Management. 85: 261-271.

FAO. 1990. Water and Sustainable Agricultural Development: A strategy for the implementation of the Mar del Plata Action Plan for the 1990s. FAO, Rome.

Hornbuckle, J. W., Christen, E. W and Faulkner, R. D. 2007. Evaluating a multilevel subsurface drainage system for improved drainage water quality. Agricultural Water Management. 89: 208-216.

Huang, K., Toride, N and Van Genuchten, M. T. 1995. Experimental investigation of solute transport in large, homogeneous and heterogeneous, saturated soil columns. Transport in Porous Media. 18.3: 283–302.

Jaynes, D., 2012. Changes in yield and nitrate losses from using drainage water management in central Iowa, United States. Soil and Conservation. 67.6: 485-494.

Mallants, D. 2014. Field-scale solute transport parameters derived from tracer tests in large undisturbed soil columns. Soil Research. 52.1: 13–26.

Oster, J. D and Garrison, S. 1980. The Gapon Coefficient and the Exchangeable Sodium Percentage-Sodium Adsorption Ratio Relation. Soil Science Society of America Journal. 44.22: 258-260.

Rhoades, J. D. 1986. Mineral-weathering correction for estimating the sodium hazard of irrigation waters. Soil Science Society of America Journal. 32.5: 648-652.

Rusydi, A. F. 22018. Correlation between conductivity and total dissolved soild in various type of water: A review. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 118.1: 12-19.

Seuntjens, P., Mallants, D and Šimůnek, J. 2002. Sensitivity analysis of physical and chemical properties affecting field-scale cadmium transport in a heterogeneous soil profile. Journal of Hydrology. 264.1-4: 185–200.

Shao, M., Horton. R and Miller, R. K. 1998. An approximate solution to the convection-dispersion equation of solute transport in soil. Soil Science. 163.5: 339–345.

Suarez, D. L. 1981. Relation between pHc and Sodium Adsorption Ratio (SAR) and on alternative method of estimating SAR of soil or Drainage water. Soil Science Society of America Journal. 45.3: 469-475.

van der Zee, S. E. A. T. M., Leijnse, A. 2013. Solute transport in soil. In: Soriano M C H. Soil Processes and Current Trends in Quality Assessment. 34–86.

Wang, J and Shao, M.a. 2018. Soulte transport characteristics of a deep soil profile in the Loess Plateau, China. Journal of Arid Land. 10.4: 628-637