1. معدنی شدن ماده آلی که عمدتاً پس از برداشت گیاه روی می دهند.
    1. نیتروژن کودی به کار رفته که قبل از جذب به وسیله ی گیاهان یا میکروب های خاک در آب حل شده و هدر رفته است.

کود در بهار و طی فصل تابستان هنگامی که جذب نیتروژن توسط گیاه سریع بوده و خاک غالباً خشک است، به کار می رود. در زمان برداشت تنها درصد کمی از نیتروژن به کار رفته در زمان کاشت به صورت نیترات در معرض خطر تلف شدن به وسیله ی آب شویی باقی می ماند
[۴۵]. میزان آبشویی در نواحی دارای باران مکرر و شدید، زیاد است. بنابراین در چنین شرایطی کاربرد نیتروژن در مقادیر اندک ( مصرف چند باره[۲۵]) توصیه می شود [ ۳].

۱-۳۹- ذرت
۱-۳۹-۱ مرور کلی
ذرت نسبت به سایر غلات در کشورهای بیشتری کشت می شود و در تمام کشورهایی که تولید می شود، سطح کشت سالانه آن بیش از یک صد هزار هکتار می باشد. دو سوم سطح زیر کشت ذرت در کشورهای در حال توسعه است و منبع اصلی بسیاری در کشورهای آفریقایی و آمریکای لاتین می باشد. با این وجود مقدار پروتئین و کیفیت غذایی آن کمتر از غلات دیگر است. ذرت گیاهی گرمادوست است که در درجه حرارت های بهترین رشد را دارد و نمو آن در دماهای کمتر از کند می شود. ذرت انعطاف پذیرترین و مستعد ترین گیاه زراعی است و انواع متعددی از آن وجود دارد که به شرایط گوناگون و متنوعی سازگار شده اند.
ذرت را می توان در تمام طول سال در زمین های پست مناطق گرمسیری، در مناطق نیمه گرمسیری و در مناطق معتدل در طی تابستان در مناطق مرتفع گرمسیری تا ارتفاع ۳۶۰۰ متری و در بیابان ها با بهره گرفتن از آبیاری و در دماهای بسیار بالا کشت نمود. ذرت اغلب با سویا بقولات و پنبه در تناوب قرار می گیرد تا شرایط برای کنترل شیمیایی علف های هرز و حشرات تسهیل شود. البته دلیل دیگر این تناوب، نیازهای کارگری و ابزارهای ماشینی مکمل این محصولات زراعی می باشد. ذرت در بسیاری از مناطق گرمسیری در کشت مخلوط با بقولات دانه ای نظیر لوبیا سبز قرار می گیرد که ساقه ذرت به عنوان قیم فیزیکی لوبیای پیچنده عمل می کند [۲].
ذرت بر اساس بافت دانه به دو نوع دندانی و آردی تقسیم بندی می شود. ذرت دندانی دارای نشاسته نرم بیشتری از ذرت آردی است. دانه ذرت برای مصرف انسان و دام استفاده می شود و کل گیاه نیز به عنوان علوفه و تولید سیلوی نشخوار کنندگان استفاده می شود دانه ذرت تکی از غلات عمده ی در جیره غذایی دام هاست. عمده ذرت علوفه ای در مناطق معتدل کشت می شود. در حالی که در مناطق گرمسیری، ذرت جهت تغذیه انسان کشت می گردد [۲].
۱-۳۹-۲- ذرت در اقلیم های مختلف
۱-۳۹-۳- مناطق مختلف
کمربند ذرت در شمال مرکز ایالت متحده ( غرب میانی ایالت متحده ) بزرگ ترین منطقهی معتدل تولید ذرت جهان، با حدود ۳۶% تولید جهانی است. مطابق با شرایط مطلوب، عملکرد ذرت بسیار افزایش یافته است که دلیل آن پژوهش های گسترده ای روی گیاه برای شرایط محیطی فوق می باشد که از آن جمله می توان به پژوهش های گوناگونی که در مورد بهره برداری از هیبرید ذرت و مدیریت این ارقام گرفته است، اشاره کرد [۲].
۱-۳۹-۴- مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری
مقدار زیادی از ذرت کشورهای در حال توسعه در مزارع چند کشتی و کوچک تولید می شود و تولید به صورت دیم و اغلب در زمین های حاشیه ای و کم بازده می باشد. اغلب این محصول در کشاورزی تولید می شود اما استفاده از دانه ذرت برای تغذیه دام در آسیا و آمریکای لاتین رو به افزایش است. ارقام هیبرید پر عملکرد ذرت در تقریباً ۴۰% این مناطق استفاده می شوند که این بدان معنا می باشد که کشاورزان باید برای هر بار کشت بذر جدید و تازه ای تهیه کنند. بیشتر مزارع ذرت مناطق گرمسیر در مناطق پست و در مناطق نیمه گرمسیر با ارتفاع کم تر از ۱۷۰۰ متر قرار دارند. کمتر از ۵% مزارع ذرت جهان در مناطق مرتفع عمدتاً در مکزیک و منطقه آند آمریکای جنوبی و با وسعت کمتر در شرق آفریقا قرار دارند. ذرت در درجه حرارت های به نسبت پایین مناطق مرتفع به کندی رشد می کند و در بخش های شمالی و خنک تر، رسیدگی آن به ۹ ماه به طول می انجامد [۲].
تنوع اقلیم های تولید ذرت و دوره طولانی کشت آن در قاره آمریکا باعث تولید نژادهای محلی ( توده های بومی ) دلخواه کشاورزان شده است که به خوبی با شریط محلی سازگار هستند اما نسبت به واریته های اصلاح شده عملکرد کمتری دارند. توده های بومی از منابع مهم تنوع ژنتیکی به شمار می روند و نگرانی هایی در ارتباط با بهره گرفتن از ارقامی که تنوع ژنتیکی کمتری دارند دیده می شود زیرا ممکن است به قیمت نابودی ارقام بومی ذرت تمام شود[۲].
۱-۴۰- عملکرد ذرت و محدودیت های عمده در این راه
متوسط عملکرد دانه ذرت هیبرید در کشورهای توسعه یافته به ترتیب ۸-۷ تن در هکتار در ایالات متحده و اروپای غربی و ۱۰ تن در هکتار در زلاند نو می باشد اما در شرایط آرمانی عملکرد ۱۸ تن در هکتار نیز گزارش شده است[۲].
متوسط عملکرد در کشورهای در حال توسعه ۵/۲ تن در هکتار می باشد. محدودیت های طبیعی و اقتصادی زیادی وجود دارد نظیر حاصل خیزی کم خاک، خاک های اسیدی، خشکسالی و سیلاب، علف های هرز، بیماری ها و آفت ها همراه با فقر کشاورز و عدم دسترسی به حمل و نقل و بازار مناسب. سرمایه گذاری در برنامه های اصلاح ارقام ذرت و خرید نهاده های زراعی را در بسیاری از کشورهای در حال توسعه به ویژه در آفریقا، کم رنگ و بی انگیزه ساخته است. با این حال، هنوز ذرت یکی از ارکان فرهنگی و یکی از منابع کلیدی غذایی و زندگی میلیون ها انسان در این کشورها باقی مانده است.
خشکی دوره ای، به خصوص در خاک هایی که ظرفیت نگهداری آب در آن ها پایین است، باعث کاهش عملکرد می شود. خشکی پیوسته نظیر آن چه که در سال های اخیر در شرق و جنوب آفریقا مشکل آفرین بوده است یک نوع فاجعه به حساب می آید. عملیات پیشرفته زراعی، نظیر کود دهی برای تقویت خاک های فقیر، وجین علف های هرز به شکل بهتر و در زمان بهتر حفظ بقایا ( مالچ ) در سطح خاک از طریق عملیات شخم حفاظتی و استفاده از واریته های مقاوم به خشکی در ذرت می توانند به افزایش عملکرد ذرت در مناطق گرمسیری کمک کنند.
علف های هرز بیشتر می توانند یک عامل عمده محدود کننده باشند. عوامل بیماری زای مهم متعددی در سراسر جهان به ذرت حمله می کنند که قارچ ها سرآمد آن ها هستند. لارو، گونه های خاص از پروانه ها، مهم ترین آفت های مزارع را تشکیل می دهند. سایر حشرات نظیر شپشک ها و سوسک ها به ذخیره های بذر در انبارها خسارت وارد می کنند و بازار پسندی این محصولات را به شدت تحت تأثیر قرار می دهند[۲].
۱-۴۱- حاصل خیزی خاک و استفاده از کود
ذرت را می توان در خاک های مختلف کشت کرد که خاک های شنی تحت آبیاری نیز از جمله این خاک ها هستند. مهم ترین مانع در راه تولید ذرت در مناطق گرمسیری، حاصل خیزی پایین خاک های این مناطق است و اغلب افزایش تولید ذرت در مناطق گرمسیری ناشی از افزایش روز افزون کشت زمین های حاشیه ای بوده است.
نیتروژن مهم ترین عنصر غذایی محدود کننده تولید ذرت است اما در بخش هایی از مناطق شبیه صحرای آفریقا، فسفر نیز عامل محدود کننده به حساب می آید. با وجود این ذرت در مقایسه، با بعضی گیاهان دیگر به خاک های اسیدی مقاوم تر است اما خاک های اسیدی نیز برای رشد ذرات مشکل زا هستند[۲].
فصل دوم
۲-۱- مروری بر پژوهش های پیشین
در تحقیقی که برای اندازه گیری جریان خروجی نیتروژن در مقیاس مزرعه و مقایسه تعادل نیتروژن بین زهکشی کنترل شده ( با رآکتور زیستی برای دنیتریفیکاسیون ) و زهکشی آزاد برای یک دوره کشت دو ساله انجام شد، تفاوتی بین عملکرد محصول دیده نشد. هم چنین افزایش دنیتریفیکاسیون در سطح خاک در طول یک دوره زمستان و بهار مشاهده نگردید. اما زهکشی کنترل شده شدت جریان خروجی نیتروژن و خروجی آب را در مقایسه با سیستم زهکشی آزاد کاهش داد. این تحقیق که توسط وولی [۲۶] و همکاران(۲۰۱۰) در پیات کانتی [۲۷] و با کشت ذرت و سویا در طی دو سال انجام شد نشان داد که استفاده از زهکشی کنترل شده با رآکتور زیستی[۲۸] که از تعبیه تکه چوب های درختان در زیر بستر زهکشی کنترل شده طراحی شده بود، به طور چشمگیری در کاهش مقدار نیترات خارج شده از مزرعه مؤثر بود. به طور کلی مدیریت زهکشی و دنیتریفیکاسیون تأثیر زیادی بر روی کاهش نیترات خروجی از جریان ها از طریق افزایش دنیتریفیکاسیون دارد [ ۳۵].
در جنوب غربی ایالت انتاریو [۲۹] پژوهشی انجام شد که در آن ان جی[۳۰] و همکاران (۲۰۰۲) تأثیر زهکشی کنترل شده و آبیاری زیر زمینی و آبشویی نیترات را روی عملکرد ذرت بررسی کردند. نتیجه این تحقیق نشان داد که سیستم زهکشی کنترل شده به همراه آبیاری زیر زمینی قادر است ذخیره رطوبتی خاک، راندمان مواد مغذی و در نتیجه راندمان عملکرد ذرت را بالا ببرد. زهکشی کنترل شده غلظت نیترات و تلفات آن را در آب زهکش شده در مقایسه با زهکشی آزاد کاهش داد. مقدار غلظت نیترات کاهش یافته ۴۱ درصد و مقدار کاهش نیترات تلف شده در آب زهکشی در سیستم زهکشی کنترل شده ۳۶ درصد در مقایسه با سیستم زهکشی آزاد بود. کنترل سطح ایستایی و آبیاری زیر زمینی[۳۱] هم چنین تعرق برگ ها و راندمان آبیاری را افزایش داد. به علاوه سیستم زهکشی کنترل شده و آبیاری زیر زمینی تکنولوژی پیشرفته ای را برای افزایش محصول و بهبود کیفیت آب فراهم کرد [۲۸].
وست روم [۳۲] و مسینگ[۳۳]، (۲۰۰۷) تأثیر زهکشی کنترل شده را روی تلفات نیتروژن و فسفر و حرکت نیتروژن در خاک شنی – لوم در محصول بهاره بررسی کردند. آن ها نتیجه گرفتند که زهکشی کنترل شده تأثیر زیادی بر روی مواد مغذی خروجی در آب زهکشی در طول چهار سال اندازه گیری دارد. در مقایسه با زهکشی آزاد دبی خروجی زهکشی سالانه در دو سطح ۶۰ و ۷۰ سانتی متری به ترتیب ۶۵ و ۹۵ درصد کاهش نشان می دهد. میزان نیتروژن و فسفر شسته شده در مقایسه با زهکش آزاد تفاوت نداشت. در بین سیستم های زهکشی همبستگی معنی داری در غلظت نیتروژن از خروجی زهکش ها وجود داشت. بیشترین خطر آبشویی نیتروژن و بیشترین مقدار نیتروژن معدنی خاک برای تمام سیستم های زهکشی در زمان اوج میزان خروجی آب زهکشی بود. برعکس بیشترین خطر برای تلفات فسفر به طور ویژه در ماه های حداکثر میزان خروجی اتفاق نیفتاد. تأثیر مثبت صعود موقتی سطح ایستایی در طول تحقیق نشان داده شد. آن ها نتیجه گرفتند که در زهکشی کنترل شده نسبت به زهکشی آزاد راندمان استفاده از نیتروژن به خاطر کاهش تلفات نیتروژن در جریان خروجی بهبود پیدا کرد و مقدار جذب نیتروژن توسط گیاه در زهکشی کنترل شده بیشتر بود. میزان عملکرد محصول در زهکشی کنترل شده ۲ تا ۱۸ درصد و میزان جذب نیتروژن توسط گیاه ۳ تا ۱۴ کیلوگرم در هکتار بیشتر از زهکشی آزاد بود [۳۱].
زهکشی آزاد به روش زهکشی زیر سطحی و بدون استفاده از آبیاری، هم بیشترین حجم خروجی و هم بیشترین تلفات نیتروژن در طول دور پایش را بدست آورد و نشان داد که اگر هدف کاهش مصرف آب در مزرعه باشد، روش زهکشی زیر سطحی بدون استفاده از آبیاری ممکن است از نظر راندمان مورد توجه قرار گیرد. با این حال، این روش نگرانی های محیط زیستی، حفاظت منابع آب و کیفیت آب را به همراه دارد [ ۲۶].
استفاده از ابزار ساده برای اجرای روش زهکشی کنترل شده، این اجازه را می دهد که آب اضافی در خاک برای بعضی روزها حفظ شود. این عمل با کاهش چشمگیر آب خروجی و تلفات نیترات همراه خواهد بود. در حقیقت زهکشی کنترل شده و آبیاری زیر زمینی، کل حجم آب زهکشی را به اندازه ۷۷ درصد و کل تلفات نیتروژن را به میزان ۷۰ درصد نسبت به سیستم زهکشی زیر سطحی، کاهش داد. روش زهکشی کنترل شده و آبیاری زیر زمینی، کل حجم آب زهکشی و تلفات نیتروژن را به ترتیب ۴۷ و ۷۲ درصد نسبت به زهکشی آزاد کاهش داد. این پژوهش را بوناتی [۳۴] و بورین [۳۵] در شمال شرقی ایتالیا انجام دادند [ ۲۶] .
پرگو[۳۶] و همکاران (۲۰۱۲) در شمال ایتالیا (Po Valley ) پایش چند ساله نیتروژن محلول خاک در شش سایت که تحت کشت ذرت بود را ( به منظور دسترسی به میزان نیترات آبشویی شده) انجام دادند. در این مطالعه، مقدار کود نیتروژن ( معدنی و آلی ) از ۲۰۹ تا ۸۰۱ کیلوگرم در هکتار در سال استفاده شد. دامنه توده زنده[۳۷] ذرت از ۱۵ تا ۳۲ تن در هکتار و نیتروژن تلف شده از ۱۵۰ تا ۴۰۰ کیلوگرم در هکتار بود. محلول آب خاک به وسیله ی کلاهک مکش [۳۸] در فاصله ۷ تا ۳۰ روز از مقطع خاک ( عمق ۳/۰ تا ۵/۱ متر ) تهیه شد . هم چنین مقدار آب خاک توسط دستگاه TDR در عمق های مشابه بررسی شد. غلظت نیترات آب خاک از ۰ تا ۱۱۰ میلی گرم در لیتر متغیر بود که بیشترین مقدار غلظت بعد از کود دهی اندازه گیری گردید. آبشویی سالانه به عنوان غلظت نیترات در جریان خروجی زهکشی تخمین زده شد. دامنه آب شویی نیتروژن از ۱۴ تا ۳۲۱ کیلوگرم در هکتار در سال ( با توجه به کوددهی، جذب نیتروژن توسط گیاه، بارندگی، آبیاری و مهم تر از همه تأثیر نیتروژن مازاد) برآوردشد[۱۴].
آپاری سیو[۳۹] و همکاران (۲۰۰۸) در آرژانتین و در اقلیم مرطوب اثر مقادیر متفاوت کود اوره و عملکرد محصول ذرت و آبشویی نیترات را بررسی کردند. آن ها به این نتیجه رسیدند که مصرف مقادیر زیاد کود نیتروژن برای محصولات زراعی دو زیان و ضرر شدید بر جای می گذارد. اول این که راندمان مصرف کود نیتروژن پایین می آید دوم این که تلفات نیتروژن به وسیله ی آبشویی اتفاق می افتد که باعث آلودگی آب های زیر زمینی به ویژه در مناطق مرطوب می گردد. در این تحقیق از قیف های مکش برای عصاره گیری و تعیین نیتروژن تلف شده در اثر از آبشویی و مدل Leach- w برای پیش بینی و تخمین میزان آب زهکشی استفاده شد.
آستانه بحرانی ۱۰ میلی گرم نیترات در لیتر در تمام مقادیر کود مصرف شده ( ۰، ۱۰۰، ۲۰۰ کیلوگرم در هکتار ) در سه عمق مختلف ( ۱، ۵/۱ و ۲ متر ) مورد مطالعه مشاهده شد. این نتایج اثر فعالیت های انسانی بر محتوای نیترات موجود در آب زیر زمینی را ثابت می کند. تلفات نیترات در همه ی مقادیر کوددهی و در همه نمونه های خاک از اعمال مختلف در طول دوره ی مطالعه مشاهده گردید. افزایش تلفات نیترات با افزایش کود کاربردی رابطه مستقیم داشت.
برای مقدار کوددهی صفر، مواد آلی خاک که به شکل معدنی در آمده است، مهم ترین منبع تلفات نیتروژن از طریق آبشویی به میزان ۱۲ کیلوگرم در هکتار در سال در عمق ۲ متری بود. این اصل، نیاز به در نظر گرفتن کود نیتروژن برای استفاده بهتر از نیتروژن آلی خاک که باعث معدنی شدن و کاهش خطر تلفات نیتروژن می شود را نشان می دهد.
بیشترین مقدار تلفات نیتروژن در طول دوره رشد محصول اتفاق افتاد. بعضی از فعالیت های زراعی که می تواند خطر آلودگی آب های زیر زمینی را در طول دوره کشت کاهش دهد عبارتند از : کاربرد مقدار کود کاربردی با توجه به میزان معدنی شدن نیتروژن خاک، تقسیم کاربرد کود نیتروژن در زمان اوج نیاز محصول، استفاده دقیق برای به کارگیری کود از طریق مدیریت کشاورزی، ممانعت از نیتریفیکاسیون، مدیریت بر سازگاری محصول با نظارت بر منطقه ریشه و کشت های ترکیبی[۴۰] [ ۵۲]
در تحقیق دیگر نوری [۴۱] و همکاران (۱۳۸۶) به منظور ارزیابی تأثیر مدیریت سطح ایستایی از سه تیمار آبیاری زیر زمینی با سطح ایستایی کنترل شده ( در عمق ۳/۰، ۵/۰ و ۷/۰ متر از سطح خاک) و تیمار زهکشی آزاد استفاده کردند. آب با هدایت الکتریکی ۵/۱ دسی زیمنس بر متر برای ایجاد سطح ایستایی در تیمارهای آبیاری زیر زمینی و تأمین آب آبیاری در تیمار زهکشی آزاد استفاده شد. گیاه آزمایشی، یونجه یک ساله بود. در بررسی پروفیل خاک از نظر شوری ( عصاره اشباع ) مشخص شد که توزیع نمک در منطقه توسعه ریشه در هر چهار تیمار نزدیک به هم و کمتر از چهار دسی زیمنس بر متر ( قبل از رسیدن به زمان آبشویی ) می باشد. محصول یونجه در تیمارهای کنترل سطح ایستایی در ۳/۰ و ۵/۰ متری از سطح خاک به ترتیب ۷۳ و ۹۴ درصد بیشتر از تیمار زهکشی آزاد بود [۹].
شریفی مود و همکاران ( ۱۳۸۹) از طریق شبیه سازی و با بهره گرفتن از مدل های فیزیکی لایسیمتر تأثیر سیستم زهکشی کنترل شده و کیفیت آب آبیاری در مقایسه با زهکشی آزاد را روی گیاه سورگوم بررسی کردند. بدین منظور دو تیمار سطح آب زهکشی شامل زهکشی آزاد و زهکشی کنترل شده و سه تیمار شوری آب آبیاری ( شامل ۷۵/۰ ، ۴/۳ و ۸/۴ دسی زیمنس بر متر) در نظر گرفته شدند که در سه تکرار و ۱۸ لایسیمتر مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تحقیقات نشان داد در تیمارهای زهکشی کنترل شده با توجه به امکان تأمین رطوبت خاک ( از طریق نیروی موئینگی) و جذب آب به وسیله گیاه عملکرد در حدود ۵/۳ برابر تیمارهای زهکشی آزاد شده است. هم چنین تیمارهای زهکشی کنترل شده تقریباً یک سوم آب مصرفی خود را از سطح ایستایی تأمین کردند. اثر هم زمان سطح ایستایی و شوری آب آبیاری نشان می دهد که شرایط رطوبتی بالاتر در تیمارهای زهکشی کنترل شده ، اثر تجمع املاح را در مقایسه با شرایط زهکشی آزاد تقلیل داده و در نهایت شوری آب آبیاری تأثیر حقیقی خود را از نظر کاهش عملکرد محصول بر جای نگذاشته است [ ۶].
در یک تحقیق، به بررسی اثر زهکشی کنترل شده بر روی کیفیت و کمیت زه آب تولیدی و به طور مشخص میزان نمک و نیترات موجود در زه آب و هم چنین جذب نیترات توسط ذرت علوفه ای در منطقه کرج با بافت خاک لوم – شنی پرداخته شد. سه تیمار در قالب طرح کاملاً تصادفی، شامل دو تیمار کنترل سطح ایستایی (CD) [۴۲]در عمق های ۴۰ و ۶۰ سانتی متری و یک تیمار زهکشی آزاد FD [۴۳]با سه تکرار در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که در تیمارهای CD تلفات ۳۰ درصدی آبیاری در طول دوره اعمال تیمار به مصرف گیاه رسید ولی در تیمار FD به دلیل فراهم بودن دفع زه آب میزان مصرف مفید آب و در نتیجه عملکرد گیاه کاهش یافت. هم چنین تجمع نیترات در پروفیل خاک تحت تیمار FD نسبت به تیمار CD بیشتر بود که بیانگر جذب بیشتر نیتروژن و در نتیجه عملکرد بیشتر محصول در تیمار CD بود [ ۸].
جینس (۲۰۱۳) با بررسی عملکرد گیاه ذرت و سویا و آبشویی نیترات و زمان های کوددهی متفاوت و با بهره گرفتن از ابزارهایی نظیر کلروفیل متر[۴۴] ، حسگر نیتروژنی و استفاده از تصاویر هوایی برای یافتن میزان نیتروژن به کار رفته، استفاده بهینه و کاهش بیش از حد مصرف کود نیتروژن بر روی گیاه ذرت و هم چنین بهبود کیفیت آب با کاهش نیترات آبشویی شده به آب های سطحی و زیر زمینی )را بررسی کرد. اگرچه مطالعات زیادی نشان می دهد که مجموعه حسگرها قادر به تشخیص کمبود نیتروژن ( دست کم تا اواسط یا اواخر دوره رشد) نیستند ولی کوددهی نیتروژن در اوایل فصل رشد راهکار درستی برای عملکرد بهینه و کاهش نیترات آبشویی شده در زهکشی است. اما کوددهی با تأخیر تا اواسط فصل(درست قبل از رشد زایشی ) اثر منفی بر روی عملکرد و آبشویی نیترات دارد. در طول چهار سال مطالعه در منطقه لووا[۴۵]، کوددهی نیتروژن روی ذرت در سه تیمار متفاوت انجام شد. تیمار اول کوددهی هنگام دو برگی شدن گیاه، تیمار دوم کوددهی در مرحله دو برگی و شش برگی شدن و تیمار سوم کود دهی در مرحله دو برگی و دوازده برگی شدن. تفاوت معنی داری در عملکرد گیاه ذرت در سه تیمار کوددهی دیده نشد. به طور مشابه برای گیاه سویا نیز این چنین بود. به طور متوسط در تمام سال ها، تفاوت چشمگیری در غلظت نیترات یا آبشویی در زهکشی زیر زمینی وجود نداشت.
در لیتوانی مطالعه ای برای بررسی اثر زهکشی کنترل شده در خاک لوم – شنی انجام شد. از زهکشی زیر زمینی برای مدیریت سطح ایستایی و از دو سیستم زهکشی آزاد و زهکشی کنترل شده استفاده شد. از ساختار کنترل سطح آب به وسیله ی رایزر عمودی و از دریچه در تقاطع دو کلکتور برای تنظیم آب زهکشی استفاده گردید. سطح ایستایی تا ارتفاع حداکثر ۶۸ سانتی متری از سطح زهکشی اجازه صعود داشت. اندازه گیری عمق سطح ایستایی، عملکرد محصول و کیفیت و کمیت آب زهکشی در دستور کار بود. نتایج نشان داد که در مقایسه با زهکشی آزاد زهکشی کنترل شده کاهش ۴۰ تا ۶۲ درصدی در میزان آب خروجی به همراه داشت و مقدار نیترات آبشویی شده ۲۰ تا ۲۸ درصد کاهش نشان داد. البته این مقدارها با تغییر شرایط آب و هوایی متغیر بود. عملکرد محصول ۶/۵ تا ۱۰ درصد در طول سال های تحقیق در زهکشی کنترل شده افزایش نشان داد. در نتیجه کنترل سطح ایستایی در سیستم زهکشی ممکن، و از نظر هیدرولوژیکی و زیست محیطی اثر مثبت دارد [۲۱].
خوزستان، ( استان واقع در جنوب غرب ایران) با آب و هوای گرم، فصل رشد طولانی و آب فراوان مهم ترین ناحیه زهکشی زیر زمینی در ایران است. نیشکر مهم ترین محصول زراعی زهکشی مصنوعی می باشد. در خوزستان در گذشته ضریب زهکشی بر اساس بیشترین مصرف آب در الگوی کشت بدون در نظر گرفتن زهکشی طبیعی و زهکشی توسط کالکتورها تعیین می شده است. در نتیجه زهکش ها عمیق تر کارگذاشته شده اند که این خود باعث شور شدن بیشتر آب خارج شده از لایه های زیرین می شود. مشکلات محیط زیستی به خاطر حجم زیاد آب زهکشی با کیفیت پایین است. راندمان آبیاری پایین، منجر به حجم آب زهکشی زیاد می گردد. عمق زیاد زهکشی هم چنین باعث زهکشی بیشتر می شود چون زهکش های عمیق معمولاً به مدت طولانی تر کار می کنند و نمک های معدنی درون آب خاک در لایه های زیرین را خارج می کنند. تحقیق انجام شده نشان داد که در مناطق خشک با فصل آبیاری طولانی، انتظار نفوذ عمقی شدید نمی توان داشت و شور شدن خاک نیاز به آبشویی را باعث می شود. برای داشتن راندمان آبیاری بالا، تأسیس زهکشی کم عمق و به کارگیری زهکشی کنترل شده ابزاری برای کاهش نمک خروجی از خاک و در نتیجه کاهش خطرات زیست محیطی هستند
[ ۳۸].
تأثیر متقابل آب و کود نیتروژن هم بر عملکرد و هم بر آلودگی منابع آب اثبات شده است. مقدار، زمان و روش استفاده از نیتروژن و آب تأثیر به سزایی در سرنوشت نیتروژن دارد. در پژوهش قیصری و همکاران ( ۱۳۸۵) تأثیر سه سطح کود ۲۰۰، ۱۵۰ و ۰ کیلوگرم در هکتار و چهار سطح آب شامل دو سطح کم آبیاری، یک سطح آبیاری کامل و یک سطح بیش آبیاری با مدیریت کود – آبیاری بر آبشویی نیترات و عملکرد ذرت بررسی گردید. سطوح آبیاری w1 w2 , w3, w4 به ترتیب از طریق ضریب آبیاری ۷/۰ -۸۵/۱ و ۱۲۵/۱ در میزان آب آبیاری مورد نیاز تعیین شدند. آبشویی نیتروژن نیتراتی (N-NO3) از عمق ۶۰ سانتی متری در سطوح مختلف آب و کود طی دوره رشد گیاه بررسی شد. عصاره خاک در عمق ۶۰ سانتی متر با بهره گرفتن از نمونه بردار آب پس از هر آبیاری یا بارندگی از تمام کرت ها تهیه و غلظت نیترات در عصاره استخراج شده اندازه گیری گردید. مقدار نیترات آبشویی شده با بهره گرفتن از معادله بیلان جرم محاسبه شد. نیتروژن نیتراتی خاک پیش و پس از کاشت تا عمق ۶۰ سانتی متر و نیتروژن کل گیاه در زمان برداشت اندازه گیری شد. مقدار نیترون آبشویی شده به نیتروژن کل در سطوح آبی W1 , W2 , W4 در سطح کودی N200 به ترتیب ۵/۲ . ۳/۲ و صفر درصد ، در سطح کودی N150 به ترتیب برابر ۴۳/۲ ، ۲/۲ و صفر درصد و در سطح کودی N0 به ترتیب ۹/۱، صفر و صفر درصد به دست آمد. آبشویی نیترات در سطوح کم آبیاری مشاهده نشد. اعمال مدیریت کود- آبیاری در سیستم آبیاری بارانی موجب کاهش تلفات آبشویی نیتروژن نیتراتی شد، به طوری که بیشترین مقدار تلفات آبشویی در تیمار N200 W1 ، ۵/۲ درصد نیتروژن مصرفی بود [ ۷].
اثر کمی و متقابل نیتروژن و آب روی آبشویی نیترات، دیدگاه مهمی را برای مدیریت مؤثرتر آب و نیتروژن ایجاد می کند. هدف از این پژوهش بررسی اثر متفاوت آبیاری و کود نیتروژن بر آّبشویی نیترات در کشت ذرت بود. آزمایش شامل ۴ سطح آبیاری ( ۷/۰، ۸۵/۱۰ و ۱۳/۱ تخلیه مجاز رطوبتی خاک یا SMD ) و سه سطح کود نیتروژن (۰، ۱۴۲ و ۱۸۹ کیلوگرم در هکتار ) با سه تکرار بود. کلاهک های مکش سرامیکی برای عصاره محلول خاک در دو عمق ۳۰ و ۶۰ سانتی متری خاک برای همه ۳۶پلات آزمایشی استفاده شدند. مقدار نیترات خاک در دو عمق ۳۰-۰ و ۶۰-۳۰ سانتی متری در زمان کاشت و بعد از برداشت اندازه گیری شد. کل جذب نیترات به وسیله محصول هم مشخص گردید. حداکثر آبشویی نیترات از خروجی ۶۰ سانتی متری خاک ۴۳/۸ کیلوگرم نیتروژن در هکتار برای تیمار ۱۴۲ کیلوگرم در هکتار و بیش آبیاری (۱/۱۳ SMD) اتفاق افتاد. حداقل و حداکثر غلظت نیترات در عمق ۶۰ سانتی متر ۴۶ و ۱۳۸ میلی گرم بر لیتر بود. بر اساس یافته ها، کنترل تلفات نیترات خارج از منطقه رشد ریشه در طول فصل رشد با مدیریت ترکیبی مناسب آبیاری و کوددهی امکان پذیر است [۴۰].
مونازکارپنا و همکاران[۴۶] ( ۲۰۰۸) تأثیر محصولات پوششی بقولات بر آبشویی نیترات در مزرعه ذرت به وسیله اندازه گیری مستقیم محتوای آب خاک و ترکیبات نیتروژن بررسی شد. هم چنین بررسی ها به وسیله مدل به عنوان ابزار تحقیق برای فهم بیشتر حرکت آب و نیتروژن در خاک تکمیل گردید. آب و نیتروژن ورودی و خروجی در طول فصل زمستان بر محصول ذرت در منطقه میامی آمریکا اندازه گیری شد. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از بقولات به عنوان محصول پوششی خصوصیات فیزیکی خاک را بهبود داده و از طریق افزایش ظرفیت نگهداری آب خاک، و کاهش میزان زهکشی خاک به افزایش محصول کمک می کند [۴۶] .
تحقیق دیگری برای بررسی غلظت جریان آب و نیترات موجود در جریان زهکشی زیر زمینی در دو منطقه مختلف در آمریکا ( میدوسترن )[۴۷] انجام شد. برای اندازه گیری مقدار جریان از دو فلوم مستطیلی در پایین دست و بالا دست استفاده گردید. به طور خلاصه این تحقیق نشان داد که آبشویی نیترات اصولاً بستگی به میزان نزولات جوی، رطوبت اولیه خاک، زمان استفاده از کود و تبخیر و تعرق دارد [ ۱۹].
در شمال کشور چین، تولید بیش از ۲۰ درصد کل غلات جهان صورت می گیرد. این افزایش تولید علاوه بر عملیات مدیریتی برای سیستم کشت آبی بر اساس به کارگیری کود دهی زیاد نیتروژن بدون محاسبه هزینه ی کود نیتروژن می باشد. به خاطر غیر علمی بودن تولید زیاد محصول و احتمال صدمه دیدگی آب های زیر زمینی نگرانی هایی وجود دارد. بدین جهت تحقیقی برای پیدا کردن رابطه تأثیر کود نیتروژن و مقدار نیترات آبشویی شده انجام گرفت. از نوترون متر، لایسیمتر وزنی و کلاهک های مکش سرامیکی در عمق ۸/۱ متری در زمینی با کشت گندم زمستانه و ذرت علوفه ای استفاده گردید. ذرت و گندم در طول دوره ی ۴ ساله تحقیق ۴ سطح کودی ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ کیلوگرم اوره در هکتار را دریافت کرد. متوسط نیترات آبشویی شده برای کشت توام گندم – ذرت به ترتیب ۶، ۵۸،۱۴۹ کیلوگرم در هکتار برای سه سه تیمار کودی ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ در یک سال بود. افزایش کود دهی نیتروژن، افزایش میزان آبشویی نیترات و کاهش راندمان استفاده از نیتروژن بدون افزایش عملکرد را به همراه داشت [ ۵۵].
در پژوهشی دیگر، نفت چالی و همکاران (۲۰۱۳) تأثیر هیدرولوژیکی سیستم های زهکشی در ساری ( در شمال ایران و استان مازندان) را بررسی کردند. طول دوره تحقیق دو فصل رشد گیاه برنج و کلزا بود تیمارهای آزمایش سه سیستم زهکشی زیرزمینی شامل سیستم زهکشی با عمق ۹/۰ متر طول لوله ۳۰ متر، عمق زهکشی ۶۵/۰ متر و طول ۳۰ متر و عمق زهکشی ۶۵/۰ متر و طول ۱۵ متر بود. دو سیستم زهکشی کنترل شده سطحی و زهکشی زیر سطحی استفاده شد. اندازه گیری های عمق سطح ایستایی و خروجی زهکشی زیر زمینی به صورت روزانه در طول فصل رشد گیاهان برنج و کلزا انجام گرفت. در گیاه برنج، کل آب مصرفی ۶/۷۵۴ میلی متر بود که ۷/۶۱ درصد به وسیله تبخیر و تعرق تلف شد و ۱۹- ۲/۱۶ درصد به وسیله نفوذ عمقی هدر رفت. در مورد گیاه کلزا برای تیمارهای عمق ۹/۰ متر و طول ۳۰ متر، عمق ۶۵/۰ متر و طول ۳۰ متر و عمق ۶۵/۰ متر و طول ۱۵ متر جریان خروجی به ترتیب ۴۴، ۵/۵۱ و ۴۳ درصد بود و ۵/۶۰ درصد کل بارندگی نیز از پروفیل خاک خارج گردید. متوسط عمق سطح آب در چاهک مشاهده (D0/65L15) , (D0/65L30) , (D0/9L30) به ترتیب۲/۱، ۱۵ و ۱/۲۴ سانتی متر بود. به طور کلی مدیریت آب از طریق زهکشی زیر سطحی می تواند باعث بهبود شرایط محصولات زمستانی در این منطقه باشد [ ۱۰] .
تحقیق غلام حسینی و همکاران (۲۰۱۳) که در منطقه نیمه خشک ایران در طول یک فصل رشد انجام شد، تشخیص اثر متقابل مقدار آب آبیاری رقابت علف هرز و میزان نیتروژن بر عملکرد محصول، وزن ماده خشک ، غلظت نیتروژن در دانه، راندمان کاربرد نیتروژن و نیتروژن آبشویی شده در خاک شنی بود. آزمایش با بهره گرفتن از طرح بلوک های کامل تصادفی و طرح تقسیم فاکتوریل با چهار تکرار انجام گرفت. در پلات های اصلی تیمارهای آبیاری عبارت بودند از : تناوب آبیاری کم، تناوب آبیاری زیاد و زیر پلات ها از چهار سطح کود نیتروژن شامل ( ۰، ۱۵۰، ۳۰۰ و ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار ) و دو سطح علف هرز ( خرفه ) استفاده شد. به طور متوسط نتایج نشان داد که افزایش کاربرد کود نیتروژن ( ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار ) باعث افزایش وزن دانه ذرت به مقدار ۶۳ درصد برای تناوب آبیاری زیاد و ۲۵ درصد برای تناوب آبیاری کم گردیده است. به علاوه کاربرد ۴۵۰ کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن باعث آبشویی نیترات به مقدار ۱۰ و ۶ برابر نسبت به تیمار شاهد برای آبیاری متناوب، زیاد و کم شد. در هر دو تیمار علف هرز آزاد، و غیر آزاد. آبشویی نیترات افزایش داشت ولی شدت آبشویی نیترات در مقابل افزایش کود کاربردی، و در حضور علف های هرز کاهش نشان داد. در مورد راندمان کاربرد نیتروژن در تیمار N150 هر کیلوگرم از کاربرد کود نیتروژن منجر به تولید ۱۹ و ۱۴ کیلوگرم دانه در هکتار با هر دو تیمار آبیاری شد. برعکس در تیمار N450 هر کیلوگرم از کود نیتروژن منتهی به تولید ۸ و ۵ کیلوگرم دانه در هکتار برای هر دو تیمار آبیاری زیاد و کم شد. در نهایت نتایج نشان داد که برای دستیابی به تعادل بین به کارگیری کود نیتروژن و آب به خصوص در خاک های شنی ( که به علت آبشویی بیشتر منجر به کاهش راندمان در کاربرد کود نیتروژنه می گردد) از نظر راندمان منطقی نیست که صرفاً جهت افزایش عملکرد محصول ذرت، مقدار کوددهی را افزایش دهیم چون به تلفات نیترات منجر می گردد [ ۴۱].

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...