تأثیر زهکشی کنترل‌شده با عمق ثابت و متغیر بر کمیت و کیفیت زهاب خروجی (مطالعه موردی: اراضی دشت مغان- اردبیل)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، گروه آب، تخصص: آب و خاک/ محیط زیست و مدلینگ

2 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی گروه آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران

3 دانشیار موسسه تحقیقاتی فنی و مهندسی کشاورزی

4 استادیار دانشگاه امام خمینی قزوین

چکیده

زهکشی کنترل شده جزو عملیاتی است که از اهداف آن می‌توان به بهبود شرایط محیط رشد، افزایش عملکرد گیاه و کاهش تلفات کودهای شیمیایی اشاره نمود که به تبع آن، کاهش آلودگی محیط زیست را نیز در پی خواهد داشت. تحقیق حاضر به منظور بررسی اثر زهکشی کنترل شده با عمق ثابت و متغیر، بر تغییرات دبی و شوری زهاب خروجی از زهکش‌ها و همچنین تعیین میزان انتقال نیترات و فسفر به زهاب در طول فصل کشت، در محصولات غالب دشت مغان (جو و ذرت) انجام شد. به همین منظور سه تیمار مشتمل بر زهکشی آزاد (FD) یا زهکشی مرسوم منطقه، زهکشی کنترل شده با سطح کنترل 70 سانتی‌متر زیر سطح خاک (CD70) و زهکشی کنترل شده با سطح کنترل متغیر در طول فصل کشت در اعماق 40، 70 و 90 سانتی‌متر (CDch)، هر یک در سه تکرار در نظر گرفته شد. نتایج تحقیق نشان داد که میزان زهاب خروجی در مزرعه جو و در تیمارهای CD70 و CDch نسبت به زهکشی آزاد، به ترتیب0/55 و 9/44 درصد و در مزرعه ذرت، به ترتیب به میزان 2/51 و 8/43 درصد کاهش یافت. میزان تلفات نیترات خروجی نیز در مزرعه جو و در تیمارهای CD70 و CDch نسبت به زهکشی آزاد، به ترتیب 4/48 و 4/42 درصد و در مزرعه ذرت 8/50 و 0/46 درصد کاهش نشان داد. تغییرات غلظت فسفر در تیمارها اندک بود، اما تلفات فسفر بین تیمارهای زهکشی کنترل شده و زهکشی آزاد اختلاف معنی‌داری در سطح یک درصد را نشان داد. شوری زهاب خروجی در تیمارهای زهکشی کنترل شده، پایین‌تر از تیمار زهکشی آزاد بود. تیمارهای زهکشی کنترل شده علاوه بر کاهش حجم زهاب خروجی، باعث بهبود وضعیت کیفی زهاب از نظر میزان نیترات، فسفر و شوری آن گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Quantitative and qualitative changes of drain water by installation of controlled drainage in Moghan plain lands

نویسندگان [English]

  • Abdolmajid Liaghat 1
  • Hamidreza Javani 2
  • Alireza HassanOgli 3
  • Bijan Nazari 4
2 PhD student of Irrigation and Reclamation Eng. Dept, University of Tehran
3 Associate Professor of Agricultural Eng. and Research Institute
4 Assistant Professor of University of Imam Khomini Qazvin
چکیده [English]

Controlled drainage is one of the practices which aim to improve the conditions of the growing environment, increase the plant's yield and reduce the losses of chemical fertilizers and consequently reduces environmental pollution. The present study was conducted to investigate the effect of controlled drainage with constant and variable depth on discharge and salinity changes, as well as transfer of drainage nitrate and phosphorus during the growing season in the dominant products of Moghan plain, barley and corn. For this purpose, three treatment included, Free Drainage (FD) or conventional drainage is used to area, Controlled Drainage with a control level of 70 cm below the soil surface (CD70) and Controlled Drainage with variable control during the growing season (CDch) and each treatment in Three repetitions were considered. The results of the study showed that discharge rate of drainage in barley field in CD70 and CDch treatments was 55.0 and 44.9 percent lower than free drainage respectively, and in corn, decreased by 51.2 and 43.8 percent, respectively. The amount of nitrate losses in barley filed in the CD70 and CDch treatments was 48.4 and 42.4 percent, compared to free drainage and 50.8 and 46.0 percent, respectively. Changes in phosphorus concentration in treatments were low, but phosphorous losses between controlled drainage treatments and free drainage showed a significant difference at level of one percent. drainage salinity in controlled drainage treatments was lower than free drainage treatment. Controlled drainage treatments, in addition to reducing the amount of drainage volume, have improved the quality of drainage in terms of nitrate, phosphorus and salinity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Barley
  • Corn
  • Nitrate and Phosphorous
  • Water table

مراجع

  1. صادقی لاری ع.، معاضد ه.، ناصری ع.، محجوبی آ. و لیاقت ع (1392). نوسانات سطح ایستابی، شدت زهکشی و دینامیک نیتروژن در اراضی نیشکر با سیستم زهکشی کنترل شده. آب و خاک )علوم و صنایع کشاورزی)، 27(6): 1089-1077.
  2. محجوبی آ.، هوشمند ع.، ناصری ع. و جعفری س (1392) اثر زهکشی کنترل شده بر روی کاهش ضریب زهکشی و حجم زهاب خروجی در مزارع نیشکر کشت و صنعت امام خمینی. آب و خاک )علوم و صنایع کشاورزی)، 27(6): 1144-1133.
  3. Abdeldayem S, Hoevenaars J. P., Mollinga P., Scheumann W., Slootweg R. and Van Steenbergen F. (2005) Agricultural drainage. Towards an integrated approach. Irrigation and drainage systems. 19: 71-87.
  4. Ayars J. E., Christen E. W. and Hornbuckle J. W. (2006) Controlled drainage for improved water management in arid regions irrigated agriculture. Agricultural Water Management. 86: 128 –139.
  5. Bohlen P. J. and Villapando O. R. (2011 (Controlling runoff from subtropical pastures has differential effects on nitrogen and phosphorus loads. Environmental Quality. 40: 989-998.
  6. Bonati G. and Borin M. (2010) Efficiency of controlled drainage and sub-irrigation in reducing nitrogen losses from agricultural fields. Agricultural Water Management. 98: 343-352.
  7. Dalzell B. J., Filley T. R. and Harbor J. M. (2007) The role of hydrology in annual organic carbon loads and terrestrial organic matter export from a mid-western agricultural watershed. Geochemical and Cosmochimical. 71: 1448-1462.
  8. Dunne E. J., McKee K. A., Clark M. W., Grunwald S. and Reddy K. R. (2007a) Phosphorus in agricultural ditch soil and potential implications for water quality. Soil and Water Conservation. 62: 244-252.
  9. Dunne E. J., Smith J., Perkins D. B., Clark M. W., Jawitz J. W. and Reddy K. R. (2007b) Phosphorus storages in historically isolated wetland ecosystems and surrounding pasture uplands. Ecological Engineering. 31:16-28.
  10. El-Ghannam M. K., AboWaly M. E., Gaheen S. A. and Karajeh F. F. (2016) Controlled drainage effects on nitrate leaching, salinity buildup and sugar beet production (Egypt). Agricultural Science and Soil Sciences. 4(2): 023-032.
  11. Elmi A. A., Burton D., Gordon R. and Madramootoo C. A. (2005) Impacts of water table management on N2O and N-2 from a sandy loam soil in southwestern Quebec, Canada. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 72: 229-240.
  12. F.A.O. (1984) Drainage testing. Irrigation and Drainage Paper, NO. 28, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.
  13. Fisher M. J., Fausey N. R., Subler S. E., Brown L. C. and Bierman P. M. (1999) Water table management, nitrogen dynamics and yields of corn and soybean. Soil Science Society American. 63: 1786-1795.
  14. Guo J., Zhang M. Q., Zhang L., Deng A. X., Bian X. M., Zhu J. G. and Zhang W. J. (2011) Responses of dissolved organic carbon and dissolved nitrogen in surface water and soil to CO2 enrichment in paddy field. Agriculture Ecosystems and Environment. 140: 273-279.
  15. Heathwaite A. L. and Dils R. M. (2000) Characterizing phosphorus loss in surface and subsurface hydrological pathways. Science of the Total Environment. (251-252): 523-538.
  16. Hornbuckle J. W., Christen E. W., Ayars J. E. and Faulkner R. D. (2005) Controlled water table management as a strategy for reducing salt loads from subsurface drainage under perennial agriculture in semi-arid Australia. Irrigation and Drainage Systems. 19: 145-159.
  17. Kliewer B. A. and Gilliam J. W. (1995) Water table management effects on denitrification and nitrous oxide evolution. Soil Science Society of America. 59:1694-1701.
  18. Kroger 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.
  19. Lalonde V., Madramootoo C. A., Trenholm L. and Broughton R. S. (1996) Effects of controlled drainage on nitrate concentrations in subsurface drain discharge. Agricultural Water Management. 29:187-199.
  20. Luo, W., Jia, Z., Fang, S., Wang, N., Liu, J., Wang, L., Tian, S and Zhang, Y., (2008) Outflow reduction and salt and nitrogen dynamics at controlled drainage in Irrigation District, China. Agriculture Water Management. 95: 809-816.
  21. Madramootoo C. A., Dodd's G. T. and Papadopoulos A. (1993) Agronomic and environmental benefits of water table management. Irrigation and Drainage Engineering. 119(6):1052-1065.
  22. Mejia M. N., Madramootoo C. A. and Broughton R. S. (2000) Influence of water table management on corn and soybean yields. Agricultural Water Management. 46(1): 73-89.
  23. Ng H. Y., Tan C. S., Drury C. F. and Gaynor J. (2002) Controlled drainage and subirrigation influences tile nitrate loss and corn yields in sandy loam soil in southwestern Ontario. Agriculture Ecosystems Environment. 90: 81-88.
  24. Noory H. and Liaghat A. (2009) Water table management to improve drainage water quality in semiarid climatic conditions of Iran. Irrigation and Drainage Engineering. 135(5): 665-670.
  25. Olli G., Darracq A. and Destouni G. (2009). Field study of phosphorous transport and retention in drainage reaches. Hydrology. 365: 46-55.
  26. Renfro J. G. (1955) Applying water under the surface of the ground. Yearbook of Agriculture: 273–278.
  27. Rozemeijer J. C., Visser A., Borren W., Winegram M., Van der Velde Y., Klein J. and Broers H. P. (2016) High-frequency monitoring of water fluxes and nutrient loads to assess the effects of controlled drainage on water storage and nutrient transport. Hydrology Earth System Science. 20: 347–358.
  28. Skaggs R. W. (1981) Methods for design and evaluation of drainage water management systems for soils with high water tables, DRAINMOD. North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, United States.
  29. Skaggs R. W. (2007) Controlled drainage to reduce nitrogen losses from drained lands. Annual Meeting, New Orleans, United States.
  30. Smith E. L. and Kellman L. M. (2011) Nitrate loading and isotopic signatures in subsurface agricultural drainage systems. Environmental Quality. 40: 1257-1265.
  31. Standard Anon, Methods for the Examination of Water and Wastewater. (1995). 19th Edition, American Public Health Association, United States.
  32. Thomas D. L., Shirmohammadi A., Lowrance R. and Smith M. C. (1991) Drainage sub irrigation effect on water quality in Georgia Flatwoods. Irrigation and Drainage Engineering. 117: 123–137.
  33. Valero C. S., Madramootoo C. A. and Stampfli N. (2007) Water table management impacts on phosphorus loads in tile drainage. Agricultural Water Management. 89: 71-80.
  34. Weestrom I. and Messing I. (2007) Effects of controlled drainage on N and P losses and N dynamics in a loamy sand soil with spring crops. Agriculture Water Management. 87(3): 229-240.
  35. Zhuan-xi L., Bo Z., Jia-Liang T. and Tao W. (2009) Phosphorus retention capacity of agricultural headwater ditch sediments under alkaline condition in purple soils area, China. Ecological Engineering. 35: 57-64.
مدیریت آب و آبیاری
دوره 8، شماره 1
فروردین 1397
صفحه 85-100

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار