منابع و ماخذ پایان نامه نيتروژن، نيترات، جريان، کودهاي

دانلود پایان نامه ارشد

مي‌باشد. آزاد شدن اوره از کود داراي پوشش گوگردي با افزايش دما تشديد گرديده ولي شوري خاک اثري در انجام سريع اين فرايند ندارد. افزون بر آن با مصرف اوره داراي پوشش گوگردي تلفات آمونياک که عمدتاً به خاطر پخش مستقيم کودهاي آمونياک در سطح خاک رخ مي‌دهد، کاهش مي‌يابد.
– ممانعت کنندگان نيترات سازي
روش ديگر براي کندکردن تلفات نيتروژن موجود در کود‌ها، مخلوط کردن کودهاي رايج نظير سولفات آمونيوم با مواد بازدارنده نيترات سازي است. ترکيبات متعددي مي‌توانند عمل نيترات سازي را کند يا حتي متوقف کنند. مؤثرترين اين ترکيبات، 2 کلر و 6 پيريدن (تري کلرومتيل ) با نام تجاري ان- سرو30 مي‌باشد (بادی, 1973). استفاده از بازدارندگان نيترات سازي، هنگامي که تلفات نيتروژن از طريق آبشويي يا نيترات‌زدايي بسيار چشمگير باشد توصيه مي‌شود (گسر, 1970)
ماده بازدارنده ممکن است در اثر تبخير، آبشويي (رودرت و لوکاسيو 1979) و عمدتاً از طريق تجزيه از بين برود. علاوه بر درجه حرارت و رطوبت خاک، خواص ديگري نيز در مدت زمان فعاليت مواد بازدارنده تأثير مي‌گذارند. هر گاه درصد ماده آلي خاک کم باشد (حدود 1/4 درصد) مدت زمان فعاليت مواد بازدارنده از هنگامي که درصد مواد آلي خاک بيشتر باشد، کوتاه‌تر است (بريگس, 1975).
وقتي استفاده از کود نيتروژن‌دار با ضريب حلاليت کم مطرح مي‌شود، جنبه اقتصادي آن نيز بايد در نظر گرفته شود. قيمت تمام شده براي هر واحد نيتروژن در کودهاي اوره فرم، اوره با پوشش گوگردي و کودهاي آمونياکي مخلوط شده با مواد بازدارنده، از قيمت هر واحد نيتروژن کودهاي رايج بيشتر است. حتماً چنانچه مواد کند رها شونده بازيافت بيشتري هم داشته باشد، باز هم در نظر گرفتن درآمد و هزينه‌هاي توليد الزامي خواهد بود. در بيشتر موارد به جاي آنکه هزينه اضافي به منظور توليد کودهاي کند رها شونده مصرف شود، بهتر است اين مبلغ در تأمين بيشتر کودهاي رايج هزينه شود.

1-6 مصرف و تلفات نيتروژن
منابع عمده مصرف و تلفات ازت عبارتند از :

1-6-1 برداشت بوسيله محصول
مقدار نيتروژني که بوسيله گياهان مختلف از خاک خارج مي‌گردد، با توجه به نوع محصول و ميزان عملکرد متفاوت است. به دليل پويايي بيش از حد نيتروژن در خاک، جذب آن در قالب عملکرد (محصول) معمولاً کمتر از 50 درصد مقداري است که به صورت کود شيميايي به خاک اضافه شده است. البته اين رقم تقريبي بوده و مقدار واقعي به عواملي نظير نوع گياه، نحوه مديريت مزرعه، شرايط آب و هوايي، مقدار عرضه نيتروژن به خاک و غيره بستگي دارد.

1-6-2 تثبيت آمونيوم
يکي از سرنوشت‌هاي احتمالي نيتروژن آمونيومي، تثبيت آن بوسيله رس‌هاي گروه ايلايت است. مکانيسم تثبيت آمونيوم و پتاسيم مشابه مي‌باشد. اين فرآيند در طبقات زيرين بيش از خاکهاي سطحي رخ داده و رطوبت، دما و مقدار پتاسيم نقش‌هايي مهم را در تثبيت آمونيوم ايفا مي‌کنند (وهاب پور, 1354).

1-6-3 فرسايش
اطلاع دقيقي در مورد مقدار نيتروژني که بوسيله فرسايش از دست مي‌رود در دست نبوده و اين مقدار بستگي به ميزان فرسايش در نقاط مختلف دارد که خود تابعي از عوامل مختلف مي‌باشد. فرسايش در اين زمينه حالت انتخابي دارد بدين طريق که اولاً خاک سطحي را از بين ‌برده و ثانياً ذرات ريز و نرم خاک را جابجا مي‌کند و اين ذرات حاوي مقدار بيشتري نيتروژن هستند. از آنجا که قسمت عمده نيتروژن قابل جذب، نيتروژن ذخيره و کود شيميايي که به خاک داده شده است در سطح خاک متمرکز مي‌گردد، فرسايش مي‌تواند به توازن نيتروژن در خاک زيان وارد آورد. فرسايش بادي نيز معمولاً ذرات ريز خاک سطحي را با خود انتقال مي‌دهد و بنابراين خسارت اين نوع فرسايش نيز زياد است (ليپمن, 1936)

1-6-4 تلفات به صورت گاز
چنانچه جمع تلفات نيتروژن بر اثر شستشو، جذب گياهي، تثبيت آمونيوم بوسيله رس‌ها و انتقال از طريق فرسايش برابر با اندازه نيتروژن مصرفي نگردد، مقداري از آن به صورت گاز آمونياک و اکسيد نيتروژن به هدر مي‌رود. قسمتي از نيتروژن که به صورت گاز آمونياک از دسترس خارج مي‌شود تصعيد و بخشي از تلفات گازي نيتروژن که به صورت اکسيدهاي نيتروژن مي‌باشد نيترات زدايي ناميده مي‌شود. هر يک از اين مکانيسم‌ها خود شامل دو قسمت شيميايي و بيو شيميايي مي‌باشند.

الف – نيترات زدايي
1- بيوشيميايي
در جاهايي که خاک حالت باتلاقي داشته و ميزان اکسيژن کم باشد موجودات دگرساز از نيترات به جاي اکسيژن به عنوان گيرنده نهايي الکترون استفاده نموده، اکسيژن مورد نياز خود را از نيترات‌ها و نيتريت‌ها گرفته و متعاقب آن نيتروژن و اکسيد نيترو آزاد مي‌کنند.

اکسيد نيترو اکسيد نيتريک

قسمت اعظم خروج نيتروژن به صورت يا مي‌باشد ولي از لحاظ سلامتي، خروج از اهميت خاصي برخوردار است. عواملي مانند وجود مقدار کافي نيترات در خاک، دما، ميزان مواد آلي، PH، اشباع شدن خاک از آب و مقدار اکسيژن در نيترات زدايي به صورت بيوشيميايي مؤثرند.
2- شيميايي
مقدار نيتروژني که از اين طريق از دسترس خارج مي‌شود کاملاً مشخص نيست و سه مکانيسم براي آن ارائه شده است :

1) تجزيه نيترات آمونيوم

2) واکنش وان اسليک31

3) تجزيه خود به خود اسيدنيترو

ويا

که منجر به خروج از اوره مي‌شود.

ب- تصعيد

1- بيوشيميايي

حدود 40 درصد از کود اوره‌اي که به سطح خاک داده مي‌شود از اين طريق مي‌تواند خارج گردد.

2- شيميايي
هنگاميکه از آمونياک بدون آب براي کوددهي32 استفاده مي‌گردد، مقدار زيادي از آمونياک در اثر جايگزيني نامناسب کود، از دسترس خارج مي‌شود. دادن کودهاي نيتروژن‌دار آمونياکي به خاک‌هاي آهکي که داراي کربنات کلسيم نسبتاً زياد هستند، سبب تشکيل کربنات مي‌گردد.

واکنش نمک‌هاي آمونيومي در محيط‌هاي قليايي به صورت زير است :

1-6-5 آبشويي نيترات
شستشوي نيتروژن نيتراتي يکي از مهمترين روش‌هاي تلف شدن نيتروژن خاک است. نيترات‌هاي موجود در خاک از مصرف مستقيم کودهاي نيتراتي و اکسيد شدن نيتروژن آمونياکي مواد آلي تأمين مي‌شود. با توجه به حلاليت زياد ترکيبات نيتراتي، اين مواد همراه آب جريان يافته، به اعماق نيمرخ خاک منتقل شده و در بسياري از موارد از دسترس ريشه گياه خارج مي‌گردد. توجه به حرکت نيترات‌ها در داخل خاک، براي تصميم در انتخاب صحيح کودهاي نيتروژن‌دار به منظور افزايش بازيافت نيتروژن مصرفي و نيز جلوگيري از آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني امري حياتي است.
مقدار نيتروژن خاک که در نتيجه شستشو از دست مي‌رود تابع عوامل متعددي است. مهمترين عوامل عبارتند از :
1) شکل و مقدار نيتروژن محلول در خاک و يا نيتروژن اضافه شده به صورت کود
2) مقدار و پراکندگي و موقع بارش باران
3) نفوذ پذيري خاک که خود تابع بافت، ساختمان و عمق خاک مي‌باشد
4) ظرفيت نگهداري آب در خاک و وضعيت رطوبت خاک در پروفيل در زمان بارندگي
5) وجود يا عدم وجود گياه روي خاک و در صورت اول مشخصات رويشي آن و سرعت تبخير و تعرق
6) سرعت برداشت نيتروژن بوسيله گياه و شدت حرکت صعودي نيتروژن در خاک

در مواقع خشکي, از کل نيتروژن تلف شده معمولا99ً درصد نيترات و يک درصد ساير شکل‌هاي نيتروژن مي‌باشد. هرچند حرکت آب و نمک‌هاي محلول از نيمرخ خاک فرآيندي ساده نيست، ولي از طريق اندازه‌گيري‌هاي مزرعه‌اي توزيع نيترات در خاک، معادلاتي بدست آمده است که تحت شرايط معيني نحوه توزيع را مي‌توان پيش‌بيني کرد. ساده‌ترين حالت، عبور يک نمک نيتراتي از داخل ستوني از شن درشت با اندازه‌هاي يکسان است. خلل و فرج درشت، يکنواخت و پيوسته است. نمک حل شده شبيه به حالت پيستوني به پايين پس زده مي‌شود. در نتيجه قسمت عمده نمک نيتراتي در قسمت جلوي رطوبت خاک قرار مي‌گيرد. جريان حرکت نيترات را در چنين حالتي مي‌توان به صورت معادله ساده (1-1) بيان کرد.

(1-1)

اين معادله چنين بيان مي‌کند که شدت جريان نيترات() به شدت جريان آب () و غلظت نيترات در آب () بستگي دارد. ولي بطوري که مشهود است خلل و فرج خاک‌هاي زراعي غير متجانس است و اختلاف زيادي در اندازه خلل و فرج خاک‌ها مشاهده مي‌شود. حرکت آب در خلل و فرج درشت، سريع‌تر از خلل و فرج ريز است و چه بسا ممکن است حرکت آب در خلل و فرج ناپيوسته متوقف گردد. حتي در داخل يک حفره نيز توزيع سرعت غيريکنواخت است (گاردنر, 1957).
اين امر سبب مي‌شود که قسمتي از نيترات حل شده در جلو و قسمتي ديگر پشت سر ساير مواد غذايي جريان يابد. بدين ترتيب جريان نيترات در نيمرخ خاک به صورت مخروطي شکل گسترده مي‌شود و اين توزيع را توزيع هيدروديناميک33 مي‌نامند. به عبارت ديگر، در طول زمان آبشويي، موج غلظت تشکيل مي‌شود. شکل موج با زمان و ساختمان خاک تغيير مي‌کند و به مرور زمان مسطح و طولاني‌تر مي‌گردد (برنز, 1977).
توزيع و گسترش نيترات در خاک از نظر علمي، مقدار نيتروژن قابل استفاده را براي يک محصول در حال رشد با توجه به حجم ريشه‌هاي فعال آن کنترل مي‌کند. هر روش کمي ‌براي پيش‌بيني مقدار آبشويي نيترات، بايد تأثير مقادير آب نفوذي، خاصيت نگهداري آب توسط خاک و همچنين شکل عمومي يا توزيع نيترات را بعد از آبشويي به حساب آورد.

اولين معادله ساده که جريان نيترات را تشريح کرده و با استفاده از توزيع هيدروديناميک نيز اصلاح گرديده است به صورت زير ارائه مي‌شود :

(1-2)

در اين معادله مشابه رابطه (1-1)، D عامل توزيع هيدروديناميک و تغييرات غلظت نيترات در اعماق مختلف خاک است و هرچه بافت خاک درشت‌تر باشد مقدار اين پارامتر کوچکتر خواهد بود. اين معادله بيان مي‌کند که حرکت پيستوني جريان نيترات با توجه به مقدار نسبي عامل D، به طور دائم رو به کاهش مي‌رود و غلظت نيترات با عمق خاک تغيير مي‌يابد. عامل D در معادله فوق عمدتاً به خصوصيات خاک از جمله بافت و ساختمان که مشخص کننده ‌اندازه خلل و فرج و توزيع آنهاست، بستگي دارد. هر چه خلل و فرج خاک ريزتر باشد، مقدار آب در ظرفيت مزرعه34 بيشتر بوده، از سرعت متوسط جريان آب به طور نسبي کاسته خواهد شد (گاردنر, 1957).
بايد به اين نکته توجه داشت که جابجايي نيترات در خاک اشباع، از طريق جريان توده‌اي35 انجام مي‌گيرد. اين موضوع در طول زمان آبياري و بارندگي، هنگامي که رطوبت خاک بيش از ظرفيت زراعي باشد، صدق مي‌کند. البته نيترات حل شده در محلول خاک، به دليل وجود شيب غلظت در محلول خاک از طريق پخشيدگي36 يوني، مي‌تواند حرکت کند. اثر پخشيدگي در مقايسه با جريان توده‌اي، در فرآيند آبشويي کمتر است. ضرايب پخشيدگي نيترات‌ها در خاکهاي مختلف بر اساس ميزان رطوبت آنها 5/0 تا 2/1 سانتيمتر در روز تغيير مي‌کند در صورتي که سرعت جريان توده‌اي به چندين برابر رقم مذکور مي‌رسد. براي مثال در ستوني از خاک شن لومي‌با 5/2 سانتيمتر آب آبياري نيترات 15 تا 20 سانتيمتر حرکت مي‌کند. در حالت غير اشباع اين جابجايي عمدتاً از طريق پخشيدگي انجام مي‌گيرد. اين عمل در زمان بعد از آبياري يا بارندگي هنگامي که رطوبت خاک کمتر از ظرفيت زراعي باشد، اتفاق مي‌افتد همچنين تلفات نيتروژن نيتراتي از خاک شني و سبک بيشتر از خاک سنگين

پایان نامه
Previous Entries منابع و ماخذ پایان نامه نيتروژن، کودهاي، نيترات، آمونيوم Next Entries منابع و ماخذ پایان نامه نيترات، گياه، آبشويي، نيتروژن