Μαθηματική διερεύνηση εξατμισοδιαπνοής, φυσικών ιδιοτήτων εδάφους και ισοζυγίου νερού, αζώτου και φωσφόρου στο περιβάλλον αρδευομένων ορυζώνων
Authors: Ασχονίτης Βασίλειος 
Published: August 2021

Αντικείμενο της διατριβής είναι η ανάπτυξη και εφαρμογή μαθηματικών μοντέλων για την περιγραφή των φυσικών ιδιοτήτων του εδάφους, των αγρονομικών παραμέτρων με έμφαση στην εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας του ρυζιού καθώς και των συνιστωσών του ισοζυγίου νερού, αζώτου και φωσφόρου των ορυζώνων υπό συνθήκες κατάκλυσης. Η μαθηματική διερεύνηση των παραπάνω διαδικασιών βασίζεται σε πειραματικές μετρήσεις που ελήφθησαν από πειραματικούς ορυζώνες και πειραματικά λυσίμετρα με ρύζι υπό κατάκλυση. Η διερεύνηση των φυσικών ιδιοτήτων του εδάφους των ορυζώνων βασίστηκε στις μεταβολές που υφίσταται η χαρακτηριστική καμπύλη και μέσω αυτής η κατανομή μεγέθους των πόρων, η κορεσμένη υδραυλική αγωγιμότητα και ο βαθμός συμπύκνωσης του εδάφους. Αναπτύχθηκαν δύο νέες εξισώσεις κορεσμένης υδραυλικής αγωγιμότητας κι ένας νέος δείκτης “CPV index” για την ανάλυση των μεταβολών της κατανομής μεγέθους των πόρων. Οι μεταβολές που υφίσταται το υπό κατάκλυση έδαφος οδηγούν σε συμπύκνωση και για το λόγο αυτό αναπτύχθηκαν και δύο μεθοδολογίες για τη μελέτη της συμπύκνωσης του εδάφους, οι οποίες είναι α) ένας νέος δείκτης (KSC index), ο οποίος βασίζεται στην κορεσμένη υδραυλική αγωγιμότητα του εδάφους, για συγκρίσεις μεταξύ διαφορετικών εδαφών και β) μια νέα γραφο-αναλυτική μέθοδος, η οποία οδηγεί στη δημιουργία ενός νομογραφήματος συμπύκνωσης για κάθε τύπο εδάφους. Από τη διερεύνηση των αγρονομικών παραμέτρων της καλλιέργειας του ρυζιού αναπτύχθηκαν συναρτήσεις μεταβολής για το ύψος της καλλιέργειας, το μήκος των ριζών, το αποτελεσματικό βάθος ριζοστρώματος, το δείκτη φυλλικής επιφάνειας, τον αριθμό αδελφιών, το δείκτη συγκομιδής και το δείκτη αναλογίας καρπού-σταχιού. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην παράμετρο του δείκτη φυλλικής επιφάνειας όπου αναπτύχθηκε βαρυμετρική μέθοδος υπολογισμού της. Η μέθοδος επεκτάθηκε για τον έμμεσο υπολογισμό του LAI σε όλη την καλλιεργητική περίοδο χωρίς ενδιάμεσες δειγματοληψίες μόνο με βάση το συγκομιζόμενο προϊόν. Η μελέτη της εξατμισοδιαπνοής χωρίζεται σε δύο μέρη α) στο πρώτο μέρος έγινε ανάλυση των εφτά κυριότερων μεθόδων εξατμισοδιαπνοής καλλιέργειας αναφοράς για τις συνθήκες της πεδιάδος Θεσσαλονίκης, με ιδιαίτερη έμφαση στη μέθοδο ASCE-standardized Penman-Monteith, ενώ διερευνήθηκαν και έξι εξισώσεις υπολογισμού του συντελεστή εξατμισημέτρου με βάση μετρήσεις εξατμισημέτρου Class-A pan, β) στο δεύτερο μέρος έγινε ανάλυση και εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας του ρυζιού, της εξάτμισης και της θερμοκρασίας του νερού κατάκλυσης με βάση τις μετρήσεις που ελήφθησαν από λυσίμετρα με στόχο την ανάπτυξη νέων εξισώσεων για τον υπολογισμό τους. Για την εκτίμηση του ισοζυγίου νερού, αζώτου και φωσφόρου σε συνθήκες εδαφών υπό κατάκλυση με καλλιέργεια ρυζιού γίνεται εφαρμογή του νέου τροποποιημένου μοντέλου GLEAMS. Στο μοντέλο ενσωματώθηκαν εξισώσεις, οι οποίες αναπτύχθηκαν στις προηγούμενες εφαρμογές ενώ αναλύονται και τροποποιήσεις για το ισοζύγιο νερού, αζώτου και φωσφόρου στο νερό κατάκλυσης. Έγινε ενσωμάτωση υπομοντέλου ανάπτυξης φυκών, τα οποία επηρεάζουν το ισοζύγιο αζώτου και φωσφόρου στο νερό κατάκλυσης. Το μοντέλο ρυθμίστηκε και επιβεβαιώθηκε με δεδομένα δύο πειραματικών αγρών της πεδιάδος Θεσσαλονίκης.