Modeling Nitrogen and Phosphorus Transport in Vadose Zone using HYDRUS- 1D

Abstract

Abstract. The application of large manure on the agricultural lands that derived from the Concentrated Animal Feeding Operations (CAFOs) could cause excess nutrients such as nitrogen and phosphorus transport to the groundwater through vadose (unsaturated) zone. The objective of this study is as follows: (1) to compare nitrogen and phosphorus transport in the vadose zone at different Land Management Units (LMUs) for three consecutive years (2004-06) using HYDRUS-1D, and (2) to analyze the sensitivity of nitrogen and phosphorus transport in different soil types on the van Genuchten soil hydraulic parameters: saturated water content (θs), residual water content (θr), alpha and n parameters, saturated hydraulic conductivity (Ks), adsorption isoterm coefficients (Kd and β), and tortuosity parameter (l). After modeling using HYDRUS-1D, it could be concluded that the transport of nitrogen was faster during the wet year. The concentrations of nitrogen compounds were most sensitive to saturated water content (θs). Phosphorus was most sensitive to adsorption isoterm coefficient (Kd).

Abstrak. Pemakaian kotoran ternak dalam jumlah besar pada lahan-lahan pertanian yang berasal dari Peternakan Terkonsentrasi dapat mengakibatkan kelebihan unsur seperti nitrogen dan fosfor yang bertranspor menuju air tanah melalui zona tidak jenuh air. Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) untuk membandingkan transpor nitrogen dan fosfor di daerah tidak jenuh air pada unit lahan pertanian yang berbeda selama tiga tahun berturut-turut (2004-06) dengan menggunakan HYDRUS-1D, dan (2) untuk menganalisa sensitivitas transpor nitrogen dan fosfor pada jenis tanah yang berbeda dengan menggunakan parameter hidrolik tanah van Genuchten: kandungan air jenuh (θs), kandungan air residual (θr), parameter alpha dan n,  konduktivitas hidrolik jenuh (Ks), koefisien adsorpsi isoterm (Kd dan β), dan parameter tortuositas (l). Setelah pemodelan dengan menggunakan HYDRUS-1D, dapat disimpulkan bahwa transpor nitrogen lebih cepat selama tahun basah. Konsentrasi nitrogen paling sensitif terhadap kandungan air jenuh (θs). Fosfor paling sensitif terhadap koefisien adsorpsi isoterm (Kd).Pemakaian kotoran ternak dalam jumlah besar pada lahan-lahan pertanian yang berasal dari Peternakan Terkonsentrasi dapat mengakibatkan kelebihan unsur seperti nitrogen dan fosfor yang bertranspor menuju air tanah melalui zona tidak jenuh air. Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) untuk membandingkan transpor nitrogen dan fosfor di daerah tidak jenuh air pada unit lahan pertanian yang berbeda selama tiga tahun berturut-turut (2004-06) dengan menggunakan HYDRUS-1D, dan (2) untuk menganalisa sensitivitas transpor nitrogen dan fosfor pada jenis tanah yang berbeda dengan menggunakan parameter hidrolik tanah van Genuchten: kandungan air jenuh (θs), kandungan air residual (θr), parameter alpha dan n,  konduktivitas hidrolik jenuh (Ks), koefisien adsorpsi isoterm (Kd dan β), dan parameter tortuositas (l). Setelah pemodelan dengan menggunakan HYDRUS-1D, dapat disimpulkan bahwa transpor nitrogen lebih cepat selama tahun basah. Konsentrasi nitrogen paling sensitif terhadap kandungan air jenuh (θs). Fosfor paling sensitif terhadap koefisien adsorpsi isoterm (Kd).