علوم آب و خاک

ارزیابی عملکرد و بهره‌وری آب کاربردی در سامانه‌های آبیاری سطحی و بارانی کلزا (مطالعه موردی بهبهان)

نادر سلامتی

این پژوهش با هدف مطالعه ای میدانی برای پایش مزرعه ای آب آبیاری کلزا تحت مدیریت کشاورزان در سال زراعی (1399-1398) در 27 مزرعه شهرستان بهبهان در استان خوزستان انجام شد. نیاز آبی بر اساس مدل فائو پنمن– مانتیث با استفاده از آمار روزانۀ ایستـگاه هواشناسـی سینوپتیک بهبهان محاسبه شد. برای مقایسه آماری نتایج اندازه گیری و محاسبه شده همانند عمق آب آبیاری و بهره وری آب کاربردی در سامانه های مختلف آبیاری از آزمون تی استفاده شد. برای بررسی اثرات متغیر مستقل بر پارامتر وابسته بهره وری آب از تجزیه و تحلیل رگرسیون چند متغیره خطی استفاده شد. دامنه تغییرات حجم آب کاربردی (آب آبیاری و بارش مؤثر) در مزارع از میزان 4085/5 الی 7865/3 مترمکعب در هکتار در نوسان بود. نتایج مقایسه میانگین عملکرد دو سامانه آبیاری در آزمون تی (t-Test) نشان داد دو سامانه بارانی و سطحی به ترتیب با عملکردهای 2614 و 2330 کیلوگرم در هکتار اختلاف معنی داری با هم نداشتند. بهره وری آب کاربردی در مزارع سنتی و مدرن به ترتیب معادل 0/386 و 0/486 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه شدند که اختلاف معنی داری با هم داشتند. نتایج تجزیه و تحلیل واریانس در مدل رگرسیون نشان داد در بین متغیرهای مستقل، عملکرد با آمارۀt به میزان (23/997) و ضریب بتایی معادل (0/880)، بیشترین اثر مثبت معنی دار در سطح 1 درصد بر بهره وری آب کاربردی داشت و پس از آن حجم آب کاربردی با آمارۀt به میزان (11/702-) و ضریب بتایی معادل (0/793-) بیشترین اثر منفی و معنی دار در سطح 1 درصد بر بهره وری آب کاربردی داشت. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد نوبت های آبیاری، همبستگی مثبت و معنی داری در سطح 5 درصد با صفات حجم آب کاربردی و عملکرد داشتند. این میزان همبستگی به ترتیب معادل 0/455 و 0/380 بودند. با بیشترشدن نوبت های آبیاری درعمل حجم آب آبیاری کاهش یافته و به اندازۀ نیاز گیاه نزدیک شده و همین مسئله موجب افزایش بهره روری آب شد.

ارزیابی تغییر اقلیم با استفاده از مدل گردش عمومی جو (AOGCM) و تأثیر آن بر رواناب با استفاده از مدل HEC-HMS

جهانگیر عابدی کوپایی

با توجه به آشکارشدن تغییرات اقلیمی در اکثر مناطق دنیا و اثر آن بر بخش های مختلف چرخه آب، آگاهی از وضعیت منابع آب به منظور مدیریت صحیح منابع و برنامه ریزی برای آینده ضروری است. از این رو مطالعات زیادی در مناطق مختلف با هدف تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فرآیند هیدرولوژیک در دوره های آتی انجام شده است. در مطالعه حاضر به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب سطحی با استفاده از مدل گردش عمومی جو (AOGCM) در شهرستان خمینی شهر پرداخته شد. برای این کار از شبیه سازی دمای حداکثر و حداقل و بارش دوره آتی (2049-2020) با استفاده از میانگین گیری وزنی از سه مدل با کمترین خطا برای هر یک از پارامترهای دمای حداقل و حداکثر و بارش، بر اساس سناریوی انتشار A2 و B1 (حالت بدبینانه و خوش بینانه) از مجموعه مدل های AOGCM-AR4 استفاده شد و به منظور ریزمقیاس نمایی، از مدل LARS-WG استفاده شد. به منظور پیش بینی رواناب نیز از نرم افزار HEC-HMS استفاده شد. نتایج به دست آمده ناشی از بررسی اثر تغییر اقلیم در دوره آتی (2049-2020) نسبت به دوره مشاهداتی (2000-1971)، در سناریو A2 برای دمای حداقل و حداکثر به ترتیب و به طور میانگین افزایش 1/1 و 1/6 درجه سانتی گراد و کاهش 17/8 درصدی بارش را نشان داد و در سناریو B1 نیز برای دمای حداقل و حداکثر به ترتیب و به طور میانگین افزایش 1/1 و 1/4 درجه سانتی گراد و کاهش 13 درصدی بارش به دست آمد. نتایج مربوط به رواناب در شش سناریوی موجود متفاوت بود، بدین صورت که بیشترین کاهش رواناب مربوط به سناریوی کاربری اراضی ثابت و سناریو A2 (کاهش 22/3 درصدی) و بیشترین افزایش مربوط به سناریوی افزایش 45 درصدی شهری و سناریوB1 (افزایش 5/8 درصدی) است. پس با توجه به اینکه در آینده بدون شک افزایش بافت شهری وجود خواهد داشت به همین دلیل حجم رواناب در آینده، قابل ملاحظه خواهد بود که از این حجم می توان برای تغذیه آب زیرزمینی و آبیاری باغات و فضای سبز شهرستان بهره برد.

تعیین مستعدترین مناطق وقوع سیلاب با استفاده از مدل بیشینه‌ی بی‌نظمی (MaxEnt) در حوزه آبخیز مرزداران، استان تهران

فریبرز یوسفوند

هدف از انجام این پژوهش پهنه بندی مناطق مختلف حوزه مرزداران از نظر خطر وقوع سیل است. از آنجایی که بودجه اختصاص یافته برای انجام کارهای مدیریتی محدود است و امکان انجام عملیات در کل حوزه امکان پذیر نمی باشد، بنابراین، داشتن نقشه ای با اولویت بندی مناطق مختلف از نظر احتمال وقوع سیلاب بسیار مفید وضروری است. بدین منظور، از مدل معروف و شناخته شده یادگیری ماشین یعنی مدل بیشینۀ بی نظمی (MaxEnt) به لحاظ الگوریتم محاسباتی توانمند در زمینه ارزیابی فرایند وقوع سیلاب به عنوان بنچ مارک استفاده شد. شواهد سیلاب با استفاده از بازدیدهای میدانی،گزارش ها و اطلاعات سازمانی موجود ثبت و در سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در قالب نقشه تهیه شد. همچنین براساس مرور منابع گذشته، لایه های مربوط به دوازده عامل کنترل کننده به عنوان عوامل پیش بینی کننده وقوع سیل در منطقه مورد مطالعه در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شدند. به منظور ارزیابی نتایج مدل سازی، از مقدار مساحت زیر منحنی (AUC) استفاده شد. سپس براساس نقشه تهیه شده مستعدترین مناطق وقوع سیلاب که برای اجرای عملیات مدیریتی در اولویت هستند، شناسایی شدند. بر اساس نتایج حدود 100 کیلومترمربع از مساحت منطقه مورد مطالعه جزء مستعدترین مناطق برای انجام عملیات مدیریتی شناسایی شدند. بر اساس نتایج دقت مدل بیشینه بی نظمی 98 درصد در مرحلۀ آموزش و 95 درصد در مرحله اعتبارسنجی بدست آمد. لایه های فاصله از آبراهه، تراکم زهکشی و شاخص رطوبت توپوگرافی به ترتیب از مؤثرترین عوامل در وقوع سیلاب شناخته شدند.

اثر دور ‌آبیاری، کود نیتروژن و روش کشت بر عملکرد و کارایی مصرف آب نیشکر

هوشنگ جعفری نیا

با توجه به شرایط اقلیمی ایران، افزایش کم آبی و تأثیر آن بر کارایی مصرف آب و کودهای شیمیایی، آزمایشی به منظور بررسی تأثیر دور آبیاری (6، 9 و 12 روز)، سطوح مختلف کود نیتروژن (200، 300 و 400 کیلوگرم اوره در هکتار) و روش کشت (روی پشته یا هیلینگ آپ شده و داخل جویچه) بر عملکرد و بهره وری آب نیشکر به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار در شرکت کشت و صنعت حکیم فارابی خوزستان انجام شد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد بیشترین عملکرد نیشکر (106/73 تن در هکتار) در دور آبیاری 9 روز به دست آمد، در حالی که کمترین آن (59/10تن در هکتار) در دور آبیاری 12 روز مشاهده شد. همچنین، با کاربرد 400 کیلوگرم اوره در هکتار، بیشترین عملکرد نیشکر (99/89 تن در هکتار) به دست آمد و کشت درون جوی در مقایسه با کشت روی پشته عملکرد بیشتری را داشته است. بیشترین کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد ساقه نیشکر و شکر تولیدی به ترتیب با 3/55 و 0/34 کیلوگرم به ازای هر مترمکعب آب مصرفی، در دور آبیاری 9 روز به دست آمد. افزایش معنی دار کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد ساقه نیشکر در تیمار 400 کیلوگرم اوره در هکتار در مقایسه با دو سطح کودی دیگر مشاهده شد. هرچند در کارایی مصرف آب شکر تولیدی اختلاف معنی داری مشاهده نشد. نتایج پژوهش نشان داد که دورهای آبیاری 6 و 9 روز در اکثر صفات مورد بررسی تفاوت معنی داری نسبت به یکدیگر نداشتند، بنابراین در شرایطی که سطح کشت نیشکر زیاد و مقدار آب قابل دسترس محدود است، افزایش فواصل آبیاری (2 تا 3 روز بیشتر) برای نیشکر توصیه می شود. کشت در داخل جویچه می تواند در کاهش آب مصرفی نیز نقش مؤثری داشته باشد. بنابراین، کم آبیاری به همراه مصرف مناسب و متعادل کود نیتروژن می تواند به عنوان یک راهبرد مناسب در کشت نیشکر مورد استفاده قرار گیرد.

بهینه‌سازی بهره‌برداری از مخزن سد با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری تحت شرایط خشکسالی هواشناسی (مطالعه موردی: سد آیدوغموش)

سید فرهاد موسوی

با توجه به افزایش جمعیت و کمبود منابع آب در ایران، یکی از گام های اساسی در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب، بهینه‏سازی بهره برداری از مخازن سدها است. در این پژوهش، اثر خشکسالی هواشناسی بر بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد آیدوغموش در شمال غربی ایران، تحت اثر تغییر اقلیم در آینده و با بهره گیری از الگوریتم های فراابتکاری ارزیابی شد. از سناریوهایSSP2-4.5 و SSP2-8.5 گزارش ششم IPCC و مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG برای ایستگاه هواشناسی سد آیدوغموش برای دوره پایه (1978-2014) و دوره های آینده (2022-2040) و (2070-2100) استفاده شد. جریان ورودی و خروجی سد و بهره برداری بهینه از مخزن سد با استفاده از الگوریتم های ژنتیک، کپک مخاطی و جامعه مورچگان، به تنهایی و در حالت ترکیبی، ارزیابی شد. نتایج سناریوی انتشار برتر SSP2-8.5 نشان داد که بارندگی سالانه در دوره های آینده نسبت به دوره پایه به ترتیب 8/9 و 14/5 میلی متر کاهش خواهد یافت. تابع هدف بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد به صورت کمینه سازی مجموع مجذور کمبودهای نسبی در هر ماه و حداکثرکردن اعتمادپذیری، در دوره آماری 2011 تا 2021 تعریف شد. نتایج نشان داد که از نظر اطمینان پذیری زمانی، آسیب پذیری و پایداری، الگوریتم ترکیبی کپک مخاطی– ژنتیک با مقادیر 73/0، 0/32 و 28/78 بهتر از سایر الگوریتم ها بوده است. پیش بینی مقدار جریان ورودی و خروجی سد با استفاده از الگوریتم ترکیبی کپک مخاطی- ژنتیک به ترتیب با 13 و 19 درصد خطا در مقایسه با سایر مدل ها، نشان دهنده دقت خوب آن است.

ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر تبخیرتعرق پتانسیل گیاه انبه: مطالعه موردی دشت میناب

حمیدرضا کمالی

با توجه به تأثیرهای تغییر اقلیم بر میزان تبخیرتعرق و در نتیجه میزان برداشت از منابع آبی، پیش بینی تغییرات اقلیمی در جهت مدیریت بهتر منابع آبی و کاهش آسیب های ناشی از خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رتبه اول تولید انبه در کشور ایران متعلق به استان هرمزگان بوده که بیشترین مقدار تولید انبه در این استان متعلق به شهرستان میناب است. در پژوهش حاضر با استفاده از پارامترهای هواشناسی مقدار تبخیرتعرق گیاه انبه در شهرستان میناب با روش پنمن فائو طی سال های 1985 تا 2020 محاسبه شد. در ادامه با پیش بینی مدل های گردش عمومی جوی- اقیانوسی به وسیله آخرین نسخه داده های C‏MIP در قالب گزارش ششم (CMIP6) و انجام اصلاحات انحراف آماری در محیط پایتون، مقادیر تبخیرتعرق این گیاه طی سال های 2021 تا 2100 با دو سناریوی خوش بینانه و بدبینانه تخمین زده شد. طبق نتایج به دست آمده، در سال های آینده با توجه به افزایش دمای سالانه، مقادیر تبخیرتعرق بصورت میانگین، سالانه به مقدار 0/31 میلی متر در حالت خوش بینانه و 1/23 میلی متر در حالت بدبینانه افزایش خواهد داشت.

مقایسه شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) و شاخص کمبود آب (WDI) در گیاه گندم با استفاده از فناوری سنجش از دور (RS)

حسین جعفری

قابلیت سنجش از دور (RS) در برنامه ریزی آبیاری به دلیل جمع آوری داده ها در سطح وسیع با سرعت بیشتر و هزینه کمتر، در جهان پذیرفته شده است. شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) و شاخص کمبود آب (WDI) جزء شناخته ترین شاخص های تنش آبی هستند. وابستگی شاخص CWSI به تراکم کامل پوشش گیاهی، باعث عدم استفاده از این شاخص در برنامه ریزی آبیاری در مراحل اولیه رشد گیاهان می شود. در صورتی که برآورد شاخص کمبود آب با استفاده از فناوری سنجش از دور، این محدودیت را ندارد. به منظور بررسی دقت این شاخص آزمایشی در سال زراعی 98-99 در شهر کرج اجرا شد. در این آزمایش، ابتدا بر اساس داده های میدانی و مطابق دستورالعمل حد بالا و پایین تنش آبی و شاخص تنش آبی گیاه گندم (CWSI) تعیین شد سپس با استفاده از تصاویر ماهواره ای اختلاف دمای سطح مزرعه و هوا (Ts-Ta) و شاخص NDVI برآورد و بر اساس آن ها شاخص کمبود آب (WDI) گندم محاسبه شد. در انتهای فصل، مقادیر شاخص های WDI و CWSI برآوردشده در ماه های فروردین، اردیبهشت و خرداد با استفاده از پارامترهای آماری مقایسه و ارزیابی شدند. نتایج نشان از ضریب تبیین بالا بین این دو شاخص در این سه ماه به ترتیب معادل 0/77، 0/85 و 0/71 داشت.

کاربرد تحلیل مسیر برای تشخیص عوامل مؤثر بر ضریب زبری در کانال‌های با پوشش سوروف (Echinocola crus-galli)

ابوالفضل ناصری

با توجه به گستردگی قابل توجه پراکنش گیاه سوروف (Echinocola crus-galli) در کانال های خاکی، انتخاب دقیق ضریب زبری برای طراحی و بهره برداری از کانال های خاکی، لازم و ضروری است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف دقیق سازی ضریب زبری در کانال‏های خاکی دارای گیاه سوروف در شبکه آبیاری و زهکشی مغان و بهره‏گیری از قابلیت روش‏ تحلیل مسیر برای تعیین عوامل مؤثر بر ضریب زبری در این نوع کانال ها انجام شد. برای انجام آزمایش ها، 42 مقطع از کانال های خاکی انتخاب شدند. وی‍ژگی های هندسی و هیدرولیکی این مقاطع کانال های خاکی اندازه گیری شد. علاوه بر آن، تراکم گیاه در واحد سطح و وزن تر نیز مشخص شد. برای تعیین عوامل مؤثر بر ضریب زبری از تحلیل مسیر و برای خوشه بندی این عوامل از تحلیل خوشه ای چند متغیره استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین ضریب زبری در کانال های خاکی با پوشش گیاهی سوروف برابر 0/015 بود. تحلیل مسیر نشان داد پیرامون ترشده، زیست توده سوروف، سطح مقطع جریان، سرعت جریان و شعاع هیدرولیکی به ترتیب بیشترین اثر کل را روی ضریب زبری داشتند. بر مبنای خوشه بندی در فاصله اقلیدسی 11 دو خوشه به دست آمد که خوشه اول شامل سرعت جریان، زیست توده سوروف، دبی جریان و شیب کف کانال و خوشه دوم شامل سطح مقطع جریان، پیرامون ترشده و شعاع هیدرولیکی بود. یافته های این پژوهش می تواند برای طراحی و بهره برداری از کانال های خاکی در شبکه مغان یا شبکه های با پوشش مشابه گیاهی مفید و اثربخش باشد.

ارزیابی تابع‌های انتقالی رگرسیونی، ماشین بردار پشتیبان و برنامه‌ریزی بیان ژن در پیش‌بینی پارامترهای رطوبتی خاک در دشت ارسباران

فریبرز احمدزاده کلیبر

استفاده از تابع های انتقالی برای پیش بینی پارامترهای رطوبتی خاک به عنوان روش های علمی و در عین حال اقتصادی مورد تأکید و پژوهش پژوهشگران است. در این پژوهش، ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی دائم (PWP) خاک با استفاده از سه تابع انتقالی رگرسیونی (خطی و غیرخطی)، مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) براساس سه شاخص ارزیابی عملکرد ضریب تعیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و نسبت اختلاف توسعه یافته (DDR) در دشت ارسباران در شمال غرب ایران شبیه سازی شده است. پارامترهای مستقل شامل درصد رس (Cl)، درصد سیلت (Si)، درصد شن (Sa)، درصد مواد آلی (OC)، چگالی ظاهری (ρb) و چگالی حقیقی (ρs) خاک بودند که با استفاده از آزمون گاما، متغیرهای درصد Si، ρb و ρs برای پیش بینی پارامتر FC و متغیرهای ρb و ρs برای پیش بینی پارامتر PWP انتخاب شدند. نتیجه پژوهش نشان داد هر سه تابع انتقالی قادر به پیش بینی FC و PWP هستند اما مدل SVM دارای بهترین عملکرد در میان این سه گروه تابع انتقالی است به طوری که مقدار شاخص های (R2، RMSE، DDRmax) در فرایندهای آموزش و آزمون برای پارامتر FC به ترتیب (0/9908، 0/5517، 17/50) و (0/9785، 0/7004، 11/62) و برای پارامتر PWP به ترتیب (0/9872، 0/5764، 2/85) و (0/8389، 1/187، 3/09) به دست آمدند.

عملکرد و بهره‌وری آب گندم در سامانه‌های آبیاری سطحی و قطره‌ای- نواری در شرق اصفهان

سپیده آقایی

در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل کمبود میزان بارندگی و محدودیت آب امکان زیر سطح بردن تمام اراضی تحت کشاورزی فاریاب امکان پذیر نیست. به همین دلیل کشت های متراکم با روش آبیاری قطره ای که آب را در محدوده ریشه گیاه توزیع می کند می تواند گزینه مناسبی برای تولید و ارتقاء بهره وری آب باشد. اهداف این پژوهش شامل مقایسه عملکرد و بهره وری آب گندم در دو الگوی توزیع آب در آبیاری قطره ای- نواری و سطحی (آبیاری درجا) در آبیاری کامل و تنش رطوبتی در شرق استان اصفهان بود. تیمارهای آزمایشی شامل دو سامانه آبیاری (آبیاری قطره ای- نواری و سطحی) و سه سطح مختلف آبیاری (یک سطح آبیاری کامل (W1)، دو سطح کم آبیاری شامل دور آبیاری دو برابر و عمق برابر با آبیاری کامل (W2) و دریافت نصف مقدارآب در تیمار آبیاری کامل و آبیاری همزمان با آبیاری کامل (W3)) بودند. در آبیاری سطحی آبیاری یکجا بدون رواناب با راندمان 100 درصد اعمال شد. عملکرد در سطح آبیاری کامل در سامانه آبیاری قطره ای 5338/4 کیلوگرم در هکتار و در سامانه آبیاری سطحی یکجا 5772/8 کیلوگرم در هکتار بود. اعمال تنش در دو سامانه آبیاری نتایج متفاوتی به دلیلی تفاوت در الگوی خیس شدگی داشت. در سامانه آبیاری قطره ای بیشترین کاهش محصول در تیمار W2 و در سامانه آبیاری سطحی بیشترین کاهش محصول در تیمار W3 بود. همچنین، بیشترین شاخص بهره وری آب در سامانه آبیاری قطره ای 1/44kg/m³ مربوط به تیمار W3 و در سامانه آبیاری سطحی 1/46kg/m³ مربوط به تیمار آبیاری W2 بود. در سامانه آبیاری قطره ای مدیریت کم آبیاری دور ثابت عمق متغیر بهترین گزینه مدیریت کم آبیاری است. اما در آبیاری سطحی روش کم آبیاری دور متغیر عمق ثابت (به عبارتی حذف یک آبیاری یا افزایش دور آبیاری) بهترین گزینه مدیریت کم آبیاری است.

بهینه‌سازی معیارهای الگوی کشت مبتنی بر توسعه پایدار و افزایش بهره‌وری آب کشاورزی در حوضه آبریز تجن

سونیا صادقی

در مقاله حاضر با چشم انداز توسعه پایدار و با هدف افزایش بهره وری آب کشاورزی، هفت معیار به عنوان معیارهای اصلی زیست محیطی و اقتصادی، انتخاب شده و برای محصولات مهم و راهبردی در حوضه آبریز تجن استان مازندران اولویت بندی و بررسی شدند. اولویت بندی معیارها با استفاده از بهینه سازی از طریق الگوریتم ژنتیک با تابع هدفی مبتنی بر توسعه پایدار انجام شد. سپس به منظور تعیین میزان بهره وری، شاخص های بهره وری فیزیکی، بهره وری زمین و اقتصادی محاسبه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، در وضعیت موجود، در انتخاب الگوی کشت، ابتدا دسته معیارهای اقتصادی و در نهایت دسته معیارهای زیست محیطی مورد توجه کشاورزان قرار گرفته است. اما در الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، اگرچه هر یک از محصولات ترتیب معیارهای مختص به خود را دارند، اما تمامی اولویت ها دارای ترتیبی مشابه از نقطه¬نظر زیست محیطی و سپس اقتصادی هستند. با این اولویت بندی به طور متوسط معیارهای سطح زیر کشت، حجم آب مصرفی و میزان کود شیمیایی به ترتیب 26، 34 و درصد کاهش و معیارهای عملکرد محصول و سوددهی به ترتیب 43 و 61 درصد افزایش یافته است. این اولویت بندی علاوه بر تأمین معیارهای زیست محیطی و افزایش توسعه پایدار، به طور متوسط سبب افزایش بهره وری فیزیکی به میزان 148 درصد، افزایش بهره وری زمین به میزان 95 درصد و افزایش بهره وری اقتصادی به میزان 130 درصد می شود.

اثر آرایش لوله‌های هادی آبیاری قطره‌‌‌ای زیرسطحی اصلاح‌شده بر جذب پتاسیم و بهبود عملکرد پسته در دامغان

علیرضا توکلی

به منظور افزایش شاخص بهره وری آب، افزایش کارآیی مصرف کودهای پتاسیمی و تعیین اثرات آن بر رشد و عملکرد پسته، این پژوهش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و به صورت پلات های خردشده در سه تکرار و به مدت سه سال (95-1392) اجرا شد. مقادیرمختلف مصرف کود پتاسیم از منبع سولفات پتاسیم محلول در سه سطح به عنوان کرت اصلی و آرایش لوله های هادی آبیاری قطره ای اصلاح شده مطبق در هفت سطح به عنوان کرت فرعی بود. تیمارهای مصرف کود شامل سه سطح مصرف کود سولفات پتاسیم محلول بصورت کود آبیاری Fertigation)) شامل: 50‏، 75 و 100 درصد نیاز غذایی گیاه و تیمارهای آرایش لوله های هادی آبیاری قطره ای اصلاح شده مطبق (عمق قرارگیری قطره چکان نسبت به سطح زمین) شامل 40-40-40-40، 40-40-50-50، 40-40-60-60، 40-40-50-60، 40-40-50-70 و 40-40-50-80 همراه با تیمار ستون شن به طول 40 سانتی متر (شاهد) بوده است. میزان رشد سالانه و نیز میزان عملکرد پسته در تیمارهای مختلف و میزان مصرف آب، اندازه گیری و داده های عملکرد و بهره وری آب در عملکرد و بهره وری آب در رشد تیمارها مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد که وقتی کود سولفات پتاسیم و آب آبیاری در ناحیه ریشه در اختیار پسته قرار می گیرد، بهترین کارآیی را داشته و نسبت به شرایط ستون شن، برتری و مزیت دارد. مطلوب ترین وضعیت از منظر میزان عملکرد و میزان رشد مربوط به کاربرد 100 درصد کود سولفات پتاسیم محلول و آرایش 40-40-50-70 و 40-40-50-80 است. تیمارهای دارای لوله های هادی مطبق ضمن توزیع مطلوب آب و کود محلول، سبب بهبود بهره وری آب و رسیدن به دامنه 0/64-0/54 کیلوگرم بر متر مکعب از طریق کاهش مصارف غیرمفید شده است و با توجه به اینکه این شیوه آبیاری، محدودیت های مربوط به آبیاری قطره ای زیرسطحی مانند تجمع ریشه و نفوذ ریشه به داخل منافذ قطره چکان و نیز تجمع املاح را ندارد، می تواند مورد توجه قرار گیرد.

بررسی ارتباط بین غلظت رسوب معلق و ویژگی‌های آبخیز رودخانه کن تهران، با استفاده از رگرسیون مؤلفه‌های اصلی

کاظم نصرتی

ویژگی های ژئومورفیک حوضه های آبخیز دارای روابط متقابل و همبستگی بوده و مقیاس زمانی و مکانی در قالب فصل و زیرحوضه ها بر غلظت رسوب معلق تأثیرگذار است. از اهداف این مطالعه بررسی ارتباط بین غلظت رسوب معلق و ویژگی های آبخیز رودخانه کن با استفاده از رگرسیون مؤلفه های اصلی و شناخت تأثیر فصل و زیرحوضه ها بر غلظت رسوب معلق بود. بدین منظور غلظت رسوب معلق در طی چهار رخداد بارشی در سه فصل و در زیرحوضه ها اندازه گیری و محاســبه شــد. شانزده ویژگی فیزیوگرافی و کاربری اراضی در زیرحوضه ها تعیین شد و با استفاده از تجزیه مؤلفه های اصلی (PCA)، عامل یا فاکتورهای اصلی شناسایی و امتیاز هر یک از فاکتورها برای هر ویژگی محاسبه شد. نتایج تحلیل واریانس نشان داد که غلظت رسوب معلق از نظر مقیاس مکانی معنادار بوده و فصل بهار بیشترین میزان رسوب زایی را داشته است. آنالیز مازاد داده (Redundancy analysis) و تحلیل کانونیک توابع تشخیص (Discriminant function canonical analysis) بر خصوصیاتی که در عامل اول (PC1) مشارکت دارند، نشان داد که به ترتیب خصوصیات درصد سازند فرسایش پذیر، سازند به نسبت فرسایش پذیر، درصد فعالیت احداث آزاد راه (تسطیح دامنه ها) و طول آبراهه مهم ترین ویژگی های زیرحوضه ها در تولید و غلظت رسوب معلق منطقه مطالعاتی هستند.

تحلیل روند زمانی- مکانی فراوانی فرین‌های بارش روزانه ایران

علی شاهبایی کوتنایی

شناسایی رفتار فراسنج بارش از مهم ترین اصول برنامه ریزی های مرتبط با منابع آب به شمار می رود. در این پژوهش تلاش شد تا با استفاده از داده های بارش روزانه 3423 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی برای دوره 1970 تا 2016 و با انجام میان یابی به روش کریجینگ روند تغییرات زمانی نمایه های فرین بارشی کشور در قالب تحلیل یاخته ای مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه با استفاده از نمایه های صدکی (صدک کمتر از 10، کمتر از 25، 25 تا 75، 75 تا 90 و بالاتر از 90) و تحلیل رگرسیون، تغییرات فراوانی روزهای عضو هر یک از نمایه های چندکی در طول زمان محاسبه و در قالب نقشه ترسیم شد. نتایج نشان داد که در طول دوره مورد مطالعه 86/6 درصد از یاخته های مرتبط با روزهای توأم با صدک دهم یا کمتر از آن در سطح کشور، روندی افزایشی داشته اند. از سوی دیگر، یاخته های مرتبط با روزهای توأم با صدک نودم و بیش از آن نیز روندی افزایشی از خود نشان داده اند. با توجه به اینکه یاخته های توأم با صدک های 25، 25-75 (بهنجار) و صدک 75 روندی کاهشی از لحاظ تعداد روزهای گروه خود به نمایش گذاشته اند، می توان استنباط کرد که شرایط بارشی کشور و روزهای همراه با بارش به سمت مقادیر حدی حرکت کرده و احتمال خشکسالی یا سیلاب های مخرب در کشور افزایش یافته است.

بررسی تأثیر فرایند الکتروسینتیک بر کاهش نشت، افزایش زمان تخریب و افت سطح نشت در هسته رسی سدهای خاکی

امین محمودی مقدم

پژوهش حاضر با بکارگیری مدل های آزمایشگاهی سد های خاکی همگن، به بررسی تأثیر روش الکتروسینتیک بر پارامتر های نشت از جمله افت خط نشت، زمان تخریب سد در هنگام رویارویی با پدیدۀ پایپینگ و همچنین کنترل دبی نشت در زمان استفاده از این روش می پردازد. برای این منظور، برای تعیین تأثیر این روش بر افت خط نشت، دو مدل سد خاکی غیر همگن با هسته رسی قایم در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد، در زمان استفاده از روش الکتروسینتیک و زهکش افقی به خاطر حرکت آب به سمت زهکش های تعبیه شده در کف، خط نشت به صورت معناداری در محوطه الکترود های استفاده شده افت می کند. همچنین، برای تعیین تأثیر روش الکتروسینتیک بر زمان تخریب، از دو مکعب رسی استفاده شد. نتایج مقایسه ها بین مدل ها با و بدون روش الکتروسینتیک نشان داد، به ازای اعمال ولتاژ در محیط رسی، زمان تخریب به میزان 18 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین، نتایج هیدروگراف نشت دبی از مدل آزمایشگاهی سد خاکی همگن با درصد رس مخلوط شده 10 و 20 درصد نشان داد، با اعمال روش الکتروسینتیک، دبی نشت به صورت معناداری تا 32 درصد کاهش پیدا خواهد کرد. همچنین، با افزایش میزان رس، میزان تأثیر روش الکتروسینتیک نسبت به مدل شاهد بیشتر می شود.

ارزیابی عملکرد بهسازی پایدار خاک‌های متورم‌شونده با استفاده از روش MICP

مسعود میرمحمدصادقی

استفاده از روش های مبتنی بر زیست فناوری در قلمرو مهندسی ژئوتکنیک به تولد دانش نوین بیوژئوتکنولوژی انجامیده است و مطالعات متعددی نیز با استفاده از این دانش نو در مسائل مختلف ژئوتکنیکی از جمله کاهش نفوذپذیری و افزایش مقاومت برشی به ویژه در خاک های ماسه ای انجام شده و نتایج مطلوبی حاصل شده است. با این وجود، در زمینه ی بهبود خواص مکانیکی خاک های رسی، به ویژه کاهش تورم خاک های متورم شونده که یکی از انواع خاک های مسئله دار محسوب می شود، با استفاده از بیوژئوتکنولوژی پژوهش های اندکی صورت پذیرفته است. علت عمده تورم خاک های متورم شونده وجود رس های مونت موریلونیتی در این نوع خاک ها است. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی برای پایدارسازی خاک های متورم شونده نظیر آهک و سیمان، یک عمل متداول است. با این حال نگرانی های زیست محیطی مربوط به تولید گازهای گلخانه ای ناشی از تولید مواد شیمیایی و نیز اثرات مخربی که این مواد بر روی محیط زیست و خاک ها دارد پژوهشگران را به استفاده از جایگزین های تثبیت کننده پایدار دیگری ترغیب کرده است. فرایند رسوب میکروبی کلسیت (MICP) Microbial Induced Carbonate Precipitation روشی است که می تواند یک راه حل بالقوده برای حل این مشکل باشد. هدف از این پژوهش بررسی میزان اثرگذاری روش (MICP) بر روی تورم پذیری خاک های رسی متورم شونده و نیز تأثیر آن بر روی مقاومت مکانیکی این نوع از خاک ها بوده است. بدین منظور با استفاده از باکتری Sporosarcina pasteurii و کلسیم کلراید و اوره به عنوان مواد مغذی بر روی یک خاک رسی با حد روانی 53، آزمایشات تورم یک بعدی، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری و آزمایش حدود اتربرگ انجام شد. به منظور طراحی آزمایش ها و نیز تحلیل آماری نتایج، روش تاگوچی مورد استفاده قرار گرفت. این روش آزمایش ها را به طریق فاکتوریل جزئی طراحی می کند و تعداد آنها را بدون اثر قابل توجه در نتایج کاهش می دهد. به این منظور چهار فاکتور غلظت باکتری، نسبت مولاریته مواد غذایی، مدت زمان تیمار کردن و رطوبت خاک با 4 سطح تغییرات انتخاب شد. پس از انجام آزمایش ها و استخراج نتایج مشاهده شد که روش (MICP) در کاهش پتانسیل تورمی خاک های متورم شونده مؤثر واقع شده و نیز باعث افزایش قابل توجهی بر روی مقاومت فشاری محدود نشده خاک و مقاومت برشی زهکشی نشده آن می شود.

تأثیر مقدار نانوسلولز در نانوکامپوزیت‌های هیدروژلی بر روی استحکام سله‌های ایجاد شده (مطالعه موردی: ماسه‌بادی کویر سیازگه ابوزیدآباد)

ابوالفضل رنجبر فردوئی

حفظ ساختار خاک و ثبات آن، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که خاک دارای ثبات ساختاری ضعیف بوده، ضروری است. تخریب خاک و سله های آن می تواند باعث فرسایش بادی و بیابان زایی شود. هدف از این مطالعه، بررسی اثر استفاده از مالچ نانوکامپوزیتی هیدروژلی در تثبیت سطوح ماسه ای است. به منظور بررسی میزان فرسایش پذیری نمونه های تیمار شده با مقادیر مختلف نانوکامپوزیت هیدروژلی از آزمایش تونل بادی استفاده شد. مقاومت فشاری نمونه ها از طریق نفوذسنج دستی اندازه گیری شد. نانوکامپوزیت های تهیه شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و پراش پرتو ایکس(XRD) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از تونل بادی نشان داد که اضافه کردن نانوکامپوزیت هیدروژلی به نمونه ها باعث بهبود 100 درصدی نرخ فرسایش پذیری خاک در برابر باد با سرعت 15m/s در مقایسه با نمونه شاهد شد. ایجاد اتصال در بین ذرات ماسه از طریق پاشش نانوکامپوزیت هیدروژلی عامل بهبود خاصیت فرسایش پذیری ماسه است. اندازه گیری مقاومت مکانیکی نمونه های تیمار شده بعد از 30 روز نشان داد که میزان مقاومت سله های تشکیل شده با افزایش مقدار نانوذره سلولزی در کامپوزیت افزایش پیدا کرد که می توان آن را به دلیل افزایش سطح بالای نانوذره و امکان اتصالات بیشتر بستر پلیمری نانوکامپوزیت با ذرات ماسه بیان کرد. درحالی که قطر سله تشکیل شده با افزایش غلظت تغییر چندانی از خود نشان نداده و نمونه تیمار شده با نانوکامپوزیت های حاوی 3 درصد نانوذره در قیاس با نمونه های دیگر ضخامت و مقاومت بیشتری داشت.

بررسی تأثیر دور آبیاری در سامانه آبیاری قطره‌ای زیرسطحی بر تغییرات شوری خاک و عملکرد گیاه ذرت برای مناطق مرکزی خوزستان

داود خدادادی دهکردی

به منظور پایش و مقایسه تغییرات املاح در نیمرخ خاک اطراف ریشه گیاه ذرت، میزان عملکرد گیاه و بهره وری آب ذرت، آزمایشی با راه اندازی دو سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی با عمق کارگذاری cm30 از سطح خاک وآبیاری قطره ای تیپ، با دو دور آبیاری 2 و 4 روزه در قالب بلوک کاملاً تصادفی در سه تکرار در دو سال زراعی 1398-1397 و 1399-1398، در ایستگاه تحقیقات کشاورزی اهواز انجام شد. نتایج پایش املاح خاک حاصل از نمونه برداری از اعماق (0-25 ،25-50 و 50-75) سانتی متری، نشان داد که شوری خاک در سال دوم، در هر دو سامانه در نتیجه بهبود کیفیت آب آبیاری از (3/61 به 2/01) دسی‎زیمنس برمتر، تا دو برابرکاهش پیدا کرد. نتایج حاصل از پایش املاح خاک، بیشترین نسبت کاهش شوری با دورآبیاری 2روزه در هردو سامانه آبیاری را نشان داد. بیشترین آبشویی درعمق آبیاری 25-50 سانتی متری درسامانه آبیاری قطره‎ای زیرسطحی و عمق0-25 سانتی متری سامانه تیپ صورت گرفت. بیشترین عملکرد علوفه تر و خشک گیاه ذرت به ترتیب 9/31 و13/7 تن درهکتار و بهترین بهره وری آّب بر اساس علوفه خشک ذرت به میزان 1/74kg/m³، در سامانه آبیاری قطره ای نواری (تیپ) با دور آبیاری دو روزه و در سال دوم زراعی به دست آمد. نتایج حاصل از اندازه گیری شوری خاک نیز نشان داد که اجرا و بهره برداری از سیستم آبیاری قطره ای می تواند زمینه ساز بهبود کیفیت خاک به عنوان مهم ترین منبع تجدیدناپذیر کشاورزی باشد.

اثر موقعیت شیب بر کانی‌شناسی بخش رس خاک‌ها در دو ردیف پستی و بلندی با مواد مادری متفاوت در بخشی از حوضه آبخیر سد کارون 3، شرق استان خوزستان

سعید حجتی

ماده مادری و پستی و بلندی از عوامل تشکیل دهنده خاک بوده که با تأثیر بر پارامترهای مختلف، تکامل خاک را تحت تأثیر قرار می دهند. این مطالعه با هدف مقایسه اثر مواد مادری مارنی و آهکی در موقعیت های مختلف شیب شامل قله شیب، شانه شیب، پای شیب و پنجه شیب بر ترکیب کانی های رسی و شناسایی منشأ تشکیل آنها در بخشی از حوضه آبخیز سد کارون 3 انجام شد. بر این اساس، از لایه های مختلف 8 خاکرخ مختلف نمونه برداری و برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک ها و کانی شناسی رس ها بررسی شد. نتایج نشان داد که نوع و فراوانی کانی های شناسایی شده برای هر دو مواد مادری بیشتر متأثر از موقعیت پستی و بلندی هستند. ترکیب کانی های شناسایی شده در ردیف پستی و بلندی با مواد مادری مارنی شامل کانی های کائولینیت، پالیگورسکیت، اسمکتیت، کلریت، میکا و کوارتز و در ردیف پستی و بلندی با مواد مادری آهکی کانی های پالیگورسکیت، اسمکتیت، کلریت، میکا و کوارتز است و بیشتر کانی های شناسایی شده در همه موقعیت ها در افق C نیز مشاهده شدند. اما در مواد مادری مارنی کانی کائولینیت و احتمال پدوژنز بودن بخشی از اسمکتیت در قسمت های پایدار شیب و برای مواد مادری آهکی کانی اسمکتیت به صورت پدوژنیک تشکیل یافته اند. نتیجه رابطه ویور و بک نشان دهنده این بود که غالب کانی ها در بازه تعادلی کانی پالیگورسکیت قرار دارند.

ارزیابی حساسیت به فرسایش واحدهای سنگ‌شناسی حوزه آبخیز واز استان مازندران با استفاده از انگشت‌نگاری

عبدالواحد خالدی درویشان

فرسایش خاک و به دنبال آن تولید رسوب مهم ترین پدیده ای است که باعث تخریب خاک و محیط زیست در بسیاری از مناطق شده و در حال افزایش است. انگشت نگاری رسوبات روشی برای شناسایی منابع رسوب و تعیین سهم مشارکت هر یک از منابع در تولید رسوب است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی حساسیت به فرسایش نسبی واحد های سنگ شناسی و تعیین سهم هریک از واحدها در تولید رسوب بستر با بهره گیری از ویژگی های ژئوشیمیایی در رودخانه واز واقع در استان مازندران انجام گرفت. برای این منظور تعداد 33 نمونه خاک از سطح حوزه آبخیز و یک نمونه رسوب بستر در خروجی حوزه آبخیز برداشت شد. سپس با استفاده از سه آزمون آماری دامنه، کروسکال والیس و تحلیل تابع تفکیک، پنج ردیاب B، Al، Sc،Mo ، Sn به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شدند. در نهایت با استفاده از ردیاب ها ی بهینه و مدل ترکیبی چندمتغیره سهم واحد های سنگ شناسی با طبقات حساسیت خیلی شدید (A)، شدید (B)، متوسط تا شدید (C) و متوسط (D) در تولید رسوب بستر با استفاده از بسته FingerPro در نرم افزار R به دست آمد. نتایج نشان داد که سهم طبقات حساسیت خیلی شدید (A)، شدید (B)، متوسط تا شدید (C) و متوسط (D) در تولید رسوب بستر به ترتیب برابر با 24/23، 50/77 ، 15/62 و 9/36 درصد است. در ادامه به منظور حذف اثر مساحت در نتایج، سهم ویژه هر یک از طبقات حساسیت نیز محاسبه شد. واحد سنگ شناسی Qal شامل رسوبات کواترنری بستر و کناره های رودخانه با حساسیت خیلی شدید نسبت به فرسایش (A) و سهم ویژه 0/0807 درصد در هر هکتار بیشترین مشارکت را در تولید رسوب بستر حوزه آبخیز واز دارد.