علوم آب و خاک

مطالعه اثرات بیوفیلم پریفایتون بر فرایند نیتریفیکاسیون در اراضی شالیزاری

حسینعلی علیخانی

استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی نیتروژنی در شالیزارها موجب آلودگی خاک، آب و هدررفت منابع شده است. با توجه به اینکه بیوفیلم پریفایتون تشکیل شده در اراضی شالیزاری مسئول اصلی تبادلات عناصر غذایی است، پژوهشی با هدف بررسی اثر پریفایتون در فرایند نیترات سازی در شالیزارها طراحی و با 12 تیمار اجرا شد. تیمارها شامل پریفایتون، نیتریفیکاتورهای پرتوان و کم توان جداشده از پریفایتون و پریفایتون غنی شده با نیتریفیکاتورها و ترکیب آن ها با بازدارنده شیمیایی دی سیان دی آمید بودند. پژوهش به صورت کشت گلخانه ای برنج در مدت 30 روز انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که کاربرد همزمان پریفایتون غنی شده با نیتریفیکاتور کم توان و دی سیان دی آمید می تواند موجب افزایش میزان نیتروژن کل، فسفر و آمونیوم در خاک و نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم، طول اندام هوایی و وزن خشک در گیاه برنج شود. همچنین این تیمار موجب کاهش تبدیل آمونیوم به نیترات و متعاقب آن کاهش پتانسیل نیترات سازی در خاک شد و با افزایش تجمع آمونیوم باعث افزایش بهره برداری گیاه برنج از آن شد. پریفایتون می تواند به عنوان یک مخزن جدید برای جداسازی انواع میکروارگانیسم ها در نظر گرفته شود و همچنین استفاده از آن در شالیزارها به عنوان یک راه حلی زیستی نوین و سالم برای کنترل فرایند نیترات سازی به همراه کاربرد کمتر مواد شیمیایی بازدارنده در مسیر پژوهش های آینده قرار گیرد.

ارزیابی سناریوهای مختلف سیاست برنامه‌ریزی منابع آب با رویکرد همبست آب، غذا و زمین در شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود

سمیه جنت رستمی

در این مطالعه، یک مدل مفهومی مبتنی بر سیستم پویا برای بهینه سازی مدیریت آب، زمین و تولید محصولات کشاورزی (چای و برنج) در نواحی آبیاری شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود توسعه داده شد. به منظور شناخت رفتار شبکه و تهیه مدل شبیه سازی سیستم از یک مدل مفهومی مبتنی بر مدل پویایی سیستم استفاده شد که در محیط MATLAB/Simulink شبیه سازی مدل انجام شد. در ادامه با استفاده از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک مدل بهینه سازی سیستم مورد مطالعه به صورت یک مدل چندهدفه توسعه داده شد و سپس با استفاده از روش وزن دهی توابع هدف، شرایط مختلف مدیریتی اجرا شد. نتایج نشان داد که انتخاب بهترین پاسخ از مدل های بهینه سازی چندهدفه به مقادیر وزنی توابع هدف وابسته است و با تغییر این مقادیر، تصمیم گیرندگان می توانند پاسخ های متنوعی برای مسائل پیچیده بهینه سازی ارائه دهند. مدل بهینه سازی با ترکیب وزنی مختلف، سطح زیر کشت و تخصیص آب را به گونه ای تعیین می کند که کمبود آب کمینه و عملکرد محصولات بیشینه شود. علاوه بر این، یافته ها حاکی از آن است که کانال های شبکه آبیاری نقش حیاتی در تأمین نیاز آبی دارند و تخصیص عادلانه آب برای جلوگیری از برداشت بی رویه و پیامدهای منفی مانند پیشروی آب شور و فرونشست زمین ضروری است. مطالعه نشان می دهد که بهترین راهکار به شرایط محلی و سیاست های تصمیم گیرندگان بستگی دارد. برای دستیابی به بیشترین سود اقتصادی و پاسخگویی به نیازهای آب، پیشنهاد می شود از ترکیب وزنی نزدیک به استفاده شود. درنهایت، این مدل به مدیران و تصمیم گیرندگان کمک می کند تا با تغییر سطح زیر کشت و بهره برداری بهینه از منابع آب، کمترین میزان کمبود آبی را در منطقه ایجاد کنند.

ارزیابی میزان تولید غلاتِ در معرض خشکی ناشی از تغییرات اقلیمی در ایران

هادی رمضانی اعتدالی

کشاورزی به عنوان یکی از مهم ترین بخش های اقتصادی و اجتماعی در ایران همواره تحت تأثیر شرایط آب وهوایی، منابع آب و مدیریت مزرعه قرار داشته است. افزایش بهره وری و بهبود مدیریت منابع در تولید محصولات زراعی می تواند به توسعه پایدار کشاورزی و امنیت غذایی کمک کند. هدف این پژوهش بررسی این مورد است که چه میزان از تولید گندم، جو و ذرت در کشور به تفکیک کشت های آبی و دیم تحت تأثیر چه شدتی از خشکی اقلیمی (برمبنای مجموعه مدل های برونداد اقلیمی سری ششم: CMIP6) قرار خواهد گرفت. این پژوهش با استفاده از میزان تولید محصولات گندم، جو و ذرت به تفکیک کشت های آبی و دیم در استان های کشور طی سال های 1371 تا 1402 که توسط سازمان جهاد کشاورزی ارائه شده، انجام شده است. برای بررسی تغییرات خشکی تحت تأثیر سناریوهای اقلیمی، داده های اقلیمی از پایگاه NEX-GDDP دریافت و شاخص خشکی دومارتن مبنا بوده است. بر اساس نتایج مشخص شد که میزان تولید گندم، جو و ذرت دیم که طی سال های 1997 تا 2014 (دوره پایه) تحت شرایط اقلیمی نیمه خشک تا خیلی خشک قرار داشتند، به ترتیب حدود 2076، 434 و 15 هزار تن است که با گسترش شرایط خشکی در کشور طی دوره آتی و تحت سناریوی SSP2 به 3333، 693 و 16 هزار تن و تحت سناریوی SSP5 به 3558، 842 و 16 هزار تن افزایش پیدا خواهد کرد. همچنین میزان تولید گندم، جو و ذرت آبی در معرض شرایط اقلیمی نیمه خشک تا خیلی خشک در 1997 تا 2014 (دوره پایه) به ترتیب 6240، 1683 و 5842 هزار تن، تحت سناریوی اقلیمی SSP2 حدود 7126، 1757 و 6253 هزار تن و تحت سناریوی SSP5 به ترتیب حدود 7348، 1780 و 6324 هزار تن تخمین زده شده است. بر اساس نتایج مشخص شد که شرایط اقلیمی در کشور و به ویژه در مناطق مرکزی، جنوب، جنوب شرقی و جنوب غربی کشور به سمت خشک تر شدن پیش می رود؛ بنابراین، برنامه ریزی و سیاست گذاری های هوشمندانه، استفاده از فناوری های نوین و بهبود مدیریت منابع آب وخاک می تواند به کاهش اثرات منفی ناشی از این تغییرات و سازگاری بهتر با شرایط جدید کمک کند. توجه به این مسائل و اجرای راهکارهای مؤثر از اهمیت زیادی به منظور رسیدن به پایداری در بخش کشاورزی برخوردار است.

اثر نانوذرات و یون‌های نقره بر غلظت پروتئین‌ها و آمینواسیدها در ستون‌های خاک

بنفشه خلیلی

خاک ها به طور مداوم در معرض نانوذرات به ویژه نانوذرات نقره قرار دارند که می تواند بر جمعیت میکروبی و چرخه نیتروژن خاک اثرگذار باشد. فرضیات این مطالعه عبارت اند از: 1) نوع گیاه موجب تغییر در پاسخ گیاه به نوع و غلظت نانوذرات می شود، 2) این پاسخ ممکن است منجر به تغییر در غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک شود و 3) ترکیب اثرهای سیستم ریشه، نوع و غلظت نقره ممکن است اثرهای تعدیل کننده ای بر غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک در طول ستون خاک داشته باشد. این فرضیات در آزمایش گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های تصادفی آزمون شد. نمونه برداری خاک از دو منطقه بادرود (33⁰ '44 "50 N, 51⁰ 57' 55" E) و فمی (33⁰ '42 17" N, 51⁰ 59' 58" E) در استان اصفهان با دو بافت متفاوت (شن و لوم) در عمق 0 تا 40 سانتی متری انجام شد. تیمارها شامل: 1) نوع خاک (شن لومی و لوم شنی)، 2) سیستم ریشه ای (خاک بدون کشت، گندم و گلرنگ)، 3) نوع نقره (تیمار بدون نقره، نانوذرات نقره و نیترات نقره) و 4) غلظت نقره (50 و 100ppm) است. گیاهان 110 روز پس از کاشت برداشت و نمونه های خاک از ناحیه ریزوسفر و خاک بدون کشت جمع آوری و غلظت پروتئین وآمینواسیدهای خاک اندازه گیری شد. در خاک بادرود با افزایش عمق غلظت پروتئین خاک به طور معنی داری (0/05>p) کاهش یافت. اگرچه تغییرات عمق تفاوت معنی داری بر غلظت پروتئین در خاک زیر کشت گندم نشان نداد، اما افزایش عمق باعث کاهش معنی دار (0/05>p) غلظت پروتئین در خاک تحت کشت گلرنگ شد. در خاک فمی، افزودن نیترات نقره منجر به افزایش معنی دار (0/05>p) غلظت پروتئین شد. این در حالی است که افزودن نانوذرات نقره تأثیر معنی داری (0/05>p) بر غلظت پروتئین خاک نداشت. در خاک بادرود بیشترین غلظت آمینواسیدهای خاک در تیمار نیترات نقره دیده شد. تیمار نانوذرات نقره اثر معنی داری (0/05>p) در غلظت آمینواسیدهای خاک نشان نداد، با این حال اعمال تیمار نقره در هر دو غلظت، افزایش معنی دار (0/05>p) آمینواسیدهای خاک را به دنبال داشت. به طور کلی، اثر نانوذرات و یون های نقره بر غلظت پروتئین ها و آمینواسیدهای خاک برحسب بافت خاک و پوشش گیاهی متفاوت بود؛ بنابراین مطالعات بیشتری به منظور تعیین مکانیسم هایی که طی آن نانوذرات و نیترات نقره بر ذخایر و چرخه نیتروژن خاک در حضور گیاه در اعماق مختلف خاک تأثیر می گذارند، لازم است.

ارزیابی تأثیر تیمارهای مختلف کم‌آبیاری بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره‌وری آب مصرفی گندم پاییزه (مطالعه موردی: شهرکرد)

مهدی قبادی نیا

آگاهی از میزان تأثیر تنش کم آبی بر عملکرد کمی و کیفی محصولات کشاورزی باتوجه به خشکسالی های متناوب اخیر و کاهش بارندگی برای مدیریت مصرف آب ضروری است. هدف این پژوهش ارزیابی تیمارهای مختلف کم ‏آبیاری بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره وری مصرف آب گیاه گندم پاییزه در منطقه شهرکرد است. برای این منظور آزمایشی با سه تکرار در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال وبختیاری در سال 1402- 1401 انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار تیمار آبیاری کامل (T100)، 80 درصد آبیاری کامل (T80)، 60 درصد آبیاری کامل (T60) و 40 درصد آبیاری کامل (T40) بودند. با اعمال تیمار کم آبیاری T60، عملکرد دانه گندم بیش از 14 درصد و اعمال تیمار کم آبیاری T80، عملکرد دانه بیش از 31 درصد کاهش یافت. همچنین دیده شد تیمار T60 دارای بیشترین بهره وری آب به میزان 1/22 کیلوگرم بر هر مترمکعب و تیمارهای T100، T80 و T40 به ترتیب دارای بهره وری آب 1/06، 1/12 و 1/19 کیلوگرم بر هر مترمکعب آب مصرفی بودند. نتایج نشان داد که کم آبیاری بر عملکرد دانه، زیست توده و بهره وری آب مصرفی گندم پاییزه در شرایط آب وهوایی منطقه شهرکرد تأثیرگذار است. نتایج این پژوهش نشان داد که تیمار کم آبیاری T80 می تواند عملکرد قابل قبول تری از نظر بهره وری آب داشته باشد.

نقشه‌برداری رقومی کربنات کلسیم معادل خاک با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست 8 و داده‌های کمکی توسط مدل‌های یادگیری ماشین در حوضه آبخیز بدر، استان کردستان

مسلم زرینی بهادر

کربنات کلسیم معادل خاک (CCE) یکی از ویژگی های مهم خاک است. پیش بینی مقدار کربنات کلسیم معادل خاک برای مدیریت پایدار حاصلخیزی خاک ضروری است. مطالعه حاضر با هدف نقشه برداری رقومی کربنات کلسیم معادل با استفاده از متغیرهای کمکی محیطی و تصاویر ماهواره لندست 8 و مدل های پیش بینی کننده و معرفی بهترین مدل ها، در حوضه آبخیز بدر در جنوب شهرستان قروه انجام گرفت. برای انجام این پژوهش در مرحله اول، نقشه ژئومرفولوژی با استفاده از نقشه زمین شناسی و بر اساس روش ژئوپدولوژی زینک در محیط سامانه اطلاعات جغرافیائی ترسیم شد. در مرحله دوم، محل 125 خاکرخ مطالعاتی بر اساس تکنیک ابر مکعب لاتین تعیین شد و کربنات کلسیم معادل افق های خاک با روش تیتراسیون با اسید اندازه گیری شد. متغیرهای کمکی شامل مشتقات مدل رقومی ارتفاع، شاخص های سنجش ازدور دریافتی از ماهواره لندست 8 و نقشه ژئوپدولوژی بودند که انتخاب متغیرهای کمکی مناسب با استفاده از روش تجزیه مؤلفه های اصلی (PCA) انجام شد. در مرحله سوم، مدل سازی انجام، نقشه های رقومی کلاس ها و ویژگی های خاک تهیه شد و ارزیابی مدل ها صورت گرفت. برای برآورد کربنات کلسیم معادل خاک، در مطالعه حاضر دو حالت مختلف بررسی شد. در حالت اول، مدل های شبکه عصبی مصنوعی، تحلیل درخت تصمیم، جنگل تصادفی، مدل نزدیک ترین همسایه K برای پیش بینی استفاده شدند. همچنین به منظور ترکیب نتایج مدل ها، از مدل رگرسیون خطی چندگانه استفاده شد. در میان مدل های استفاده شده برای پیش بینی مقدار کربنات کلسیم معادل با استفاده از روش اعتبارسنجی کافلد 10 مکانی، مدل رگرسیون خطی چندگانه (MLR) با ضریب تعیین 0/796 و ریشه دوم متوسط مربعات خطا 6/514 از بیشترین دقت برای پیش بینی برخوردار بوده است. این در حالی است که با استفاده از روش اعتبارسنجی کافلد 5 تصادفی، مدل نزدیک ترین همسایه K (KNN) با ضریب تعیین 0/9845 و ریشه دوم متوسط مربعات خطا 2/1258 از بیشترین دقت برای پیش بینی برخوردار بوده است. به دلیل مکانی بودن روش اعتبارسنجی کافلد 10 مکانی، استفاده از این روش بر روش اعتبارسنجی کافلد 5 تصادفی ارجحیت دارد. همچنین متغیرهای کمکی مهم در پیش بینی کربنات کلسیم معادل خاک به ترتیب اهمیت شامل شاخص کربنات، جهت شیب، ژئومورفولوژی، سطح مبنای شبکه آبراهه و شیب حوضه آبخیز بودند.

بررسی تغییرات شاخص فرسایش‌پذیری خاک مدل USLE و عوامل مؤثر بر آن (مطالعه موردی: حوضه آبخیز دوراهان - شهرستان بروجن)

فرزانه فتوحی فیروزآباد

یکی از عوامل اصلی ایجاد فرسایش آبی، ویژگی ذاتی خاک یا فرسایش پذیری است. فرسایش پذیری تابعی از توزیع اندازه ذرات، ماده آلی، ساختمان و نفوذپذیری خاک است. هدف پژوهش حاضر بررسی تغییرات عامل فرسایش پذیری خاک در رخساره های ژئومورفولوژی است. شاخص فرسایش پذیری خاک با نمونه برداری از 58 نقطه در رخساره های ژئومورفولوژی حوضه آبخیز دوراهان - بروجن با روش ویشمایر و اسمیت برآورد شد. در آزمایشگاه توزیع دانه بندی خاک، درصد مواد آلی، ساختمان خاک، مقدار سنگ ریزه، آهک، شوری، اسیدیته و نسبت جذب سدیم تعیین شد. نتایج نشان داد فرسایش پذیری خاک در کل حوضه بین 0/0661- 0/0148 تن ساعت بر مگاژول میلی متر متغیر است. شاخص فرسایش پذیری خاک (K) در رخساره های تپه ماهور با دامنه منظم و برونزد سنگی بین 25 تا 50 درصد از لحاظ مقدار بیشتر از بقیه است و از لحاظ دامنه تغییرات نیز از بقیه رخساره ها بیشترین دامنه تغییرات را دارد. از طرفی کمترین دامنه تغییرات در رخساره های ژئومورفولوژی، مربوط به رخساره تپه ماهور با دامنه منظم و برونزد سنگی کمتر از 25 درصد است. به طور کلی با حرکت از سمت شرق به غرب حوضه، شاخص فرسایش پذیری کاهش پیدا می کند و یکی از دلایل آن، وجود رخساره های برونزد سنگی بوده که به عنوان لایه پوششی از خاک محافظت می کند.

بررسی کارایی هیدرولیکی سرریز کنگره‌ای با استفاده از روش عددی Flow3D

مهدی ماجدی اصل

سرریزها در مدیریت سیلاب ها و ایمنی سدها نقش حیاتی ایفا می کنند و بخش عمده ای از هزینه های ساخت سدها را به خود اختصاص می دهند. انتخاب سیلاب های با دوره های بازگشت بلندمدت برای طراحی سیلاب از اهمیت زیادی برخوردار است، اما در برخی موارد افزایش ظرفیت سرریز از طریق افزایش عرض آن به دلیل محدودیت های توپوگرافی غیرممکن است. یکی از راهکارهای افزایش ظرفیت آبگذری سرریزها، استفاده از سرریزهای کنگره ای است که با افزایش طول مؤثر تاج سرریز در یک عرض معین، امکان عبور دبی بیشتری را با حفظ بار هیدرولیکی مشابه فراهم می آورد. در این پژوهش، عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگره ای با استفاده از مدل عددی Flow3D و داده های آزمایشگاهی بررسی شده است. ازآنجاکه انجام مطالعه های آزمایشگاهی معمولاً نیازمند صرف هزینه و زمان زیادی است، استفاده از شبیه سازی های عددی به منظور دستیابی به نتایج دقیق تر و قابل اعتمادتر برای ارزیابی رفتار هیدرولیکی سرریز کنگره ای در اولویت قرار دارد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که نرم افزارFlow3D با استفاده از پارامتر های آماریR2، DC و RMSE به ترتیب برابر است با (0/9805، 0/9725 و 0/0142) که قادر است جریان عبوری از سرریزها را با دقت زیاد مدل سازی کند. مقادیر به دست آمده ضریب دبی در Flow3D تطابق بسیار خوبی با داده های آزمایشگاهی کروکستون دارد و هم راستایی تقریبی این نتایج نشان دهنده دقت زیاد مدل عددی است. علاوه بر این در مقایسه با دبی های مختلف، برای نمونه خطای نسبی محاسباتی مشاهده شده برای دبی های 0/35، 0/6 و 0/44 (مترمکعب بر ثانیه) تقریباً 0/5 درصد محاسبه شده است، درحالی که برای دبی های 0/3، 0/4 و 0/57 به ترتیب خطاهایی معادل 8، 6 و 4 درصد مشاهده شد. نتایج نشان می دهد که این ابزارها می توانند در تحلیل های هیدرولیکی دقیق و بهینه سازی طراحی سرریزها، سیستم های آبیاری و پدیده های دینامیک سیالاتی به طور مؤثری استفاده شوند.

بهینه‌سازی الگوی کشت آبی استان فارس به‌منظور سازگاری با کم‌آبی

افشین سلطانی

کم آبی و چگونگی سازگاری با آن مهم ترین مسئله کشاورزی ایران است. بهینه سازی الگوی کشت یکی از راهکارهای اساسی برای سازگاری با کم آبی است. در مطالعه حاضر، بهینه سازی الگوی کشت محصولات گیاهی آبی در استان فارس، به عنوان یکی از مهم ترین مناطق تولید محصولات کشاورزی ایران، ارزیابی شد. برای این منظور، از برنامه ریزی ریاضی خطی مبتنی بر سامانه استانی بیلان و حسابداری آب (SAWA) استفاده شد. الگوی کشت بهینه با هدف کمینه سازی حجم آب آبیاری کاربردی تعیین و با الگوی کشت فعلی و الگوی کشت سازمان جهاد کشاورزی (اکجک) برای سال زراعی 1403-1402 مقایسه شد. بر اساس نتایج، در الگوی کشت بهینه نسبت به الگوی کشت فعلی، سطح زیرکشت گندم 30 درصد، هر یک از گیاهان جو، ذرت دانه ای، ذرت علوفه ای، یونجه، چغندرقند، سیب زمینی، حبوبات سرمادوست و گیاهان روغنی سرمادوست 60 درصد، برنج 80 درصد، درختان گرمادوست 42 درصد و سبزی و صیفی 13 درصد کاهش یافته است. در مقابل، سطح زیرکشت هر یک از گروه های گیاهی حبوبات گرمادوست و درختان سرمادوست 60 درصد و حبوبات سرمادوست 150 درصد افزایش پیدا کرده است. در مجموع، برای دستیابی به اهداف سازگاری با کم آبی و کشاورزی پایدار تعریف شده در این مطالعه، کاهش 24 درصدی سطح زیرکشت آبی در استان فارس اجتناب ناپذیر است. یکی از مهم ترین دستاوردهای اجرای الگوی کشت بهینه کاهش مصرف آب آبیاری در استان به میزان 34 درصد بدون کاهش درآمد کشاورزان است. همچنین، با وجود اینکه در الگوی کشت بهینه نسبت به فعلی، میزان تولیدات گیاهی 32 درصد کاهش پیدا کرد، ولی کشت گیاهان با بازده اقتصادی بیشتر و مصرف آب کمتر به جای گیاهان با بازده اقتصادی کمتر و مصرف آب بیشتر باعث شد تا بازدهی ناخالص اقتصادی الگوی کشت بهینه تفاوتی با الگوی کشت فعلی و اکجک نداشته باشد. مقایسه الگوی کشت بهینه با اکجک نشان داد که در اکجک به صرفه جویی آب، سازگاری با کم آبی و اصول کشاورزی پایدار به طور جدی توجه نشده است و با توجه به پیامدهای اضافه برداشت آب استان ضرورت دارد تا اکجک بازنگری و با درنظرگرفتن ضرورت سازگاری با کم آبی و پایداری تولید بهینه شود.

ارزیابی کیفیت فیزیکی خاک بخشی از زیرحوضه بهشت‌آباد در استان چهارمحال‌وبختیاری

مهدی نادری خوراسگانی

خاک های دشت شهرکرد، بخشی از زیرحوضه بهشت آباد در شهرستان شهرکرد، استان چهارمحال وبختیاری قرن ها برای تولید محصولات کشاورزی و تغذیه دام ها استفاده شده اند، درحالی که کیفیت خاک های این دشت نادیده گرفته شده است؛ بنابراین ضروری است که کیفیت این خاک ها که تحت سامانه های مختلفی مدیریت می شوند، بررسی شود. این پژوهش با هدف محاسبه شاخص های کیفیت فیزیکی خاک شامل شاخص جامع کیفیت (Integrated Quality Index, IQI) و شاخص کیفیت نمورو (Nemoro Quality Index, NQI) در کاربری های مختلف منطقه مطالعاتی انجام شد. برای رسیدن به این اهداف طی عملیات فشرده میدانی، 106 نمونه مرکب تصادفی سطحی (cm 0-25) از کاربری های مختلف جمع آوری شد. پس از تیمارهای اولیه برخی ویژگی های بارز خاک به روش های استاندارد اندازه گیری و به عنوان دسته کل داده ها (Total Data Set, TDS) در نظر گرفته شدند و برای محاسبه شاخص های کیفیت خاک IQITDS و NQITDS استفاده شدند. با استفاده از مجموعه کل داده ها و تجزیه داده ها به مؤلفه های اصلی کمترین دسته داده (Minimum Data Set, MDS) قابل استفاده برای محاسبه شاخص های کیفیت خاک IQIMDS و NQIMDS و وزن های مربوطه تعیین شدند. کمترین دسته داده ها عبارت بودند از: درصد شن، درصد مواد آلی، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، رطوبت ظرفیت زراعی، چگالی ظاهری، واکنش خاک و هدایت الکتریکی خاک. کیفیت فیزیکی خاک هر نقطه نمونه برداری با استفاده از هر دو شاخص و دو گروه داده ها تعیین شد. زمین آمار و کریجینگ معمولی برای پهنه بندی شاخص های کیفیت خاک استفاده شدند. نتایج نشان دادند که شاخص های کیفیت خاک مراتع با تفاوت معنی داری بیشتر از خاک های زراعی (آبی و دیم) هستند. همچنین کاربرد چهار شاخص کیفیت خاک نشان داد که حدود 71 درصد از مساحت خاک های منطقه مورد مطالعه در کلاس های بسیار کم، کم و متوسط کیفیت قرار دارند و رصد مدیریت این خاک¬ها ضرورت دارد.

ساخت جاذب میکرومقیاس با منشأ سیانوباکتری به روش هیدروترمال برای پیش‌تغلیظی کادمیم از آب

قاسم رحیمی

آلودگی ناشی از فلزات سنگین به دلیل سمیت و تجزیه ناپذیری آن ها یک خطر بسیار جدی برای محیط زیست و همچنین سلامتی بشر محسوب می شود. اندازه گیری و پایش غلظت های ناچیز (حتی کمتر از حد تشخیص دستگاه) در مورد آلاینده های خطرناک و زیست پایداری همچون فلز سنگین کادمیم در نمونه های آب طبیعی یک ضرورت است. استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب های کربنی کارآمدترین و رایج ترین روش پیش تغلیظی فلزات سنگین از نمونه های محیطی است. جاذب کربنی مورد استفاده در استخراج فاز جامد باید علاوه بر هزینه کم و زیست سازگاری، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مطلوبی داشته باشد. در این پژوهش از یاخته های سیانوباکتری آفانوکاپسا به عنوان یک پیش ماده ارزان قیمت برای ساخت یک جاذب میکرومقیاس با استفاده از روش هیدروترمال بهره گیری شد. ویژگی های کیفی و جذبی این جاذب با استفاده از آزمون های تجزیه دستگاهی و آزمایش های شیمیایی مبتنی بر کادمیم ارزیابی شد. جاذب ساخته شده به صورت ذرات به نسبت کروی (با اندازه کمتر از 10 میکرومتر) با سطحی ناهموار و سطح ویژه 382/02 مترمربع بر گرم بود. این جاذب به نوعی خاصیت بافری داشت که کارایی جذب کادمیم توسط آن در محدوده وسیعی از pH (3 تا 8) بیش از 90 درصد بود. سطح جاذب به لحاظ گروه های عامل اکسیژن دار و نیتروژن داری همچون هیدروکسیل، ایزوتیوسیانات و کربونیل غنی بود. هم دمای جذب کادمیم بهترین برازش را با مدل غیرخطی فروندلیچ و سرعت جذب کادمیم بهترین برازش را با مدل غیرخطی شبه مرتبه دوم داشت. متغیرهای محاسباتی مرتبط با مدل فروندلیچ از جمله شدت جذب نشان داد که جاذب تمایل زیادی به جذب غلظت های کم کادمیم دارد. کادمیم بیشترین و کمترین رقابت را برای جذب روی جاذب، به ترتیب با کاتیون های فلزات قلیایی و کاتیون های فلزات سنگین داشت. مقاومت جاذب در برابر افزایش قدرت یونی و غلظت کاتیون های رقیب به ترتیب برابر با 4 و 20 میلی گرم بر لیتر بود. کارایی شست وشوی جاذب بارگذاری شده در نسبت جاذب به محلول (1 به 1000)، در غلظت 0/3 نرمال و حجم 160 میکرولیتر شوینده (اسید نیتریک) به بیشترین مقدار خود رسید. با توجه به یافته های این پژوهش می توان گفت جاذب کربنی با منشأ سیانوباکتری آفانوکاپسا به دلیل خواص منحصربه فرد خود می تواند جاذب کارآمدی برای استفاده در استخراج فاز جامد کادمیم به منظور کاهش آلودگی زیست محیطی باشد.

بررسی آزمایشگاهی آبشستگی موضعی پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی نوع B در مصالح بستر شن و ماسه

علی خوش فطرت

سرریزهای کلیدپیانویی شکل جدیدی از سرریزهای منقاری و به صورت غیرخطی هستند. به دلیل راندمان زیاد این سرریزها در ظرفیت عبور جریان، بررسی آبشستگی موضعی و راهکار برای کاهش آن دارای اهمیت فراوانی است. در پژوهش حاضر، برای اولین بار به بررسی آبشستگی موضعی در پایین دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه ای نوع B پرداخته شد. سرریز در فاصله 5/50 متری از ابتدای کانال نصب شد و دارای ارتفاع 0/20 متر و سه سیکل (سه کلید خروجی، دو کلید ورودی و دو نیم کلید ورودی) است. از سه عمق پایاب و سه دبی جریان مختلف نیز استفاده شد. با افزایش عدد فرود ذرات و دبی جریان و کاهش عمق پایاب، بیشینه عمق آبشستگی افزایش می یابد. محدوده پارامتر بدون بعد عدد فرود ذرات در پژوهش حاضر بین 1 تا 2 متغیر است. همچنین از دو مصالح بستر شن و ماسه استفاده شد. با افزایش قطر مصالح بستر، بیشینه عمق آبشستگی کاهش خواهد یافت. شاخص آبشستگی در مصالح بستر شن به مراتب کمتر از مقدار شاخص آبشستگی در مصالح ماسه بوده و به این معنا است که خطر واژگونی سرریز در مصالح بستر شن بسیار کمتر است.