علوم آب و خاک

تحلیل همبستگی مکانی - زمانی شاخص سلامت گیاهان (VHI) با متغیرهای اقلیمی (مطالعه موردی: استان گلستان)

چوقی بایرام کمکی

این پژوهش با هدف تحلیل همبستگی مکانی – زمانی شاخص سلامت گیاهان (VHI) با متغیرهای اقلیمی شامل بارش، تبخیر – تعرق پتانسیل (PET) و دمای میانگین در استان گلستان طی دوره 2000 تا 2024 انجام شد. داده های ماهواره ای MODIS برای شاخص های گیاهی و دما و داده های اقلیمی مجموعه TerraClimate برای بارش و PET به کار گرفته شد. پس از هم ترازی داده ها، از تحلیل همبستگی متقابل (CCF) به منظور شناسایی تأخیرهای بهینه و از مدل جنگل تصادفی (Random Forest) برای ارزیابی اهمیت نسبی متغیرها استفاده شد. نتایج نشان داد میانگین دما و PET روندی افزایشی و بارش روندی کاهشی داشته اند که موجب فشار اقلیمی و کاهش VHI در بیشتر نواحی استان، به ویژه در فصل تابستان و در اراضی زراعی و مرتعی شده است. رابطه VHI با بارش مثبت (بیشترین مقدار همبستگی در اراضی زراعی برابر با 0.299)، با PET منفی (حدود 287/0-) و با دما غیرخطی (275/0) بود. اثر بارش بر VHI عمدتاً در بازه زمانی کوتاه مدت (1–0 ماه) دیده شد؛ درحالی که واکنش VHI به PET و دما با تأخیر 2 تا 4 ماه نمایان شد. نتایج مدل Random Forest نشان داد بارش مهم ترین متغیر مؤثر بر تغییرات VHI است و پس از آن PET و دما بیشترین نقش را دارند (78/0R²=، 09/0 RMSE=). این یافته ها بیانگر نقش بارش به عنوان عامل اصلی و فوری، و نقش PET و دما به عنوان عوامل ثانویه و تجمعی در سلامت پوشش گیاهی استان هستند. نتایج این پژوهش می تواند مبنایی برای تدوین برنامه های مدیریتی و سازگاری با تغییر اقلیم در حوزه کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان قرار گیرد.

استفاده از زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت در حذف رنگ متیلن بلو و دیسپرس رد 60 از محیط‌ های آبی

نوراله میرغفاری

با گسترش صنعت و کاهش میزان آب در دسترس، توجه ها به سمت بازچرخانی و تصفیه آب های استفاده شده در مراحل مختلف صنعت جلب شده است. استفاده از جاذبها یکی از روش های آسان و کم هزینه تصفیه پساب در صنایع مختلف است. در این مطالعه از زئولیت کلینوپتیلولیت برای جذب دو ماده رنگزا کاتیونی متیلن بلو و دیسپرس رد 60 استفاده شده است. برای بررسی کارایی زئولیت، چهار متغیر pH، زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه رنگ با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج حاصل شده از آزمایش های ناپیوسته، بیشترین میزان جذب رنگ متیلن بلو و دیسپرس رد 60 با استفاده از زئولیت کلینوپتیلولیت به ترتیب 9/98 و 7/78 درصد در شرایط بهینه زمان تماس120 دقیقه، غلظت رنگ50 میلی گرم بر لیتر، مقدار جاذب 20 گرم بر لیتر،10pH= برای متیلن بلو و 4pH= برای رد 60 به دست آمد. مدل شبه مرتبه دوم با مقدار 90 < R²بهترین تناسب را برای جذب مواد رنگ زا از محلول های آبی داشته است. همچنین میزان جذب مواد رنگ زا با هم دماهای جذب لانگمویر (دیسپرس رد 60) و فروندلیچ (متیلن بلو) همبستگی بهتری را از خود نشان داد. نتایج آزمایش های پیوسته نشان داد که بیشترین میزان جذب متیلن بلو و دیسپرس رد 60 به ترتیب 7/97 و 9/45 میلی گرم بر گرم بود. نتایج بیانگر کارایی قابل توجه زئولیت مورد استفاده به عنوان جاذب رنگ های کاتیونی مورد استفاده برای کاربرد در تصفیه پساب های صنعتی است.

ارزیابی روش‌های کاربرد آمینوکلات‌های آهن و سولفات آهن بر گونه‌های شیمیایی آهن در محلول خاک و جذب آهن در آفتابگردان

مینا عالی پور بابادی

این آزمایش با هدف بررسی اثربخشی روش های کاربرد آمینوکلات¬های آهن بر تعیین گونه های شیمیایی آهن محلول خاک و نیز غلظت و جذب آهن دانه آفتابگردان رقم اسکار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل دو روش کاربرد (پرایمینگ بذر و کودآبیاری) و سه نوع منبع آهن شامل آمینوکلات-های گلایسین – آهن [Fe (Gly)2]، متیونین – آهن [Fe (Met)2]، کود سولفات آهن و نیز شاهد (بدون کود) بود. به منظور تعیین گونه های شیمیایی مختلف آهن از نرم افزار Visual MINTEQ استفاده شد. نتایج نشان داد که کاربرد آمینوکلات های آهن به ویژه متیونین - آهن به طور معنی داری pH خاک را کاهش داده و موجب افزایش معنی دار غلظت آهن قابل دسترس (35/7 درصد) و نیز غلظت (13/5 درصد) و جذب آهن دانه (79/1 درصد) در گیاه نسبت به شاهد شد. کاربرد منابع آهن، به طور معنی داری غلظت گونه های شیمیایی غالب آهن (گونه Fe2+¬ و FeSO4 (aq)) را در محلول خاک افزایش داد؛ به طوری که بیشترین غلظت گونه Fe2+، با کاربرد تیمار پرایمینگ آمینوکلات متیونین - آهن نسبت به شاهد (3/1 برابر) به دست آمد. وجود همبستگی مثبت و معنی دار بین غلظت گونه های Fe2+ و FeSO4 (aq) ، با غلظت آهن قابل دسترس (به ترتیب **88/0 r=و **89/0r=) و جذب آهن دانه (به ترتیب **84/0 r=و **87/0¬r=)¬ آفتابگردان به دنبال کاربردهای مختلف منابع آهن، حاکی از نقش کلیدی این گونه ها در افزایش فراهمی زیستی آهن و بهبود جذب آن توسط گیاه در شرایط خاک آهکی بود.

مدل‌سازی گسترش فرسایش خندقی با استفاده از مدل‌های جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی در حوزه آبخیز ماهورمیلاتی استان فارس

سید مسعود سلیمان پور

فرسایش خندقی، یکی از مهم ترین انواع فرسایش آبی است. از آنجایی که میزان هدررفت خاک ناشی از این فرسایش، ارتباط مستقیمی با عوامل محیطی دارد؛ بنابراین می توان بر اساس شرایط محیطی، میزان هدررفت خاک ناشی از هر خندق را مدل سازی کرد. با توجه به اینکه مدل های یادگیری ماشین، مبتنی بر هوش مصنوعی، قابلیت زیادی در تجزیه وتحلیل اطلاعات محیطی دارند، در این پژوهش علاوه بر تعیین هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی، اقدام به مدل سازی با استفاده از دو مدل جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی و ارزیابی کارایی آنها در حوزه آبخیز ماهورمیلاتی واقع در جنوب غرب استان فارس شده است. به این منظور، اندازه گیری پارامترهای ابعادی 70 خندق، طی چهار سال (1402-1399) انجام و حجم و وزن خاک از دست رفته محاسبه شد. 15 عامل محیطی، به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده انتخاب و مدل سازی با رویکرد اعتبارسنجی متقاطع، توسط این دو مدل انجام شد و دقت مدل ها با استفاده از معیارهای کمی بررسی شد. میزان هدررفت خاک خندق ها در دوره مورد مطالعه 15300/94 تن بود. ارزیابی دقت مدل ها نشان داد مدل جنگل تصادفی بر اساس معیار ارزیابی ضریب تبیین (0/73-0/66=R2) از عملکرد بهتری برخوردار است. همچنین این مدل از نظر معیار ارزیابی شاخص خطای RSR، دارای کمترین مقدار بوده (1/03-0/66=RSR) و بیشترین دقت را به خود اختصاص داده است. از نظر شاخص ارزیابی تطابق (D)، نیز مدل جنگل تصادفی دارای بیشترین تطابق، میان داده های مشاهداتی و پیش بینی بوده و بیشترین مقدار این شاخص (0/83=D) را به خود اختصاص داد و بنابراین به عنوان مدل برتر برای پیش بینی هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی در این حوزه آبخیز معرفی شد.

ردپای آب ابزاری برای مدیریت پایدار منابع آب بخش کشاورزی (مطالعه موردی: استان مرکزی)

محمود اکبری

پژوهش حاضر با هدف تحلیل کمی و کیفی مصرف آب کشاورزی در استان مرکزی، به محاسبه و بررسی مصرف آب در سطح ۱۸ محصول زراعی و ۱۲ شهرستان با استفاده از ردپای آب به عنوان شاخصی جامع پرداخته است. در این راستا، بررسی هم زمان سه مؤلفه ردپای آب آبی، سبز و خاکستری به عنوان ابزاری تحلیلی برای ارزیابی میزان و نحوه مصرف آب صورت گرفت. در این مطالعه از داده های هواشناسی، کشاورزی و مصرف نهاده ها در سال زراعی ۱۴۰2–۱۴۰1 استفاده شده و مقادیر ردپای آب به صورت واحد و کل برحسب محصول و شهرستان برآورد شده اند. نتایج نشان داد که BWFU به شدت تحت تأثیر عوامل مکانی (اقلیم و بارش) و ویژگی های گیاهی (عملکرد، نوع محصول و دوره رشد) قرار دارد. تفاوت BWFU تا ۹۸% در میان محصولات مختلف و تفاوت بیش از ۹ برابری GWFU در اراضی دیم نسبت به فاریاب دیده شد. همچنین مقادیر GRWFU برای بسیاری از محصولات از BWFU فراتر رفت که بیانگر بار آلاینده قابل توجه ناشی از مصرف کودهای شیمیایی است. علاوه بر عوامل مکانی و ویژگی های گیاهی، اختلاف MCM223 بینشهرستان های ساوه و آشتیان و اختلافMCM52/7 بین شهرستان های شازند و محلات به ترتیب در BWF و GWF نشانگر تفاوت مکانی در BWFU و سطح کشت است. همچنین اختلاف MCM137 بین GRWF شهرستان های اراک و آشتیان علاوه بر سطح کشت، تحت تأثیر میزان و نوع کود مصرفی قرار دارد. اقدامات مدیریتی پیشنهادی در کنار بهبود عملکرد، شامل کاهش سطح کشت محصولات پرمصرف، توسعه اراضی دیم در نواحی پربارش، بهینه سازی مصرف نهاده ها و اصلاح الگوی کشت متناسب با منابع و شرایط اقلیمی به منظور حفظ کمیت و کیفیت منابع آب توصیه می شود. بر این اساس، نتایج پژوهش قابلیت شاخص ردپای آب را در تحلیل مکان محور و محصول محور مصرف آب و تدوین واکنش های مدیریتی بیان می کند.

بررسی عملکرد دو گیاه وتیور و نی در کاهش نیترات، فسفات، BOD₅ و COD پساب شهری با استفاده از سیستم جزایر شناور

جهانگیر عابدی کوپایی

این پژوهش به بررسی کارایی تالاب مصنوعی در تصفیه پساب های شهری با استفاده از دو گیاه وتیور (Chrysopogonzizanioides) و نی معمولی (Phragmitesaustralis) اختصاص دارد. با توجه به افزایش آلودگی منابع آبی و همچنین کمبود آب در ایران، کاربرد راهکار های طبیعت محور (Nature Based Solutions-NBS) به ویژه تالاب های مصنوعی به عنوان راهکاری مؤثر در مدیریت و تصفیه پساب ها اهمیت بسیار دارد. این پژوهش بر پساب تصفیه خانه دانشگاه صنعتی اصفهان متمرکز شده و در مدت 6 ماه به ارزیابی تأثیر تیمارهای مختلف که شامل چهار تیمار: ۱) تالاب با کاشت گیاه وتیور (V)، ۲) تالاب با کاشت گیاه نی (N)، 3 تالاب شاهد بدون گیاه (B) و 4 تالاب شاهد بدون گیاه با پایه نگهدارنده (P) با طرح آماری کاملاً تصادفی، بر پارامترهای شیمیایی پساب و گیاه پرداخته است. از جمله این پارامترها می توان بهBOD₅ ،COD ، نیترات و فسفات اشاره کرد. نتایج نشان دهنده وجود بیشترین سطح BOD₅ و COD در تیمارهای شاهد (بدون گیاه) و کاهش معنادار آن در تیمارهای کاشت دو گیاه وتیور و نی بوده است. بهترین عملکرد حذف این دو پارامتر در ماه ششم در دو تیمار وتیور و نی در زمان ماند 30 روز با کاهش 67 و 65 درصد برای BOD₅ و کاهش 85 و 84 درصد برای COD بوده است. در ماه ششم در زمان ماند 15 روز مقدار نیترات در تیمار وتیور و نی به ترتیب 25 و 34 درصد کاهش و در زمان ماند 30 روز 39 و 59 درصد کاهش داشت که این تفاوت هم در زمان ماند و هم در نوع گیاه در سطح 5 درصد معنی دار بوده است و مقدار کاهش فسفات پساب در ماه ششم در زمان ماند 15 روز در دو تیمار وتیور و نی به ترتیب 65 و 81 درصد و در زمان ماند 30 روز به ترتیب 82 و 87 درصد کاهش داشت که این کاهش در هر دو تیمار زمان ماند و نوع گیاه در سطح 5 درصد معنی دار بود. نتایج زمان ماند نشان داد که کاهش دو پارامتر BOD₅ و COD ارتباط مستقیم با زمان ماند دارد و هرچه زمان ماند بیشتر شود، درصد حذف این دو پارامتر نیز بیشتر می شود. در خصوص نیتروژن و فسفر، گیاه نی بیشترین عملکرد را به نمایش گذاشت و توانست مقادیر این آلاینده ها را به طور مؤثری کاهش دهد. میزان جذب نیتروژن کل در شاخساره و ریشه گیاه نی در مدت زمان 30 روز به ترتیب 33/4 و 22/51 میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک گیاه بود که نشان دهنده عملکرد زیاد گیاه نی در جذب نیتروژن پساب دارد. این پژوهش نشان می دهد که کاشت گیاهان وتیور و نی می تواند به عنوان یکی از راهکارهای پایدار در بهبود کیفیت آب و مدیریت مؤثر منابع آبی در ایران مورد استفاده قرار گیرد.

طراحی بهینه آبیاری جویچه‌ای: تلفیق مدل هیدرودینامیک و بهینه‌سازی فراابتکاری

محمود اکبری

مدل های ریاضی ابزار مناسبی برای طراحی آبیاری سطحی هستند. مدل EDOSIM به عنوان یک مدل شبیه سازی - بهینه سازی آبیاری سطحی، از شبیه سازی با مدل بیلان حجمی و بهینه سازی فراابتکاری بهره می برد. در این مطالعه با هدف بهبود شبیه سازی فاز پیشروی در مدل EDOSIM، مدل هیدرودینامیک کامل جایگزین مدل بیلان حجمی برای طراحی آبیاری جویچه ای شد و منجر به توسعه مدل EDOSIM-HD شد. بدین منظور معادلات سنت - ونانت با استفاده از شمای ضمنی تفاضل محدود پرایزمن، گسسته و به مجموعه ای از معادلات غیرخطی در قالب دستگاه معادلات تبدیل شدند. دستگاه معادلات حاصل با استفاده از روش نیوتن - رافسون، خطی و با استفاده از روش ماتریس اسپارس حل شد. نتایج حاصل با نرم افزار SIRMOD به منظور اعتبارسنجی شبیه سازی مقایسه شد. با استفاده از حل گر particleswarm جعبه ابزار بهینه سازی نرم افزار MATLAB، متغیر تصمیم دبی ورودی به منظور بهینه سازی تابع هدف هیدرولیکی متشکل از راندمان، کفایت و یکنواختی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج در مزرعه مطالعاتی نشان داد در شبیه سازی اولیه با دبی ورودی 1/4 لیتر در ثانیه، زمان های مهم آبیاری، حجم نفوذ، شاخص های عملکرد، نیمرخ ها و آبنمودها، هدررفت عمقی حدود 50 درصدی آب را نشان دادند. همچنین نتایج مدل EDOSIM-HD نسبت به مدل EDOSIM به مدل هیدرودینامیک نرم افزار SIRMOD نزدیک تر بود. با بهینه سازی و افزایش دبی بهینه (1/8 لیتر در ثانیه) نسبت به دبی اولیه، کاهش زمان های پیشروی، قطع جریان، تخلیه و پسروی و عدم تغییر زمان مورد نیاز نفوذ رخ داد. کاهش حجم نفوذ نیز به واسطه اعمال دبی بیشتر در زمان کمتر صورت گرفت. تمامی شاخص های عملکرد نیز به وضع بهینه خود نزدیک تر شدند؛ به جز نسبت رواناب پایاب (TWR) که افزایش اندک 11 درصدی آن (به خاطر دبی بیشتر)، نسبت به کاهش شدید 22 درصدی نسبت نفوذ عمقی (DPR) و افزایش 10 درصدی راندمان کاربرد (Ea) قابل اغماض بود. در مجموع با توجه به شاخص های عملکرد حاصله در اعتبارسنجی با SIRMOD، شبیه سازی مدل EDOSIM-HD در فاز پیشروی طراحی آبیاری جویچه ای، بهتر از مدل EDOSIM بود.

ارزیابی کمی و کیفی سلامت و پایداری حوزه آبخیز خوانسار یزد با استفاده از مدل اصلاح‌شده WHSI

علی طالبی

سلامت و پایداری آبخیز موضوعی پیچیده است که باید از جنبه های اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی و با استفاده از شاخص های گوناگون ارزیابی شود. هدف از این مطالعه بررسی وضعیت پایداری و سلامت حوزه آبخیز خوانسار در استان یزد بر اساس مدل اصلاح شده WHSI است. این مدل با توجه به شرایط بومی کشور ایران و متغیرهای موجود طراحی شده که شامل ۳۴ متغیر کلیدی که از این تعداد، ۱۳ متغیر اجتماعی، ۵ متغیر هیدرولوژیک، ۱۰ متغیر کیفیت آب و ۶ متغیر مرتبط با کاربری اراضی است. در این مطالعه، داده های ده ساله برای هر متغیر جمع آوری و با استفاده از روش های کمی امتیازدهی شدند. طبق نتایج 11 متغیر در وضعیت خوب، یک متغیر متوسط، سه متغیر ضعیف و 19 متغیر در وضعیت بحرانی قرار داشتند. تحلیل مدل WHSI نشان داد که شاخص های اجتماعی در وضعیت نسبتاً بهتری قرار دارند؛ درحالی که متغیرهای هیدرولوژیک، کیفیت آب و کاربری اراضی عمدتاً در وضعیت بحرانی قرار گرفتند. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد وضعیت سلامت حوزه آبخیز خوانسار یزد با امتیاز 74 در وضعیت میانی سلامت و به لحاظ پایداری با امتیاز 12 در وضعیت ناپایدار است. نتایج این پژوهش می تواند با ارائه تصویر دقیق از متغیرهای بحرانی، مبنایی برای تدوین سیاست های مشخص مدیریتی از جمله بهبود کیفیت و کمیت منابع آب، احیای پوشش گیاهی، کنترل بهره برداری ناپایدار و تقویت برنامه های سازگاری با تغییر اقلیم باشد و بدین ترتیب نقش مؤثری در افزایش تاب آوری و ارتقای سلامت و پایداری آبخیز ایفا کند.

بررسی حساسیت خاک به فرسایش پاشمانی در کشتزارهای دیم منطقه نیمه خشک در شمال غربی ایران

علی رضا واعظی

فرسایش پاشمانی، مرحله آغازین فرسایش خاک توسط آب است که می تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی های خاک قرار گیرد. شدت این نوع فرسایش خاک در کشتزارهای دیم مناطق نیمه خشک به دلیل پوشش گیاهی پراکنده، به ویژه در مراحل اولیه رشد گیاه بالا است. این مطالعه با هدف بررسی نقش ویژگی های خاک در فرسایش پاشمانی در کشتزارهای منطقه نیمه خشک انجام شد. نمونه هافرسایش پاشمانی، مرحله آغازین فرسایش خاک توسط آب است که می تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی های خاک قرار گیرد. شدت این نوع فرسایش خاک در کشتزارهای دیم مناطق نیمه خشک به دلیل پوشش گیاهی پراکنده، به ویژه در مراحل اولیه رشد گیاه زیاد است. این مطالعه با هدف بررسی نقش ویژگی های خاک در فرسایش پاشمانی در کشتزارهای منطقه نیمه خشک انجام شد. نمونه های خاکدانه ها با قطر 6 تا 8 میلی متر از سطح خاک (عمق 30-0 سانتی متر) از 30 کشتزار دیم با سه تکرار برداشت شدند. خاکدانه ها در کاسه های پاشمانی ریخته شده و به مدت 30 دقیقه در معرض بارندگی شبیه سازی شده با شدت 60 میلی متر در ساعت قرار گرفتند. ویژگی های مختلف خاک در 90 نمونه خاک تعیین شدند. بر اساس نتایج، بیشترین شدت فرسایش پاشمانی در خاک های با بافت لوم رسی (g.m⁻².s⁻¹ 0021/ 0) و کمترین مقدار آن در خاک های با بافت شن لومی (g.m⁻².s⁻¹ 0/0008) دیده شد. فرسایش پاشمانی به طور معنی داری تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات قرار گرفت؛ به طوری که همبستگی های مثبتی با سیلت (0/43=r)، رس (0/44=r) و رس قابل پراکنش (0/47=r) یافت شد؛ درحالی که همبستگی های منفی با شن (0/46- =r) و سنگ ریزه (0/53- =r) داشت. علاوه بر این، فرسایش پاشمانی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ماده آلی (0/23- =r)، کربنات کلسیم (0/22- =r)، چگالی ظاهری (0/60- =r)، پایداری خاکدانه (0/44- =r) و هدایت هیدرولیکی (0/44- =r) قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که کشتزارهای دیم دارای خاک با بافت خاک ریز و مقدار اندک ماده آلی و آهک، حساسیت بیشتری به فرسایش پاشمانی در مناطق نیمه خشک دارند.ی خاکدانه ها با قطر 6 تا 8 میلی متر از سطح خاک (عمق 0-30 سانتی متر) از 30 کشتزار دیم با سه تکرار برداشت شدند. خاکدانه ها در کاسه های پاشمانی ریخته شده و به مدت 30 دقیقه در معرض بارندگی شبیه سازی شده با شدت 60 میلی متر در ساعت قرار گرفتند. ویژگی های مختلف خاک در 90 نمونه خاک تعیین شدند. براساس نتایج، بالاترین شدت فرسایش پاشمانی در خاک های با بافت لوم رسی (g.m⁻².s⁻¹0/0021) و کمترین مقدار آن در خاک های با بافت شن لومی (g.m⁻².s⁻¹ 0/0008) مشاهده شد. فرسایش پاشمانی به طور معنی داری تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات قرار گرفت؛ به طوری که همبستگی های مثبتی با سیلت (0/43=r)، رس (0/44=r) و رس قابل پراکنش (0/47=r) یافت شد، در حالی که همبستگی های منفی با شن (0/46- =r) و سنگریزه (0/53- =r) داشت. علاوه بر این، فرسایش پاشمانی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ماده آلی (0/23- =r)، کربنات کلسیم (022- =r)، چگالی ظاهری (0/60- =r)، پایداری خاکدانه (0/44- =r) و هدایت هیدرولیکی (0/44- =r) قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که کشتزارهای دیم دارای خاک با بافت خاک ریز و مقدار اندک ماده آلی و آهک، حساسیت بیشتری به فرسایش پاشمانی در مناطق نیمه خشک دارند.

مدل‌سازی عددی عملکرد حوضچه‌های نفوذ زیستی در افزایش نفوذ شهری

مجید گلوئی

رشد سریع شهرنشینی و گسترش سطوح نفوذناپذیر در مناطق شهری، سبب افزایش حجم رواناب های سطحی، کاهش نفوذ آب به سفره های زیرزمینی و درنتیجه بروز مشکلاتی همچون سیلاب های ناگهانی و آب گرفتگی معابر شده است. در سال های اخیر، به کارگیری سیستم های نفوذ زیستی به عنوان یکی از مؤثرترین رویکردهای مبتنی بر توسعه کم تأثیر (LID) برای مدیریت پایدار رواناب شهری مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، عملکرد شش نوع از حوضچه های نفوذ زیستی به منظور کاهش حجم رواناب و بهبود مدیریت آب های سطحی در ناحیه شرقی شهر قزوین مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از داده های بارش ۴۰ساله (۱۳۶۲ تا ۱۴۰۲) استفاده شد و روابط شدت – مدت - دوره بازگشت (IDF) استخراج شد. سپس با بهره گیری از الحاقیه Hec-GeoHMS، زیرحوضه های منطقه مورد مطالعه تعیین شد. برای برآورد دبی رواناب و ضریب رواناب مؤثر، از مدل SWMM استفاده گردید که میانگین ضریب رواناب منطقه ۰٫79 محاسبه شد. در ادامه، برای ارزیابی عملکرد سیستم های نفوذ زیستی، مدل عددی MIDS به کار گرفته شد و شش سناریو شامل حوضچه نفوذ زیستی با و بدون زهکش، جعبه درختی با و بدون زهکش، ترانشه نفوذی و پیاده رو نفوذپذیر، تحت شرایط بارش با دوره بازگشت ۴۰ساله شبیه سازی شدند. نتایج مدل سازی نشان داد که پیاده رو نفوذپذیر بیشترین کارایی را در کاهش حجم رواناب داشته و توانست بیش از ۷۲۸٬۰۰۰ مترمکعب رواناب را نفوذ دهد؛ درحالی که حوضچه نفوذ زیستی با زهکش کمترین میزان اثربخشی را داشت. به طورکلی، یافته های این پژوهش بیانگر آن است که طراحی اصولی، انتخاب موقعیت مناسب، توجه به ویژگی های خاک و شرایط هیدرولوژیک منطقه از عوامل تعیین کننده در افزایش کارایی سامانه های نفوذ زیستی و تحقق مدیریت پایدار رواناب شهری محسوب می شوند.

شبیه‌سازی اثرات تغییر اقلیم و سناریوهای سازگاری در تولید و بهره‌وری آب مصرفی دو رقم جو: مطالعه موردی در نجف‌آباد اصفهان

حمیدرضا عشقی زاده

تغییر اقلیم بر عملکرد و بهره وری آب محصولات زراعی تأثیرات قابل توجهی دارد. هدف این مطالعه ارزیابی تأثیر تغییر اقلیم بر عملکرد بیولوژیک و دانه و میزان مصرف و بهره وری مصرف آب (WUE) دو ژنوتیپ جو (گوهران و ریحان 03) در تاریخ های مختلف کاشت پاییزه و بهاره با استفاده از مدل CERES-Barley نرم افزار DSSAT بود. بخش میدانی این مطالعه در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان (نجف آباد) برای جمع آوری داده های واسنجی و ارزیابی مدل انجام شد. داده های هواشناسی در بازه زمانی 2016–2003 از ایستگاه نجف آباد و داده های برآوردشده برای بازه زمانی 2050–2020 با استفاده از مدل مارکسیم تحت سناریو RCP 8.5 به دست آمد. تاریخ های کاشت در بازه 35- تا 35+ روز از تاریخ اصلی (30 مهر برای کشت پاییزه و 13 اسفند برای کشت بهاره) در نظر گرفته شدند. مدل مورد استفاده با دقت زیاد برای صفات روز تا گرده افشانی، روز تا رسیدگی، سطح برگ و عملکرد دانه و بیولوژیک واسنجی شد. تغییر اقلیم، به ویژه افزایش دما، عملکرد دانه و بیولوژیک را در هر دو فصل کاشت کاهش داد؛ اما عملکرد بیولوژیک به ویژه در کاشت بهاره کاهش بیشتری پیدا کرد. در بازه 2050–2040، بیشترین میزان مصرف آب در پاییزه (387/5 میلی متر برای گوهران) و کمترین میزان آن در کاشت بهاره (239 میلی متر برای ریحان 03) به دست آمد. تأخیر 25–20 روزه در کاشت پاییزه، بهره وری مصرف آب را بهبود داد؛ درحالی که کاشت زودهنگام 20-10 روزه در کاشت بهاره، به دلیل بهره گیری از دماهای خنک تر بهره وری مصرف آب را افزایش داد. میزان تبخیر -تعرق در کشت پاییزه (تا 399 میلی متر) افزایش، ولی در کشت بهاره (تا 267 میلی متر) کاهش یافت. رقم ریحان 03 به دلیل زودرس تر بودن، تحت تأثیر تغییر اقلیم در کاشت بهاره نسبت به رقم گوهران کاهش عملکرد کمتری را نشان داد. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که در شرایط مشابه این مطالعه، از طریق تغییر تاریخ کاشت می توان اثرات منفی تغییر اقلیم بر رشد و عملکرد گیاه جو را کاهش داد و پایداری تولید این گیاه را بهبود بخشید.

ردپای آب نیشکر در ایران: رویکردی مبتنی بر مدل SSM-iCROP2

جهانگیر عابدی کوپایی

کمبود آب، ردپای آب کشاورزی را به شاخصی مهم برای مدیریت پایدار منابع به ویژه در مناطق خشکی مانند ایران تبدیل کرده است. این شاخص وابسته به عوامل مختلفی از جمله اقلیم، میزان عملکرد، عادات غذایی مردم و راندمان آبیاری و کشاورزی است که می توان با بهره گیری از مدل ها آن را با سرعت بیشتری برآورد کرد. مدل SSM-iCROP2 دسته ای از مدل های شبیه سازی است که در ایران برای بیش از 30 گونه گیاهی پارامتریابی و ارزیابی شده است و در بیشتر مطالعات مربوط به عملکرد گیاهی استفاده شده است. از آنجایی که شکر یکی از منابع مهم تأمین انرژی در سبد غذایی است، سطح زیر کشت وسیعی را در کشور به خود اختصاص داده است. شکر حاصل از نیشکر در کشور به طور عمده در استان خوزستان کشت می شود. در این مطالعه با هدف معرفی مدل نام برده در برآورد ردپای آّب آّبی و سبز این محصول استراتژیک در کشور از روش بزرگ مقیاس نمایی برای شرایط پتانسیل و کشاورزان در بازه زمانی 1371 تا 1401 استفاده شد. نتایج نشان داد میزان ردپای آب کل نیشکر در کشور که حاصل جمع ردپای آب آبی، سبز و خاکستری است، برای شرایط پتانسیل و کشاورزان به ترتیب معادل 2251 و 3134 مترمکعب بر تن است.