علوم آب و خاک

تعیین حساسیت برخی خاک‌های منطقه نیمه‌خشک به فرسایش شیاری و بین شیاری با استفاده از شبیه‌‌ساز باران در شرایط آزمایشگاهی

علی رضا واعظی

در مناطق نیمه خشک، خاک ها دارای توسعه ساختمانی ضعیف بوده و به شدت در معرض فرایندهای فرسایش آبی از جمله فرسایش شیاری و بین شیاری هستند. اطلاعاتی در ارتباط با شدت تأثیر این دو نوع فرسایش آبی در خاک های مختلف در دامنه ها وجود ندارد. این پژوهش به منظور تعیین حساسیت خاک های منطقه نیمه خشک به این دو نوع فرسایش آبی انجام گرفت. یک مطالعه آزمایشگاهی در هشت کلاس بافت خاک با استفاده از فلومی به ابعاد 1× 6/0 متر تحت باران شبیه سازی شده با شدت 50 میلی متر بر ساعت به مدت 60 دقیقه انجام شد. شدت فرسایش شیاری و بین شیاری با تعیین مقدار هدررفت خاک در سطح فلوم، طی مدت بارندگی اندازه گیری شد. بر اساس نتایج، شدت هر دو نوع فرسایش به طور معنی داری در بین بافت های خاک تغییر کرد (001/0>P). خاک لوم سیلتی حساس ترین خاک به فرسایش شیاری (22/0 گرم بر متر مربع در ثانیه) و بین شیاری (15/0 گرم بر متر مربع در ثانیه) بود؛ درحالی که در خاک شنی هدررفت خاک مشاهده نشد. مقایسه تفاوت هدررفت خاک ناشی از دو نوع فرسایش بین بافت های خاک نشان داد که شدت فرسایش شیاری در خاک های لوم رس شنی، لوم سیلتی، لوم و لوم شنی به ترتیب 2/3، 4/1، 1/1 و 8/2 برابر بیشتر از شدت فرسایش بین شیاری بوده و این تفاوت ها از نظر آماری معنی دار بود. مقدار سیلت عامل اصلی مهار تفاوت هدررفت خاک در این خاک ها بود. این مطالعه نشان داد در خاک های منطقه نیمه خشک مورد بررسی که محتوای سیلت بیشتری دارند، شدت فرسایش شیاری بیشتر از فرسایش بین شیاری است.

مقایسه تغییرات شاخص تنش آبی گیاه لوبیاچیتی در شرایط آبیاری سطحی و تیپ با استفاده از دماسنج مادون‌ قرمز

علی حیدر نصرالهی

شاخص تنش آبی گیاه (‏CWSI‏) ابزاری است که می تواند برای پایش سریع وضعیت آب گیاه مورد استفاده قرار گیرد که یک نیاز ‏کلیدی برای مدیریت دقیق آبیاری محصولات است. ‏این تحقیق با هدف محاسبه شاخص CWSI برای لوبیاچیتی در منطقه خرم آباد در دو روش آبیاری سطحی و تیپ انجام شد. به این منظور طرحی در قالب بلوک های کامل تصادفی و آزمایش کرت های خرد شده اجرا شد که فاکتور اصلی شامل روش های آبیاری تیپ (T) و آبیاری سطحی (F) رقم های لوبیاچیتی شامل COS16 (C)، صدری (S) و کوشا (K) در کرت های فرعی قرار گرفتند. نتایج نشان داد مقادیر CWSI محاسبه شده در آبیاری سطحی در طول دوره رشد گیاه همواره از آبیاری تیپ بیشتر بودند. بیشترین مقدار شاخص CWSI در هر دو روش آبیاری برای رقم صدری، معادل 0/20 و 0/26 به ترتیب برای روش تیپ و سطحی حاصل شد. تجزیه آماری نشان داد که اثر روش آبیاری بر روی مقدار شاخص تنش آبی گیاه در سطح پنج درصد معنی دار بود، ولی بین ارقام مختلف تأثیر معنی داری مشاهده نشد. بر همین اساس برای آبیاری تیپ و سطحی به ترتیب مقادیر 0/19 و 0/24 به عنوان مقادیر آستانه CWSI منظور شد و روابطی بر اساس اختلاف دمای پوشش گیاهی و هوا برای تعیین زمان آبیاری ارائه شد.

بررسی روند تغییرات کیفیت منابع آب زیرزمینی و ارزیابی شاخص IRWQIGC در بالادست سد زاینده‌رود

حجت الله یونسی

آگاهی از کیفیت منابع آب زیرزمینی که بزرگ ترین ذخیره قابل دسترس آب شیرین زمین هستند، یکی از نیازهای مهم و ضروری در برنامه ریزی و توسعه منابع آب است. هدف از این تحقیق، بررسی روند تغییرات کیفیت منابع آب زیرزمینی در آبخوان های بالادست سد زاینده رود در بازه زمانی (1395-1374) و بررسی کیفیت آب از نظر مصارف شرب و کشاورزی و ارزیابی شاخص IRWQIGC است. بدین منظور پارامترهای EC، TDS، SAR، pH، TH، Cl، CO₃، Ca، Mg، Na، K، HCO₃، NO₃ و عناصر سنگین شامل روی، مس، سرب، کادمیوم و آرسنیک نمونه های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفتند. در آبخوان های بالادست سد زاینده رود، طبقه بندی آب از نظر کشاورزی بیشتر در محدوده C2-S1 است و از نظر شرب بیشتر در طبقات قابل قبول و خوب است. میزان عناصر سنگین در حد مجاز است. مقدار متوسط نیترات در آبخوان های چهل خانه، دامنه- داران، بوئین میاندشت و چادگان به ترتیب 43/77، 48/08، 35/53 و 26/36 میلی گرم در لیتر و البته بیشینه مقدار نیترات در این مناطق، اغلب فراتر از حد مجاز رفته است. پهنه بندی نیترات و شاخص IRWQIGC با روش کریجینگ انجام شد. کمترین مقدار شاخص که در طبقات به نسبت بد قرار می گیرد در قسمت های جنوب و جنوب شرق بوئین میاندشت و جنوب و جنوب غرب چهل خانه و نیز در قسمت های مرکزی دامنه- داران و جنوب چادگان قرار دارد.

تأثیر تغییر اقلیم بر وضعیت عملکرد برنج در شهرستان رشت

محمد حسین ناصرزاده

با توجه به تأثیرهای تغییرات اقلیمی بر محصولات کشاورزی و تهدید امنیت غذایی در سال های اخیر، این شرایط یکی از اصلی ترین مسائل اقلیم شناسی کشاورزی را تشکیل می دهد. هدف از این پژوهش شناخت وضعیت اقلیم کشاورزی برای کشت برنج در آینده با توجه به شرایط اقلیمی تأثیرگذار در گذشته است، با توجه به تأثیر دما و بارش منطقه بر عملکرد برنج و حساسیت های اقلیمی برنج نسبت به این دو متغیر، به پیش بینی دما و بارش، در آینده و تأثیر تغییرات این دو متغیر بر عملکرد برنج پرداخته شد. داده های دما و بارش از سازمان هواشناسی دریافت و پتانسیل دمایی و اقلیم کشاورزی منطقه بررسی و ضمن تهیه تقویم کشاورزی کشت برنج، همبستگی دما و بارش با داده های عملکرد برنج با استفاده از ضریب همبستگی اسپیرمن بررسی شد. با استفاده از مدل SDSM داده های آینده تولید و دوره بازگشت دما و بارش در نرم افزار SMADA مشخص شد. نتایج نشان داد دمای حداقل بهاره گرایش به دیررس بهاره دارد. دمای حداقل بیشترین تأثیر را در فروردین، دمای حداکثر بیشترین تأثیر را در تیر و بارش نیز بیشترین تأثیر را در خرداد و تیر دارد. بر اساس نتایج حاصل از مدل های پیش بینی کننده، منطقه مورد مطالعه با افزایش دما و بارش روبه رو خواهد بود که شرایط مناسبی برای کشت به وجود می آورد، ولی دیررس شدن سرما و کوتاه شدن فصل رشد باعث بالا رفتن ریسک کشت برنج در این زمان می شود.

شبیه‌سازی ضریب دبی سرریزهای لبه تیز دایره‌ای توسط مدل ترکیبی انفیس- کرم شب‌تاب

امیر علیزاده

در این مطالعه، ضریب دبی سرریزهای لبه تیز واقع بر کانال های دایره ای با استفاده از مدل های انفیس و انفیس-کرم شب تاب شبیه سازی شد. همچنین برای بررسی افزایش قابلیت مدل های عددی از شبیه سازی های مونت کارلو استفاده شد. این درحالی است که روش اعتبارسنجی ضربدری برای صحت سنجی مدل های عددی به کار گرفته شد. با توجه به پارامترهای ورودی، چهار مدل انفیس و انفیس-کرم شب تاب معرفی شد. تجزیه و تحلیل نتایج عددی نشان می دهد که مدل برتر ضریب دبی را به عنوان تابعی از عدد فرود (Fr) و نسبت عمق جریان روی تاج سرریز به ارتفاع تاج سرریز (h/P) شبیه سازی کرد. مقادیر MARE، RMSE و R برای مدل برتر به ترتیب برابر 0/001، 0/002 و 0/999 محاسبه شد. این درحالی است که حداکثر مقدار MARE برای این مطالعه کمتر از 2 درصد بود.

بررسی آزمایشگاهی پروفیل طولی، عرضی و توپوگرافی بستر آبشستگی اطراف گروه‌پایه پل در حضور گودال برداشت مصالح رودخانه‌ای

مهدی ماجدی اصل

برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه ها از بزرگ ترین نگرانی ها در علم امروز به حساب می آید. اصول و قوانین معینی برای انتخاب مکان مناسب برداشت مصالح و مقدار این برداشت در آیین نامه های طراحی دیده نمی شود. بنابراین گاهی برداشت مصالح رودخانه ای از مکان های با پتانسیل کمتر و نزدیک سازه ها انجام می گیرد. در تحقیق حاضر سعی شده است با مسلح کردن سازه، تأثیر برداشت مصالح که با تغییر الگوی جریان در اطراف سازه منجر به افزایش آبشستگی می شود را کنترل کرد. آزمایشات در بستر ماسه ای با دانه بندی 0/78 میلی متر به طول 4/25 متر، درون کانالی به طول 13 متر و عرض 1/2 متر انجام گرفته است. نتایج حاصل نشان داد که استفاده از گروه پایه محافظت شده با کابل، در بستر بالادست گودال باعث کاهش 29/6 درصدی عمق آبشستگی حداکثر در جلوی پایه و کاهش 34 درصدی در پشت پایه شده است. همچنین در بستر پایین دست گودال این محافظت موجب کاهش 15 درصدی عمق آبشستگی حداکثر در جلو پایه شد؛ بنابراین آرایش کابل مورد استفاده در سطح پایه، مطابق با روش تحقیق حاضر منجر به کاهش چشمگیر عمق و وسعت آبشستگی حداکثر در گروه پایه پل شده است.

تأثیر نانوذرات اکسید آهن عامل‌دار و کود شیمیایی سولفات روی بر گونه‌بندی روی در خاک و جذب روی در گندم

مجتبی نوروزی مصیر

امروزه یکی از راه های مقابله با کمبود عناصر غذایی کم مصرف کاربرد مواد نانو به منظور افزایش قابلیت دسترسی عناصری مانند روی برای گیاهان است. بنابراین، این مطالعه برای بررسی تأثیر نانوذرات اکسید آهن عامل دار و کود شیمیایی سولفات روی بر شکل های شیمیایی روی در فاز محلول خاک و همبستگی آن با غلظت و جذب روی در گندم صورت گرفت. این مطالعه در قالب طرح کامل تصادفی و با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل نانوذرات اکسید آهن عامل دارِ هیدروکسیل (OH)، کربوکسیل (COOH) و آمین (NH₂) هر کدام در سه مقدار (100، 200 و 300 میلی گرم بر کیلوگرم)، سولفات روی (ZnSO₄) (به مقدار 40 کیلوگرم در هکتار) و تیمار شاهد (بدون استفاده از نانوذرات اکسید آهن) بود. پس از اتمام دوره کشت ویژگی های شیمیایی خاک از جمله پ.هاش، روی قابل دسترس و کربن آلی محلول و مقدار غلظت و جذب روی در گیاه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که پ.هاش، روی قابل دسترس و مقدار کربن آلی محلول خاک به شکل معنی داری تحت تأثیر تیمارهای آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از مدل ژئوشیمیایی Visual MINTEQ نشان داد که بیشترین مقدار گونه آزاد روی در تیمار نانوذرات اکسید آهن کربوکسیل دار به مقدار 300 میلی گرم در کیلوگرم خاک به دست آمد. همچنین تیمارهای آزمایش به شکل معنی داری غلظت گونه روی ترکیب شده با ترکیبات آلی (Zn-DOM) را تحت تأثیر قرار داد. وجود ضرایب همبستگی به نسبت بالا و مثبت و معنی دار بین غلظت و جذب روی در گندم با گونه های روی آزاد و کمپلکس شده با ترکیبات آلی در محلول بیانگر این است که می توان این گونه ها را به عنوان گونه های قابل دسترس روی در محلول خاک درنظر گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد نانوذرات اکسید آهن عامل دار به بهبود شرایط خاک به افزایش قابلیت دسترسی روی کمک می کند.

بهینه‌سازی ‌‌طرح ‌‌اختلاط ‌‌بتن ‌‌متخلخل ‌‌به‌منظور ‌‌کاهش ‌‌رواناب ‌‌معابر ‌‌شهری

سید فرهاد موسوی

در چند دهه اخیر، استفاده از بتن متخلخل برای پوشش کف پیاده روها و روسازی جاده ها به عنوان رابطی برای جمع آوری رواناب شهری فزونی یافته است. این سیستم از نظر اقتصادی نسبت به دیگر روش های کاهش آلودگی رواناب بسیار مقرون به صرفه تر است. برای طراحی سیستم کنترل رواناب و کاهش آلودگی آن، نیاز به تعیین خصوصیات هیدرولیکی و دینامیک بتن متخلخل (با و بدون مواد افزودنی) است. در این پژوهش، تأثیر فاکتورهای تیپ سیمان (2 و 5)، نسبت آب به سیمان (0/35، 0/45 و 0/55)، مقدار ریزدانه (صفر، 10 و 20 درصد)، نوع افزودنی (پوکه معدنی، پوکه صنعتی، پرلیت و زئولیت) و میزان افزودنی افزوده شده (5، 10، 15 و 20 درصد) بر خصوصیات فیزیکی بتن متخلخل (تخلخل، هدایت هیدرولیکی و مقاومت فشاری)، هر کدام با سه تکرار، با استفاده از طراحی اثرزدا بررسی شده است. از نرم افزار Qualitek-4 نیز برای بحث نتایج استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که برای به دست آوردن بیشترین میزان تخلخل در طرح اختلاط بتن متخلخل، باید نسبت آب به سیمان 35/0، صفر درصد ریزدانه، سیمان تیپ 2 و 15 درصد پوکه صنعتی درنظر گرفته شود. همچنین، نسبت آب به سیمان 55/0، صفر درصد ریزدانه، سیمان تیپ 2 و 15 درصد پوکه صنعتی بیشترین میزان آبگذری در بتن متخلخل را به دست می دهد. در نهایت، نسبت آب به سیمان 55/0، 20 درصد ریزدانه، سیمان تیپ 2، و 5 درصد زئولیت برای حصول حداکثر مقاومت فشاری مورد نیاز است. نتیجه کلی این است که در این پژوهش، بدون طراحی اثرزدا، امکان نتیجه گیری منطقی و با کمترین هزینه وجود نداشت.

بررسی آزمایشگاهی عملکرد صفحات مشبک افقی و قائم در استهلاک انرژی شیب‌شکن‌های مایل

رسول دانشفراز

شیب شکن مایل از جمله سازه های مولد جریان فوق بحرانی هستند که در کانال های روباز برای کاهش ارتفاع و ایجاد شیب ملایم مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به اینکه به کارگیری صفحات مشبک به صورت افقی و قائم به عنوان مستهلک کننده انرژی در پایین دست این سازه ها می تواند بر استهلاک انرژی جریان مؤثر باشد، لذا 180 آزمایش متفاوت در تحقیق حاضر با هدف بررسی استهلاک انرژی جریان انجام شد. نتایج نشان داد که زاویه شیب شکن مایل تأثیر چندانی بر استهلاک انرژی جریان و عمق نسبی پایین دست شیب شکن مایل مجهز به صفحه مشبک قائم ندارد ولی افزایش تخلخل سبب افزایش هر دو پارامتر می شود. برای شیب شکن مایل مجهز به صفحه مشبک افقی نیز با افزایش زاویه شیب شکن و کاهش درصد تخلخل صفحات مشبک عمق نسبی پایین دست و استهلاک انرژی نسبی کل افزایش می یابند. برای یک عمق بحرانی نسبی ثابت، استهلاک انرژی نسبی کل و عمق نسبی پایین دست شیب شکن مایل ساده مجهز به صفحه مشبک افقی را می توان تابعی از طول خیس شده صفحات مشبک و طول شیب شکن مایل درنظر گرفت. برای صفحات مشبک قائم نیز فقط تابعی از تخلخل صفحات مشبک است.

ارزیابی سناریوهای مختلف مدیریت منابع آب حوضه گرگان‌رود با استفاده از مدل‌های WEAP و MODFLOW

مهدی ذاکری نیا

افزایش جمعیت، توسعه کشاورزی و کاهش منابع آب سطحی، باعث برداشت بی رویه از آب زیرزمینی شده است. از طرفی عدم توجه به تعادل میان برداشت و تغذیه آبخوان ها، افت سطح آب در آبخوان را به دنبال داشته است. برای آگاهی از رفتار سیستم آب زیرزمینی و وضعیت منابع و مصارف در حوضه و وضعیت تبادل آب در این دو بخش، می توان از اتصال مدل های معتبر آب سطحی و زیرزمینی استفاده کرد. هدف از این مطالعه شبیه سازی جریان آبخوان آزاد گرگان رود با استفاده از مدل آب زیرزمینی برای درک رفتار سیستم آب زیرزمینی در شرایط هیدرولوژی مختلف و ارائه راهکار مدیریتی برای بهبود وضعیت تأمین و تقاضا است. ابتدا وضعیت آبخوان مورد مطالعه با استفاده از اطلاعات مورد نیاز موجود در منطقه به کمک مدل آب زیرزمینی MODFLOW شبیه سازی شد و سپس به منظور مدیریت تخصیص آب در منطقه مورد مطالعه، اطلاعات حاصل از مدل آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار LINK KITCHEN به مدل شبیه ساز و تخصیص منابع آب (WEAP) انتقال یافت. سناریوهای مختلف مدیریتی از جمله افزایش راندمان آبیاری، استفاده از پساب تصفیه خانه، کاهش دبی رودخانه در اثر تغییر اقلیم و ترکیبی از سناریوهای فوق برای برآورد میزان کاهش تقاضای آب درنظر گرفته شد. بر اساس این سناریوها، پیش بینی ها برای یک دوره 20 ساله انجام و اثرات آن روی منابع آب حوضه، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج واسنجی مدل MODFLOW نشان داد که انطباق قابل قبولی بین سطح ایستابی مشاهده ای و شبیه سازی شده وجود دارد، به طوری که میزان RMSE برای جریان های ماندگار و غیرماندگار به ترتیب 0/972 و 0/97 به دست آمد. نتایج نشان داد که به کارگیری همزمان راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب، بهتر از سناریوی استفاده منفرد از هر کدام از آنها، برداشت آب از منابع مختلف را کاهش می دهد.

نقشه‌برداری رقومی کلاس فامیل خاک با استفاده از رویکرد یادگیری ماشین (مطالعه موردی: اراضی نیمه‌خشک غرب ایران)

محمود رستمی نیا

نقشه برداری رقومی خاک همگام با پیشرفت های زیرساخت داده های مکانی، نقش مهمی را در جهت ارتقاء دانش مطالعات خاکشناسی ایفا می کند. لذا تحقیق حاضر با هدف تهیه نقشه رقومی کلاس فامیل خاک با استفاده از مدل های جنگل تصادفی و رگرسیون درختی توسعه یافته در بخشی از اراضی نیمه خشک استان ایلام اجرا شد. متغیرهای محیطی از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک مکانی 30 متر با استفاده از نرم افزار SAGAGIS نسخه 7/3 استخراج شد. تعداد 46 خاکرخ حفر و ویژگی های فیزیکوشیمیایی نمونه های خاک اندازه گیری و بر اساس سامانه آمریکایی 2014 در سطح فامیل رده بندی شد. در محدوده مورد مطالعه سه رده مالی سولز، اینسپتی سولز و انتی سولز شناسایی شد. بر اساس نتایج داده کاوی متغیرهای محیطی با استفاده از آنالیز تورم واریانس (VIF)، متغیرهای کمکی ارتفاع، ارتفاع استاندارد شده و شاخص زبری پستی و بلندی بیشترین میزان تغییرپذیری مکانی خاک ها را در منطقه مدل سازی می کند. بهترین پیش بینی مکانی کلا س های خاک مربوط به فامیل خاکFine, carbonatic, thermic, Typic Haploxerolls است. همچنین نتایج نشان می دهد که مدل های جنگل تصادفی و رگرسیون درختی توسعه یافته به ترتیب صحت عمومی 0/80 و 0/64 و شاخص کاپای 0/70 و 0/55 را ارائه می کند. بنابراین، روش جنگل تصادفی می تواند یک روش قابل اعتماد و با دقت مناسب باشد که حتی با تعداد نمونه کم تخمین قابل قبولی را ارائه کند.

تحلیل زمانی و مکانی خشکسالی‌ها در حوضه آبریز سد کارون یک

علیرضا نیکبخت شهبازی

تحقیق حاضر با هدف بررسی رابطه زمانی و مکانی خشکسالی های هواشناسی، هیدرولوژیکی و شناسایی خشکسالی در حوضه آبریز سد کارون یک انجام شده است. داده های آماری هواشناسی بین سال های 1993 تا 2017 به عنوان طول دوره آماری انتخاب شد. رابطه بین شاخص های خشکسالی هواشناسی با هر یک از شاخص های خشکسالی هیدرولوژیکی و شناسایی خشکسالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خشکسالی هیدرولوژیکی در ادامه خشکسالی هواشناسی رخ داده و از همبستگی بسیار بالایی با خشکسالی هواشناسی برخوردار بوده است. شدیدترین خشکسالی بین سال های 2006 تا 2011 رخ داده است. بررسی ها نشان داد هر سه سال یک بار حوضه با یک خشکسالی هواشناسی و سپس خشکسالی هیدرولوژیکی همراه می شود. نتایج نشان داد بیشترین همبستگی مربوط به شاخص هواشناسی 12 ماهه با سه ماه تأخیر و شاخص هواشناسی و هیدرولوژیکی 6 ماهه با سه ماه تأخیر و شاخص خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی سه ماهه با دو ماه تأخیر است. لذا می توان نتیجه گرفت که خشکسالی هیدرولوژیکی تقریباً با دو تا سه ماه تأخیر خود را در کل حوضه آبریز نشان می دهد و هرچه از این زمان یعنی 4 ماه یا بیشتر می شود همبستگی بین این دو شاخص از بین می رود و کاهش می یابد. همچنین با توجه به پهنه بندی های خشکسالی مشاهده شد که در طول دوره آماری مورد بررسی از سال 1993 تا 2009 اکثر خشکسالی ها ناشی از کاهش بارش در شمال غرب حوضه کارون یک رخ داده است و این مسئله با کاهش میزان رواناب در ایستگاه های هیدرومتری خود را نشان داده است. البته در سال های 2009 تا 2012 وضعیت رواناب به طور موقت بهبود داشته است و از سال 2012 تا 2017 مجدد وضعیت خشکسالی ها از منظر مکانی به روال قبلی بازگشته است.

برآورد بهره‌وری و بازده مصرف آب گندم (رقم شیراز) در مقادیر مختلف کم آبیاری و کمبود نیتروژن

شاهرخ زند پارسا

با توجه به محدودیت منابع آب و رشد روزافزون جمعیت، حفظ امنیت غذایی و حفاظت از محیط زیست به یک معضل جهانی تبدیل شده که یکی از راهکارهای پیشنهاد شده برای آن، افزایش بهره وری آب محصولات کشاورزی است. با بهینه سازی مصرف آب و کود می توان آلودگی آب های زیر زمینی را کاهش و بهره وری آب و نیتروژن را افزایش داد. در این تحقیق، هدف بررسی ارتباط میان بهره وری و بازده مصرف آب در مقادیر مختلف آب آبیاری و کود نیتروژن بود. مطالعه انجام شده برای محصول گندم (Triticum aestivum L.) رقم شیراز در دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز بر پایه طرح آماری کرت ﻫـﺎی یک بار خرد شده در قالب طرح بلوک های کاملاً تصادفی ﺑﺎ سه ﺗﮑﺮار در سال های زراعی 1389-1388 و 1390-1389 بود. تیمار های آبیاری از صفر تا 120 درصد عمق آبیاری کامل و تیمارهای کودی از صفر تا 138 کیلوگرم بر هکتار نیتروژن درنظر گرفته شد. همبستگی بین بهره وری آب و بازده مصرف آب با مجموع آب آبیاری و باران، تبخیر- تعرق و مقدار نیتروژن موجود در خاک بررسی شد. از داده های سال اول زراعی برای واسنجی معادلات و داده های سال دوم زراعی برای اعتبارسنجی آنها استفاده شد. از بین معادله های ارائه شده در این پژوهش معادله های واسنجی شده از طریق نسبت های بدون بعد مجموع آب آبیاری و بارندگی، تبخیر- تعرق و مجموع نیتروژن به کار رفته و باقی مانده در خاک نسبت به مقادیر آنها در آبیاری کامل و کود نیتروژن حداکثر برای محاسبه بهره وری مجموع آب آبیاری و بارندگی و بازده مصرف آب به عنوان مناسب ترین روش پیشنهاد شد، و ضریب تعیین (R²) برای آنها به ترتیب برابر 0/88 و 0/93 و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) برابر 0/2 و 0/13 بود که دقت خوبی را نشان می دهد.

تغییرات ویژگی‎ های فیزیکوشیمیایی خاک‌‎ها تحت تأثیر ریزوسفر و تاج پوشش درختچه ‎های بادام وحشی وامچک (Amygdalus arabica Olive.) با سنین مختلف

حسین خادمی

در اکوسیستم‎های خشک و نیمه‎خشک، تک درختان تأثیر مهمی بر ویژگی‎های خاک داشته و از طریق سیستم ریزوسفر و تاج پوشش‎های خود، تأثیر بسزایی در حاصلخیزی، حفاظت و بهبود کیفیت خاک دارند. به منظور مطالعه تأثیرات توالی زمانی سن درختچه‎های بادام وحشی وامچک روی ویژگی‎های فیزیکی و شیمیایی خاک، نمونه‎های خاک از اعماق 20-0، 60-40، 100-80 و 140-120 سانتی‎متری از دو فاصله یقه درخت (ریزوسفر) و لبه تاج پوشش درختان با سنین 30، 50 و 130 ساله و یک موقعیت شاهد (فاقد درخت) از منطقه انجرک واقع در جنوب شرقی شهرستان بافت، استان کرمان با سه تکرار برداشت شد. ویژگی‎ های پ‎هاش، قابلیت هدایت الکتریکی، ماده آلی، آهک، پتاسیم قابل استفاده و غیرتبادلی و بافت خاک اندازه‎گیری شد. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که ویژگی‎های خاک اندازه‎گیری شده از اعماق مختلف در منطقه مورد مطالعه، تحت تأثیر سن و تاج پوشش درختچه ‎های جنگلی بادام وحشی وامچک قرار گرفته‎اند. بیشترین و کمترین مقدار پ‎ هاش به ترتیب درخاک ‎های شاهد و تحت پوشش درختچه‎های 130 ساله مشاهده می‎شود و مقدار قابلیت هدایت الکتریکی خاک در زیر تاج درختچه‎ ها بیشتر از انتهای تاج است. تجمع کربن، نیتروژن و مواد مغذی در زیر تاج پوشش درختچه‎ها، جزایر حاصلخیزی اطراف هر درختچه را ایجاد کرده و به طور کلی ویژگی‎های فیزیکی و شیمیایی خاک با افزایش سن درختچه‎‎های بادام وحشی وامچک بهبود یافته است. در مجموع حضور این درختچه‎ها در مجموع، آثار مثبتی بر ویژگی‎های خاک داشته و لذا از بین رفتن آنها منجر به کاهش چشمگیر کیفیت ویژگی‎های خاک و مستعد شدن آنها به فرسایش خاک می‎شود.

تأثیر تیپ‌های مختلف خاک بر غلظت، توزیع و رفتار برخی عناصر کم‌مصرف در باغات سیب دشت ارومیه

سالار رضاپور

در این مطالعه تعداد شش خاکرخ متعلق به پنج تیپ خاک حفر، تشریح و نمونه برداری شدند. نمونه های خاک برای تعیین خصوصیات فیزیکوشیمیایی و شکل های کل و قابل استفاده عناصر آهن (Fe)، روی (Zn)، مس (Cu)، منگنز (Mn)، سرب (Pb)و کادمیوم (Cd) آنالیز شدند. با درنظر گرفتن دامنه تغییرات pH و کربنات کلسیم معادل، خاک های مورد مطالعه خصوصیات قلیایی و آهکی نشان دادند. تغییرات قابل توجهی در مقدار شکل قابل استفاده عناصر آهن (1/4 تا 25/8 میلی گرم در کیلوگرم)، روی (0/01 تا ۳/۳ میلی گرم در کیلوگرم)، مس (0/32 تا 6/2 میلی گرم در کیلوگرم)، منگنز (1/0 تا 11/8 میلی گرم در کیلوگرم)، کادمیوم ( 0/05 تا 0/12 میلی گرم در کیلوگرم) و سرب ( 0/22 تا 2/5 میلی گرم در کیلوگرم) و به همین ترتیب شکل کل مقدار آهن (10/6 تا 20/6 گرم در کیلوگرم)، روی (۳۵ تا 67/5 میلی گرم در کیلوگرم)، مس (۹ تا 26/4 میلی گرم در کیلوگرم)، منگنز (۲۶۲ تا 588/8 میلی گرم در کیلوگرم)، کادمیوم (0/5 تا 1/75 میلی گرم در کیلوگرم) و سرب (۱۷ تا 31/3 میلی گرم در کیلوگرم) در خاک های مختلف مشاهده شد. هر دو شکل (قابل استفاده و کل) عناصر فوق میان تیپ های مختلف خاک مقدار و پراکنش متفاوتی نشان دادند که این امر ممکن است ناشی از اختلاف در دامنه هوادیدگی، شرایط ژئومورفولوژیکی، فرایندهای خاکسازی، خصوصیات متفاوت فیزیکوشیمیایی خاک ها و ورود مواد مختلف شیمیایی به خاک باشد. در اکثر نمونه ها غلظت هر دو شکل قابل استفاده و کل عناصر فوق در دامنه حداکثر قابل قبول قرار داشتند.

کاربرد الیاف پلی‌پروپیلن، آهک و پودر سنگ ضایعاتی برای تثبیت خاک رسی

نادر عباسی

استفاده از مواد افزودنی به عنوان اصلاح کننده ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی خاک ها یکی از مرسوم ترین روش های تثبیت و بهسازی خاک است که از دیرباز نیز مورد توجه بوده است. با اضافه کردن یک یا چند ماده افزودنی به خاک و انجام تمهیدات مورد نیاز، در اثر وقوع واکنش های شیمیایی ویژگی های مهندسی خاک بهبود می یابد. انتخاب نوع و میزان ماده افزودنی، بستگی به عواملی متعددی نظیر؛ نوع خاک، هدف تثبیت، ویژگی ذاتی مواد افزودنی، و ... داشته و در هر پروژه ای با توجه جنبه های فنی و اقتصادی قابل بررسی و تعیین است. در این تحقیق، اثر کاربرد همزمان سه نوع افزودنی شامل؛ آهک، پودر سنگ و الیاف پلی پروپیلن بر مقاومت فشاری تک محوری بک نوع خاک رسی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چهار سطح مختلف آهک ( 0، 2، 3 و 5 درصد وزنی خاک) و چهار سطح متفاوت پودر سنگ ضایعاتی (0، 2، 5 و 10 درصد وزنی خاک) و با درصدهای مختلف الیاف پلی پروپیلن در پنج سطح ( 0، 0/25، 0/50، 0/75 و 1 درصد وزنی خاک ) به یک خاک رسی با خاصیت خمیری زیاد (CH) افزوده شد. سپس برخی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مخلوط های مختلف شامل خواص پلاستیسیته، خصوصیات تراکمی و مقاومت فشاری تک محوری آنها تعیین شد. نتایج نشان داد که تثبیت نمونه ها با آهک و پودر سنگ ضایعاتی و مسلح کردن آنها با الیاف پلی پروپیلن ضمن تأثیر بر حدود آتربرگ، موجب کاهش رطوبت بهینه تراکم و وزن واحد حجم خشک بیشینه آنها می شود. همچنین افزودن همزمان سه ماده پودر سنگ ضایعاتی، آهک و الیاف پلی پروپیلن با ترکیب به ترتیب 5، 5 و 1 درصد وزنی خاک باعث افزایش 8 برابری مقاومت فشاری خاک تیمار شده نسبت به خاک شاهد شد. علاوه بر این زمان عمل آوری نیز تأثیر قابل توجهی بر مقاومت فشاری نمونه های تیمار شده داشت. به طوری که مقاومت فشاری 28 روزه نمونه حدود دو برابر مقاومت نمونه های 7 روزه بوده است.

ارزیابی عملکرد و کارایی مصرف آب هیبریدهای دیررس ذرت در شرایط متفاوت آبیاری و تقسیط کود نیتروژن

حمید رضا عشقی زاده

پژوهش حاضر با هدف ارزیابی رشد و شاخص بهره وری مصرف آب هشت هیبرید دیررس ذرت در مقایسه با هیبریدهای رایج منطقه (KSC704 و Maxima-FAO530) تحت شرایط متفاوت آبیاری (آبیاری کامل بر اساس حداکثر تخلیه مجاز رطوبتی 50 درصد و کم آبیاری به طور متوسط 16 درصد عمق آب کمتر نسبت به آبیاری کامل) و دو مدیریت کاربرد کود نیتروژن (تقسیط سه و 16 قسمتی نیتروژن به مقدار 150 کیلوگرم نیتروژن از منبع کود اوره با 45 درصد نیتروژن) با استفاده از طرح اسپلیت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1396 اجرا شد. نتایج نشان داد که عملکرد دانه، علوفه و شاخص سطح برگ گیاه در سطح احتمال یک درصد تحت تأثیر برهم کنش اثرات سه گانه مدیریت آبیاری، نیتروژن و هیبرید ذرت قرار گرفت. در بین هیبریدهای مختلف ذرت تحت مدیریت کم آبیاری و تقسیط 16 قسمتی کود نیتروژن هیبرید 719SC بالاترین مقدار کارایی مصرف آب (3/45 کیلوگرم دانه به ازای هر متر مکعب آب) را به خود اختصاص داد. به طور کلی عملکرد هیبریدهای دیررس مورد مطالعه در مقایسه با هیبریدهای شاهد، 704SC و ماکسیما، در تاریخ کاشت مورد نظر بیشتر بود که با به کارگیری مدیریت کم آبیاری و تقسیط بیشتر کود نیتروژن می توان بهره وری تولید آن را افزایش داد.

بررسی تغییرات جریان سطحی و زیرزمینی در حوضه آبریز سمنان با استفاده از مدل SWAT

شیما نصیری

یکی از مهم ترین و پیچیده ترین فرایندها در حوضه های آبریز شناخت و پیش بینی تغییرات آب سطحی است. اصلی ترین فرایندهای مرتبط با آب سطحی شامل بارندگی، نفوذ، تبخیر- تعرق و رواناب هستند. در این پژوهش، از مدل نیمه توزیعی SWAT برای شبیه سازی تغییرات جریان سطحی و زیرزمینی برای حوضه آبریز سمنان در مقیاس ماهانه استفاده شد. به منظور مشخص کردن پارامترهای حساس مدل، آنالیز حساسیت انجام شد و میزان حساسیت پارامترهای مختلف بر چهار جزء مهم بیلان آب شامل رواناب سطحی، جریان جانبی، آب زیرزمینی و تبخیر- تعرق مورد بررسی قرار گرفت. واسنجی مدل بر اساس داده های جریان رودخانه برای سال های 2014-2004 و صحت سنجی نیز بر اساس آمار سال های 2016-2014 صورت گرفت. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که پارامترهای SoL_K (ضریب هدایت هیدرولیکی خاک)، CH_K2 (ضریب نفوذ از بستر رودخانه)،RCHRG_DP (مقدار نفوذ به آبخوان عمیق) وCN2 (شماره منحنی SCS) حساس ترین پارامترها هستند. دقت شبیه سازی با استفاده از شاخص های ارزیابی نش ساتکلیف (Ns) و ضریب همبستگی (R²) برای سه ایستگاه هیدرومتری شهمیرزاد، درجزین و حاجی آباد در دوره واسنجی و اعتبارسنجی، به ترتیب در بازه 0/6 تا 0/8 و 0/80 تا 0/90 برآورد شد که حاکی از کارایی قابل قبول مدل در شبیه سازی جریان است. بر اساس نتایج بیلان آب، از مجموع آب ورودی به حوضه حدود 6/87 درصد صرف تبخیر ـ تعرق، 3 درصد رواناب سطحی، 3 درصد نفوذ و مابقی مرتبط با تغییرات و ذخیره رطوبت در خاک است.

پهنه‌بندی کانی‌های رسی غالب در خاک‌های استان اصفهان و ارتباط آنها با اقلیم و مواد مادری

فاطمه خیامیم

با شناخت فراوانی و توزیع مکانی کانی های رسی خاک، می توان اطلاعات کامل تری از ویژگی ها، رفتار و عملکرد خاک به دست آورد. این مطالعه با هدف تهیه نقشه پراکنش مکانی مقدار کانی های رسی غالب در خاک های استان اصفهان و ارتباط آن با اقلیم و ماده مادری انجام شد. فراوانی پالیگورسکیت، ایلیت، کانی های منبسط شونده و کلریت به صورت نیمه کمّی در 100 نمونه خاک مرکب سطحی استان اصفهان تعیین شد. نقشه مقدار نیمه کمّی کانی های رسی خاک به روش وزن دهی معکوس فاصله تهیه شد. نتایج نشان داد که کانی پالیگورسکیت بیشتر در مناطق خشک استان با دمای بالا وجود دارد و در مناطق مرطوب استان مشاهده نمی شود. از طرفی در مناطقی که رسوبات قم، قرمز تحتانی و فوقانی (دوران میوسن و پلیوسن) وجود دارد این کانی در خاک غالب می شود. بنابراین، ماده مادری در ورود این کانی به محیط خاک و اقلیم بیشتر در پایداری و حفظ این کانی و تا حدی تشکیل محدود این کانی در خاک های استان مؤثر بوده است. پراکنش ایلیت و کلریت در خاک های استان از روند خاصی پیروی نکرده و این کانی ها صرف‎نظر از نوع اقلیم در تمامی مناطق استان مشاهده می شوند. بنابراین، پراکنش دو کانی گفته شده متأثر از ماده مادری است. در مورد پراکنش کانی های منبسط شونده، هر دو عامل اقلیم و ماده مادری مؤثر است. در مناطق مرطوب غرب و جنوب غربی استان نقش اقلیم در پراکنش این کانی بیشتر است و در سایر مناطق به‎ویژه مناطق شرقی استان با اقلیم خشک نقش ماده مادری پررنگ تر است.

تغییرات زمانی و مکانی ردپای اکولوژیکی آب و تجارت آب مجازی در محصول بادام فاریاب و دیم در ایران

ام البنین بذرافشان

برآورد ردپای اکولوژیکی آب و تجارت آب مجازی در محصولات مختلف در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران می توانند به مدیریت بهتر منابع محدود آب کمک کند. در این مطالعه، تغییرات مکانی و زمانی اجزای ردپای اکولوژیکی آب در محصول باغی بادام فاریاب و دیم برآورد شده و میزان حجم تجارت آب مجازی طی دوره آماری 1387 تا 1393 در استان های تولیدکننده در سطح ملی برآورد شده است. نتایج نشان داد، در باغات دیم، به طور متوسط ردپای اکولوژیکی آب 2/9 متر مکعب بر کیلوگرم است که سهم آب سبز و خاکستری در کشت دیم 72 و 28 درصد است. استان ایلام و کهگیلویه و بویراحمد دارای بالاترین سهم آب سبز (به ترتیب 91 و 90 درصد) هستند، که دارای قابلیت بالایی در توسعه کشت دیم هستند. در مقابل متوسط ردپای اکولوژیکی آب در باغات فاریاب، 4/11 متر مکعب بر کیلوگرم است که به ترتیب سهم آب سبز، آبی و خاکستری 19، 71 و 10 درصد است. از این نقطه نظر استان های سیستان و بلوچستان، خوزستان و هرمزگان به ترتیب با 90 و 89 و 88 درصد بیشترین سهم آب آبی را نسبت به مجموع ردپای اکولوژیکی آب در کشور دارا هستند، که توجه به روش های بهینه سازی آبیاری ضرورت دارد. حجم کل آب مجازی تولید بادام دیم و فاریاب به ترتیب برابر با 1923 و 8242 میلیون متر مکعب است که از این مقدار، حدود 92 درصد یعنی معادل 9343 میلیون متر مکعب در سال به صورت تجارت آب مجازی از کشور صادر می شود.