علوم آب و خاک

---

بهره‌برداری شبکه‌های آبیاری، نتیجه یک فرایند تصمیم‌گیری است که در آن سه عنصر وضعیت فیزیکی موجود سازه‌ها، ظرفیت کنترل و رفتار هیدرولیکی سیستم نقش کلیدی ایفا می‌نمایند. این سه عنصر به نوعی در مفهوم حساسیت هیدرولیکی سازه‌ها مستتر بوده و از این روست که حساسیت هیدرولیکی سازه‌ها مهم‌ترین عامل مربوط به خصوصیات هیدرولیکی سیستم عنوان می‌شود. شیوه آنالیز حساسیت سازه‌های آبیاری از جمله روش‌های تحلیل جریان بوده که در سال‌های اخیر به منظور رفتارسنجی جریان در شبکه‌های آبیاری، توسعه یافته و در رفتارسنجی جریان چند شبکه آبیاری جهان مورد استفاده قرار گرفته است. مدول‌های تیغه‌ای از جمله مناسب‌ترین ابزار توزیع جریان بوده که امروزه در سطوح مختلف بهسازی شبکه‌های آبیاری مطرح و توصیه می‌شوند. در این مقاله معادلات حساسیت هیدرولیکی مدول‌های تیغه‌ای ارائه گردیده و به ارزیابی تغییرات کمّی این شاخص در شرایط بهره‌برداری و تأثیر آن در عملکرد سازه پرداخته شده است. نتایج محاسبه‌های انجام گرفته روی داده‌های موجود واسنجی جریان چند مدول از شبکه آبیاری دشت قزوین، بیانگر تغییرهای مقدار حساسیت هیدرولیکی این آبگیرها در شرایط بهره‌برداری است. در بعضی موارد این تغییرها به بیش از 100 درصد می‌رسد. تغییر در مقدار کمّی حساسیت سازه، تغییر در بازه عملکرد سازه را پیامد شده و مشکلاتی را در فرآیند توزیع جریان در سطح شبکه به‌وجود می‌آورد. بازه تغییرات دبی بعضی از دریچه‌های مدول‌های مورد بررسی نسبت به مقدار مجاز که 20 درصد می‌باشد، بیش از دو برابر افزایش یافته است.

---

برای تعیین دقیق‌تر بازده کاربرد آبیاری جویچه‌ای نسبت به روش‌های متداول، لحاظ کردن تغییرات مکانی و زمانی خصوصیات نفوذ ضروری می‌باشد. از طرفی مدیریت‌های مختلف زراعی به نحو قابل توجهی بر نفوذ مؤثر است. هدف از این پژوهش شبیه سازی تغییرات زمانی ضرایب نفوذ معادله کوستیاکف- لوئیس در خاک‌های درز و ترک‌دار با دو مدیریت زراعی رایج بوده است. آزمایش‌ها در یک فصل زراعی در کرج در زمینی با بافت لوم- رسی انجام گرفت. دو تیمار مدیریتی شامل خاک بدون کاه و کلش و خاک با کاه و کلش به میزان 5 تن در هکتار بوده و جویچه‌‌ها به تعداد 22 عدد و به عرض 75/0 متر ایجاد شد. ضرایب معادله نفوذ با استفاده از روش ورودی- خروجی و دو نقطه‌ای الیوت واکر در 6 جویچه به دست آمد. بر اساس نتایج این پژوهش ضرایب k و a در طی فصل رشد تغییرات معنی‌داری نداشته ولی ضریب .f در دو مدیریت مختلف تغییرات معنی‌داری نشان داده که توسط مدل لگاریتمی شبیه سازی شده است. مقادیر تغییرات زمانی نفوذ تجمعی (Z) نیز تحت بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد مقادیر Z در طی فصل رشد تغییرات معنی‌داری داشته و با مدل لگاریتمی قابل شبیه سازی است. در پایان روابط بدون بعد *Z  برای به ‌دست آوردن Z در زمان‌های متفاوت، آبیاری‌های مختلف و مدیریت کاه و کلش ارائه شده است. بر پایه نتایج این پژوهش اگر چه کاه و کلش باعث اختلاف در مقادیر .f و Z در دو تیمار مورد مطالعه شده است ولی کاه و کلش تاثیری در روند تغییرات زمانی این پارامتر‌ها نداشته و این روند مستقل از حضور یا عدم حضور بقایای گیاهی است که احتمالاً به افزایش چگالی ظاهری خاک و کاهش پایداری خاکدانه‌‌ها در طی فصل رشد مربوط است.

---

از جمله نتایج به کارگیری فاضلاب خانگی خام و پساب تصفیه شده آن در کشاورزی و آبیاری اراضی زراعی، اضافه شدن انواع ترکیبات شیمیایی به خاک علاوه بر تأمین آب مورد نیاز گیاه می‌باشد. با تدارک عناصر کودی از این طریق به افزایش حاصلخیزی خاک کمک شده و در نتیجه تقلیل مصرف کود، به کاهش هزینه‌های عمده جاری در فعالیت‌های کشاورزی منجر می‌شود. بنابراین به منظور بررسی کارایی مجموعه خاک و گیاه در جذب املاح و آلاینده‌های موجود در فاضلاب و پساب (از جمله ترکیبات فسفردار) و نیز تعیین میزان و نحوه انتقال آنها به زیر عمق توسعه ریشه‌ها در نتیجه عملیات آبیاری، تحقیق حاضر به انجام رسید. در همین راستا با بهره‌گیری از لایسیمتر به مدت دو سال از فاضلاب خانگی خام ورودی و پساب تصفیه ثانویه خروجی از تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان برای آبیاری سبزی‌هایی مانند گوجه فرنگی، جعفری و هویج استفاده شد. این تحقیق با منظور نمودن آب چاه به عنوان تیمار شاهد و بهره گیری از آزمایش آماری فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی به اجرا درآمد. نتایج به‌دست آمده بیانگر آن بود که میزان انتقال فسفر به عمق خاک در نتیجه کاربرد فاضلاب خام بین 9/0-56/3 درصد و در پساب تصفیه شده بین 03/1- 15/4 درصد غلظت فسفر ورودی توسط آب آبیاری در نوسان است. با محاسبه بیلان جرمی، میزان حذف فسفر از فاضلاب و پساب توسط مجموعه خاک و گیاه بین 2/97 تا 9/99 درصد برآورد گردید. حداکثر غلظت فسفات در طول مدت دو سال آزمایش، در زه‌آب خروجی از لایسیمترهای آبیاری شده با فاضلاب خام و به میزان 21/0 میلی‌گرم بر لیتر مشاهده شد که این میزان، بسیار کمتر از مقدار فسفات مجاز از نظر استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران جهت تخلیه پساب به منابع آب سطحی (0/6 میلی‌گرم برلیتر) و تنها در حدود 5/3 درصد آن می‌باشد.

---

کودهای شیمیایی در کشور عمدتاً به روش پخش سطحی مصرف می‌گردند. مصرف کودهای شیمیایی مطابق این روش، زمان کافی را برای انجام واکنش‌های هدررفت فراهم نموده و سرانجام از قابلیت جذب آنها توسط ریشه گیاه می‌کاهد. به این دلیل در بیشتر موارد افزایش عملکرد همگام با افزایش کود مصرفی نیست. کود- آبیاری نقشی مهّم در افزایش کارایی مصرف آب و کود دارد. هدف از این پژوهش، بررسی اثر کود- آبیاری بر کارایی مصرف کود در آفتابگردان با استفاده از سیستم آبیاری قطره‌ای- نواری بود. این آزمایش در خاکی با بافت سطحی رسی سیلتی و در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو فاکتور مقدار آب آبیاری در چهار سطح (60، 80، 100 و 120 درصد نیاز آبی محاسبه شده بر اساس تخلیه رطوبتی خاک ) و مقدار کود شیمیایی در پنج سطح (شاهد، 60، 80، 100 و 120 درصد توصیه کودی بر اساس آزمون خاک ) در سه تکرار به اجرا درآمد. ترکیب کودی توصیه شده به صورت 400 کیلوگرم اوره، 50 کیلوگرم کلرور پتاسیم، 50 کیلوگرم فسفات دی آمونیم، 30 کیلوگرم سولفات آهن، 30 کیلوگرم سولفات منگنز، 50 کیلوگرم سولفات روی، 30 کیلوگرم سولفات مس، و 30 کیلوگرم اسید بوریک در هکتار بود. در تمامی تیمارها به جز تیمارهای شاهد، کل کودهای موجود در ترکیب توصیه کودی، بر اساس سطح کودی، مورد مصرف قرار گرفتند. کودهای ازت و پتاسیم در 5 نوبت و با فواصل 14 روز و کودهای دارای عناصر کم مصرف در 4 نوبت با فواصل 14 روز در طی فصل رشد مصرف گردید. نتایج نشان داد که کارایی مصرف کود تحت تأثیر میزان آب آبیاری، مقدار کود مصرفی و اثر متقابل هر دو عامل قرار می‌گیرد. تیمارهای آبیاری اثر معنی‌داری در سطح 1% بر کارایی مصرف کودها در تولید دانه و ماده خشک کل دارند. به طور کلی نتایج نشان داد که با افزایش مقدار آب مصرفی کارایی مصرف ازت، فسفر و پتاسیم در تولید ماده خشک کل افزایش می‌یابد. در حالی که در تولید دانه با افزایش مقدار آب مصرفی کارایی مصرف ازت افزایش و کارایی مصرف فسفر و پتاسیم کاهش می‌یابد. نتایج کارایی مصرف ازت، فسفر و پتاسیم به صورت اثر تجمعی آنها نیز نشان داد که بین تیمارهای آبیاری، کارایی مصرف تجمعی آنها تفاوت معنی‌دار در سطح آماری 1% وجود دارد. هم‌چنین نتایج نشان داد که تیمارهای کودی اثر معنی‌داری در سطح 1% بر کارایی مصرف کودها در تولید دانه و ماده خشک کل دارند. از طرف دیگر مشخص گردید که با افزایش میزان مصرف کود کارایی مصرف کودها کاهش می‌یابد. در بین تیمارهای کودی، کارایی مصرف تجمعی آنها تفاوت معنی‌دار در سطح آماری 1% نشان داد. نتایج کارایی مصرف ازت، فسفر و پتاسیم به صورت اثر تجمعی آنها نیز نشان داد که با افزایش مقدار کود مصرفی، کارایی مصرف کودها به صورت تجمعی در تولید دانه و ماده خشک کاهش می‌یابد. مقایسه کارایی مصرف ازت، فسفر و پتاسیم نشان می‌دهد که کارایی مصرف K>N>P است.

---

کودهای شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی از منابع آلاینده محیط زیست مانند منابع آب زیرزمینی و خاک هستند. شناخت عوامل مؤثر بر حرکت آب و نمک‌ها در نیم‌رخ خاک کمک مؤثری در مدیریت منابع آب و کاهش آب‌شویی نمک‌ها از ناحیه ریشه می‌نماید. در این پژوهش برای شبیه‌سازی و ارزیابی سطح ایستابی و انتقال نیترات با داده‌های یک مزرعه برنج از نرم‌افزار DRAINMOD-N استفاده شد. برای ارزیابی کارآیی این نرم‌افزار، یکی از قطعه‌های زراعی مجهز به سیستم زه‌کش سطحی در منطقه محمود آباد (مازندران)، سطح ایستابی و غلظت نیترات در آب زیرزمینی به مدت 4 ماه (خرداد الی شهریور) در سال 1387 اندازه‌گیری شد. بافت خاک قطعه زراعی رس سیلتی بود. هم‌چنین از 160 کیلوگرم در هکتار اوره طی دو مرحله استفاده شد. نرم‌افزار با تغییر ضرایب معدنی شدن و دنیتریفیکاسیون در دامنه مقادیر پیشنهاد شده از سوی دیگر پژوهشگران واسنجی شده و برای شرایط واقعی اجرا شد. نتایج نشان داد که تغییرات سطح ایستابی و غلظت نیترات در زیر منطقه ریشه در اکثر مواقع به خوبی توسط نرم‌افزار برآورد گردید و از هماهنگی نسبی خوبی با شرایط مزرعه برخوردار است. کارآیی نرم‌افزار در پیش‌بینی سطح آب زیرزمینی منطقه ریشه 84/0 و غلظت نیترات 97/0 به-دست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که نرم‌افزار DRAINMOD-N برای شبیه‌سازی مدیریت سطح ایستابی و غلظت نیترات تحت شرایط اقلیمی منطقه محمودآباد (مازندران) می‌تواند مفید باشد. به‌عبارت دیگر این نرم‌افزار به‌عنوان ابزار مدیریتی برای کاهش و جلوگیری از مسائل و دشواری‌های زیست محیطی نیترات در مناطق شالی‌کاری قابل استفاده است.