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.

---

متغیرهای آب و هوایی به‌ ویژه بارندگی در سال زراعی نقش اصلی را در پیش‌بینی عملکرد محصول ایفا می‌کنند. هدف از این تحقیق تخمین عملکرد محصول با استفاده از پارامترهای هواشناسی و شاخص‌های خشک‌سالی به روش کلاسیک بود. برای رسیدن به این هدف در ابتدا ده پارامتر هواشناسی و دوازده شاخص خشک‌سالی در ایستگاه‌های تبریز و میانه از نظر نرمال بودن و هم ‌راستایی سنجش شدند. سپس تحلیل هم‌بستگی یک و چندمتغیره بین عملکرد محصول جو با پارامترهای هواشناسی و شاخص‌های خشک‌سالی انجام گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که از بین شاخص‌های مطالعه شده، شاخص‌های نگوین، ترانسو تغییر یافته، استاندارد شده بارش 24 ماهه و ناهنجاری بارش بیشترین اثر را بر عملکرد دارند. هم‌چنین مشخص شد که برای پیش‌بینی عملکرد محصول، مدل‌های چندمتغیره بسیار بهتر از مدل‌های یک متغیره می‌باشند. در نهایت روابط به‌دست آمده در این تحقیق براساس شاخص‌های آماریR و RMSE و MBEرتبه‌بندی شدند که رابطه چند متغیره بین پارامترهای متوسط سرعت باد، بارش، مجموع دمای بیش از 10 درجه، تعداد ساعات آفتابی، شاخص نگوین و عملکرد جو دیم در میانه با دوره آماری 17 سال بهترین مدل شناخته شد. در این رابطه پارامترهای سرعت متوسط باد و شاخص خشک‌سالی نگوین با داشتن ضرایب بزرگ‌تری نسبت به بقیه پارامترها بیشترین اثر را بر عملکرد دارا می‌باشند.

---

در این مطالعه از مدل‌های پنمن- مونتیث فائو-56 و پنمن- مونتیث انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE) جهت برآورد تبخیر- تعرق ‌مرجع چمن (ETo) در بازه زمانی ساعتی در اقلیم نیمه خشک کرمان استفاده گردیده است. مقادیر ساعتی حاصل از دو مدل فوق با مقادیر اندازه‌گیری شده توسط لایسیمتر وزنی الکترونیکی طی ماه‌های فروردین لغایت شهریور سال 1384 (تعداد 3352 داده ETo ساعتی) مورد مقایسه قرار گرفتند. تحلیل رگرسیون خطی و آماره‌های مربوطه از جمله جذر میانگین مربعات خطا (RMSE ) و شاخص توافق (d) جهت مقایسه مقادیر مشاهداتی و محاسباتی به کار برده شد. میانگین داده‌های ساعتی اندازه‌گیری شده توسط لایسیمتر و محاسبه شده توسط هر یک از روش‌ها برای داده‌های یکپارچه شده، به ترتیب برابر 28/0 و23/0 میلی‌متر بر ساعت به دست آمد، به طوری‌که میانگین مقادیر ETo محاسبه شده در حدود 21% کمتر از میانگین مقادیر ETo اندازه‌گیری شده می‌باشد. این تحلیل به تفکیک برای داده‌های ساعتی مربوط به هر یک از ماه‌های مطالعاتی نیز انجام پذیرفته است. مقایسه مقادیر حاصل از روش پنمن- مونتیث فائو-56 و مقادیر مشاهداتی نمایانگر برآورد کم ETo محاسباتی به میزان 4/18%، 3/19%، 3/26%، 4/20%، 4/21% و 1/22% به ترتیب برای ماه‌های فروردین لغایت شهریور بود. برآورد کم مقادیر محاسباتی توسط روش پنمن- مونتیث ASCEنسبت به مقادیر لایسیمتری برای هر یک از ماه‌های مطالعاتی به ترتیب 17%، 6/19%، 4/18%، 2/18%، 7/19% و 9/20% به دست آمده است که دلیل آن وجود پدیده ادوکسیون در منطقه بوده و با لحاظ نمودن تابع باد محلی قابل اصلاح می‌باشد. هم‌چنین روابط رگرسیون جهت تبدیل داده‌های ساعتی محاسباتی به داده‌های اندازه‌گیری شده به تفکیک هر ماه ارائه شده است.

---

مدیریت و طراحی بهینه آبیاری و کوددهی می‌توانند عامل کنترل‌کننده انتقال آلاینده‌ها باشند. به طوری که هرگونه ترکیب مدیریت آب و مواد مغذی که منجر به کاهش رواناب و نفوذ عمقی، ایجاد فرصت مناسب برای نفوذ املاح، کاهش رسوبات و اعمال تدریجی کود شود در کنار توجه به مسایل اقتصادی و سهولت کاربرد می‌تواند قابل توجه باشند. در این تحقیق، تأثیر دو روش مدیریت آبیاری کاهش دبی و دبی ثابت در آبیاری جویچه‌ای و دو روش مدیریتی کوددهی به صورت جامد و مایع بر خروج مواد مغذی نیتروژن، فسفر و پتاسیم به صورت رواناب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که مدیریت آبیاری کاهش دبی به همراه مدیریت پخش غیریک‌نواخت کود جامد در مورد هر سه عنصر به دلیل کاهش خروج مواد مغذی از مزرعه دارای برتری بود. ولی بررسی خروجی نیترات در 6 مدیریت مختلف اعمال شده نشان داد که مدیریت آبیاری کاهش دبی و اعمال سه مرحله‌ای کود جامد، کودآبیاری و کودآبیاری (با نسبت‌های 4/1، 2/1 و 4/1) به دلیل نتایج مشابه با مدیریت کاهش دبی و اعمال سه مرحله‌ای کود جامد و تأثیر بیشتر بر یک‌نواختی رشد گیاهان در طول جویچه و سهولت کاربرد، توصیه می‌گردد.

---

در این تحقیق به منظور مطالعه و بررسی اثرات کود آبیاری بر یک‌نواختی توزیع و مقدار تلفات کود از طریق رواناب سطحی در آبیاری جویچه ای، 12 آزمایش در مقیاس بزرگ تحت کشت ذرت دانه ای در جویچه های انتها باز در یک خاک لومی انجام شد. تعداد جویچه های هر آزمایش 5 عدد، طول جویچه ها 165 متر، فاصله بین جویچه-ها 75 سانتی‌متر و شیب عمومی مزرعه 006/0 متر بر متر بود. کود مصرفی مورد نیاز مطابق توصیه کودی از منبع کود اوره و طی چهار تقسیط مساوی (قبل از کاشت، مرحله هفت برگی، مرحله ساقه رفتن و مرحله سنبله زدن) اضافه گردید. کود اوره مورد نیاز در مرحله اول به روش معمول و در سه مرحله دیگر به روش کودآبیاری اعمال گردید. مدت زمان تزریق کود در کودآبیاری ها متغیر و در مرحله اول، دوم و سوم به ترتیب در 60، 35 و 20 دقیقه پایانی آبیاری صورت گرفت. نتایج نشان داد که یک‌نواختی توزیع نیمه پایین آب و کود برای همه آزمایش ها بالا و به ترتیب بین 0/88 تا 0/99 و 7/89 تا 0/96 درصد، یک‌نواختی توزیع چارک پایین آب و کود برای همه آزمایش ها به ترتیب بین 6/81 تا 2/98 و 7/85 تا 5/91 درصد و تلفات نیترات به صورت رواناب سطحی بسته به مدت زمان تزریق و دبی خروجی بین 7/5 تا 0/42 درصد متغیر بود. هم‌چنین نتایج نشان داد که بین تلفات کود از طریق رواناب سطحی در سطوح مدت زمان تزریق در سطح 01/0 معنی دار بود. نتایج آزمون دانکن برای مقایسه میانگین آزمایش ها نشان داد که بین تلفات کود در سطح مدت زمان تزریق 60 دقیقه و 35 دقیقه در سطح 05/0 معنی دار بوده ولی بین سطوح 35 و 20 دقیقه تفاوت معنی دار وجود نداشت.

---

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.

---

مطالعات صورت گرفته در برخی خاک‌های غرب استان گلستان نشان دادند که علی‌رغم افزایش بارندگی و حضور کانی‌های با ظرفیت تبادلی کاتیونی بالا، مقدار پتاسیم قابل عصاره‌گیری با استات آمونیوم افزایش نیافت. برای دست‌یابی به عوامل مؤثر در کاهش این مقدار، به بررسی دقیق کانی‌شناسی و میکرومورفولوژی حفرات خاک‌های مورد مطالعه پرداخته شد. از هر افق خاک این مناطق، 20 نمونه دست‌خورده و دست‌نخورده، جهت بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیائی، کانی‌شناسی و مطالعات میکرومورفولوژی جمع‌آوری شد. 4 خاکرخ منتخب به‌ترتیب عبارت بودند از Gypsic Aquisalids، Haploxerepts Typic، Typic Calcixerolls و Typic Hapludalfs. بررسی‌ها نشان دادند علاوه بر مقدار و نوع کانی رسی، حفرات از لحاظ تأثیرشان بر توسعه ریشه و انتقال آب و یون‌های محلول، می‌توانند بر میزان در دسترس قرار دادن پتاسیم قابل جذب گیاهان موثر باشند. مقدار مناسب رس و غالب بودن کانی اسمکتیت در خاک مالی‌سولز و نیز فراوانی حفرات بیشتر و غالب بودن حفرات نوع کانال، سبب افزایش مقدار پتاسیم قابل استفاده در این خاک شده ‌است. حال آن‌که مقدار رس کمتر، وجود کانی هیدروکسی بین لایه‌ای اسمکتیت، زه‌کشی ضعیف خاک و احیای آهن (III) کانی اسمکتیت در خاک اینسپتی‌سولز و هم‌چنین فراوانی نسبتاً کمتر حفرات، سبب شده کمترین میزان پتاسیم قابل استفاده در این خاک دیده شود.

---