علوم آب و خاک

---

شایستگی مرتع و از طرفی قابلیت چرایی مرتع از موارد مهم در امر آنالیز و ارزیابی مراتع بوده و شناخت عوامل مؤثر بر آن، خود از اهمیت زیادی برخوردار است. از آنجایی که تقریباً همه اجزای اکوسیستم مرتعی روی تعیین شایستگی مرتع تأثیر می‌گذارند، بنابراین از بین عوامل فیزیکی و پوشش گیاهی سه عامل تولید علوفه، منابع آب و حساسیت به فرسایش انتخاب شد. هدف از پژوهش حاضر بررسی تناسب مراتع لار، دشت بکان، سیاهرود و اردستان و ارائه مدلی برای چرای گوسفند می‌باشد. این تحقیق در 4 منطقه به ترتیب 2 منطقه سیاهرود و لار در رشته‌کوه‌های البرز، اردستان در منطقه مرکزی و دشت بکان در منطقه زاگرس انجام گرفت. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که در مناطق مورد مطالعه از بین عوامل فیزیکی شیب، دوری از منابع آب و فرسایش بیشتر از عوامل گیاهی در تعیین قابلیت چرایی نقش داشتند. به طور کلی در منطقه سیاهرود، فراوانی گیاهان سمی، شیب تند، موقتی بودن منابع آب سازندهای حساس به فرسایش عوامل محدودکننده بودند. شیب زیاد، حساسیت سنگ و خاک به فرسایش و نحوه بهره‌برداری از اراضی در منطقه لار قابلیت آن را کاهش می‌داد. در منطقه اردستان تولید کم، وجود گیاهان مهاجم، دوری از منابع آب، نحوه بهره‌برداری از اراضی و فرسایش‌های فعلی باعث کاهش شایستگی آن می‌شوند. در منطقه دشت بکان شیب، نحوه پراکنش منابع آب و عدم وجود منابع دائمی آب، ایجاد محدودیت می‌کنند. به طور کلی هر نوع بهره برداری از زمین نیازمندی‌های مشخص و هر واحد اراضی کیفیت معینی دارد و در خصوص بهره‌برداری از مراتع برای چرای گوسفند، رعایت ظرفیت چرا، توجه به آمادگی مرتع و به کاربردن برنامه‌های اصلاحی در مراتع مورد مطالعه می‌تواند در افزایش قابلیت مراتع برای چرای گوسفند کمک کند.

---

عملکرد ضعیف کانال‌های آبیاری و تأثیر آن در کاهش بهره‌وری آب کشاورزی ضرورت ارائه روش‌های مؤثر در بهره برداری بهینه از کانال‌های آبیاری را ایجاب نموده است. در این مقاله مدل ریاضی جدیدی معرفی می‌شود که قادر است عملکرد موجود کانال را ارزیابی نموده و براساس نیاز پایین دست دریچه‌های آبگیر، تنظیم بهینه سازه‌های آبگیر و کنترل را به‌منظور نیل به عملکرد بهینه در شرایط و محدودیت‌های واقعی طرح ارائه نماید. در این مدل تابع هدف به‌صورت ترکیبی خطی از شاخص‌های راندمان، کفایت، عدالت و پایداری در تحویل آب در نظر گرفته شده است. رابطه تابع هدف و مقادیر تنظیم سازه‌ها رابطه غیر صریحی است که از طریق شبیه سازی هیدرودینامیک میسر بوده و برای بهینه سازی آن بایستی از روش‌های بهینه سازی عددی سود جست. در این مدل از روش بهینه سازی (SA(Simulated Annealing که یک روش عددی با ساختار تصادفی هوشمند است در ترکیب با مدل هیدرودینامیک شبیه سازی سیستم انتقال آب آبیاری (ICSS) (Irrigation Conveyance System Simulation) استفاده شده است. قابلیت انعطاف در کوچک گرفتن طول گام‌های تصادفی در الگوریتم SA مانع از بروز هرگونه ناپایداری و ناهمگرایی در ترکیب با مدل هیدرودینامیک است. علاوه بر آن توانایی SA در خروج از بهینه‌های محلی و همگرایی به سوی بهینه سراسری از جنبه نظری و در کاربردهای عملی به اثبات رسیده است. هم‌چنین در مدل توسعه یافته ICSS برای بهینه سازی تحویل (ICSS-DOM) (ICSS-Delivery Optimization Model) تمهیدات لازم برای تحلیل حساسیت ضرایب وزنی شاخص‌ها در تابع هدف نیز در نظر گرفته شده است. به‌منظور آزمون و ارزیابی مدل تهیه شده از داده‌های واقعی یک کانال توزیع‌کننده از شبکه آبیاری دز استفاده شده و برای اعتبار سنجی نتایج مدل، علاوه بر مقایسه با وضع موجود از روش‌های ریاضی نیز استفاده به عمل آمده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که مدل مورد نظر قادر است پاسخ‌های معتبری را با صحت و دقت کافی در زمان نسبتاً کوتاهی ارائه نماید. این مدل می‌تواند به عنوان ابزاری کارآمد و سودمند برای ارزیابی و بهینه سازی عملکرد کانال‌های آبیاری مورد استفاده قرار گیرد.

---

سختی دانه یکی از مهم‌ترین خصوصیات کیفی گندم نان است که به‌وسیله آن طبقه‌بندی تجاری و نوع فرآورده نهایی تعیین می‌گردد. این صفت به وسیله دو ژن کاملاً پیوسته پوروایندولین a و پوروایندولین b کنترل می‌شود. آلل‌های نوع وحشی این دو مکان ژنی موجب فنوتیپ بافت دانه نرم می‌شوند و بروز جهش در هر یک از این دو مکان ژنی باعث سخت شدن بافت دانه می‌گردد. به دلیل اهمیت این صفت، 61 رقم تجاری و 92 توده بومی خالص ایرانی برای شناسایی چهار نوع آلل سختی مورد مطالعه قرار گرفتند. تعیین ارزش سختی دانه و گروه‌بندی به‌وسیله سیستم خصوصیات تک دانه انجام پذیرفت. شناسایی آلل‌های کنترل کننده سختی دانه توسط تکثیر با آغازگرهای اختصاصی و هم‌چنین تکنیک توالی‌های چند‌شکل حاصل از برش فرآورده تکثیریافته انجام گرفت. نمونه‌ها در سه دسته سخت، مخلوط و نرم قرار گرفتند، که فراوانی آنها در ارقام تجاری به ترتیب 6/65، 6/19 و 8/14 درصد و در توده‌های بومی 7/58، 13 و 3/28 درصد بود. از چهار آلل مورد مطالعه فقط سه نوع آلل در گندم‌های مذکور دیده شد. آلل Pina-D1b در 18 رقم، آلل Pinb-D1b در 5 رقم و آلل Pinb-D1e فقط در رقم کویر از گندم‌های سخت تجاری یافت شد و در گندم‌های سخت توده بومی فقط دو توده حامل آلل Pinb-D1b بودند. آلل Pinb-D1c در هیچ یک از نمونه‌ها دیده نشد. گندم‌های حامل آلل Pina-D1b ارزش سختی دانه معنی‌دار بالاتری نسبت به گندم‌های حامل آلل Pinb-D1b نشان دادند. به نظر می‌رسد این ژن‌ها و روش‌های مورد استفاده می‌توانند کمک مؤثری به انتخاب سختی دانه در برنامه‌های به‌نژادی گندم نمایند.

---

به این علت که سیاست‌های کشاورزی مختلف را نمی‌توان در محیط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار داد، آثار بالقوه سیاست‌ها بایستی قبل، حین یا بعد از اعمال سیاست با استفاده از مدل‌های برنامه‌ریزی ریاضی(MP) مورد تحلیل قرار گیرند. در این رابطه پیامدهای افزایش سطح زیر کشت کلزا در سطح مزارع نماینده‌ دشت نمدان با استفاده از مدل برنامه‌ریزی ریاضی مثبت PMP)) که به‌منظور غلبه بر خصیصه تجویزی مدل‌های بهینه‌سازی ارتقا یافته است، مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی PMP این است که حتی‌الامکان تصویری حقیقی از شرایط را ارائه نموده و سپس رفتار کشاورزان را به‌عنوان پارامترهایی که هدف مداخله سیاست کشاورزی است، شبیه‌سازی کند. بر اساس نتایج این مطالعه پیامدهای افزایش سطح زیر کشت کلزا عبارت است ازکاهش سطح زیر کشت گندم و لوبیا و افزایش درامد انتظاری مزارع نماینده، ولی چون هم‌زمان واریانس سود نیز افزایش می‌یابد، اثر خالص این سیاست بر مطلوبیت مزارع نماینده به‌طور کامل مشخص نیست. هم‌چنین نتایج نشان داد که با ورود کلزا به الگوی کشت کشاورزان، مصرف سموم شیمیایی افزایش خواهد یافت، ولی اثر سیاست بر مصرف آب در مزارع نماینده‌ متفاوت است و به سیاست جایگزینی کلزا با گندم نمی‌توان به‌عنوان یک سیاست مدیریت تقاضای آب نگاه کرد.

---

چون همیشه نمی‌توان از آبیاری تحت فشار استفاده کرد، استفاده از روش‌های مدرن آبیاری سطحی ضروری است. در این مقاله ضمن معرفی مدل جدید BISEDOM برای طراحی و ارزیابی بهینه آبیاری نواری، تأثیر ضریب وزنی شاخص‌ها (راندمان‌ها) در فرآیند بهینه-سازی مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته و مناسب‌ترین الگوی وزنی که براساس پتانسیل بهبود است، معرفی می‌شود. در مدل BISEDOM برای شبیه‌سازی هیدرولیکی از مدل موازنه حجم و برای بهینه‌سازی از روش SA استفاده شده است. هم‌چنین بررسی ترکیب‌های متفاوت متغیرهای تصمیم‌گیری (دبی ورودی، طول، عرض و شیب نوار)، و نتیجتاً راندمان‌های معرف عملکرد آبیاری نواری در یک تابع هدف امکان‌پذیر شده است. ضمن این‌که به سبب ماهیت روش SA، باید پارامترهای این روش در مدل، پس‌بهینگی شوند. در این تحقیق نهایتاً مشخص شد شاخص‌های موزون مطابق الگوی پیشنهادی در بهبود عملکرد آبیاری نواری تأثیر معنی‌داری خواهد داشت. هم‌چنین اعتبارسنجی نتایج مدل، در سه بخش طراحی، ارزیابی و بهینه‌سازی با مدل SIRMOD و روش ریاضی مجانب نشان داد نتایج حاصل بسیار نزدیک به هم می‌باشد. لذا نتایج حاکی از کارایی مدل نسبت به مدل‌های موجود به‌ویژه برای اهداف بهینه‌سازی است.

---

در مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی ICSSDOM، الگوریتم بهینه‌سازی SA با مدل شبیه‌سازی هیدرودینامیکی ICSS تلفیق شده و قابلیت وزن­دهی به شاخص‌ها نیز درنظر گرفته شده است. در این تحقیق با استفاده از مدل مذکور ارزیابی عملکرد کانال ₅S-L-R  از شبکه آبیاری دز در یک دوره ده روزه انجام گرفت و با ارائه یک روش پیشنهادی برای وزن­دهی به شاخص‌ها و گزینه‌‎های مختلف آن با استفاده از تحلیل حساسیت پارامتری، تنظیم بهینه دریچه‌های آبگیر و کنترل به‌دست آمد و مشخص شد هرگاه ضریب وزنی هر شاخص به‌صورت نسبت مستقیمی از پتانسیل بهبود آرمانی آن شاخص درنظر گرفته شود، درصد بهبود بیشتر از سایر گزینه‌های بررسی شده می‌باشد. ضمناً با آزمون سازگاری، به لحاظ تاثیر متقابل شاخص‌ها در تابع هدف، سازگاری این روش وزن­دهی با مسئله مورد نظر اثبات شده است. از لحاظ آماری نیز کافی بودن داده‌های این ده روز تایید شد. اعتبارسنجی نتایج مدل با روش ریاضی مجانب نشان داد نتایج مدل با 6% خطا معتبر می‌باشند. به‌عنوان مثال در روز اول براساس گزینه سوم (گزینه برتر)، بازشدگی بهینه برای پنج دریچه‌ آبگیر و یک دریچه کنترل بین 9/3 تا 7/14 سانتی‌متر است. در این شرایط، تحویل بهینه بین 46 تا 178 لیتر در ثانیه است.

---

آبیاری کرتی یکی از روش‌های آبیاری سطحی است که برای آبیاری بسیاری از محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله مدلEDOBASIN  به‌منظور ارزیابی، طراحی و بهینه‌سازی عملکرد آبیاری کرتی معرفی شده است. در این مدل راندمان‌های مورد نظر به‌صورت ترکیبی خطی در یک تابع هدف درنظر گرفته می‌شوند و براساس متغیرهای تصمیم‌گیری که شامل دبی ورودی، طول و عرض کرت و محدودیت‌هایی که برای آنها وجود دارد، طراحی بهینه انجام می‌شود. این مدل یک مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی است که در آن از معادله موازنه حجم برای شبیه‌سازی هیدرودینامیک و از روش SA برای بهینه‌سازی استفاده می‌شود. ویژگی این مدل نسبت به مدل‌های قبلی طراحی از طریق بهینه‌سازی همزمان راندمان‌ها با گزینه‌های مختلف وزن‌دهی می‌باشد. مقایسه زمان پیشروی جبهه آب در مدل مورد نظر با مدل شناخته شده SIRMOD حاکی از دقت مدل در مرحله ارزیابی است. همچنین بهبود راندمان‌ها و تابع هدف در طراحی بهینه بیانگر قابلیت وکارایی مدل ارائه شده در مرحله بهینه‌سازی است به‌طوری که استفاده از مدل برای داده‌های یک کرت آزمایشی، توانست راندمان کاربرد و نسبت نفوذ عمقی را 20‌% ارتقاء داده و راندمان‌های نیاز آبی و یکنواختی توزیع را در حد 100‌% نگهدارد.