علوم آب و خاک

به‌منظور بررسی اثر رژیم‌های مختلف آبیاری و سطوح مختلف شوری بر برخی شاخص‌های فیزیولوژیک گیاه دارویی کینوا رقم Sajama در سال 1395 در گلخانه تحقیقاتی گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل سه سطح آبیاری (100، 75 و 50 درصد نیاز آبی محاسبه شده با استفاده از تشت تبخیر کلاس A) و پنج سطح شوری (5/0، 3/4، 8، 8/11 و 16 دسی‌زیمنس بر متر) بودند. نتایج حاصل نشان داد که اثر کم‌آبیاری بر شاخص سطح برگ، شاخص سبزینگی و محتوای نسبی آب برگ (01/0>P) و بر طول برگ و عرض برگ (05/0>P) معنی‌‌دار شد. اثر شوری بر شاخص سطح برگ، شاخص سبزینگی، طول برگ، عرض برگ، محتوای نسبی آب برگ و وزن مخصوص برگ (01/0>P) و بر طول دمبرگ (05/0>P) معنی‌دار شد، همچنین اثر متقابل کم‌آبیاری و تنش شوری بر شاخص سبزینگی و محتوای نسبی آب برگ (01/0>P) و عرض برگ (05/0>P) معنی‌دار شد. نتایج نشان داد که گیاه کینوا به کم‌آبیاری مقاوم است، به‌طوری‌که کاهش میزان آب آبیاری از 100 به 50 درصد تبخیر از تشت، شاخص سطح برگ و محتوای نسبی آب برگ را به‌میزان 6/24 و 3/7 درصد کاهش داد. همچنین نتایج حاکی از آن است که گیاه کینوا مقاوم به شوری آب آبیاری بوده، به‌طوری‌که افزایش اختلاط آب دریا به‌میزان 30 درصد با تیمار شاهد اختلاف معنی‌داری در تمامی صفات نداشت. از طرفی می‌توان نتیجه گرفت که با اعمال مدیریت مناسب در مزرعه، استقرار این گیاه را درشرایط وجود آب و خاک شور تضمین نمود.

عملکرد گیاه، تابعی از توزیع ریشه و فعالیت آن است. در شرایط غرقابی، رشد کافی و کارایی ریشه برای بهره‌وری محصول ضروری هستند. هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر رژیم‌های متفاوت آبیاری بر توسعه ریشه، عملکرد و اجزای عملکرد گیاه فلفل سبز (Capsicum annum L.) رقم گرین هاشمی بود. آزمایش مذکور در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه‌ای در بهار و تابستان سال 1394 در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، انجام شد. رژیم‌های مختلف آبیاری شامل سه سطح (100، 125 و 150 درصد تبخیر از تشت کلاس A) بود. نتایج نشان داد که بیش‌آبیاری بر حجم، طول، سطح ریشه، وزن تر و خشک ریشه و تعداد میوه برداشت شده در بوته در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود، ولی بر بهره‌وری مصرف آب و وزن تر و خشک میوه در سطح پنج درصد معنی‌دار بود. نتایج نشان داد که گیاه فلفل سبز به بیش‌آبیاری حساس است، به‌طوری‌که افزایش میزان آب آبیاری از 100 به 125 درصد تبخیر از تشت، حجم ریشه، طول ریشه، بهره‌وری مصرف آب، تعداد میوه برداشت شده و وزن تر میوه را به‌میزان 20، 8/13، 26، 29 و 4/6 درصد کاهش داد. همچنین نتایج حاکی از آن است که افزایش آب آبیاری منجر به کاهش معنی‌دار وزن تر میوه شد.

امروزه تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی سیلاب یکی از اطلاعات پایه و مهم در مطالعات طرح‌های عمرانی در دنیا محسوب می‌شود و قبل از هر گونه سرمایه‌گذاری و اجرای طرح‌های توسعه، بررسی آن در دستور کار سازمان‌های ذیربط قرار دارد. در این مقاله، پهنه‌بندی سیلاب با استفاده از مدل دوبعدی HEC-RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ‌به‌منظور ارزیابی خطرپذیری طرح احداث ایستگاه راه‌آهن در مجاورت ساحل رودخانه ایرانشهر، در بازه‌ای به طول 2500 متر انجام شده است. استفاده از مدل هیدرولیکی دوبعدی در مقایسه با مدل‌های یک‌بعدی به‌کار رفته در تحقیقات گذشته، سبب شبیه‌سازی دقیق‌تر الگوی جریان ‌به‌خصوص در مناطق سیلاب‌دشت خواهد شد. در این مقاله، با توجه نقش مهم توپوگرافی منطقه در اطمینان از دقت محاسبات، از مدل رقومی ارتفاع (DEM) با دقت بسیار بالا (در حدود دو متر) که از عکس‌های هوایی به‌دست آمده، استفاده شده است. بدین‌ترتیب میزان پیشروی سیلاب، عمق و سرعت جریان را در دوره بازگشت‌های مختلف با دقت بالایی است. بر اساس مقایسه پروفیل سطح آب در سیلاب‌های با دوره بازگشت 100 و 25 ساله، بیشترین اختلاف تراز سطح آب 5/0 متر بوده است که این مسئله با توجه شیب کم منطقه منطقی ‌به‌نظر می‌آید. نتایج این مقاله نشان می‌دهد که موقعیت ایستگاه راه‌آهن از نظر میزان خطرپذیری، در محدوده خطر متوسط و حاشیه سیلاب قرار دارد.

تبخیر یکی از پارامترهای مهم در مدیریت پیکره‌های آبی، تغییرات تراز آب در آنها و محاسبه بیلان آب است که برآورد دقیق آن با مشکلات و پیچیدگی‌های خاصی روبه‌رو است. توجه به محدودیت روش‌های فیزیکی و تجربی برآورد تبخیر، استفاده از فناوری سنجش از دور به‌دلیل امکان برآورد مکانی اطلاعات و همچنین حداقل کردن استفاده از داده‌های هواشناسی می‌تواند کاربرد وسیعی در محاسبه تبخیر داشته باشد. الگوریتم‌های زیادی برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از فناوری سنجش از دور توسعه داده شده‌اند. از جمله این الگوریتم‌ها، SEBAL و SEBS هستند. در این پژوهش با استفاده از این الگوریتم‌ها برای محاسبه آلبیدوی سطح، دمای سطحی و شاخص وضعیت پوشش گیاهی از داده‌های ماهواره‌ای چندطیفی و اطلاعات هواشناسی مانند درجه حرارات، ساعت‌های آفتابی، باد، فشار بخار اشباع، رطوبت خاک و غیره استفاده و درنهایت تبخیر- تعرق در کشت و صنعت نیشکر واحد امیرکبیر واقع در جنوب غربی خوزستان، محاسبه و نقشه‌های تبخیر- تعرق برای سال 1397 تهیه شد. همچنین تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از روش Priestly- Taylor محاسبه شد و با روش SEBAL و SEBS مورد مقایسه قرار گرفت. تفاضل مطلق برای الگوریتم SEBAL در دوره‌ مورد تحقیق بین 0/1 تا 0/27 متغیر بود و برای الگوریتم SEBS این مقدار از 0/09 تا 19/2 به‌دست آمد که برای هر دو الگوریتم قابل قبول است اما نتایج نشان می‌دهد الگوریتم SEBAL کارایی قابل قبول‌تری نسبت به الگوریتم SEBS دارد.

منابع آبی در بسیاری از مناطق جهان محدود است و گاهی همین منابع محدود نیز با سهل‌انگاری روبه آلودگی و زوال می‌رود. یکی از عوامل آلوده ‌کننده آب، نفت و مشتقات آن است. جذب نفت با استفاده از منسوجات یکی از راه‌های رایج برای جداسازی نفت از آب است. در این پژوهش یک فیلتر جداکننده، به‌وسیله سه نوع از انواع منسوجات فنی با خواص گوناگون برای آزمایش‌ها ساخته شد. آزمایش‌ها با استفاده از سه غلظت متفاوت 10، 20 و 30 درصد وزنی نفت انجام شد. سه نوع منسوج BC (Bicomponent)، PET (Polyethylene Terephthalate) و PP (Polypropylene) در حضور زهکش‌های افقی و عمودی مورد بررسی قرار گرفت. منسوج PET و PP به‌ترتیب از الیافی از جنس پلی‌استر و پلی‌پروپیلن تهیه شده‌اند و منسوج BC یک منسوج دوجزئی از هر دو لیف پلی‌استر و پلی‌پروپیلن است، که برای اولین بار استفاده شد. جریان از میان منسوجات یک جریان آشفته بود. که با استفاده از روابط جریان غیردارسی و روش بهینه‌سازی، ضرایب مربوط به جریان محاسبه شد. در این پژوهش ارتباط میان این ضرایب و درصد جذب نفت توسط منسوج بررسی شد. نتایج نشان داد که در غلظت‌های کم نفت، جذب نفت با مقدار تخلخل منسوجات و ضرایب جریان آشفته نسبت معکوس داشت، اما در غلظت‌های بیشتر اثر این عوامل کمتر شده و به‌جای آن، اثر میزان غلظت نفت و توانایی ذاتی الیاف منسوج در جذب بیشتر است. منسوج PP و PET با حضور زهکش افقی با مقدار جذب به‌ترتیب 95 و 91 درصدی بهترین عملکرد را داشتند.

سرریزهای زیگزاگی با افزایش طول تاج در یک محدوده عرضی مشخص، موجب افزایش ظرفیت آبگذری سرریز می‌شوند. پژوهش حاضر روی یک فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر، عرض 0/6 متر و ارتفاع 0/6 متر انجام شد. بررسی آزمایشگاهی ضریب آبگذری با استفاده از سرریزهای زیگزاگی مستطیلی متقارن و نامتقارن (دوسیکل) انجام گرفت. آنالیز ابعادی به روش باکینگهام نشان داد که ضریب آبگذری (Cd) تابع پارامترهایی مانند نسبت هد هیدرولیکی کل (Ht/P)، نسبت عرض سیکل چپ به راست (WL/WR)، نسبت طول تاج جانبی سرریز (B/W_avg) و فاکتور شکل سرریز (Se) است. نتایج نشان داد که افزایش هد هیدرولیکی باعث کاهش ضریب آبگذری در سرریزهای زیگزاگی متقارن و نامتقارن و نیز سرریز خطی می‌شود. سرریزهای زیگزاگی نامتقارن با (2/05=WL/WR) در مقایسه با سرریز زیگزاگی متقارن با (1=WL/WR)، عملکرد هیدرولیکی مناسب‌تری داشت. از نظر کمّی می‌توان بیان داشت ضریب آبگذری سرریز زیگزاگی با (3/1=B/W_avg) در مقایسه با (2/93=B/W_avg) و(2/76=B/W_avg) به‌ترتیب در حدود 21 درصد و 94 درصد بیشتر است. ضریب آبگذری سرریزهای زیگزاگی با (2/05=WL/WR) در مقایسه با (1=WL/WR) حدود 10 تا 27 درصد بیشتر است. ضریب آبگذری سرریز خطی نیز در حدود 60 تا 250 درصد در مقایسه با سرریزهای زیگزاگی بیشتر است.

به‌منظور بررسی اثر تنش‌های آبی و شوری بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه دارویی نعنا فلفلی آزمایشی به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 98-1397 با 3 تکرار اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش 4 سطح آبیاری (100 (I1)، 85 (I2)، 70 (I3) و 55 درصد ظرفیت زراعی (I4)) و 4 سطح شوری (0/9 (EC1)، 1/9(EC2)، 2/5 (EC3) و 3/4 دسی‌زیمنس بر متر (EC4)) بود. نتایج نشان داد که کاهش آب به‌میزان 15، 30 و 45 درصدی ظرفیت زراعی منجر به کاهش در صفات وزن تر اندام هوایی (به‌ترتیب 15/8، 28/4 و 30/1 درصد)، وزن خشک اندام هوایی (به‌ترتیب 7/1، 11/5 و 11/5 درصد) و وزن خشک ریشه (به‌ترتیب 4/6، 9/2 و 9/2 درصد) شد. همچنین، نتایج نشان داد که استفاده از شوری EC2، EC3 و EC4 به‌ترتیب منجر به کاهش 12/7، 28/5 و 34/0 درصد (وزن تر اندام هوایی)؛ 3/6، 11/6 و 11/6 درصد (وزن خشک اندام هوایی) و 6/7، 12/4 و 14/6 درصد (وزن خشک ریشه) گردید. نتایج نشان داد که اثر توأمان شوری و خشکی منجر به کاهش بهره‌وری فیزیکی آب شده است، به‌طوری‌که بیشترین و کمترین میزان این صفت در گیاه نعنا فلفلی با 3/54 و 2/06 کیلوگرم در متر مکعب در تیمارهای EC1I4 و EC3I1 مشاهده شد. بر اساس نتایج این پژوهش، جهت حصول عملکرد خشک و بهره‌وری فیزیکی حداکثری آب، استفاده از تیمار EC1I4 توصیه می‌شود.

تغییر فاکتورهای کیفی اراضی در تغییر کاربری دو سیستم کشت متداول خوزستان (منطقه دیمچه، سیستم کشت تناوبی و نیشکر و زراس جنگل و جنگل‌تراشی) بررسی شد. نتایج نشان داد با تغییر کاربری جنگل، کربن آلی از 0/93 به 0/55 درصد، ظرفیت تبادل کاتیونی از 19/6 به 13/3 سانتی¬مول بر کیلوگرم، نسبت کربن به نیتروژن (C/N) از 7/4 به 3/8 درصد، میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها از 1/7 به 1/3 درصد و تنفس میکروبی از 0/11 به 0/06 میلی‌گرم دی¬اکسیدکربن بر گرم خاک در روز کاهش و در مقابل رس قابل انتشار از 6/4 به 3/19 درصد افزایش یافت. تجزیه به عامل برای خصوصیات نشان داد پنج عامل بیش از 90 درصد واریانس را در مقادیر FC،PWP ،AW ،AF  توجیه کرد. در منطقه دیمچه، میانگین رطوبت حجمی ظرفیت زراعی از 31/3 به 27/3 درصد، آب قابل استفاده از 12/96 به 9/8 درصد، رس قابل انتشار از 56/1 به 12/3 درصد و جرم مخصوص ظاهری از 1/6 به 1/4 درصد کاهش، کربن آلی از 0/45 به 0/78 درصد، C/N از 6/3 به 10/0 درصد، تنفس میکروبی از 0/01 به 0/04 میلی‎گرم دی‌اکسیدکربن بر گرم خاک در روز و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها از 0/77 به 1/3 میلی‌متر افزایش یافت. پنج عامل FC،AW ،BD ،DC  و OM بیش از 90 درصد واریانس را توجیه کرد.

زمان تمرکز (Tc) یکی از پارامترهای کلیدی در مطالعات هیدرولوژیک است که نقش مهمی در طراحی سازه‌های کنترل سیلاب، شبیه‌سازی رواناب و مدیریت منابع آب ایفا می‌کند. در این پژوهش، عملکرد هفت رابطه تجربی شامل برانس - ویلیامز، کالیفرنیا، جیاندوتی، کرپیچ، پیلگریم، هیدروگراف استدلالی و کارتر در برآورد زمان تمرکز برای ۳۵ زیرحوضه در استان خوزستان بررسی شد. برای ارزیابی دقت این روابط، ابتدا شش زیرحوضه با داده‌های معتبر بارش - رواناب انتخاب و زمان تمرکز مشاهداتی آن‌ها محاسبه شد. سپس، خروجی روابط تجربی با مقادیر مشاهده‌ای مقایسه شد و با استفاده از شاخص‌هایی مانند RMSE، ME و ضریب کارایی نش - ساتکلیف (NSE) تحلیل آماری صورت گرفت. نتایج نشان داد که مدل کرپیچ با RMSE معادل 2 ساعت، ME برابر با 0/44 ساعت و NSE برابر با 0/91، دقیق‌ترین و قابل‌اعتمادترین تخمین را ارائه می‌دهد. پس از آن، از این روابط برای تخمین زمان تمرکز در سایر زیرحوضه‌ها استفاده شد. درنهایت، نقشه پهنه‌بندی زمان تمرکز تولید شد که می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای طراحی هیدرولیکی، تحلیل سیلاب و برنامه‌ریزی بهینه منابع آب در استان خوزستان مورد بهره‌برداری قرار گیرد.