علوم آب و خاک

---

پیش‌بینی رفتار هیدرولوژی حوزه‌های آبخیز و تخمین دبی و حجم سیلاب، برای طراحی و ارزیابی بیشتر پروژه‌های آبی، جلوگیری از فرسایش خاک و حفاظت منابع آب مورد نیاز است. برای تعیین واکنش حوزه‌های آبخیز در شرایط مختلف آب و هوایی، معمولاً از روش‌های هیدرولوژی و نیز مدل‌های مختلف ریاضی استفاده می‌شود که شبیه‌سازی رگبارهای منفرد و یا داده‌های پیوسته سال‌های متوالی را انجام می‌دهند . در این پژوهش از مدل پیوسته استانفورد (SWM- IV) برای شبیه‌سازی دبی متوسط روزانه، حجم سیلاب ماهیانه و سالیانه و تبخیرتعرق سالیانه در حوزه معرف رود زرد با وسعت 896 کیلومتر مربع، واقع در جنوب غربی ایران استفاده شده است. به منظور کنترل دقت شبیه‌سازی مدل، تحلیل حساسیت پارامترهای ورودی نیز بررسی گردید. برای واسنجی مدل از اطلاعات هیدرولوژی موجود سال آبی 56-1355 (همراه با ویژگی‌های فیزیکی حوزه)، و برای ارزیابی مدل از داده‌های سال‌های 75-1360 استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که حجم سیلاب‌های ماهیانه و سالیانه، حجم آب زیرزمینی، جریان زیر سطحی، تبخیرتعرق واقعی و ضریب رواناب حوزه آبخیز مورد بررسی با درستی بسیاری شبیه‌سازی می‌شود. رگرسیون بین مقادیر شبیه‌سازی شده و مشاهده شده حداکثر دبی متوسط روزانه ضریب تبیین 44/0 تا 81/0 را به دست داد. بنابراین، با توجه به نتایج، مدل استانفورد-4 برای بررسی پیش‌بینی رفتار هیدرولوژی سیلاب و تبخیرتعرق حوزه‌های آبخیز با مساحت‌های مختلف در ایران توصیه می‌گردد.

---

محدودیت منابع آبی مناسب از عمده‌ترین تنگنا‌ها و مشکلات کشاورزی در ایران می باشد. با توجه به بالا بودن سطح ایستابی و شوری آب زیرزمینی در بسیاری از مناطق کشور و مقاومت نسبی گیاه گلرنگ به شوری، مطالعه در زمینه امکان استفاده این گیاه از آب زیر زمینی می‌تواند قدم مؤثری در استفاده بهینه از آب در زراعت گلرنگ باشد. در این راستا در این پژوهش تأثیر سطوح مختلف ایستابی کم ‌عمق و شوری آب زیرزمینی بر کمک آب زیرزمینی به تبخیر و تعرق گلرنگ در شرایط دیم و آبی در یک آزمایش گلخانه‌ای مورد مطالعه قرار گرفت. تیمارهای مورد استفاده، چهار عمق سطح ایستابی (50، 70، 90 و 120 سانتی‌متر)، دو سطح شوری آب زیرزمینی (6/0 و 10 دسی زیمنس بر متر) و دو سطح آبیاری ( آبیاری به میزان 75 درصد تبخیر از سطح آزاد آب و با دور 5 روز، و بدون آبیاری) بودند. آزمایش به ‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. برای ثابت نگه‌داشتن سطح ایستابی در گلدان‌ها دستگاهی ساخته شد که بر اساس اصول بطری ماریوت کار می‌کرد و میزان کمک آب زیرزمینی به تبخیر و تعرق و یا تبخیر از سطح خاک به ‌وسیله آن قابل اندازه‌گیری بود. نتایج نشان داد که شوری‌ آب زیرزمینی، شرایط آبیاری و برهمکنش شوری و شرایط آبیاری بر تبخیر و تعرق گلرنگ اثر معنی‌داری داشت. اثر سطح ایستابی، شوری، شرایط آبیاری، برهمکنش سطح ایستابی و شوری، برهمکنش سطح ایستابی و شرایط آبیاری، برهمکنش شوری و شرایط آبیاری و بالاخره برهمکنش سطح ایستابی، شوری و شرایط آبیاری بر میزان تبخیر از سطح خاک معنی‌دار بود. در تمام سطوح ایستابی تغییر شرایط از آبی به دیم باعث کاهش معنی داری در میزان تبخیر و تعرق گردید ولی در شرایط آبی و دیم میزان تبخیر و تعرق در سطوح مختلف سطح ایستابی تفاوت معنی‌داری نداشت. بیشترین مقدار تبخیر و تعرق (251 سانتی‌متر) در سطح ایستابی 50 سانتی‌متر با شوری 6/0 دسی زیمنس بر متر و در شرایط آبی و کمترین مقدار (9/43 سانتی‌متر) در سطح ایستابی 90 سانتی‌متر با شوری 10 دسی زیمنس بر متر و در شرایط دیم صورت گرفت. نسبت کمک آب زیرزمینی به تبخیر و تعرق در دوره اعمال تیمارها در حالت آب زیرزمینی شور بین 9/54-5/52 درصد و در شرایط آب زیرزمینی شیرین بین 7/82-7/81 درصد متغیر بود. نسبت تبخیر به تبخیر و تعرق نیز بین 6/53-5/4 درصد تغییر کرد. به ‌طور کلی شوری آب زمینی باعث کاهش معنی‌داری در تبخیر و تعرق گیاه، تبخیر از سطح خاک، تعرق گیاه و کمک آب زیرزمینی به تبخیر و تعرق گردید.

---

برای استفاده بهینه از آب در مزرعه، لازم است تا نیاز آبی گیاه پیش بینی شود. در این پژوهش ابتدا با استفاده از داده‌های حاصله از کشت ذرت دانه‌ای در سال‌های 1382 و 1383 در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز(باجگاه)، زیر برنامه تبخیر‌-‌‌ تعرق و جریان آب خاک مدل MSM (تهیه شده در بخش آبیاری دانشگاه شیراز) ارزیابی و سنجش اعتبار گردید. مقایسه مقادیر پیش‌بینی شده رطوبت خاک توسط مدل و مقادیر اندازه‌گیری شده آن در اعماق مختلف خاک توأم با مقادیر مختلف آب آبیاری نشان دادند که در این قسمت، مدل MSM نیاز به واسنجی ندارد و اعتبار آن در پیش‌بینی تبخیر- تعرق ذرت تأیید گردید. در مرحله بعدی، تبخیر - تعرق گیاه ذرت با استفاده از رابطه پنمن- مانتیث با اعمال ضرایب گیاهی منفرد (Single crop coefficient) و دوگانه (Dual crop coefficient) برای دو سال آزمایش، به‌صورت روزانه محاسبه شدند. نتایج نشان داد که مدل MSM مقادیر فصلی تبخیر- تعرق و تعرق بالقوه گیاه و تبخیر از سطح خاک را به‌ترتیب برای سال اول برابر 863 ، 536 و 329 میلی‌متر و برای سال دوم برابر 832، 518 و 314 میلی‌متر تخمین زد. مقادیر تبخیر- تعرق و تعرق بالقوه گیاه ذرت و تبخیر از سطح خاک با استفاده از روش ضریب گیاهی دوگانه به‌ترتیب در سال اول برابر693، 489 و 205 میلی‌متر و در سال دوم برابر 700، 487 و 213 میلی‌متر تخمین زده شدند. قابل ذکر است که مقدار تبخیر - تعرق بالقوه فصلی ذرت در این منطقه براساس روش پنمن- مانتیث نشریه فائو56 با اعمال ضریب گیاهی منفرد برای سال اول و دوم به‌ترتیب برابر 615 و 632 میلی‌متر به‌دست آمد. با توجه به مقادیر آب آبیاری لازم بر اساس تأمین رطوبت خاک تا حد ظرفیت زراعی در این آزمایش و مقادیر پیش‌بینی شده تبخیر- تعرق و مقایسه آن با سایر مقادیر گزارش شده در مناطق دیگر، می‌توان نتیجه گرفت که روش توصیه شده پنمن- مانتیث در نشریه فائو 56 با اعمال ضریب گیاهی منفرد و دوگانه، مقدار تبخیر- تعرق بالقوه فصلی گیاه ذرت را در منطقه پژوهش، به‌ترتیب 26 و 18 درصد کم برآورد می‌کنند.

---

گیاه کلزا در پاسخ به تنش شوری، مقاومت‌های متفاوتی طی مراحل مختلف رشد از خود بروز می دهد. اغلب گیاهان از جمله کلزا، در مراحل نخستین رشد به شوری حساس تر بوده و با افزایش سن، مقاومت آنها به شوری افزایش می یابد. دوره رشد زایشی، حیاتی‌ترین بخش زندگی گیاه می‌باشد زیرا گیاهی که در این دوره تحت تنش قرار گیرد، با وجود داشتن ظاهری سالم، عملکرد چندانی نخواهد داشت. هدف از این پژوهش، کمّی نمودن واکنش گیاه کلزا (رقم Option500) به شوری طی مرحله رشد زایشی به کمک یک مدل بود. برای بررسی اثر شوری آب آبیاری بر تعرق گیاه در مرحله گل دهی و عملکرد دانه، آزمایشی در سال 1384 در دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس، شامل یک تیمار غیرشور و 8 تیمار با شوری های 3، 5، 7، 9، 11، 13، 15 و 17 دسی‌زیمنس بر متر که از منبع آب شور طبیعی دریاچه حوض سلطان قم تأمین شده بود، در یک خاک شن لومی انجام گرفت. بوته‌های کلزا پیش از رسیدن به مرحله مورد نظر با آب غیر شور آبیاری و پس از آن هر گلدان با تیمارهای مربوطه آبیاری گردید. به منظور کمّی کردن اثر شوری در هر یک از مراحل رشد، مقادیر تعرق نسبی( T_a/T_D) و عملکرد نسبی دانه ( Y/Y_m) در شوری‌های مختلف خاک، با استفاده از مدل‌های ماس و هافمن، ونگنوختن و هافمن، دیرکسن و همکاران و همایی و همکاران برآورد و پارامترهای مورد نظر به‌دست آمد. مقایسه مدل‌ها با استفاده از آماره های مربوطه انجام شد. برازش مدل‌های مختلف بر مقادیر اندازه گیری شده، طی مرحله گل دهی نشان داد که مدل ونگنوختن و هافمن از دقت بیشتری نسبت به سایر مدل‌ها برخوردار است. حال آن که برای مرحله بلوغ، مدل همایی و همکاران توانست برآورد بهتری نسبت به سایر مدل‌ها ارائه دهد.

---

در تنوع اقلیمی ایران، سنجش حساسیت مدل‌های رایج تخمین تبخیر- تعرق قبل از انتخاب و معرفی مناسبت‌ترین مدل امری ضروری بنظر می‌رسد. در این تحقیق، حساسیت مدل‌های مختلف تبخیر- تعرق به متغیرهای مختلف هواشناسی (به منظور کاربرد در برآورد پیامدهای نوسانات تغییر اقلیم و هم‌چنین ارزیابی دامنه خطاهای احتمالی در محاسبات تبخیر- تعرق) در شرایط اقلیمی سرد نیمه خشک همدان با استفاده از آمار 35 ساله هواشناسی (84-1350) بررسی شد. بدین منظور، مدل‌های پنمن- مانتیث فائو56 (PMF56)، جنسن هیز (1,2 JH)، مک کینک (MK)، هنسن (HN)، هارگریوز- سامانی (HS)، تورک مناطق مرطوب (TH) و تورک مناطق خشک(TA) به کار گرفته شدند. در این راستا، حساسیت (sensitivity) نسبی مدل‌های فوق به پارامترهای مختلف هواشناسی بررسی و با یکدیگر مقایسه شد. محدوده تغییرات پارامترهای مذکور در راستای برنامه‌های هیئت بین الدول تغییر اقلیم (IPCC) معادل 10 و20 درصد در طول فصل رشد (اردیبهشت- آبان) انتخاب شد. نتایج حاکی از این است که در شرایط اقلیمی همدان، اغلب مدل‌های برآورد ETo بیشترین حساسیت را (تا 8/10 در صد با ازای 10 درصد تغییر در ورودی) به ترتیب به تغییرات کوتاه مدت و دراز مدت پارامترهای تابش و دما نشان می‌دهند. نتایج نشان داد که در به کارگیری داده‌های تجربی یا شبیه سازی شده تابش و ضریب آلبیدو، باید دقت کافی به عمل آید. پیش‌بینی می‌شود که در اقلیم‌های سرد نیمه خشک، افزایش دمای هوا در طول دوره رشد، به طور متوسط موجب 5/8 در صد افزایش (براساس مدل (PMF56 نیاز آبی گیاه مرجع تا سال 1429 (2050 میلادی) می‌گردد.

---

مدل‌‌سازی پاسخ گیاه به تنش‌‌‌های دوگانه شوری و کمبود نیتروژن در نواحی خشک و نیمه‌ خشک برای تخمین عملکرد بهینه اهمیتی فراوان دارد. بدین منظور، دو مدل لیبیگ- اسپرینگل(LS) و میچرلیخ- بال(MB) که تنها برای مدل‌‌‌ سازی پاسخ گیاه به عناصر غذایی پیشنهاد شده‌اند به گونه‌ای تعدیل یافتند که امکان بررسی اثر هم‌زمان نیتروژن و شوری فراهم آید. سپس، به منظور ارزیابی مدل‌های پیشنهادی در مورد پاسخ گیاه کلزا (Brassica napus L.) به تنش‌های توأم شوری و نیتروژن، آزمایشی با سطوح مختلف شوری و نیتروژن طراحی گردید. تیمارهای شوری شامل 5 سطح آب شور ( آّب غیر شور، 3، 6، 9، و 12 دسی زیمنس بر متر) و تیمارهای نیتروژن شامل 4 سطح (0، 75، 150، و 300 میلی‌گرم نیتروژن در کیلو گرم خاک به صورت نیترات آمونیوم) بود. نتایج نشان داد که هر دو مدل تعدیل یافته برآوردی مناسب از عملکرد دانه کلزا ارایه می‌نمایند. لیکن، برآورد مدل تعدیل یافته MB (94/0= 2R) از مدل تعدیل یافته LS (87/0= 2R) بهتر است. مقایسه آماره‌های خطای بیشینه، ریشه میانگین مربعات خطا، کارایی مدل، ‍‍ضریب تبیین و ضریب جرم باقی‌مانده دو مدل تعدیل یافته نشان داد که عملکرد نسبی دانه برآورد شده برای سطوح نیتروژن خاک، هم‌چنین شوری‌های آب آبیاری و اثرات متقابل شوری و نیتروژن، به وسیله مدل تعدیل یافته MB در مقایسه با مدل تعدیل یافته LS، نتایج رضایت‌بخش‌تری داشت. بنابراین، استفاده از مدل تعدیل یافته MB برای برآورد عملکرد نسبی دانه کلزا به هنگام وجود تنش‌های شوری و نیتروژن توصیه می‌شود. با استفاده از مدل تعدیل یافته LS نشان داده شد که حد آستانه کاهش عملکرد در شرایط شور برای سطوح مختلف کاربرد نیتروژن متفاوت است. به گونه‌ای که، تقریباً با کاربرد هر 75 میلی‌گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک، حد آستانه کاهش عملکرد در شرایط شور حدود 4 دسی زیمنس بر متر کاهش می‌یابد. مصرف نیتروژن در شرایط شور سبب کاهش غلظت یون کلر در دانه کلزا گردید. هم‌چنین میزان جذب نیتروژن با افزایش تعرق گیاه افزایش یافت که می‌توان آن را به حرکت توده‌ای نیترات در خاک تا رسیدن به ریشه گیاه مرتبط دانست.

---

استفاده بهینه از نزولات جوی، منجر به توسعه سطح زیر کشت و امکان تخصیص منابع آب موجود به مصارف دیگر می‌گردد که در نهایت منجر به توسعه اقتصادی خواهد شد. یکی از روش‌های مؤثر در این زمینه، استفاده از مدل‌های شبیه‌سازی مدیریت آب خاک و زمان‌بندی آبیاری می‌باشد. در این پژوهش مدل رایانه‌ای برای مدیریت و برنامه‌ریزی آبیاری مزارع بر اساس بیلان آب خاک و بارش، که قبلاً تهیه شده بود، تکمیل گردید و برای مزرعه گندم در منطقه باجگاه به کار برده شد. هم‌چنین تأثیر مقدار ذخیره رطوبت در حداکثر عمق خاک ناحیه ریشه در مقدار آب آبیاری بررسی شد. مدل مورد نظر در محیط برنامه‌نویسی Visual Basic .Net نوشته شده است. مدل تهیه شده برای 13 سال آمار هواشناسی منطقه باجگاه که کامل‌تر بودند، به کار برده شد. مدل در دو حالت که باران مؤثر کمبود رطوبتی خاک (نسبت به حالت ظرفیت زراعی) تا حداکثر عمق ریشه را جبران می‌نماید (حالت دوم) نسبت به حالتی که باران مؤثر تنها کمبود رطوبتی خاک تا عمق ریشه روزانه را جبران می‌کند(حالت اول) اجرا شد. در حالت دوم، مقدار آب آبیاری و تعداد دفعات آبیاری نسبت به حالت اول کاهش یافته است. چنانکه میانگین مقدار آبیاری فصلی از 8/706 به 2/569 میلی‌متر و میانگین تعداد دفعات آبیاری فصلی از 8 بار به 6 بار کاهش یافته‌اند. هم‌چنین میانگین نسبت باران مؤثر به کل مقدار باران از 31/46 درصد به 6/73 درصد افزایش یافته است. با احتمال 80%، در حالت اول با احتساب 9/108 میلی‌متر بارش مؤثر نیاز به 9 بار آبیاری و 7/757 میلی‌متر آب آبیاری نیاز است و در حالت دوم با احتساب 7/236 میلی‌متر بارش مؤثر به 7 بار آبیاری و 9/636 میلی‌متر آب آبیاری نیاز است. با احتمال 50% ، در حالت اول با احتساب 6/165 میلی‌متر بارش مؤثر به 8 بار آبیاری و 6/712 میلی‌متر آب آبیاری نیاز است و در حالت دوم با احتساب 1/292 میلی‌متر بارش مؤثر به 6 بار آبیاری و 1/545 میلی‌متر آب آبیاری نیاز است. در نهایت نشان داده شد که با استفاده از اصول ساده مدیریتی می‌توان از مصرف بیش از اندازه آب آبیاری جلوگیری نمود.

---

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.

---

مدل‌های مختلفی برای جذب آب به‌وسیله ریشه ارائه شده است. در این تحقیق با استفاده از داده‌های تبخیر و تعرق و درصد رطوبت خاک به‌دست آمده از لایسیمتر و داده‌های توزیع ریشه در خاک درخت زیتون، دقت مدل‌ جذب ریشه در تخمین تغییرات درصد رطوبت خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. عمق لایسیمتر 120 سانتی‌متر و از نوع وزنی بود که از خاک لوم- رسی پر شد. در دوره آزمایش مقادیر ورود و خروج آب در لایسیمتر ثبت گردید و مقادیر دقیق تبخیر و تعرق ستون خاک محاسبه شد. تغییرات رطوبت خاک عمقی توسط دستگاه رطوبت سنج (TDR) نصب شده در لایسیمتر در دوره آزمایش به‌صورت کامل ثبت گردید. برای تعیین نقش توزیع ریشه در خاک، مدل فدس با استفاده از تراکم طولی ریشه استفاده گردید. معادلات حرکت جریان به‌صورت عددی حل شد که در حل این معادلات داده‌های تبخیر و تعرق به‌صورت داده‌های ورودی استفاده شد و تغییرات رطوبت خاک شبیه‌سازی شده با تغییرات رطوبت خاک اندازه‌گیری شده جهت تأیید مدل جذب آب توسط ریشه مورد مقایسه قرار گرفت. مقایسات نشان داد که متوسط خطای نسبی مدل فدس 10 درصد بود. براساس نتایج حاصل از این تحقیق، حدود 90 درصد جذب ریشه درخت زیتون در عمق صفر تا 40 سانتی-متری صورت می‌گیرد.

---

در برخی موارد نیاز به تبدیل مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع (یونجه) به تبخیر و تعرق گیاه مرجع (چمن) و یا برعکس وجود داشته تا بتوان مقدار ضریب گیاهی صحیح را بر اساس نوع سطح مرجع مورد استفاده به‌دست آورد، هدف این پژوهش تعیین نسبت ETr (تبخیر و تعرق از گیاه مرجع یونجه) به ETo (تبخیر و تعرق گیاه مرجع چمن) طی فصل رویش برای دشت شهرکرد می‌باشد که این نسبت Kr نامیده می‌شود. مقادیر میانگین ماهیانه و کل (فصل رشد) Kr بر اساس مقادیر روزانه آن در ایستگاه چهارتخته شهرکرد در فصل زراعی رشد منطقه، با استفاده از داده‌های هواشناسی مورد نیاز در یک دوره 185 روزه (اول اردیبهشت تا پایان مهر 1390) از ایستگاه خودکار تحقیقات هواشناسی کشاورزی به‌دست آمده است. مقادیر ETr و ETo برای محاسبه Kr به شش روش محاسبه شدند. این روش‌ها عبارت‌اند از: معادله‌های استاندارد شده پن‌من- مانتیث توسط انجمن مهندسین عمران آمریکا ﴿ASCE-stPM-ETr﴾، پن‌من- مانتیث توسط انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE-PM-ETr)، کیمبرلی- پن‌من 1982 (1982KP-ETr)، جنسن- هیز اصلاح‌شده (JH-ETr)، و روش محاسبه Kr در نشریه 56 فائو(تمامی روش‌ها برای گیاه مرجع یونجه). مقادیر Kr محاسبه با نتایج به‌دست‌آمده حاصل از یک مطالعه لایسیمتری مورد مقایسه قرار گرفت. مقدار Kr حاصل از مطالعه لایسیمتری برابر با 12/1 که برابر 12/1 برای ASCE-PM-ETr، 16/1 برای JH-ETr و دور از مقدار 27/1 برای 1982 KP-ETr (هر سه نسبت به معادله‌های استانداردشده پن‌من- مانتیث برای گیاه مرجع چمن توسط انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE-stPM-ETo) به‌دست آمده است که در مقایسه با مقدار 40/1 بر مبنای روش موجود در نشریه 56 فائو فاصله زیادی دارد.

---

بیش از ۷۵ درصد اراضی زیر کشت برنج کشور در استانهای شمالی یعنی مازندران، گیلان و گلستان قرار دارد. بنابراین تعی ین مقدار آب مورد نیاز برنج بر ای برنامه ریزی منابع آب، دار ای اهم یت بس یار ز یادی میباشد. بدین منظور، ای ن پژوهش در سال ۱۳۸۹ در زم ینها ی شالیزاری شهرستان صومعه سرا (منطقه دشت مرداب) در استان گیلان برای تعیین ضریب گیاهی و تبخیر- تعرق گیاه برنج ارقام هاشم ی و خزر با استفاده از ۴ لا یسیمتر زه کشدار انجام شد . نتایج نشان م یدهد که محدوده تغ ییرات تبخ یر- تعرق برنج ارقام هاشم ی و خزر در طول ۶ م یلیمتر در روز متغ یر م یباشد. تبخیر- تعرق گ یاه برنج در دوره رشد (از مرحله نشا تا برداشت محصول ) در / ۲ تا ۳ / فصل رشد بین ۴ ارقام هاشمی و خزر به ترتیب ۴۲۹ و ۴۵۶ میلیمتر به دست آمد. تبخیر- تعرق گیاه مرجع با روش فائو- پنمن- مانتیث محاسبه گردید و بر ۱ به دست آمد. این ضریب برای رقم خزر به / ۱ و ۱ /۴ ،۱/ اساس آن ضر یب گیاهی برنج هاشمی در مرحله اول، میانی و رسیدن به ترتیب ۱ ۱ حاصل شد. / ۱ و ۲ /۳ ،۱/ ترتی

---

هدف این تحقیق، اندازه‌گیری تبخیر- تعرق روزانه و فصلی و ضریب گیاهی روزانه دو واریته رایج آفتابگردان (یوروفلور و سیرنا) تحت مدیریت سیستم آبیاری قطره‌ای- نواری بود. برای انجام این تحقیق با اجرای سیستم آبیاری قطرهای- نواری، رطوبت خاک در اعماق 10، 20، 30، 40 و 60 سانتی‌متری با دستگاه رطوبت‌سنج PR2 به‌صورت روزانه در طول دوره رشد اندازه‌گیری شد و تبخیر- تعرق گیاه به روش بیلان آب خاک به دست آمد. متوسط ضریب گیاهی واریته‌های یوروفلور و سیرنا، بر اساس معادله‌های توصیه شده توسط فائو در مرحله اولیه 32/0، بر اساس معادلات بیلان آب خاک برای واریته یوروفلور در مرحله توسعه برابر 75/0، در مرحله میانی برابر 18/1 و در مرحله نهایی برابر 90/0، و برای واریته سیرنا به ترتیب 72/0، 15/1، و 84/0 به دست آمد. مقدار فصلی تبخیر- تعرق واقعی واریته‌های یوروفلور و سیرنا بر اساس معادلات بیلان آب خاک برابر 601 و 575 میلی‌متر بود که به ترتیب 26 و 30 درصد کمتر از مقدار فصلی تبخیر- تعرق مرجع در منطقه مورد مطالعه می‌باشد. متوسط نسبت تبخیر- تعرق مرجع به تشت تبخیر در این منطقه 77/0 به دست آمد که از مقدار ضریب تشت تبخیر ارائه شده توسط دورنبوس و پروت (55/0) بیشتر بود. با توجه به متفاوت بودن مقدار ضریب گیاهی دو واریته مورد بررسی در طی دوره رشد و هم‌چنین متفاوت بودن با ضرایب ارائه شده توسط فائو، اندازه‌گیری مقدار واقعی ضریب گیاهی در منطقه به صورت تابعی از دوره رشد سبب افزایش دقت اندازه‌گیری تبخیر- تعرق آفتابگردان و امکان توسعه مدل‌های گیاهی به منظور مدیریت آبیاری خواهد شد.

---

مدل‌های پالایش سبز برای شناخت بیشتر فرآیندهای حاکم بر این پدیده و مدیریت خاک‌های آلوده از اهمیت بالایی برخوردارند. بررسی‌ها نشان داده است که تاکنون تلاش‌های اندکی برای ارزیابی پتانسیل پالایش سبز فلزات براساس مدل‌های ریاضی انجام گرفته است. هدف از این پژوهش، مدل‌سازی پالایش سبز خاک آلوده به نیکل بود. بدین منظور، با استفاده از توابع کاهش تعرق نسبی و غلظت نیکل در خاک مدلی برای تعیین نرخ پالایش سبز نیکل از خاک ارائه شد. برای ارزیابی مدل، خاک با سطوح مختلفی از آلاینده نیکل آلوده شد. جهت آلوده کردن خاک از نمک نیترات نیکل استفاده شد. سپس با پر کردن گلدان‌ها با خاک‌های آلوده بذر ریحان (Ocimum tenuiflorum L.) در آنها کشت گردید. برای دوری از تنش رطوبتی، گلدان‌ها با فواصل زمانی کوتاه (48 ساعت) توزین و تا رسیدن به رطوبتی نزدیک به‌ظرفیت زراعی آبیاری شدند. گیاهان در چهار نوبت برداشت شدند. در هر مرحله از برداشت، مقادیر تعر ق نسبی و غلظت نیکل در نمونه‌های خاک و گیاه اندازه‌گیری شد. در پایان کارآیی مدل‌ها با آماره‌های ریاضی آزموده شد. برای ارزیابی مدل‌ها، محاسبه آماره‌های خطای ماکزیمم، ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب تبیین، کارایی مدل و ضریب جرم باقی‌مانده برای هر کدام از مدل‌ها انجام شد. ترسیم روند تغییرات تعرق نسبی ریحان در بازه‌های مختلف زمانی فصل رشد در سطوح مختلف آلودگی نیکل در خاک نشان داد که در حضور آلاینده‌های فلزی در خاک تعرق گیاه کاهش یافته است. اما به‌دلیل پایین بودن غلظت‌های اعمال شده تغییرات چشمگیر نبوده است. نتایج حاصل از مقایسه آماره‌ها نشان داد برای برآورد تعرق نسبی ریحان در آلودگی نیکل خاک برای تمام بازه‌های زمانی در فصل رشد، کارآیی مدل خطی (940/0 =2R) تنها اندکی بهتر از مدل غیرخطی (84/0 =2R) است. هم‌چنین، مدل حاصل از ترکیب تابع خطی و غلظت نیکل در خاک، برازش نسبتاً خوبی (7/0=R) با مقادیر اندازه‌گیری شده نرخ پالایش سبز نیکل از خاک دارد.

---

با وجود اهمیت مسئله خشک شدن دریاچه ارومیه، انجام تحقیقات علمی و مبتنی بر اصول آبخیزداری در رابطه با آن کمتر به‌چشم می‌خورد. تابش خورشیدی از پارامترهای کلیدی ورودی مدل‌های تخمین نرخ تبخیر و تعرق مرجع می‌باشد، در این تحقیق، پس از ارزیابی و انتخاب بهترین مدل تخمین تابش، متوسط ماهانه نرخ تبخیر و تعرق مرجع روزانه در 7 ایستگاه هواشناسی واقع در حوزه آبریز دریاچه ارومیه در دوره آماری 2005-1986 برآورد شد. مدل‌هایی که برای برآورد تابش خورشیدی مورد ارزیابی قرار گرفتند شامل مدل فیزیکی هیبرید (Hybrid)، مدل تجربی آنگسترم-پرسکات و مدل‌های اصلاح شده دانشیار و صباغ می‌باشند. برای ارزیابی مدل‌های تابش از معیارهای آماری خطا شامل ME، MAE، RMSE و MPE استفاده شد. مقدار آماره RMSE در مدل هیبرید برابر 7/1 مگاژول بر مترمربع در روز و در مدل‌های آنگسترم-پرسکات، اصلاح شده دانشیار و صباغ به‌ترتیب برابر 9/2، 3/2 و 9/2 مگاژول بر مترمربع در روز به‌دست آمد. نتایج نشان‌دهنده کارایی بالاتر مدل هیبرید نسبت به سه مدل دیگر در مقیاس ماهانه می‌باشد. در مرحله بعد، تأثیر انتخاب مدل تابش در برآورد نرخ تبخیر و تعرق مرجع توسط مدل استاندارد پنمن- مونتیث- فائو(PMF56) مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل PMF56 با مدل هیبرید تلفیق شده و مدل جدیدی به‌نامPMF56-Hybrid توسعه یافت. این مدل در تخمین نرخ تبخیر و تعرق مرجع ایستگاه‌های انتخابی از کارایی بالاتری برخوردار است. نتایج نشان داد که استفاده از مدل‌های هیبرید و اصلاح شده دانشیار منجر به بهبود تخمین ET0 شده و دارای خطای کمتری نسبت به دو مدل دیگر می‌باشند. مدل واسنجی شده آنگستروم-پرسکات، نرخ تبخیر و تعرق مرجع را 19 درصد بیشتر برآورد می‌کند.

---

برآورد توزیع مکانی مقادیر تبخیر و تعرق (ET) برای مدیریت کشاورزی و منابع آب ضروری می‌باشد. مطالعه حاضر با هدف تخمین ET با استفاده از الگوریتم توازن انرژی در سطح زمین (Sebal) و داده‌های ماهواره‌ای سنجنده TM خرداد سال 1388 در‌منطقه دامنه استان اصفهان صورت گرفته است. به‌منظور محاسبه ET کلیه اجزاء مدل توازن انرژی و پارامترهای مربوطه شامل تابش خالص آلبیدوی سطحی، تابش امواج کوتاه و بلند ورودی و خروجی، گسیلمندی سطح، شار گرمای خاک، شار گرمای محسوس، شاخص گیاهی NDVI، شاخص سطح برگ و دمای سطحی با استفاده داده‌های سنجنده TM تصحیح هندسی و رادیومتریک شده، استخراج گردید. نتایج نشان داد که مقادیر ET در اراضی کشاورزی حدود 2/7 میلی متر در روز است که تقریباً برابر مقدار 99/6 میلی متر به‌دست آمده از روش پنمن- مانتیث در ایستگاه هواشناسی سینوپتیک داران می‌باشد. بنابراین پهنه‌بندی‌های ET، که تقریباً معادل نیاز آبی گیاهان می‌باشد، از طریق داده‌های ماهواره‌ای می‌تواند برای انتخاب گیاهان مناسب برای مقاصد کشاورزی و برنامه‌های احیایی در مناطق پهناور خشک و نیمه خشک استان اصفهان که با خشکسالی‌های شدید و کمبود آب مواجه است مورد استفاده قرار گیرد.

---

این مطالعه به‌منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تبخیر و تعرق و تعادل آن با منابع آب حوضه زاینده ‌رود انجام گرفته است. دو ایستگاه شاخص هواشناسی در حوضه زاینده‌رود شامل ایستگاه‌های اصفهان و چلگرد که به‌ترتیب در شرق و غرب حوضه واقع شده‌اند، به‌عنوان ایستگاه‌های مورد بررسی انتخاب شدند. براساس روش وزن‌دهی، ترکیبی از 15 مدل GCM ایجاد گردید و الگوهای تغییر اقلیم شامل ایده‌آل، متوسط و بحرانی تعریف گردیدند. با استفاده از الگوهای ارائه شده پیشنهادی، اثرات تغییر اقلیم روی دما و تبخیر و تعرق ایستگاه اصفهان و بارندگی ایستگاه چلگرد تحت دو سناریوی انتشار 2A و 1 B مورد بررسی قرار گرفت. دو شاخص برای مشخص نمودن وضعیت تعادل آب کشاورزی حوضه درنظر گرفته شد. نسبت تبخیر و تعرق شرق حوضه به بارندگی غرب حوضه به‌عنوان شاخص EPR ( تعادل در آب موجود و مصرف آب کشاورزی) و نسبت کمبود حداکثر کمبود آب به نیاز آبی کشاورزی به‌عنوان شاخص کمبود حداکثر (MD) درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد که دمای سالانه شرق حوضه بین 63/0 تا 13/1 درجه سلسیوس افزایش پیدا خواهد کرد. کاهش بارندگی غرب حوضه نیز بین 5/6 تا 30 درصد در الگوهای خوش‌بینانه تا بحرانی تغییر می نماید. فصل تابستان بیشترین مقدار افزایش دما و فصل زمستان بیشترین مقدار کاهش بارندگی را نشان دادند. سناریوی انتشار 2 A افزایش دما و کاهش بارندگی را بیش از سناریوی انتشار 1 B نشان داد. همچنین نتایج نشان دهنده افزایش 1/3 تا 8/4 درصدی تبخیر و تعرق پتانسیل در حوضه زاینده‌رود بود. مقدار شاخص EPR حوضه زاینده‌رود در الگوهای تغییر اقلیم مختلف، بین 13 تا 52 درصد و شاخص MD بین 9 تا 35 درصد افزایش می‌یابد. نتایج نشان‌دهنده بر هم خوردن تعادل مصرف آب کشاورزی در شرق حوضه با بارندگی در غرب حوضه است. به‌عبارت دیگر در این شرایط بایستی برنامه‌ریزی و مدیریت ویژه‌ای برای ایجاد پایداری منابع آب در حوضه آبریز زاینده ‌رود اتخاذ نمود.

---

در توسعه کشاورزی، عوامل زیادی مانند شرایط آب و هوایی، خاک، کود، زمان و مقدار آبیاری دخالت دارند که برای منظور کردن آنها لازم است از مدل‌های شبیه‌سازی رشد گیاه استفاده نمود. لذا در این پژوهش، مقادیر رطوبت خاک در عمق‌های مختلف، ماده خشک و عملکرد دانه گندم زمستانه در پنج تیمار آبیاری دیم، ۵/۰، ۸/۰، ۰/۱ و ۲/۱ برابر آبیاری کامل طی دو سال زراعی ۸۹-1388 و ۹۰-1389 واقع در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز در استان فارس، توسط مدل‌های AquaCrop و WSM شبیه‌سازی شد. داده‌های اندازه‌گیری شده در سال اول زراعی برای واسنجی مدل‌ها و در سال دوم برای اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفتند. صحت برآورد رطوبت خاک توسط مدل‌ها، مبنای مقایسه دقت برآورد مقادیر شبیه‌سازی‌شده تبخیر- تعرق واقعی گیاه قرار گرفت. براساس نتایج، در مدل WSM، مقدار رطوبت خاک در لایه‌های مختلف عمق ریشه در سال اعتبارسنجی با مقدار نرمال شده ریشه متوسط مربع خطا (NRMSE) برابر ۱۴/۰ خوب برآورد شده، ولی مدل AquaCrop در برآورد آن دقت کمتری داشت (۲۶/۰=NRMSE). مقادیر برآورد تبخیر- تعرق گیاهی در تیمار آبیاری کامل، در هر دو مدل نزدیک به هم بوده ولی با افزایش تنش رطوبتی، از دقت برآورد مدل AquaCrop کاسته شد. مدل WSM مقدار ماده خشک و عملکرد دانه را با NRMSE به‌ترتیب برابر ۱۵/۰ و ۱۸/۰ خوب برآورد کرده و مدل AquaCrop با NRMSE به‌ترتیب برابر ۱۹/۰ و ۳۹/۰ در برآورد آنها دقت کمتری داشت.

---

هدف این مطالعه مقایسه و واسنجی تعداد ۲۰ روش مختلف تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجع (₀ET) مبتنی بر سه روش کلی دمای هوا، تابش خورشید و انتقال جرم در حوضه آبریز دریاچه ارومیه می‌باشد. برای این‌ منظور از اطلاعات ۱۰ ایستگاه هواشناسی همدید در دوره آماری ۲۰۱۰-۱۹۸۶ استفاده شد. نتایج روش‌های مذکور با خروجی روش فائو پنمن- مانتیث (۵۶PMF-) مقایسه شد. واسنجی روش‌ها برای یکایک ایستگاه‌ها و تمام ماه‌ها و در طول دوره آماری مذکور انجام شد. ارزیابی عملکرد روش‌ها با آماره‌هایR²،RMSE ، MBE و MAE به‌عمل آمد. نتایج نشان داد که واسنجی روش‌ها عملکرد آنها را به‌طور قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌دهد. بعد از واسنجی، از بین روش‌های بر مبنای دمای هوا، روش هارگریوز (HG) با ضریب تبیین ۹۶/۰=^۲R، از بین روش‌های کلی تابش، روش دورنبوس- پروئیت ((DP با ضریب ^۲R معادل ۹۸۲/۰ و از بین روش‌های مبتنی بر انتقال جرم، بعد از واسنجی، روش مییر (M) با ^۲R معادل ۸۹۵/۰ به‌عنوان بهترین روش در حوضه مورد مطالعه شناخته شدند. به‌طورکلی، عملکرد روش‌های مبتنی بر تابش پس از واسنجی بهتر از سایر روش‌ها در این حوضه بود. بنابراین، روش DP پس از واسنجی برای تخمین ₀ET در حوضه دریاچه ارومیه از دقت بالاتری برخوردار بوده و قابل توصیه می‌باشد.

---

این تحقیق به‌منظور بررسی امکان استفاده از دو مدل سبال (SEBAL) و متریک ((METRIC در دو تاریخ گذر 9 تیر 1378 (برابر با 30 ژوئن 1999) و 30 مرداد 1378 (برابر با اول اوت 1999) برای برآورد و مقایسه تبخیر و تعرق گیاه مرجع (یونجه) در مقیاس منطقه‌ای با استفاده از اطلاعات سنجنده ETM+ در مقایسه با برآوردهای ET از برخی روش‌های ریاضی (تجربی و ترکیبی) شامل پنج مدل پنمن- مانتیث استاندارد شده به‌روش انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE-stPM)، پنمن- مانتیث به‌روش فائو 56 (F56PM)، بلانی- کریدل (F24BC)، هارگریو- سامانی(HS) و تشتک تبخیر (Pan) انجام شد. مقدار تبخیر و تعرق در تاریخ‌های 9 تیر و 30 مرداد (1378) برای پیکسل‌های معیار سرد در مدل‌ سبال برابر با 97/6 و 77/6 میلی‌متر بر روز و در مدل متریک برابر با 27/10 و 31/9 میلی‌متر بر روز به‌دست ‌آمد. برای مدل ریاضی مناسب منطقه (هارگریوز- سامانی) مقادیری به‌ترتیب برابر با 0/8 و 5/7 میلی‌متر بر روز در تاریخ‌های گذر به‌دست آمد. به‌طور کلی نتایج نشان داد برآوردهای مدل سبال در مقایسه با برآوردهای مدل HS و داده‌های لایسیمتری موجود از صحت بیشتری نسبت به مدل متریک برخوردار و در شرایط مشابه قابل توصیه می‌باشد.
 

---