علوم آب و خاک

پژوهش حاضر با هدف تحلیل کمی و کیفی مصرف آب کشاورزی در استان مرکزی، به محاسبه و بررسی مصرف آب در سطح ۱۸ محصول زراعی و ۱۲ شهرستان با استفاده از ردپای آب به‌عنوان شاخصی جامع پرداخته است. در این راستا، بررسی هم‌زمان سه مؤلفه ردپای آب آبی، سبز و خاکستری به‌عنوان ابزاری تحلیلی برای ارزیابی میزان و نحوه مصرف آب صورت گرفت. در این مطالعه از داده‌های هواشناسی، کشاورزی و مصرف نهاده‌ها در سال زراعی ۱۴۰2–۱۴۰1 استفاده  شده و مقادیر ردپای آب به‌صورت واحد و کل برحسب محصول و شهرستان برآورد شده‌اند. نتایج نشان داد که BWFU به‌شدت تحت‌تأثیر عوامل مکانی (اقلیم و بارش) و ویژگی‌های گیاهی (عملکرد، نوع محصول و دوره رشد) قرار دارد. تفاوت BWFU تا ۹۸% در میان محصولات مختلف و تفاوت بیش از ۹ برابری GWFU در اراضی دیم نسبت به فاریاب دیده شد. همچنین مقادیر GRWFU برای بسیاری از محصولات از BWFU فراتر رفت که بیانگر بار آلاینده قابل‌توجه ناشی از مصرف کودهای شیمیایی است. علاوه بر عوامل مکانی و ویژگی‌های گیاهی، اختلاف  MCM223 بینشهرستان‌های ساوه و آشتیان و اختلافMCM52/7 بین شهرستان‌های شازند و محلات به‌ترتیب در BWF و GWF نشانگر تفاوت مکانی در BWFU و سطح کشت است. همچنین اختلاف  MCM137 بین GRWF شهرستان‌های اراک و آشتیان علاوه بر سطح کشت، تحت تأثیر میزان و نوع کود مصرفی قرار دارد. اقدامات مدیریتی پیشنهادی در کنار بهبود عملکرد، شامل کاهش سطح کشت محصولات پرمصرف، توسعه اراضی دیم در نواحی پربارش، بهینه‌سازی مصرف نهاده‌ها و اصلاح الگوی کشت متناسب با منابع و شرایط اقلیمی به‌منظور حفظ کمیت و کیفیت منابع آب توصیه می‌شود. بر این اساس، نتایج پژوهش قابلیت شاخص ردپای آب را در تحلیل مکان‌محور و محصول‌محور مصرف آب و تدوین واکنش‌های مدیریتی بیان می‌کند.

رشد سریع شهرنشینی و گسترش سطوح نفوذناپذیر در مناطق شهری، سبب افزایش حجم رواناب‌های سطحی، کاهش نفوذ آب به سفره‌های زیرزمینی و درنتیجه بروز مشکلاتی همچون سیلاب‌های ناگهانی و آب‌گرفتگی معابر شده است. در سال‌های اخیر، به‌کارگیری سیستم‌های نفوذ زیستی به‌ عنوان یکی از مؤثرترین رویکردهای مبتنی بر توسعه کم‌تأثیر (LID) برای مدیریت پایدار رواناب شهری مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، عملکرد شش نوع از حوضچه های نفوذ زیستی به منظور کاهش حجم رواناب و بهبود مدیریت آب‌های سطحی در ناحیه شرقی شهر قزوین مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از داده‌های بارش ۴۰ساله (۱۳۶۲ تا ۱۴۰۲) استفاده شد و روابط شدت – مدت - دوره بازگشت (IDF) استخراج شد. سپس با بهره‌گیری از الحاقیه Hec-GeoHMS، زیرحوضه‌های منطقه مورد مطالعه تعیین شد. برای برآورد دبی رواناب و ضریب رواناب مؤثر، از مدل SWMM استفاده گردید که میانگین ضریب رواناب منطقه ۰٫79 محاسبه شد. در ادامه، برای ارزیابی عملکرد سیستم‌های نفوذ زیستی، مدل عددی MIDS به کار گرفته شد و شش سناریو شامل حوضچه نفوذ زیستی با و بدون زهکش، جعبه درختی با و بدون زهکش، ترانشه نفوذی و پیاده‌رو نفوذپذیر، تحت شرایط بارش با دوره بازگشت ۴۰ساله شبیه‌سازی شدند. نتایج مدل‌سازی نشان داد که پیاده‌رو نفوذپذیر بیشترین کارایی را در کاهش حجم رواناب داشته و توانست بیش از ۷۲۸٬۰۰۰ مترمکعب رواناب را نفوذ دهد؛ درحالی‌که حوضچه‌ نفوذ زیستی با زهکش کمترین میزان اثربخشی را داشت. به‌طورکلی، یافته‌های این پژوهش بیانگر آن است که طراحی اصولی، انتخاب موقعیت مناسب، توجه به ویژگی‌های خاک و شرایط هیدرولوژیک منطقه از عوامل تعیین‌کننده در افزایش کارایی سامانه‌های نفوذ زیستی و تحقق مدیریت پایدار رواناب شهری محسوب می‌شوند.

پژوهش حاضر با هدف مکان‌یابی بهینه حوضه‌های تغذیه مصنوعی آب‌های زیرزمینی در حوضه آبریز یزد - اردکان با مساحت 116765 هکتار به‌منظور مقابله با چالش‌های کمبود منابع آب، افت شدید سطح آب‌های زیرزمینی و بارندگی کمتر از mm100 انجام شد. مطالعه حاضر با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره (MCDM) انجام گرفت. 17 معیار مؤثر شامل ارتفاع، شیب، کاربری اراضی، زمین‌شناسی، خاکشناسی، اقلیم، فاصله از گسل و خطوط هم‌دما در محیط ArcGIS 10.5 تحلیل شد. وزن‌دهی معیارها با روش بهترین - بدترین (BWM) و تلفیق لایه‌ها با روش ترکیب خطی وزن‌دار (WLC) صورت گرفت. نتایج نشان داد معیارهای شیب (وزن 0/203)، ارتفاع (همبستگی >0/75) و کاربری اراضی (همبستگی ≈0/5) بیشترین تأثیر را در مطلوبیت مناطق دارند؛ درحالی‌که اقلیم و خطوط هم‌دما کم‌اثر بودند. نقشه نهایی مطلوبیت در مقیاسm 900×m900 متر نشان داد مناطق مرکزی و جنوبی دشت، شیب کمتر از 2% و سازندهای آبرفتی نفوذپذیر، به دلیل توپوگرافی مسطح و فاصله مناسب از گسل‌ها، اولویت بالاتری برای تغذیه مصنوعی دارند. تحلیل حساسیت، 8 معیار کلیدی با ضریب همبستگی >0/5 را شناسایی کرد و با حذف 53% از معیارهای غیرضروری، چارچوبی کارآمد برای مدیریت پایدار منابع آب ارائه شد. مطالعه حاضر علاوه بر کمک به افزایش سطح آب‌های زیرزمینی، بهبود حاصلخیزی خاک و حفظ اکوسیستم‌های محلی، راهکاری مؤثر برای مدیریت بحران آب در مناطق خشک ارائه می‌دهد.

انتشار گازهای گلخانه‎ای و حصول بهره‎وری قابل قبول آب و انرژی از مهم‎ترین چالش‎های پیش رو در بخش کشاورزی است. هدف از پژوهش حاضر بررسی شاخص‎های انرژی و بهره‎وری آب گندم آبی در استان خراسان رضوی است. به منظور بررسی این شاخص‌ها در این پژوهش از پرسشنامه استفاده شد. پرسشنامه‌ها به تعداد 200 پرسشنامه (شامل منطقه مشهد: 50، منطقه تربت جام: 50، منطقه تایباد: 50 و منطقه باخرز: 50) بود که اطلاعات جمع‌آوری‌شده شامل مقدار مصرف نهاده‌ها و نیز مقدار تولید بود. نتایج نشان داد که میزان بهره‌وری فیزیکی آب در دشت‌های مشهد، تربت جام، تایباد و باخرز به ترتیب برابر با 0/57، 0/72، 0/7 و 0/46 کیلوگرم بر مترمکعب است. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین کارایی مصرف انرژی و بهره‌وری انرژی به ترتیب به میزان 2/18 و 0/148 کیلوگرم بر مگاژول مربوط به دشت تایباد و بیشترین انرژی مخصوص به میزان 10/92 مگاژول بر کیلوگرم مربوط به دشت باخرز بود. نتایج حاصل برای انتشار گازهای گلخانه‌ای نشان داد که بیشترین میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در دشت مشهد و به میزان معادل 1539/68 کیلوگرم در هکتار و کمترین آن در دشت تایباد به میزان معادل 964/79 کیلوگرم در هکتار به‌دست آمد. نتایج کلی نشان داد که عملکرد محصول در مناطق نسبتاً خشک مانند تربت جام و تایباد نسبت به مناطق با ارتفاع بالاتر از سطح دریا و نیمه خشک، شبیه مشهد و باخرز بیشتر است.