علوم آب و خاک

باتوجه‌به کمبود منابع آبی، بارش کم و تبخیر بیش از اندازه در کشور، داشتن برنامه دقیق آبیاری و شیوه مدیریتی مناسب، امری ضروری است. حال به‌منظور بررسی اثر مالچ و سوپرجاذب، پژوهشی در شهر خرم‌آباد و در سال 1401 به‌صورت فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. فاکتور اول تیمار آب آبیاری در چهار سطح شامل آبیاری بر اساس وجود تأمین 100 درصد نیاز آبی (I100)، تأمین 80 درصد نیاز آبی (I80)، تأمین 60 درصد نیاز آبی (I60) و تأمین 40 نیاز آبی (I40) گیاه بود. فاکتور دوم نیز شامل مواد اصلاحی مالچ گیاهی (M)، سوپرجاذب (S) و تیمار شاهد (I) بودند. نتایج پژوهش نشان داد که بیشترین میزان عملکرد‌ تر، عملکرد خشک و ارتفاع بوته مربوط به تیمار I100-M بود که به ترتیب برابر52/89 تن در هکتار، 29/42 تن در هکتار و 2/27 متر به ‌دست آمد. بیشترین مقدار بهره‌وری تر و بهره‌وری بیولوژیک از آن I40-S بود که به ترتیب برابر 14/24 کیلوگرم علوفه تر به‌ازای یک مترمکعب آب و 4/75 کیلوگرم ماده خشک به‌ازای یک مترمکعب آب محاسبه شد. کمترین میزان عملکرد ‌تر و خشک مربوط به I40-M بود و کمترین بهره‌وری تر نیز مربوط به تیمار I100- S بود. به‌طورکلی ماده اصلاحی مالچ در تیمار‌های با تنش آبی کمتر، عملکرد بهتری داشت، ولی با افزایش میزان تنش آبی، عملکرد تیمار‌های حاوی مالچ کاهش یافت. ماده اصلاحی سوپرجاذب نیز در تیمارهای آبیاری کامل یا با تنش کمتر، عملکرد کمتری را نشان داد، ولی با افزایش میزان تنش نتیجه بهتری را رقم زد.

گون پوشش گیاهی بسیاری از کوهستان‌های فلات ایران است و باتوجه‌به شکل بالشتی و سیستم ریشه‌دوانی عمیق، کنترل و نفوذ بارش‌های جوی را به درون خاک تسهیل و نقش عمده‌ای در ارائه خدمات اکوسیستمی ایفا می‌کند. از طرفی همبستگی اکوسیستم‌های گون‌زار (Astragalus habitats) با اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک، آن‌ها را در برابر تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیر نموده‌است. در این مطالعه نقشه تولید رواناب بر پایه منحنی بادیکو تحت شرایط حال حاضر و آتی تغییر اقلیم (2050) با استفاده ازداده‌های اقلیمی و دمایی سایتChelsa (مدل گردش عمومی CanESM2) در نرم‌افزار TerrSet و با استفاده از نقشه‌های: زیرحوزه‌ها، بارش سالانه، تبخیر و تعرق پتانسیل سالانه، عمق خاک، آب قابل‌دسترس گیاه و نقشه "پوشش زمین _کاربری زمین" حال حاضر و آینده با ترکیبی از روش‌های میدانی و مدل‌های پراکنش گونه‌ای در مقیاس محلی حوزه آبخیز رودخانه شور دهاقان (زاگرس مرکزی) تهیه و درنهایت خسارت رواناب مازاد تولید‌شده در اثر تغییر اقلیم به روش هزینه جایگزین (Replacement cost method) برآورد شد. نتایج حاکی از افزایش حجم رواناب سالانه حوزه از70 میلیون مترمکعب در حال حاضر به 105 میلیون مترمکعب در شرایط تغییر اقلیم تحت سناریوی rcp26 سال 2050 بود. با احتساب هزینه 10 میلیون ریال به ازای کنترل 530 مترمکعب رواناب از طریق پروژه‌های متنوع آبخیزداری، جلوگیری از خسارات رواناب مازاد تولید‌شده، نیازمند اعتباری بالغ بر 660 میلیارد ریال بر اساس ارزش حال است. این مطالعه قابلیت نرم‌افزار TerrSet برای پیش‌بینی و تولید نقشه خدمت اکوسیستم تولید رواناب تحت تغییرات اقلیمی یا تغییرات کاربری اراضی و با هدف ارزش‌گذاری را در مقیاس محلی به اثبات رساند. همچنین ارزش‌گذاری فوق می‌تواند مبنای برنامه‌ریزی و تأمین اعتبار برای مطالعه و اجرای طرح‌های آبخیزداری با هدف مقابله با تهدیدات تغییر اقلیم باشد.

این پژوهش به‌منظور ارزیابی سناریوهای مدیریت حاصلخیزی خاک شامل استفاده جداگانه از کودهای شیمیایی و آلی (کود دامی و کمپوست زباله شهری) و مصرف تلفیقی آن‌ها بر تغییرات میزان نیتروژن، فسفر و پتاسیم قابل استفاده خاک از آبان سال 1396 به مدت چهار سال در شش کشت متوالی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی مؤسسه تحقیقات خاک و آب اجرا شد. نتایج، تخلیه 14 و 44 درصدی نیتروژن و فسفر قابل جذب خاک و عدم تخلیه پتاسیم قابل جذب در تیمار بدون مصرف کود در شش کشت متوالی را نشان داد. مصرف سالانه 20 تن کمپوست زباله شهری در هکتار و 75 درصد نیتروژن توصیه‌شده، بیشترین مقدار نیتروژن قابل جذب خاک را نشان داد. مقدار نیتروژن قابل جذب خاک برخلاف فسفر در تیمارهای کمپوست زباله شهری به‌طور معنی‌دار بیشتر از کود گاوی بود. بیشترین مقدار فسفر قابل جذب خاک در تیمار مصرف 10 تن کود گاوی در هکتار قبل از هر کشت بود که میانگین فسفر قابل استفاده آن در شش کشت متوالی به‌طور معنی‌دار بیشتر از بقیه تیمارها بود. استفاده از 10 تن در هکتار کود گاوی و کمپوست زباله شهری قبل از هر کشت به‌ترتیب سبب بیشترین میزان تجمع پتاسیم در خاک شد. میزان پتاسیم قابل استفاده خاک در تیمارهای حاوی کود گاوی به‌طور معنی‌داری بیشتر از تیمارهای حاوی کمپوست زباله شهری بود. نتایج این آزمایش بیانگر اهمیت استفاده از کودهای حاوی نیتروژن، فسفر و پتاسیم در حفظ پایداری حاصلخیزی خاک در درازمدت بود.

کاهش نفوذپذیری خاک در اثر ته‌نشینی ذرات معلق، یکی از موانع اصلی در عملکرد بهینه سامانه‌های تغذیه مصنوعی آبخوان‌ها به شمار می‌رود. در این پژوهش، تأثیر غلظت رسوبات (0/5، 2 و 4 گرم بر لیتر)، اندازه ذرات خاک و توزیع عمقی بر فرایند انسداد در ستون‌های آزمایشگاهی بررسی شد. نتایج نشان داد که کاهش نفوذپذیری در دو مرحله رخ می‌دهد: در مرحله اول با افت اولیه سریع به‌دلیل انسداد منافذ درشت در 10 دقیقه نخست، و مرحله دوم که در آن سیستم به تعادل نسبی می‌رسد. افزایش غلظت رسوبات موجب افت سریع‌تر و رسیدن به مقادیر تعادلی کمتر شد. خاک‌های ریزدانه با وجود نفوذپذیری اولیه کمتر، پایداری عملکرد بیشتری در برابر انسداد نشان دادند؛ در حالی‌که خاک‌های درشت‌دانه، کاهش شدیدتری را تجربه کردند. همچنین تحلیل عمقی نشان داد بیشترین افت نفوذپذیری در عمق 40 تا 50 سانتی‌متر رخ داده و در عمق‌های کمتر به‌دلیل کاهش تراکم ذرات معلق، مقدار نفوذپذیری افزایش یافته است. این یافته‌ها می‌توانند در انتخاب مصالح، طراحی لایه‌های زیرین حوضچه، پیش‌بینی عمر مفید سامانه و تنظیم بار رسوبی ورودی برای افزایش بهره‌وری سامانه‌های تغذیه مصنوعی کاربرد داشته باشند.

آبهای زیرزمینی به‌عنوان منابع حیاتی برای تأمین نیازهای شرب، کشاورزی و صنعتی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. در این مطالعه، مدل‌سازی تغییرات کمّی و کیفی آب‌های زیرزمینی دشت گرمسار در بازه زمانی ۱۳۹۰ تا ۱۴۰۲ با استفاده از نرم‌افزارهای MODFLOW،GIS و MT3DMS انجام شد. داده‌های مکانی و اقلیمی به‌صورت جامع در محیط GIS پردازش و آماده‌سازی شد و شبیه‌سازی جریان آب زیرزمینی با مدل MODFLOW و تحلیل تغییرات کیفیت آب با مدل MT3DMS انجام شد. مدل پس از صحت‌سنجی با داده‌های میدانی سال‌های ۱۳۹۹ تا ۱۴۰۲ با شاخص‌های آماری میانگین خطای مطلق (MAE) در بازه 0/4 تا 0/5 متر و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) بین 0/5 تا 0/6 متر، دقت قابل قبولی از خود نشان داد. نتایج مدل‌سازی نشان داد که افزایش ۱۵ درصدی برداشت آب منجر به کاهش سطح ایستابی تا ۸ متر، برداشت ثابت کاهش ۷ متر و کاهش ۱۵ درصدی برداشت کاهش ۵ متری سطح آب را به دنبال دارد. از منظر کیفیت، کاهش برداشت باعث بهبود کیفیت آب آبیاری اما افزایش غلظت برخی آلاینده‌ها شد که نیازمند تدوین راهکارهای مدیریتی مؤثر برای حفاظت از منابع آب زیرزمینی است. یافته‌های این پژوهش گویای اهمیت بهره‌برداری پایدار و مدیریت هوشمند منابع آب زیرزمینی دشت گرمسار است.