علوم آب و خاک

یکی از عوامل اصلی ایجاد فرسایش آبی، ویژگی ذاتی خاک یا فرسایش‌پذیری است. فرسایش‌پذیری تابعی از توزیع اندازه ذرات، ماده آلی، ساختمان و نفوذپذیری خاک است. هدف پژوهش حاضر بررسی تغییرات عامل فرسایش‌پذیری خاک در رخساره‌های ژئومورفولوژی است. شاخص فرسایش‌پذیری خاک با نمونه‌برداری از 58 نقطه در رخساره‌های ژئومورفولوژی حوضه آبخیز دوراهان - بروجن با روش ویشمایر و اسمیت برآورد شد. در آزمایشگاه توزیع دانه‌بندی خاک، درصد مواد آلی، ساختمان خاک، مقدار سنگ‌ریزه، آهک، شوری، اسیدیته و نسبت جذب سدیم تعیین شد. نتایج نشان داد فرسایش‌پذیری خاک در کل حوضه بین 0/0661- 0/0148 تن ساعت بر مگاژول میلی‌متر متغیر است. شاخص فرسایش‌پذیری خاک (K) در رخساره‌های تپه‌ماهور با دامنه منظم و برونزد سنگی بین 25 تا 50 درصد از لحاظ مقدار بیشتر از بقیه است و از لحاظ دامنه تغییرات نیز از بقیه رخساره‌ها بیشترین دامنه تغییرات را دارد. از طرفی کمترین دامنه تغییرات در رخساره‌های ژئومورفولوژی، مربوط به رخساره تپه‌ماهور با دامنه منظم و برونزد سنگی کمتر از 25 درصد است. به‌طور کلی با حرکت از سمت شرق به غرب حوضه، شاخص فرسایش‌پذیری کاهش پیدا می‌کند و یکی از دلایل آن، وجود رخساره‌های برونزد سنگی بوده که به‌عنوان لایه پوششی از خاک محافظت می‌کند.

خاک‌ها به طور مداوم در معرض نانوذرات به ویژه نانوذرات نقره قرار دارند که می‌تواند بر جمعیت میکروبی و چرخه نیتروژن خاک اثرگذار باشد. فرضیات این مطالعه عبارت‌اند از: 1) نوع گیاه موجب تغییر در پاسخ گیاه به نوع و غلظت نانوذرات می‌شود، 2) این پاسخ ممکن است منجر به تغییر در غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک شود و 3) ترکیب اثرهای سیستم ریشه، نوع و غلظت نقره ممکن است اثرهای تعدیل‌کننده‌ای بر غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک در طول ستون خاک داشته باشد. این فرضیات در آزمایش گلخانه‌ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های تصادفی آزمون شد. نمونه برداری خاک از دو منطقه بادرود (33⁰ '44 "50 N, 51⁰ 57' 55" E) و فمی (33⁰ '42 17" N, 51⁰ 59' 58" E) در استان اصفهان با دو بافت متفاوت (شن و لوم) در عمق 0 تا 40 سانتی‌متری انجام شد. تیمارها شامل: 1) نوع خاک (شن لومی و لوم شنی)، 2) سیستم ریشه‌ای (خاک بدون کشت، گندم و گلرنگ)، 3) نوع نقره (تیمار بدون نقره، نانوذرات نقره و نیترات نقره) و 4) غلظت نقره (50 و 100ppm) است. گیاهان 110 روز پس از کاشت برداشت و نمونه‌های خاک از ناحیه ریزوسفر و خاک بدون کشت جمع‌آوری و غلظت پروتئین وآمینواسیدهای خاک اندازه‌گیری شد. در خاک بادرود با افزایش عمق غلظت پروتئین خاک به طور معنی‌داری (0/05>p) کاهش یافت. اگرچه تغییرات عمق تفاوت معنی‌داری بر غلظت پروتئین در خاک زیر کشت گندم نشان نداد، اما افزایش عمق باعث کاهش معنی‌دار (0/05>p) غلظت پروتئین در خاک تحت کشت گلرنگ شد. در خاک فمی، افزودن نیترات نقره منجر به افزایش معنی‌دار (0/05>p) غلظت پروتئین شد. این در حالی است که افزودن نانوذرات نقره تأثیر معنی‌داری (0/05>p) بر غلظت پروتئین خاک نداشت. در خاک بادرود بیشترین غلظت آمینواسیدهای خاک در تیمار نیترات نقره دیده شد. تیمار نانوذرات نقره اثر معنی‌داری (0/05>p) در غلظت آمینواسیدهای خاک نشان نداد، با این حال اعمال تیمار نقره در هر دو غلظت، افزایش معنی‌دار (0/05>p) آمینواسیدهای خاک را به دنبال داشت. به طور کلی، اثر نانوذرات و یون‌های نقره بر غلظت پروتئین‌ها و آمینواسیدهای خاک برحسب بافت خاک و پوشش گیاهی متفاوت بود؛ بنابراین مطالعات بیشتری به منظور تعیین مکانیسم‌هایی که طی آن نانوذرات و نیترات نقره بر ذخایر و چرخه نیتروژن خاک در حضور گیاه در اعماق مختلف خاک تأثیر می‌گذارند، لازم است.

کربنات کلسیم معادل خاک (CCE) یکی از ویژگی‌های مهم خاک است. پیش‌بینی مقدار کربنات کلسیم معادل خاک برای مدیریت پایدار حاصلخیزی خاک ضروری است. مطالعه حاضر با هدف نقشه‌برداری رقومی کربنات کلسیم معادل با استفاده از متغیرهای کمکی محیطی و تصاویر ماهواره لندست 8 و مدل‌های پیش‌بینی‌کننده و معرفی بهترین مدل‌ها، در حوضه آبخیز بدر در جنوب شهرستان قروه انجام گرفت. برای انجام این پژوهش در مرحله اول، نقشه ژئومرفولوژی با استفاده از نقشه زمین‌شناسی و بر اساس روش ژئوپدولوژی زینک در محیط سامانه اطلاعات جغرافیائی ترسیم شد. در مرحله دوم، محل 125 خاکرخ مطالعاتی بر اساس تکنیک ابر مکعب لاتین تعیین شد و کربنات کلسیم معادل افق‌های خاک با روش تیتراسیون با اسید اندازه‌گیری شد. متغیرهای کمکی شامل مشتقات مدل رقومی ارتفاع، شاخص‌های سنجش‌ازدور دریافتی از ماهواره لندست 8 و نقشه ژئوپدولوژی بودند که انتخاب متغیرهای کمکی مناسب با استفاده از روش تجزیه مؤلفه‌های اصلی (PCA) انجام شد. در مرحله سوم، مدل‌سازی انجام، نقشه‌های رقومی کلاس‌ها و ویژگی‌های خاک تهیه شد و ارزیابی مدل‌ها صورت گرفت. برای برآورد کربنات کلسیم معادل خاک، در مطالعه حاضر دو حالت مختلف بررسی شد. در حالت اول، مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی، تحلیل درخت تصمیم، جنگل تصادفی، مدل نزدیک‌ترین همسایه K برای پیش‌بینی استفاده شدند. همچنین به‌منظور ترکیب نتایج مدل‌ها، از مدل رگرسیون خطی چندگانه استفاده شد. در میان مدل‌های استفاده‌شده برای پیش‌بینی مقدار کربنات کلسیم معادل با استفاده از روش اعتبارسنجی کافلد 10 مکانی، مدل رگرسیون خطی چندگانه (MLR) با ضریب تعیین 0/796 و ریشه دوم متوسط مربعات خطا 6/514 از بیشترین دقت برای پیش‌بینی برخوردار بوده است. این در حالی است که با استفاده از روش اعتبارسنجی کافلد 5 تصادفی، مدل نزدیک‌ترین همسایه K (KNN) با ضریب تعیین 0/9845 و ریشه دوم متوسط مربعات خطا 2/1258 از بیشترین دقت برای پیش‌بینی برخوردار بوده است. به‌دلیل مکانی بودن روش اعتبارسنجی کافلد 10 مکانی، استفاده از این روش بر روش اعتبارسنجی کافلد 5 تصادفی ارجحیت دارد. همچنین متغیرهای کمکی مهم در پیش‌بینی کربنات کلسیم معادل خاک به‌ترتیب اهمیت شامل شاخص کربنات، جهت شیب، ژئومورفولوژی، سطح ‌مبنای شبکه آبراهه و شیب حوضه آبخیز بودند.

کشاورزی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های اقتصادی و اجتماعی در ایران همواره تحت تأثیر شرایط آب‌وهوایی، منابع آب و مدیریت مزرعه قرار داشته است. افزایش بهره‌وری و بهبود مدیریت منابع در تولید محصولات زراعی می‌تواند به توسعه پایدار کشاورزی و امنیت غذایی کمک کند. هدف این پژوهش بررسی این مورد است که چه میزان از تولید گندم، جو و ذرت در کشور به تفکیک کشت‌های آبی و دیم تحت تأثیر چه شدتی از خشکی اقلیمی (برمبنای مجموعه مدل‌های برونداد اقلیمی سری ششم: CMIP6) قرار خواهد گرفت. این پژوهش با استفاده از میزان تولید محصولات گندم، جو و ذرت به تفکیک کشت‌های آبی و دیم در استان‌های کشور طی سال‌های 1371 تا 1402 که توسط سازمان جهاد کشاورزی ارائه شده، انجام شده است. برای بررسی تغییرات خشکی تحت تأثیر سناریوهای اقلیمی، داده‌های اقلیمی از پایگاه NEX-GDDP دریافت و شاخص خشکی دومارتن مبنا بوده است. بر اساس نتایج مشخص شد که میزان تولید گندم، جو و ذرت دیم که طی سال‌های 1997 تا 2014 (دوره پایه) تحت شرایط اقلیمی نیمه‌خشک تا خیلی خشک قرار داشتند، به‌ترتیب حدود 2076، 434 و 15 هزار تن است که با گسترش شرایط خشکی در کشور طی دوره آتی و تحت سناریوی SSP2 به 3333، 693 و 16 هزار تن و تحت سناریوی SSP5 به 3558، 842 و 16 هزار تن افزایش پیدا خواهد کرد. همچنین میزان تولید گندم، جو و ذرت آبی در معرض شرایط اقلیمی نیمه‌خشک تا خیلی‌خشک در 1997 تا 2014 (دوره پایه) به‌ترتیب 6240، 1683 و 5842 هزار تن، تحت سناریوی اقلیمی SSP2 حدود 7126، 1757 و 6253 هزار تن و تحت سناریوی SSP5 به‌ترتیب حدود 7348، 1780 و 6324 هزار تن تخمین زده شده است. بر اساس نتایج مشخص شد که شرایط اقلیمی در کشور و به‌ویژه در مناطق مرکزی، جنوب، جنوب شرقی و جنوب غربی کشور به سمت خشک‌تر شدن پیش ‌می‌رود؛ بنابراین، برنامه‌ریزی و سیاست‌گذاری‌های هوشمندانه، استفاده از فناوری‌های نوین و بهبود مدیریت منابع آب‌وخاک می‌تواند به کاهش اثرات منفی ناشی از این تغییرات و سازگاری بهتر با شرایط جدید کمک کند. توجه به این مسائل و اجرای راهکارهای مؤثر از اهمیت زیادی به‌منظور رسیدن به پایداری در بخش کشاورزی برخوردار است.

کم‌آبی و چگونگی سازگاری با آن مهم‌ترین مسئله کشاورزی ایران است. بهینه‌سازی الگوی کشت یکی از راهکارهای اساسی برای سازگاری با کم‌آبی است. در مطالعه حاضر، بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات گیاهی آبی در استان فارس، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مناطق تولید محصولات کشاورزی ایران، ارزیابی شد. برای این منظور، از برنامه‌ریزی ریاضی خطی مبتنی بر سامانه استانی بیلان و حسابداری آب (SAWA) استفاده شد. الگوی کشت بهینه با هدف کمینه‌سازی حجم آب آبیاری کاربردی تعیین و با الگوی کشت فعلی و الگوی کشت سازمان جهاد کشاورزی (اکجک) برای سال زراعی 1403-1402 مقایسه شد. بر اساس نتایج، در الگوی کشت بهینه نسبت به الگوی کشت فعلی، سطح زیرکشت گندم 30 درصد، هر یک از گیاهان جو، ذرت دانه‌ای، ذرت علوفه‌ای، یونجه، چغندرقند، سیب‌زمینی، حبوبات سرمادوست و گیاهان روغنی سرمادوست 60 درصد، برنج 80 درصد، درختان گرمادوست 42 درصد و سبزی و صیفی 13 درصد کاهش یافته است. در مقابل، سطح زیرکشت هر یک از گروه‌های گیاهی حبوبات گرمادوست و درختان سرمادوست 60 درصد و حبوبات سرمادوست 150 درصد افزایش پیدا کرده است. در مجموع، برای دستیابی به اهداف سازگاری با کم‌آبی و کشاورزی پایدار تعریف‌شده در این مطالعه، کاهش 24 درصدی سطح زیرکشت آبی در استان فارس اجتناب‌ناپذیر است. یکی از مهم‌ترین دستاوردهای اجرای الگوی کشت بهینه کاهش مصرف آب آبیاری در استان به میزان 34 درصد بدون کاهش درآمد کشاورزان است. همچنین، با وجود اینکه در الگوی کشت بهینه نسبت به فعلی، میزان تولیدات گیاهی 32 درصد کاهش پیدا کرد، ولی  کشت گیاهان با بازده اقتصادی بیشتر و مصرف آب کمتر به‌جای گیاهان با بازده اقتصادی کمتر و مصرف آب بیشتر باعث شد تا بازدهی ناخالص اقتصادی الگوی کشت بهینه تفاوتی با الگوی کشت فعلی و اکجک نداشته باشد. مقایسه الگوی کشت بهینه با اکجک نشان داد که در اکجک به صرفه‌جویی آب، سازگاری با کم‌آبی و اصول کشاورزی پایدار به‌طور جدی توجه نشده است و با توجه به پیامدهای اضافه برداشت آب استان ضرورت دارد تا اکجک بازنگری و با درنظرگرفتن ضرورت سازگاری با کم‌آبی و پایداری تولید بهینه شود.

استفاده بی‌رویه از کودهای شیمیایی نیتروژنی در شالیزارها موجب آلودگی خاک، آب و هدررفت منابع شده است. با توجه به اینکه بیوفیلم پریفایتون تشکیل‌شده در اراضی شالیزاری مسئول اصلی تبادلات عناصر غذایی است، پژوهشی با هدف بررسی اثر پریفایتون در فرایند نیترات‌سازی در شالیزارها طراحی و با 12 تیمار اجرا شد. تیمارها شامل پریفایتون، نیتریفیکاتورهای پرتوان و کم‌توان جداشده از پریفایتون و پریفایتون غنی‌شده با نیتریفیکاتورها و ترکیب آن‌ها با بازدارنده شیمیایی دی‌سیان‌دی‌آمید بودند. پژوهش به‌صورت کشت گلخانه‌ای برنج در مدت 30 روز انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که کاربرد همزمان پریفایتون غنی‌شده با نیتریفیکاتور کم‌توان و دی‌سیان‌دی‌آمید می‌تواند موجب افزایش میزان نیتروژن کل، فسفر و آمونیوم در خاک و نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم، طول اندام هوایی و وزن خشک در گیاه برنج شود. همچنین این تیمار موجب کاهش تبدیل آمونیوم به نیترات و متعاقب آن کاهش پتانسیل نیترات‌سازی در خاک شد و با افزایش تجمع آمونیوم باعث افزایش بهره‌برداری گیاه برنج از آن شد. پریفایتون می‌تواند به‌عنوان یک مخزن جدید برای جداسازی انواع میکروارگانیسم‌ها در نظر گرفته شود و همچنین استفاده از آن در شالیزارها به‌عنوان یک راه‌حلی زیستی نوین و سالم برای کنترل فرایند نیترات‌سازی به همراه کاربرد کمتر مواد شیمیایی بازدارنده در مسیر پژوهش‌های آینده قرار گیرد.

آگاهی از میزان تأثیر تنش کم‌آبی بر عملکرد کمی و کیفی محصولات کشاورزی باتوجه‌به خشکسالی‌های متناوب اخیر و کاهش بارندگی برای مدیریت مصرف آب ضروری است. هدف این پژوهش ارزیابی تیمارهای مختلف کم‌‏آبیاری بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گیاه گندم پاییزه در منطقه شهرکرد است. برای این منظور آزمایشی با سه تکرار در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال‌وبختیاری در سال 1402- 1401 انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار تیمار آبیاری کامل (T100)، 80 درصد آبیاری کامل (T80)، 60 درصد آبیاری کامل (T60) و 40 درصد آبیاری کامل (T40) بودند. با اعمال تیمار کم‌آبیاری T60، عملکرد دانه گندم بیش از 14 درصد و اعمال تیمار کم‌آبیاری T80، عملکرد دانه بیش از 31 درصد کاهش یافت. همچنین دیده شد تیمار T60 دارای بیشترین بهره‌وری آب به میزان 1/22 کیلوگرم بر هر مترمکعب و تیمارهای T100، T80 و T40 به‌ترتیب دارای بهره‌وری آب 1/06، 1/12 و 1/19 کیلوگرم بر هر مترمکعب آب مصرفی بودند. نتایج نشان داد که کم‌آبیاری بر عملکرد دانه، زیست‌توده و بهره‌وری آب مصرفی گندم پاییزه در شرایط آب‌وهوایی منطقه شهرکرد تأثیرگذار است. نتایج این پژوهش نشان داد که تیمار کم‌آبیاری T80 می‌تواند عملکرد قابل قبول‌تری از نظر بهره‌وری آب داشته باشد.

سرریزهای کلیدپیانویی شکل جدیدی از سرریزهای منقاری و به صورت غیرخطی هستند. به دلیل راندمان زیاد این سرریزها در ظرفیت عبور جریان، بررسی آبشستگی موضعی و راهکار برای کاهش آن دارای اهمیت فراوانی است. در پژوهش حاضر، برای اولین‌بار به بررسی آبشستگی موضعی در پایین‌دست سرریز کلیدپیانویی ذوزنقه‌ای نوع B پرداخته شد. سرریز در فاصله 5/50 متری از ابتدای کانال نصب شد و دارای ارتفاع 0/20 متر و سه سیکل (سه کلید خروجی، دو کلید ورودی و دو نیم‌کلید ورودی) است. از سه عمق پایاب و سه دبی جریان مختلف نیز استفاده شد. با افزایش عدد فرود ذرات و دبی جریان و کاهش عمق پایاب، بیشینه عمق آبشستگی افزایش می‌یابد. محدوده پارامتر بدون بعد عدد فرود ذرات در پژوهش حاضر بین 1 تا 2 متغیر است. همچنین از دو مصالح بستر شن و ماسه استفاده شد. با افزایش قطر مصالح بستر، بیشینه عمق آبشستگی کاهش خواهد یافت. شاخص آبشستگی در مصالح بستر شن به‌مراتب کمتر از مقدار شاخص آبشستگی در مصالح ماسه بوده و به این معنا است که خطر واژگونی سرریز در مصالح بستر شن بسیار کمتر است.

گندم یکی از مهم‌ترین محصولات غذایی در سراسر جهان است. در زمینه بحران جهانی غذا و تغییرات آب‌وهوایی، پیش‌بینی دقیق تولید گندم برای توسعه کشاورزی دقیق از اهمیت زیادی برخوردار است. سنجش‌ازدور امکان پیش‌بینی غیرمستقیم تولید محصول را قبل از برداشت فراهم می‌کند. در این پژوهش به بررسی کاربرد روش‌های جنگل تصادفی و رگرسیون بردار پشتیبان در شبیه‌سازی تولید گندم در ده مزرعه انتخابی در دشت قزوین طی دوره 2020-2019 با استفاده از شاخص‌های گیاهی MSAVI ،NDVI و EVI پرداخته شده است. برای شاخص‌های گیاهی از ماهواره سنتینل2 استفاده شد. تولید ده مزرعه گندم از سازمان جهاد کشاورزی استان قزوین دریافت شد. به‌منظور ارزیابی داده‌های تولید گندم مشاهداتی و شبیه‌سازی‌شده با استفاده از روش‌های رگرسیون بردار پشتیبان و جنگل تصادفی از آماره‌های  RMSE ،MBE ،R² و  MAE ارزیابی شد. به‌منظور بررسی شبیه‌سازی تولید گندم با استفاده از شاخص‌های گیاهی، هفت روش (روش‌های یک تا سه هر شاخص به‌صورت جداگانه، در روش‌های چهار تا شش شاخص‌ها به‌صورت ترکیب دوتایی و در روش هفت اثر ترکیبی هر سه شاخص) تعریف شد. مدل رگرسیون بردار پشتیبان در همه روش‌ها به‌جز روش یک و چهار در مرحله آزمون با ضریب تبیین بیش از 0/98 و مقدار اندک RMSE تخمین مناسبی از تولید گندم داشته است. مدل جنگل تصادفی در همه روش‌ها به‌جز روش دو و شش در مرحله آزمون با احتمال معنی‌داری 95% (0/00=P-value) و ضریب تبیین بیش از 0/8 تخمین مناسبی از تولید گندم داشته است. به‌طورکلی، این پژوهش اهمیت و پتانسیل تکنیک‌های یادگیری ماشین را برای پیش‌بینی به‌موقع تولید محصول نشان می‌دهد که پایه محکمی برای امنیت غذایی در منطقه فراهم می‌کند.

خشکسالی یکی از مهم‌ترین بلاهای طبیعی است که آثار ناشی از آن در بخش‌های کشاورزی، اجتماعی، اقتصادی و منابع آب پدیدار می‌شود. برای پایش خشکسالی و آثار آن شاخص‌های مختلفی استفاده می‌شود. هدف از این مطالعه، پایش خشکسالی حوضه زاینده‌رود با شاخص‌های بارش استانداردشده (SPI)، شاخص استانداردشده بارش-تبخیرتعرق پتانسیل (SPEI)، شاخص تقاضای تبخیری (EDDI)، شاخص پالمر (PDSI) و شاخص خشکسالی شناسایی مجموع  (RDI) که همگی مبتنی بر تبخیر-تعرق پتانسیل بوده و پارامترهای بارش، دما، رطوبت نسبی، سرعت باد و تعداد ساعات آفتابی در محاسبه شاخص‌های یادشده دخیل هستند. پنج شاخص یادشده، در طول دوره‌ آماری 2023-1993 و در ایستگاه‌‌های هواشناسی اصفهان، شرق اصفهان، ‌کبوترآباد، داران، شهرضا، نجف‌آباد و مبارکه محاسبه و ارزیابی شد. بعد از محاسبه شاخص‌های یادشده و با استفاده از نقشه پهنه‌بندی اقلیمی، ایستگاه‌های مورد مطالعه از لحاظ این شاخص‌ها مقایسه شدند و تداوم دوره‌های خشک و تر و شدت وقوع ترسالی‌ها و خشکسالی‌ها بررسی شدند و سپس با مدل رویکرد تاپسیس (TOPSIS) بر اساس مقدار بارش، تبخیر-تعرق پتانسیل و ارتفاع ایستگاه وقوع شدت خشکسالی‌ها در سال‌های مختلف در ایستگاه‌های یادشده رتبه‌بندی شد. نتایج نشان داد که در ایستگاه‌هایی که اقلیم خشک (مانند اصفهان، شرق اصفهان و شهرضا) دارند، وقوع خشکسالی‌ (با توجه به رتبه بیشتر) در سال‌های متوالی بوده ‌‌است. نتایج مقایسه عملکرد شاخص‌ها در ایستگاه‌های یادشده با توجه به نقشه پهنه‌بندی، نشان داد که شدت وقوع خشکسالی‌ها و ترسالی‌ها در مناطقی که اقلیم خشک و نیمه‌خشک دارند، چندان چشمگیر نبوده؛ اما در مناطقی با اقلیم مرطوب، نوسانات شدت وقوع خشکسالی و ترسالی بسیار زیاد است. نتایج حاکی از آن است که دو شاخص  PDSI و EDDI برای ارزیابی خشکسالی در اقلیم خشک مناسب هستند.

منابع آب زیرزمینی یکی از بخش‌‌های متأثر از شرایط بلند‌مدت خشکسالی هستند که متأسفانه کمتر از سایر بخش‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. پژوهش حاضر با هدف بررسی و پهنه‌بندی نوسانات کمی آب زیرزمینی و نیز تحلیل زمانی خشکسالی آب زیرزمینی با استفاده از شاخص GRI در محدوده مطالعاتی شیراز در حوزه آبخیز مهارلو - بختگان انجام شده است. بدین منظور با استفاده از آمار ۱۵ساله (1382-1397) منابع آب زیرزمینی و تقسیم آن به سه دوره زمانی پنج‌ساله، پهنه‌بندی تغییرات سطح و تراز آب زیرزمینی در محیط ArcGIS انجام و آبنمود معرف آبخوان تهیه شد. همچنین خشکسالی منابع آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه با استفاده از شاخص GRI بررسی شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، بیشترین تراز سطح آب زیرزمینی مربوط به ناحیه شمال غرب آبخوان و حدود 1810 متر در مهرماه سال 1387 و کمترین مقدار نیز مربوط به نواحی جنوبی آبخوان با میزان 1423 متر در مهرماه 1397 است. همچنین نتایج نشان داد که سطح آب زیرزمینی در طول دوره ۱۵ساله مورد مطالعه با افتی برابر شش متر و متوسط افت سالانه 0/5 متر روبرو بوده است. بررسی تغییرات حجم مخزن نیز حاکی از این نکته بود که در سال‌های گذشته علاوه‌بر مصرف کل ذخیره تجدیدشونده، بخش زیادی از ذخیره ثابت نیز بهره‌برداری شده است. روند نزولی شاخص خشکسالی منابع آب زیرزمینی (GRI) و شدت‌گرفتن آن در سال‌های پایانی بازه زمانی مورد مطالعه، از مهم‌ترین نتایج این پژوهش بوده که در پی افزایش جمعیت و سطح زیرکشت، کاهش نزولات جوی و تغییر اقلیم رخ داده است.

در مطالعه حاضر از مدل تحویل رسوب جاده (SEDMODL) و سامانه اطلاعات جغرافیایی برای تخمین میزان و درصد رسوب‌دهی متوسط سالانه ناشی از شبکه جاده‌های جنگلی در جنگل‌های بلوط غرب کشور در استان چهارمحال‌وبختیاری (جاده جنگلی نازی به طول 5171 متر) برای اولین بار در کشور استفاده شد. بر اساس سه عامل پایه در مدل، رسوب‌دهی ناشی از شبکه جاده جنگلی مطالعاتی برآورد شد. همچنین در این پژوهش به‌منظور اندازه‌‌گیری میدانی میزان فرسایش و رسوب در فواصل مختلف از جاده و در قسمت‌های مختلف جاده مطالعاتی، 30 میخ فرسایشی نصب و در طول یک سال میزان تغییرات آن‌ها اندازه‌‌گیری شد. نتایج نشان داد میانگین فرسایش خاک در فواصل مختلف از جاده نازی بر اساس میخ‌های فرسایشی 5/7 میلی‌متر در سال است. همچنین بر اساس مدل SEDMODL، برآورد میزان فرسایش و رسوب‌دهی کل شبکه جاده مطالعاتی به‌ترتیب 2875 و 570 تن در سال در کیلومتر است. ارزیابی مدل با استفاده از میخ‌های فرسایشی نشان داد که SEDMODL مدلی مناسب برای برآورد فرسایش خاک در جاده‌های جنگلی غرب کشور است (0/78=R2 و 0/73=RMSE). گفتنی است که تحلیل آماری لکه‌های داغ فرسایش نشان داد، 39 درصد از جاده‌های جنگلی نازی دارای تولید فرسایش بسیار زیاد هستند. بنابراین باتوجه به نتایج به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر پیشنهاد می‌شود اقدامات اصلاحی، حفاظتی و مراقبت از جاده در مناطق با خطر زیاد فرسایش در اولویت تصمیم‌گیران قرار گرفته شود.

در این پژوهش تأثیر فعالیت‌های کشاورزی بر خاک‌های جنوب مهریز با تعیین ترکیب ژئوشیمیایی و مقایسه خواص فیزیکوشیمیایی خاک‌ در باغ‌های پسته (خاک‌های کشاورزی) و خاک‌های بکر (طبیعی) بررسی شد و جنبه‌های زیست‌محیطی آن ارزیابی شد. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی خاک نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی موجب کاهش pH و افزایش مواد آلی در خاک‌های کشاورزی شده است. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی خاک مزارع مهریز نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی موجب افزایش TOC (میانگین 1/5% (و کاهش اسیدیته در خاک‌های کشاورزی شده است. فعالیت‌های کشاورزی میزان فسفر در خاک‌های کشاورزی را نیز به نسبت افزایش داده است. خاک‌های کشاورزی در عناصری همچون کادمیم (Cd)، آنتیموان (Sb)، کروم (Cr)، نیکل (Ni)، سرب (Pb)، اسکاندیم (Sc) و عناصر نادر خاکی (REE) به نسبت خاک‌های طبیعی غنی‌شدگی دارند و الگوی REE در آنها همگن‌تر شده است. مقایسه مقادیر عناصر کمیاب با استانداردهای ملی زیست‌محیطی (MPC) نشان می‌دهد که با وجود افزایش غلظت این عناصر در خاک‌های کشاورزی، میزان این عناصر در حد قابل قبول و کمتر از حد بحرانی است؛ البته از سوی دیگر، فعالیت‌های کشاورزی میزان دسترس‌پذیری زیستی فلزات سنگین در خاک‌های کشاورزی را به میزان قابل‌توجه افزایش داده است که عدم توجه به این امر می‌تواند مشکلات زیست‌محیطی را در آینده به همراه آورد.

در این پژوهش، موضوع کمبود آب یا کمیابی منابع آبی بررسی می‌شود که شامل مفاهیم تنش آبی، کم‌آبی و بحران آب است. تنش آبی به مشکلات دسترسی به منابع آب شیرین اطلاق می‌شود و به‌ویژه به‌علت برداشت بیش از حد از منابع آب سطحی و زیرزمینی ایجاد می‌شود. بحران آب به وضعیتی گفته می‌شود که در آن منابع آب شرب و غیرآلوده در یک منطقه خاص به اندازه نیاز موجود نیست. عواملی مانند خشکسالی، کاهش بارش‌ها و آلودگی می‌توانند باعث تشدید تنش آبی شوند. کم‌آبی نیز به دلایلی چون ناتوانی در برآورده ساختن نیازها، رقابت‌های اقتصادی در خصوص کیفیت و کمیت آب، اختلافات میان کاربران، کاهش غیرقابل‌ بازگشت منابع آب زیرزمینی و آثار منفی زیست‌محیطی به وجود می‌آید. این پژوهش شاخصی برای ارزیابی تنش آبی ارائه می‌دهد که قابلیت پهنه‌بندی در منطقه مطالعه‌شده را دارد و با جمع‌آوری اطلاعات از منابع مختلف، داده‌های مرتبط را تحلیل می‌کند. در این شاخص از پارامترهای استاتیکی و دینامیکی برای برآورد خشکسالی استفاده شد؛ به‌طوری‌که  شرایط تنش آبی را بهتر نشان دهد. پارامترهای استاتیکی شامل کاربری اراضی، شیب زمین و نوع خاک است. همچنین پارامترهای دینامیکی شامل بارش، دما و سطح آب زیرزمینی است. شهرستان کاشان به‌دلیل کاهش مستمر منابع آبی، به‌عنوان نمونه‌ مطالعه انتخاب شده است. نتایج نشان داد که در سال‌های آبی 1382، 1393، 1399 و 1400 شهرستان کاشان بیشترین میزان تنش آبی و در سال‌های آبی 1381، 1383، 1389، 1391، 1392 و 1394 کمترین میزان تنش آبی را تجربه کرده است.

ردپای آب یک ابزار تحلیلی است که دیدگاه بهتر و جامع‌تری از چگونگی ارتباط بین یک مصرف‌کننده یا تولیدکننده با مصرف آب شیرین ارائه می‌کند. با توجه به بحران آب در کشور و به‌خصوص استان اصفهان، هدف اصلی در این مطالعه، برآورد و مقایسه ردپای آب مستقیم و غیرمستقیم در برخی صنایع بزرگ شامل فولاد مبارکه، ذوب‌آهن، پالایشگاه و نیروگاه مستقر در حوضه آبریز زاینده‌رود است. بعد از تعیین اهداف مد نظر و زمینه‌های مورد مطالعه و نیز قابلیت دستیابی به داده‌های مد نظر، اطلاعات از صنایع منتخب جمع‌آوری شد. سپس از دو روش تجمیع کل زنجیره و حاصل جمع گام‌ها برای محاسبه ردپای آب در صنایع مورد مطالعه استفاده شد. با توجه به محاسبات انجام‌شده، مقدار ردپای آب به صورت مستقیم و غیرمستقیم در صنعت ذوب‌آهن، 9/196 مترمکعب به‌ازای یک تن فولاد در سال است که 4/026 مترمکعب آن مربوط به مصرف مستقیم و 5/17 مترمکعب آن مربوط به مصرف غیرمستقیم است. در پالایشگاه، برای تولید یک بشکه محصول (بنزین یا گازوئیل)، مقدار 18/80 لیتر آب به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم مصرف می‌شود. همچنین ردپای آب مستقیم و غیرمستقیم در نیروگاه اسلام‌آباد برابر با 1198320 مترمکعب بر تراژول و یا به عبارتی 4/31 لیتر بر کیلووات‌ساعت است. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان مصرف ردپای آب غیرمستقیم در صنایع مورد مطالعه، برابر و یا بیشتر از میزان مصرف آب مستقیم است و هر دو به یک اندازه اهمیت دارند. درنهایت گفتنی است که نتایج این پژوهش می‌تواند توسط تصمیم‌گیرندگان و سیاست‌گذاران در صنعت، از جمله صنایع ذوب‌آهن، پالایشگاه و نیروگاه برای مدیریت ردپای آب استفاده شود.

در این پژوهش کیفیت آب آشامیدنی با استفاده از شاخص‌های مبتنی بر مقبولیت، سلامت و تغذیه در بازه 2022-2010 در شهر شیراز (استان فارس) بررسی شد. منیزیم، فلوراید و کلسیم به‌ترتیب بیشترین نقش را در مشارکت آب آشامیدنی شهر شیراز در دریافت مواد معدنی مربوط به رژیم غذایی ایفا می‌کنند. رتبه‌بندی شاخص کیفیت آب آشامیدنی (DWQI) و زیرشاخص‌های مقبولیت (AWQI) و سلامت (HWQI) در شهر شیراز عالی است، ولی میانگین شاخص کیفی تغذیه‌ای آب آشامیدنی (DWNQI) شهر شیراز 5/47 ± 77/52 است که در رتبه‌بندی خوب قرار دارد؛ بنابراین درحالی‌که شاخص‌های متداول کیفیت آب (HWQI، AWQI و DWQI) عالی هستند، ولی شاخص DWNQI عالی نیست که به‌دلیل لحاظ‌کردن ارزش تغذیه‌ای آب در شاخص DWNQI است. به‌طورکلی روند (HWQI، HWQI، AWQI و DWNQI) در بازه سیزده‌ساله شهر شیراز نشان می‌دهد که شاخص‌های معمول کیفیت آب آشامیدنی (HWQI، AWQI و DWQI) تصویر دقیقی از ارزیابی کیفیت آب آشامیدنی در بسیاری از موارد ارائه نمی‌دهد؛ زیرا نقش تغذیه‌ای آب را در نظر نمی‌گیرند و به همین دلیل گاهی اوقات آب بیشتر از نیاز تصفیه می‌شود؛ بنابراین تجدیدنظر در تفسیر کیفیت آب آشامیدنی در استفاده از دیدگاه ارزش تغذیه‌ای آب آشامیدنی (DWNQI) برای داشتن تصویری جامع از کیفیت آب آشامیدنی ضروری است.

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.

سرریزهای زیگزاگی با افزایش طول تاج در یک محدوده عرضی مشخص، موجب افزایش ظرفیت آبگذری سرریز می‏شوند. در این میان نباید از تأثیر افت هیدرولیکی در روند عملکرد هیدرولیکی سرریزها غافل شد و در همین راستا در پژوهش حاضر به‌منظور بررسی افت هیدرولیکی سرریزها و نیز ضریب آبگذری آن‌ها از یک فلوم آزمایشگاهی به طول 8 متر، عرض 0/6 متر و ارتفاع 0/6 متر استفاده شد. سرریزهای مورد استفاده در این پژوهش از نوع زیگزاگی با پلان قوسی و خطی بودند. آنالیز ابعادی به روش باکینگهام نشان داد که ضریب آبگذری (Cd) تابع پارامترهایی همچون نسبت هد هیدرولیکی (Ht/P)، فاکتور شکل سرریز (Sf)، نسبت افت هیدرولیکی (Hf/P) و عدد فرود (Fr) بوده است. نتایج نشان داد افزایش هد هیدرولیکی موجب کاهش ضریب آبگذری در سرریزها شده است. علاوه‌بر این شدت تداخل تیغه‌های عبوری جریان از روی سرریزها به‌تدریج و با افزایش هد هیدرولیکی موجب افزایش افت هیدرولیکی شده است. افزایش افت هیدرولیکی تا حد مشخصی از هد هیدرولیکی اتفاق افتاد و بعد از آن سیر کاهشی به خود گرفت. در این صورت می‌توان گفت نمودار افت هیدرولیکی برای سرریزهایی همچون ARCL روند سینوسی داشت. در نسبت هد هیدرولیکی 0/4، سرریز ARCL نسبت به سرریز APKW به میزان 227/7 درصد دارای افت هیدرولیکی بیشتری بود. در نسبت هد هیدرولیکی 0/6، سرریز RCL نسبت به سرریز PKW به میزان 200 درصد دارای افت هیدرولیکی بیشتری بود. روند تغییرات افت هیدرولیکی نسبت به افزایش عدد فرود در سرریزهای ARCL و RCL به‌صورت سینوسی بود. سرریز ARCL نسبت به دیگر سرریزها، به‌ازای افزایش عدد فرود دارای بیشترین افت هیدرولیکی بود. تمامی سرریزهایی که با استفاده از نرم‌افزار FLOW-3D مدل‌سازی شدند، دارای مقادیری (Cd و Hf/P) بیش از مقادیر حاصل از مدل‌سازی فیزیکی بودند و این از نظر فاکتور ایمنی دارای اهمیت است؛ علاوه‌بر آنکه میزان خطا در مدل‌سازی عددی بسته به پارامترها و شرایط مختلف متفاوت است، اما به‌طور متوسط در محدوده 10% تا 30% قرار داشت. مقدار خطا برای سرریزهای زیگزاگی در برخی موارد بیشتر از سرریزهای کلیدپیانویی بود.

تمایل به حفاظت از محیط‌زیست و افزایش تقاضای شیوه‌‌های سبز در برخورد با معضلات زیست‌محیطی، پژوهشگرا‌‌ن را به سمت درنظرگرفتن روشی پایدار و مطمئن در تصفیه فاضلاب رنگرزی سوق می‌‌دهد. یکی از این روش‌‌ها، تصفیه با استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی است. در این پژوهش، به‌منظور ارزیابی کارایی سیستم‌ انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب رنگرزی، یک رآکتور انعقاد الکتریکی ناپیوسته طراحی و تأثیر دو پارامتر فاصله بین الکترودها و زمان ماند بر راندمان حذف آلاینده‌ها بررسی شد. به‌منظور بررسی تأثیر فاصله الکترود، فاصله‌‌های 2، 5 و 7 سانتی‌متر در نظر گرفته شد و به‌منظور مشخص‌کردن تأثیر زمان ماند، آزمایش‌‌ها با زمان ماند 10، 15، 20، 25 و 30 دقیقه انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که بهترین فاصله بین الکترودها، 5 سانتی‌متر و بهترین زمان ماند، 20 دقیقه است که در این حالت، راندمان حذف TSS، COD، BOD، رنگ و کدورت به‌ترتیب 83، 85، 98، 98 و 93 درصد محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان می‌‌دهد که سیستم انعقاد الکتریکی پتانسیل زیادی در تصفیه فاضلاب رنگرزی دارد.

هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر املاح و کیفیت آب روی مقدار و شدت تبخیر در فرایند تبخیر از دو خاک شنی و رسی (خاکدانه‌‌ای) است. بدین منظور نمونه‌‌های خاک رسی دارای رس (خاکدانه) و شن که اندازه قطر آنها 1-0/5 میلی‌‌متر بودند، نمونه برداری شدند. طی آزمایش تعداد 7 ستون خاک (با ارتفاع 60 و قطر داخلی 15/5 سانتی‌متر) تهیه و 6 ستون (3 ستون شنی و 3 ستون خاکدانه) از خاک پر شده و یک ستون مرجع نیز از آب مقطر پر شد. به دو ستون (شن و رس خاکدانه‌‌دار) محلول اشباع کلسیم سولفات (گچ اشباع)، دو ستون (شن و رس خاکدانه‌‌دار) محلول 0/01 مولار کلسیم کلراید و دو ستون (شن و رس خاکدانه‌‌دار) آب مقطر اضافه شد. مقدار آب حاصل از فرایند تبخیر در دوره‌‌های زمانی 8 تا 12 ساعته، با وزن‌کردن ستون‌ها ثبت می‌‌شدند. پس از حدود 130 روز از شروع آزمایش و برش دادن ستون‌ها، پروفیل رطوبتی (تغییرات رطوبت به عمق) و غلظت املاح خاک ستون‌ها ترسیم شدند. نتایج مطالعه نشان داد که مرحله اول و دوم تبخیر در خاک شنی به‌طور واضح قابل تفکیک بوده؛ ولی در خاک رسی (خاکدانه) به‌دلیل انتقال تدریجی آب و اتصال هیدرولیکی و بدون وقفه آب از سطح عمق ایستابی، فقط مرحله اول تبخیر وجود داشته است. وجود و نوع املاح روی نرخ تبخیر و همچنین پروفیل رطوبتی تأثیر داشته و موجب کاهش تبخیر و افزایش نگهداشت آب در اعماق خاک می‌‌شوند. پیوستگی هیدرولیکی (کلسیم سولفات > کلسیم کلراید> آب مقطر) و درنتیجه خیز مویینه و تأمین آب بخارشده از لایه‌های بالاتر باعث شدت تبخیر بیشتر تیمار کلسیم سولفات نسبت به تیمار کلسیم کلراید و آب مقطر در هردو نوع خاک ‌‌باشد. در شرایط وجود املاح، به‌دلیل ایجاد یک پوسته نمکی در سطح خاک، اتصال هیدرولیکی با سطح خاک قطع شده و در پی آن مقدار و شدت تبخیر کاهش و تبخیر تجمعی نیز کاهش می‌‌یابد.