علوم آب و خاک

شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت انواع محصولات برای مدیریت عرضه تولیدات زراعی ضروری است. در این پژوهش، به‌منظور شناسایی و بررسی تغییرات سطح زیر کشت محصولات زراعی عمده منطقه حسین‌آباد میش‌مست در استان قم از تصاویر سری زمانی سنجنده‌های OLI و ETM+ ماهواره لندست 8 و 7 با توجه به تقویم زراعی این منطقه استفاده شد. با بهره‌گیری از شاخص پوشش ‌گیاهی (NDVI) در الگوریتم درخت تصمیم‌گیری، حد آستانه‌های این شاخص متناسب با محصولات زراعی عمده این منطقه تنظیم و سپس نقشه الگوی کشت محصولات تهیه شد. برای ارزیابی نتایج از آمار جهاد کشاورزی استان طی سال‌های زراعی 2005، 2009 ، 2014 و 2019 استفاده شد. نتایج نشان داد که با استفاده از حد آستانه‌ شاخص NDVI محصولات زراعی در این منطقه در سال 2005 شامل گندم ‌و ‌جو و یونجه بوده و مساحت‌های آنها در مقایسه با آمار جهاد کشاورزی به‌ترتیب خطایی برابر با 17/1 و 6/1 درصد داشت و در سال 2009 گندم ‌و ‌جو، یونجه و ذرت خطایی برابر با 0/5، 9/6 و 0/1 درصد داشت. در سال 2014 نیز محصولات زراعی گندم‌ و‌ جو، یونجه، ذرت و صیفی‌جات خطایی برابر با 4/9 ، 0/4، 11/4 و 2/4 درصد و همین محصولات در سال 2019 خطایی برابر با 0/04، 11/6، 1/4 و 17/5 درصد داشت که خطا معنادار نبوده و طبق نتایج، کارایی مناسب شاخص NDVI در برآورد سطح زیر کشت محصولات با توجه به فنولوژی آنها مشخص شد. همچنین در سال 2009 و 2014، ذرت و صیفی‌جات به محصولات زراعی این منطقه اضافه شد و سطح زیر کشت محصولات در سال 2019 نسبت به سال 2014 افزایش یافت. 

در این پژوهش، کارایی حذف نیترات توسط جاذب برگ راش در آزمایش‌های ناپیوسته و پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا طی آزمایش‌های ناپیوسته، اثر pH، زمان تماس، جرم جاذب و غلظت اولیه نیترات بر حذف نیترات بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش pH، بازدهی و ظرفیت جذب کاهش یافت و جذب نیترات توسط میلی و نانوجاذب برگ راش به‌ترتیب ۱۲۰ و ۹۰ دقیقه پس از شروع آزمایش به تعادل رسید. با افزایش غلظت نیترات، بازدهی حذف نیترات میلی و نانوجاذب برگ راش به‌ترتیب از 59/2 به 39/7 و از 82/1 به 69/9 درصد کاهش یافت. در ادامه طی آزمایش‌های پیوسته دبی‌های ۵، ۸ و ۱۱ میلی‌لیتر در دقیقه و غلظت‌های نیترات ۱۵، ۵۰ و ۱۲۰ میلی‌گرم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها نشان داد که با افزایش غلظت نیترات از ۱۵ به ۱۲۰ میلی‌گرم در ‌لیتر زمان اشباع برای میلی جاذب برگ راش از ۲۴۰ به ۱۵۰ دقیقه و برای نانوجاذب برگ راش از ۳۶۰ به ۲۷۰ دقیقه کاهش یافت. مدل‌های توماس، دوز- پاسخ و یون- نلسون بر نتایج حاصل از آزمایش‌های پیوسته برازش داده شدند. مدل توماس با دقت بالایی بر داده‌های آزمایشگاهی برازش یافت. درمقایسه جاذب‌ها، نانوجاذب دارای قابلیت جذب بیشتری بوده است.

در سطح جهانی تغییرات آب و هوایی، موضوع پذیرفته شده بسیار مهمی است ولی تأثیرات منفی آن در مناطق خشک و نیمه‌خشک مثل ایران بسیار شدید خواهد بود. لذا در این مطالعه، به بررسی دو سناریوی اقلیمی شامل 8/5- RCP (سناریوی بحرانی) و 4/5- RCP (سناریوی متوسط) در سال‌های 2020، 2030 و 2040 و تأثیر آن بر تغییرات دما در دوره رشد گندم در 5 شهرستان استان اصفهان شامل: اصفهان، نجف‌آباد، چادگان، برخوار و میمه پرداخته شد. بررسی تغییرات دما در طول دوره رشد گندم طی دهه‌های آتی نشان داد که شهرستان‌های برخوار، اصفهان، نجف‌آباد، چادگان و میمه به‌ترتیب تعداد روز بیشتری با دمای بالاتر از 30 درجه سلسیوس را در سال‌های 2020، 2030 و 2040 نسبت به میانگین دو سال اخیر (18-2017) تجربه خواهند کرد. همچنین در مقایسه با شرایط کنونی بیشترین درصد تغییرات از نظر تعداد روزهای با دمای بالاتر از 30 درجه سلسیوس در شرایط اقلیمی آینده (2020، 2030 و 2040)، به‌ترتیب در شهرهای برخوار، میمه، چادگان، نجف‌آباد و اصفهان مشاهده شد. دامنه درصد تغییرات تعداد روزهای بالاتر از 30 درجه سلسیوس در شرایط اقلیمی آینده نسبت به شرایط کنونی، بین 5 درصد (اصفهان) تا 97 درصد (برخوار) متغیر بود. درصد تغییرات در تمام شهرهای مطالعه شده در 8/5-RCP بیشتر از 4/5-RCP بود. در طول دوره رشد گندم، تعداد روزهای با دماهای کمتر از صفر درجه سلسیوس در شهرستان‌های اصفهان، برخوار و میمه کمتر و در شهرستان‌های نجف‌آباد و چادگان بیشتر خواهد بود. مقدار تبخیر- تعرق در طول دوره رشد گندم نیز در دهه‌های آتی افزایش خواهد یافت. بنابراین تدوین و کاربرد استراتژی‌های سازگاری برای هر شهرستان به‌منظور تضمین تولید گندم در منطقه حائز اهمیت است. 

در این پژوهش، توزیع زمانی و مکانی نرخ فرونشست گرد و غبار در نیمه غربی و شرقی شهر تهران و پارامترهای اقلیمی مؤثر بر آن مطالعه شدند. در 34 نقطه از شهر، گرد و غبار توسط تله‌های شیشه‌ای مستقر روی بام، طی ۱۲ ماه نمونه‌برداری و داده‌های اقلیمی از ادارات مربوطه، تهیه و آنالیز شدند. بیشترین میزان نرخ ‌فرونشست مربوط به نیمه غربی شهر و میزان کل آن از 54/52 تا 121/21 گرم بر مترمربع در سال متغیر بوده است. در هر دو نیمه شهر فصل تابستان دارای بیشترین میزان نرخ ‌فرونشست و مناطق مرکزی آن دارای بیشترین مقدار است. همبستگی‌های مثبت و معنی‌داری میان نرخ ‌فرونشست با دما و سرعت متوسط باد و همبستگی‌های منفی معنی‌داری میان نرخ ‌فرونشست با بارندگی و رطوبت نسبی در تمام ماه‌ها مشاهده شد، که توجیه کننده زیاد بودن نرخ ‌فرونشست در فصول خشک سال بوده است. نتایج رگرسیون گام‌به‌گام نشان داد، بارندگی مهم‌ترین عامل تأثیرگذار بر نرخ ‌فرونشست در هر دو نیمه از شهر بوده است. شهر تهران دارای موقعیت خاص جغرافیایی است وجود سدهای کوهستانی مانع خروج گرد و غبار از شهر و کریدور جریان هوای شهر تهران، با گسترش ساخت و ساز و بلند مرتبه‌سازی دچار مشکل شده است. از دیگر عوامل تأثیرگذار بر نرخ ‌فرونشست در این شهر علاوه بر فاصله از منبع برداشت، پارامترهای جوی می‌توان به وجود اراضی بایر اطراف شهر، پوشش‌ گیاهی، عملیات عمرانی و ترافیک اشاره کرد.

استفاده مؤثر از آب باران نقش کلیدی در گسترش کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. روش خاکورزی به‌عنوان یک اقدام مدیریتی مهم می¬تواند بر نگه¬داشت آب باران، رطوبت خاک و در نهایت عملکرد محصول در اراضی دیم اثر بگذارد. این مطالعه به‌منظور بررسی تأثیر درجه شیب دامنه و جهت خاکورزی بر کارآیی بهره¬مندی از آب گندم (RWUE) در کشتزارهای دیم گندم در زنجان انجام گرفت. آزمایش مزرعه¬ای در پنج دامنه با شیب متفاوت (12/6، 15/3، 17، 19/4 و 22 درصد) در دو جهت خاکورزی (خاکورزی موازی شیب و روی خطوط تراز) در دو تکرار به اجرا درآمد. رطوبت جرمی خاک در فواصل پنج روز طی دوره رشد و تولید رواناب پس از هر بارندگی اندازه‌گیری شد. عملکرد دانه گندم برای هر کرت تعیین و RWUE بر اساس نسبت عملکرد دانه و بارندگی محاسبه شد. بر اساس نتایج، تولید رواناب، رطوبت خاک، عملکرد دانه گندم و RWUE تحت تأثیر جهت خاکورزی قرار گرفت؛ به‌طوری که تولید رواناب در خاکورزی روی خطوط تراز 6/4 برابر کاهش یافت و مقدار رطوبت خاک، عملکرد دانه گندم و کارآیی بهره¬مندی از آب گندم RWUE به‌ترتیب 8/7، 24/8 و 24/8 درصد افزایش پیدا کرد. با افزایش درجه شیب به‌دلیل کاهش ظرفیت ذخیره آب، تولید رواناب در خاکورزی روی خطوط تراز نسبت به خاکورزی موازی شیب افزایش یافت و موجب شد رطوبت خاک، عملکرد دانه و RWUE کاهش یابد. این نتیجه نشانگر کاهش کارآیی روش خاکورزی روی خطوط تراز در حفظ آب و RWUE در شیب¬های تند است.

هدررفت خاک می¬تواند مشکلات درون منطقه¬ای و برون منطقه¬ای زیادی را ایجاد کند، از سویی دیگر اثر رطوبت خاک بر فرایندهای هدررفت خاک و تولید رسوب در جهت شناخت و شبیه¬سازی پاسخ هیدرولوژیکی خاک ضروری است. بنابراین استفاده از افزودنی-های خاک به¬منظور حفاظت آب و خاک امری ضروری است. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر افزودنی¬های خاک ورمی¬کمپوست و نانوکود بر مؤلفه¬های هدررفت خاک و غلظت رسوب در رطوبت¬های هواخشک، 15 و 30 درصد و شدت¬های 50 و 90 میلی¬متر بر ساعت بر تغییرات هدررفت خاک و غلظت رسوب انجام شد. نتایج به¬دست آمده ضمن تأیید اثر معنی¬دار هر تیمار¬ حفاظتی در سطح 99 درصد بر مؤلفه¬های مورد نظر نشان داد که تیمار حفاظتی ورمی¬کمپوست در مقایسه با تیمار نانوکود تأثیر بیشتری بر مؤلفه¬های اندازه-گیری شده داشت. همچنین تیمار حفاظتی ورمی¬کمپوست توانست هدررفت خاک را در رطوبت¬های هواخشک، 15 و 30 درصد به-ترتیب 72/51، 66/63 و 78/76 درصد (50 میلی¬متر بر ساعت) و 45/01، 35/57 و 10/45 درصد (90 میلی¬متر بر ساعت) کاهش دهد. اثر جداگانه تیمارهای حفاظتی، رطوبت¬های خاک و شدت¬های بارندگی و نیز اثر متقابل تیمارهای حفاظتی × شدت بارندگی و شدت بارندگی×رطوبت خاک روی تغییرات هدررفت خاک و غلظت رسوب در سطح 99 درصد معنی¬دار بود. همان¬گونه که نتایج نشان می-دهد استفاده از ورمی¬کمپوست و نانوکودها نتایج قابل قبولی را روی مؤلفه¬های مورد بررسی داشته اما تأثیر ورمی¬کمپوست بر مؤلفه¬های مورد بررسی بیشتر از نانوکود بود. بنابراین با توجه به استفاده گسترده از انواع مختلف افزودنی‌ها امروزه بایستی به‌سمت امکان‌سنجی کاربرد افزودنی‌هایی مانند ورمی¬کمپوست و نانوکود پیش رفت که اثر سوء محیط ¬زیستی نداشته باشند.