علوم آب و خاک

---

خاکهای گچی که از بارزترین خاکهای مناطق خشک و نیمه‌خشک می‌باشند، در استان اصفهان پراکنش زیادی دارند. اراضی گچ‌دار شمال غربی اصفهان، قسمتی از حوضه آبخیز شمالی رودخانه زاینده‌رود را تشکیل داده، به صورت حوضه‌ای بسته توسط منابع زمین شناختی محصور گردیده‌اند. به منظور بررسی منشأ گچ و شناخت منابع زمین شناختی تغذیه کننده کانی گچ در منطقه فوق، 22 قطعه مطالعاتی از کل سطح مواد زمین شناختی حوضه، بر اساس سطح تأثیرگذاری هر کدام در تولید گچ انتخاب گردید. با استفاده از مقاطع طبیعی و مصنوعی در نقاط تعیین شده، نمونه‌های متعددی از رسوبات لایه‌های مختلف تمامی نقاط برداشته شد.

مشاهدات صحرایی بیانگر آن بود که: در سازند نایبند و شمشک، بلورهای گچ در اطراف و سطوح جانبی شیل‌های متورق به مقادیر زیادی وجود دارد و بلورهای پیریت تنها در شیل‌های معدن باما قابل رویت بود. در مواد فرسایش یافته از کنگلومرای قرمز رنگ قاعده کرتاسه، مقادیر قابل توجهی گچ تجمع یافته است. در رگه‌های هیدروترمال موجود در سازندهای شمشک و نایبند، بلورهای گچ در متن یا داخل حفرات و یا بین رگه‌های مختلف سنگها دیده می‌شود. در قسمتهایی از سازند قم (رسوبات تبخیری)، مقادیر متنابهی گچ وجود دارد. مشاهدات صحرایی و نتایج آزمایشهای تفرق اشعه ایکس (XRD) روی پودر سنگها و نمونه‌های تلخیص شده (توسط سیاله‌های سنگین) و اندازه‌گیری سولفور باقی‌مانده در شیل‌های سطحی و همچنین تفاسیر مقاطع نازک و صیقلی سیگها چنان نشان می‌دهند که اولاً، در شیل‌ها هنوز هم پیریت و سولفورهای دیگر باقی است و ثانیاً، کانی گچ در متن بیشتر سنگهای نمونه‌برداری شده وجود دارد. بر اساس نتایج به دست آمده می‌توان موارد زیر را به ترتیب اهمیت به عنوان منشأ و عامل اصلی تغذیه کننده گچ در خاکهای اراضی مورد مطالعه معرفی نمود:

الف- رها شدن گچ از آهکهای کرتاسه، مخصوصاً از کنگلومرای قرمز رنگ قاعده کرتاسه به واسطه هوادیدگی و فرسایش.

ب- تشکیل گچ بر اثر اکسیداسیون پیریت و دیگر سولفورهای موجود در شیل‌ها.

ج- رها شدن گچ از کانیهای شیمیایی و تبخیری موجود در مارن‌ها و رسوبات سازند قم به واسطه هوادیدگی و فرسایش.

د- تشکیل گچ بر اثر فرایندهای هیدروترمالی آتش‌فشانهای اواخر دوران سوم.

---

به منظور تعیین زمان آبیاری و اثر تاریخ کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه لوبیاچیتی، آزمایشی در سال 1373 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان، واقع در روستای شرودان از توابع فلاورجان، به صورت کرت‌های یک بار خرد شده، در قالب بلوک‌های کامل تصادفی، و در چهار تکرار اجرا گردید. کرت‌های اصلی به سه تیمار آبیاری پس از 3± 50، 3± 70 و 3± 90 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A (تیمارهای T₁ تا T₃) و کرت‌های فرعی به دو تاریخ کاشت هفتم خرداد و هفتم تیر اختصاص یافت.

نتایج نشان داد که تأخیر در کاشت، از هفتم خرداد به هفتم تیر، گل‌دهی و رسیدگی فیزیولوژیک را تسریع، و کاهشی در حدود 6/29 درصد را در عملکرد دانه لوبیا باعث گردید. عملکرد دانه در تیمارهای آبیاری T₁ تا T₃ به ترتیب 1/3585، 5/3510 و 8/1925 کیلوگرم در هکتار شد، که اختلاف بین تیمارهای T₁ و T₂ با تیمار T₃ در سطح یک درصد معنی‌دار گردید. عملکرد بیولوژیک در دو تاریخ کاشت هفت خرداد و هفت تیر، به ترتیب 1/8257 و 5535 کیلوگرم در هکتار و اختلاف آنها معنی‌دار بود. بین تیمارهای T₁ و T₂ از لحاظ عملکرد بیولوژیک اختلاف معنی‌داری وجود نداشت. تعداد غلاف در متر مربع، که مهم‌ترین جزء در تعیین عملکرد دانه می‌باشد، به تنهایی 85 درصد از تغییرات عملکرد دانه را توجیه کرد. شاخص برداشت تحت تأثیر تاریخ کاشت و تیمارهای آبیاری قرار گرفت. میانگین شاخص برداشت در تیمارهای T₁ تا T₃ به ترتیب 5/45، 1/46 و 37 درصد، و برای تاریخ‌های کاشت هفت خرداد و هفت تیر 8/42 و 9/44 درصد بود. بازده مصرف آب برای عملکرد دانه در تیمارهای T₁ تا T₃، به ترتیب 557/0، 556/0 و 329/0 کیلوگرم بر متر مکعب بود. به طور کلی، تیمار T₂ بهترین رژیم آبیاری تشخیص داده شد.

---

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.

---

با توجه به روند رو به گسترش سطح زیر کشت گیاه ذرت در شهرستان اهواز و وجود رابطه مستقیم بین افزایش عملکرد ذرت تابستانه و انجام آبیاری کامل در دوره داشت آن، اجرای هر گونه تحقیق در خصوص نیاز آبی این محصول ضروری به‌نظر می‌رسد. در این تحقیق هدف تعیین دور مناسب آبیاری گیاه ذرت (هیبرید SC.704) در فصل تابستان با استفاده از تشت تبخیر کلاس A است. بر این اساس، طرحی در قالب آماری بلوک‌های کامل تصادفی در چهار تکرار و چهار تیمار در سال 1383 در زمین تحقیقاتی چنیبیه دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز اجرا گردید. تیمار آبیاری شامل چهار سطح و بود که به ترتیب آبیاری پس از تبخیر 50،75،100و150 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس بود که به‌صورت تصادفی در کرت‌های هر تکرار قرار داده شدند. دور آبیاری مناسب بر اساس بهترین تیمار از نظر عملکرد و اجزای آن، انتخاب گردید. بافت خاک کوم سیلتی لومی رسی و خاک در عمق 30-40 سانتی‌متری رس سیلتی می‌باشد. با توجه به‌میزان تبخیر تجمعی از تشتک تبخیر کلاس و در نظر گرفتن ضریب گیاهی ، میزان تبخیر و تعرق مشخص و بر اساس تخلیه رطوبتی و طبق تیمارهای مذکور تا رسیدن رطوبت خاک به حد ، میزان آب مورد نیاز محاسبه و حجم آب مورد نیاز هر کرت توسط کنتور‌اندازه‌گیری شد. مقایسه میانگین‌ها توسط آزمون چند دامنه‌ای دانکن انجام و بدین وسیله تیمار برتر انتخاب گردید.بر این اساس مناسب‌ترین زمان آبیاری زراعت گیاه ذرت تابستانه در اهواز پس از 50 میلی‌متر تبخیر تجمعی از تشت تبخیر کلاس تعیین گردید که معادل 10 نوبت آبیاری در طول دوره رشد می‌باشد. بنابراین برای حصول حدود 12 تن عملکرد دانه در هکتار، حداقل 9600 متر مکعب آب در هر هکتار مورد نیاز می‌باشد. با این وجود با مقدار آب مساوی، با کاهش 3 مرتبه آبیاری در تیمار نسبت به تیمار عملکردی حدود 11 تن در هکتار و با کاهش 5 نوبت آبیاری نیز عملکردی در حدود 10 تن در هکتار، در تیمار قابل دست‌یابی است.

---

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.

---

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.

---

در این تحقیق، با استفاده از داده‌های مشاهده شده تشت کلاس A، کاربرد روش‌های رگرسیون غیر خطی، شبکه‌های عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج فازی- عصبی و هم‌چنین روش تجربی استیفنز- استوارت، جهت برآورد تبخیر روزانه منطقه کرمان مورد بررسی قرار گرفت. در روش‌های شبکه عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج فازی- عصبی و رگرسیون غیر خطی، مقادیر دما، فشار، رطوبت نسبی، تابش خورشیدی و سرعت باد، با پنج ترکیب مختلف به عنوان متغیرهای ورودی و تبخیر از تشت به عنوان متغیر خروجی به کار گرفته شد. به منظور ارزیابی کارایی روش‌های به کار رفته، ضمن مقایسه مقادیر برآورد شده و مشاهده شده، هم‌چنین از شاخص‌های آماری ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربع خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) استفاده گردید. با توجه به داده‌های مورد استفاده مقادیر میانگین ماهانه و سالانه تبخیر منطقه به ترتیب 272 و 3263 میلی‌متر است. نتایج این تحقیق نشان داد که روش فازی- عصبی نسبت به بقیه روش‌ها، از دقت بیشتری برای برآورد تبخیر از تشت برخودار است. در این مدل، که در آن از تمام متغیرهای ورودی استفاده شده، مقادیر R2، RMSE و MAE در مرحله آزمون به ترتیب 85/0، 61/1 (میلی‌متر در روز) و 24/1 (میلی‌متر در روز) است. تحلیل حساسیت متغیرهای ورودی روش فازی- عصبی نشان داد که مقادیر دما و سرعت باد (به عنوان متغیرهای ورودی) به ترتیب بیشترین تأثیر را بر تبخیر دارا هستند. هم‌چنین با توجه به دقت کم مدل استیفنز- استوارت، سعی شد که مقادیر ضرایب تجربی آن با استفاده از داده‌های تابش و دما اصلاح گردد، که نتایج مطلوبی به دست نیامد.

---

در نتیجه نقش مهم پارامترهای اقلیمی از جمله تابش، دما، بارش و در نهایت تبخیر در مدیریت منابع آب، در این مطالعه به منظور پیش-بینی پارامترهای اقلیمی مدل‌های سری زمانی ARIMA به کار گرفته شد. بدین منظور پس از بررسی داده‌های اقلیمی از نظر نرمال بودن آزمون ناپارامتریک من- کندال برای بررسی روند داده‌ها در سطح اطمینان 95 درصد به کار گرفته شد و پارامترهای درصد رطوبت نسبی و تبخیر با دارا بودن روند معنی‌دار (348/0- و 42/0- سانتی‌متر در سال) و نیز دمای هوا، سرعت باد و تعداد ساعات آفتابی به منظور انجام مدل‌سازی انتخاب گردید. ابتدا با توجه توابع خودهمبستگی (ACF) و خودهمبستگی جزئی(PACF) و نیز وجود یا عدم وجود روند در داده‌ها سعی گردید تا مدل‌های سری زمانی مناسب به داده‌های مورد نظر برازش داده شود. پس از انتخاب مدل‌ها معنی‌داری پارامترها با برآورد خطای معیار و مقادیر بررسی گردید و نیز شرایط ایستایی و معکوس‌پذیری پارامترهای اتورگرسیو و میانگین متحرک مورد آزمون قرار گرفت. سپس آزمون‌های نکوئی برازش از جمله آزمون کلوموگروف- اسمیرنوف، اندرسون دارلینگ و رایان-جوینر برای صحت‌سنجی مدل‌ها به کار گرفته شد و در نهایت مدل ، ، ، و به ترتیب برای داده‌های درصد رطوبت نسبی، تبخیر، دمای هوا، سرعت باد و ساعات آفتابی برازش داده شد و پیش‌بینی‌ها براساس مدل‌های مذکور صورت گرفت. سپس روند داده‌های پیش‌بینی شده به منظور بررسی تغییرات اقلیمی تعیین گردید. نتایج این مطالعه بیانگر سودمندی مدل‌های سری زمانی در مطالعات منابع آب از طریق پیش‌بینی پارامترهای اقلیمی و تعیین روند پارامترهای اقلیمی در آینده 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.

---

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.

---

درپژوهش حاضر، کارآیی شش مدل تجربی با نام‌های فراتر از آستانه ساده، فراتر از نسبت ثابت، ذخیره با تابع درجه دوم، ذخیره با تابع نمایی، ذخیره با تابع درجه سوم و ذخیره با تابع توانی به‌منظور برآورد تغذیه‌ی پتانسیل آب‌های زیرزمینی در منطقه‌ای نیمه‌خشک، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. ابتدا، برآورد تبخیر از روش ضریب دوگانه گیاهی FAO درطی رخداد تغذیه پتانسیل ارزیابی شد. سپس مدل‌های تجربی با استفاده از داده‌های رطوبت خاک و تغذیه پتانسیل، واسنجی شدند. به‌منظور اعتبارسنجی مدل‌های تجربی، رطوبت خاک و تغذیه پتانسیل به‌طور هم‌زمان برای واقعه‌ای مستقل برآورد شدند. مطابق با نتایج، 5 مدل از شش مدل مورد بررسی (به‌استثنای مدل فراتر از آستانه ساده) قادر به برآورد تغذیه‌ی پتانسیل با دقت مناسب و با بیشترین مقدار "جذر میانگین مربعات خطا نرمال شده"(NRMSE) برابر با 4/24 درصد می‌باشند. براساس نتایج اعتبارسنجی، تغذیه پتانسیل توسط مدل‌های نمایی، درجه سه و توانی به‌طور مناسب‌تری نسبت به مدل‌های خطی برآورد گردید. هم‌چنین، رطوبت خاک با به‌کارگیری تمامی مدل‌های تجربی با دقت مناسبی در دوره تغذیه برآورد شد. درنهایت، مدل نمایی که دارای کمترین مقدار NRMSE در برآورد رطوبت خاک و هم‌چنین برآورد مناسبی از تغذیه بوده، به‌عنوان مناسب‌ترین مدل برآورد تغذیه‌ی پتانسیل درمنطقه مورد مطالعه معرفی گردید.

---

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.