آب و خاک
سال:1389 | دوره:24 | شماره:6 |تعداد مقالات:22

یکی از مسایل طراحی تاسیسات آبیاری، کنترل رسوب در محل ورود آب به شبکه های آبیاری است. شرایط کیفی آب مورد نیاز جهت کشاورزی ایجاب می کند که مواد رسوبی و جامد موجود در آب و در محل ورود به آبگیرها و کانال های آبیاری کنترل شده و به حد مجاز کاهش یابد. این عمل با ساخت حوضچه رسوبگیر عملی می شود. هر چه حوضچه رسوبگیر بزرگتر ساخته شود، عمل رسوبگیری بهتر انجام گرفته ولی هزینه ساخت آن بیشتر می شود. در ارتباط با تحلیل حوضچه های رسوبگیر، مدل های ریاضی مختلفی ارایه شده است. بیشتر این مدل ها، ارتباط بین راندمان حوضچه و متغیرها و پارامترهای موثر بر آن را به صورت روابط ریاضی نشان می دهند. در این پژوهش، یک نرم افزار کامپیوتری برای طراحی حوضچه های رسوبگیر ارایه شده که به کمک آن می توان متغیرهای طراحی (طول، عرض، ارتفاع، شیب و سرعت جریان آب در حوضچه) را به گونه ای تعیین کرد که حوضچه علاوه بر داشتن ویژگی های فنی مورد نظر، با کمترین هزینه ممکن ساخته شود. در تهیه این نرم افزار از مبحث برنامه ریزی ریاضی و الگوریتم شمارش ضمنی الفبایی استفاده شده است. چگونگی به کارگیری این نرم افزار، در مثالی که به ارزیابی هزینه ساخت دو حوضچه رسوبگیر موجود در کنار سد انحرافی نکوآباد (شبکه آبیاری زاینده رود اصفهان) پرداخته شده، نشان دادکه راندمان این دو حوضچه 50.6% و 46.5% بوده که اگر به گونه ای بهینه ساخته می شدند، به ترتیب 18% و 6% در هزینه ساخت آنها صرفه جویی می شد.

به منظور ارزیابی تاثیر میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره در مقایسه با کودهای ریز مغذی بر کمیت و کیفیت ذرت علوفه ای، آزمایشی در مزرعه تحقیقاتی موسسه تحقیقات و فناوری رضوی در سال 1386 انجام گردید. آزمایش به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با هفت تیمار و در چهار تکرار طراحی شد. تیمارهای آزمایش شامل کاربرد (T1) کود کمیرا + میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره،(T2)  کود هیوماکس + میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره،(T3)  میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره،(T4)  کود کمیرا،(T5)  کود لیبرل، (T6) کود هیوماکس و  (T7)شاهد بودند. نتایج نشان داد که تیمار میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره(T3)  با 74.49 تن در هکتار علوفه تر و T4 با 64.87 تن در هکتار به طور معنی داری نسبت به بقیه تیمارها بالاترین عملکرد علوفه تر را نشان دادند که این مقدار نسبت به شاهد بترتیب معادل 35 درصد و 17.5 درصد افزایش داشت. در بین تیمارها،T3  به دلیل داشتن عملکرد علوفه تر و درصد ماده خشک بیشتر، دارای بیشترین عملکرد علوفه خشک در هکتار بود. تیمارهای آزمایش تاثیری بر میانگین وزن تر بلال نداشتند ولی نتایج به دست آمده در خصوص اجزا بوته نشان داد که تیمارهای کودی بر اجزا بوته اثر معنی داری دارند، بطوری که تیمارهای T3 و T1 بطور معنی داری بیشترین درصد بلال (36.58 درصد) را در بوته نشان دادند و کمترین آن در تیمارهای T5 و T7 بدست آمد. با کاربرد میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره بنظر می رسد میزان تخلیه عناصری چون نیتروژن، فسفر و کلسیم توسط گیاه از خاک نسبت به تیمارهای دیگر بیشتر بود. نتایج حاصل از سیلاژ علوفه نشان داد که تیمار میدان مغناطیسی و نانو ذرات نقره (T3) از درصد پروتئین خام بیشتر و فیبر شوینده اسیدی پایین تری نسبت به سایر تیمارها برخوردار بود که در واقع دو عامل مثبت در تغذیه دام به شمار می روند.

از جمله اقداماتی که می تواند مقدار انباشتگی رسوبات در مخازن سدها را کاهش دهد تخلیه موثرجریان های سیلابی با استفاده از هیدرودینامیک جریان های گل آلود می باشد. لذا شناخت فرآیندهای موثر در این نوع جریان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق اثر شیب کانال و عدد فرود جریان گل آلود ورودی در محدوده حالتهای زیر تا فوق بحرانی (عدد فرود حدود 0.6 تا 3.6) بر روی ضخامت و پروفیل های سرعت جریان در حالت دو بعدی و در یک مدل فیزیکی بررسی شده است. مدل فیزیکی شامل فلومی به عرض 20 سانتی متر، به طول 12 متر و ارتفاع 0.45 متر است. کائولن با اندازه متوسط ذرات 4.5 میکرون به عنوان ماده رسوبی غیر چسبنده در این تحقیق استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که با افزایش عدد فرود چگالی جریان گل آلود ورودی، مقادیر ضخامت جریان در طول زمان و همچنین در طول کانال افزایش می یابد. افزایش مقادیر ارتفاع بازشدگی دریچه ورودی و همچنین افزایش مقادیر غلظت جریان گل آلود ورودی باعث کاهش ضخامت و افزایش سرعت جریان گل آلود می شوند. همچنین نتایج نشان می دهند که عدد فرود چگالی بحرانی برابر 0.7 می باشد و ارتفاع معادل سرعت متوسط جریان در ارتفاعی برابر با 0.8 ضخامت متوسط جریان اتفاق می افتد.

مدل ICSSDOM که در سال 1381 توسط محسنی موحد ارایه شده، یک مدل ریاضی ترکیبی است که به زبان فرترن 77 نوشته شده و در آن الگوریتم بهینه سازی SA به صورت یک حلقه داخلی در ساختار اصلی مدل شبیه سازی هیدرودینامیکی ICSS قرار گرفته است. این مدل قادر است عملکرد موجود کانال را ارزیابی نموده و بر اساس نیاز پایین دست دریچه های آبگیر، تنظیم بهینه سازه های آبگیر و کنترل را به منظور نیل به عملکرد بهینه ارایه نماید. به منظور بهینه سازی عملکرد بهره برداری از کانال های آبیاری در این مدل طیف کاملی از شاخص ها انتخاب و با استفاده از یک روش بهینه سازی در یک تابع هدف بهینه می گردد. همچنین تمهیدات لازم جهت تعیین ارزش نسبی شاخص ها و تاثیر دادن آن در فرآیند بهینه سازی با استفاده از تحلیل حساسیت در نظر گرفته شده است. مشکلی که پس از انتخاب شاخص های مناسب جلوه می نماید، فقدان یک روش کمی و استاندارد برای تعیین اهمیت نسبی آنها در تابع هدف می باشد. پیش از این، با استفاده از مدل مذکور به ارزیابی کانال هایE1R1 ،E1R5  و E1L4 در شبکه آبیاری دز پرداخته شده است. در این کارهای تحقیقی مناسب ترین ضریب وزنی شاخص ها جهت بهینه سازی عملکرد بهره برداری از کانال های آبیاری با استفاده از یک روش منطقی، مبتنی بر اصول ریاضی و مستقل از هرگونه قضاوت کارشناسی تعیین شده است. گرچه شرایط هیدرولیکی این سه کانال از نظر سازه های موجود و نوع بهره برداری متفاوت می باشد، لیکن نتایج مشابهی حاصل شده است به طوریکه در هر سه مورد در حالتی که ضریب وزنی هر شاخص به صورت نسبت مستقیمی از پتانسیل بهبود آرمانی آن شاخص در نظر گرفته شده، درصد بهبود بهتر می باشد. سایر نتایج مهم و جدید حاصل از این کارهای تحقیقی عبارتند از تعیین ترکیب مناسب پارامترهای الگوریتم بهینه سازی SA و ارایه یک دید کلی جهت تعیین مقدار مناسب پارامتر Kdiv مربوط به طول گام های تصادفی در الگوریتم بهینه سازی SA. این نتایج قادرند حجم عظیمی از آزمون ها را کاهش داده و به عنوان ملاکی مطمئن در کارهای تحقیقاتی آتی مورد استفاده قرار گیرند.

شوری خاک در مناطق وسیعی از دنیا، به خصوص در نواحی خشک و نیمه خشک، یک عامل محدود کننده رشد گیاه و سایر موجودات زنده به شمار می آید. به دلیل همبستگی بین فراوانی کرم های خاکی و حاصل خیزی خاک، فراوانی و فعالیت کرم خاکی به عنوان یک شاخص کیفیت خاک در اکوسیستم های کشاورزی محسوب می گردد. هدف از اجرای این تحقیق مطالعه اثرات متقابل شوری خاک و مواد اصلاحی آلی بر رشد و جمعیت کرم خاکی آنسیک (Lumbricus terrestris L.) بود. در این تحقیق اثر سه سطح شوری با استفاده از نمک کلرید سدیم و سه نوع ماده اصلاحی آلی (بقایای یونجه، ذرت و کود گاوی) به صورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط یکنواخت و کنترل شده ی گلخانه ای به مدت 15 هفته مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش شوری خاک موجب کاهش معنی دار (p≤0.001) کلیه شاخص های رشد کرم خاکی شد. افزایش شوری از 0.49 دسی زیمنس بر متر (شاهد) به 8 دسی زیمنس بر متر موجب کاهش تعداد کرم های خاکی (32 درصد)، وزن تر کرم ها (54 درصد)، وزن خشک کرم ها (54 درصد)، طول کرم ها (25 درصد) و تعداد پیله ها (35 درصد) شد. نتایج حاکی است که شوری اثر مضر بر رشد و فعالیت کرم خاکی دارد. مواد اصلاحی آلی اثر شوری بر کرم خاکی را تا اندازه ای تعدیل و سبب افزایش تمام شاخص های رشد کرم خاکی شدند. خاک شور تیمار شده با بقایای یونجه کمترین کاهش جمعیت کرم خاکی را در مقایسه با خاک تیمارنشده نشان داد. به طور خلاصه، شوری موجب کاهش رشد و فعالیت کرم خاکی L. terrestris می گردد در حالی که افزودن مواد اصلاحی آلی باعث کاهش اثرات شوری بر رشد و جمعیت کرم خاکی می شود.

بررسی کمی نقش مدیریت بر مولفه های مختلف خاک و آب در زیست بوم های مرتعی کم تر مورد توجه محققین و مدیران قرار گرفته است. بدین منظور تحقیق فعلی با هدف مقایسه نقش مدیریت در مراتع تحت چرای آزاد و قرق کوتاه مدت از نظر نفوذپذیری، تولید روان آب و پستی و بلندی خرد در بخشی از مراتع ییلاقی کدیر واقع در جنوب شرقی شهرستان نوشهر انجام شد. به منظور برآورد میزان روان آب از پلات های با 0.5×0.5 متر و باران ساز با شدت بارش 1.6 میلی متر در دقیقه استفاده شد. همچنین میزان نفوذ از بررسی بیلان آبی ورودی، روان آب و آب جمع آوری شده از لبه های فلوم طراحی شده، به دست آمد. برای تعیین پستی و بلندی خرد نیز از یک خط کش چوبی مدرج به فواصل 10 سانتی متر و قابلیت ثابت مانی روی لبه پلات استفاده شد. سپس مقایسه عملکرد تیمارها در مقوله های مورد بررسی با استفاده از آزمون Tukey انجام پذیرفت. تجزیه و تحلیل مقادیر نفوذپذیری، روان آب و پستی و بلندی خرد از پلات های دو تیمار موید اختلاف معنی دار میانگین آن ها در سطح اعتماد بیش از 95 درصد بود. همچنین نتایج نشان داد که مقادیر نفوذپذیری، تولید روان آب و پستی و بلندی خرد در تیمار چرای آزاد به ترتیب 0.97، 1.48 و 1.50 برابر مقادیر حاصل از تیمار قرق کوتاه مدت بوده است.

الـگوی کشت به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای طراحی شبکه های آبیاری مطرح بوده که در شرایط بهره برداری نیز ارتباط مستقیمی با بهره وری آب در سطح این سامانه ها دارد. این تحقیق با هدف توسعه مدل تعیین الگوی کشت بهینه شبکه های آبیاری با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (Analytical hierarchy process - AHP) انجام گرفت. مدل در قالب دو زیر مدل توسعه یافت که هدف زیر مدل اول، رتبه بندی مناسبت نوع محصولات الگوی کشت در سطح شبکه آبیاری بوده و هدف زیر مدل دوم، رتبه بندی سطوح زیر کشت مناسب هر محصول می باشد. معیارهای انتخاب نوع کشت، ده معیار در نظر گرفته شد که در سه گروه معیارهای اقتصادی - اجتماعی، منابع آب و خاک و اقلیمی طبقه بندی گردیدند. به منظور تعیین محدوده سطح زیرکشت بهینه محصولات نیز 9 معیار در نظر گرفته شد. وزن معیارها بر اساس اطلاعات جمع آوری شده از منطقه، مطالعات میدانی و نتایج برگرفته از 30 پرسشنامه تکمیل شده توسط صاحب نظران، متولیان و بهره برداران شبکه های آبیاری تعیین گردید. مدل برای شبکه آبیاری دشت ورامین در وسعتی برابر 50 هزار هکتار اجرا و مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی ها نشان داد که معیارهای مقدار کمی آب در دسترس و میزان تبخیر و تعرق نسبت به سایر عوامل از اهمیت بیشتری در تعیین نوع کشت برخوردار می باشند. سیاستهای کلان بخش کشاورزی و حجم آب قابل برنامه ریزی نیز به عنوان مهمترین پارامترهای موثر بر سطح زیر کشت محصولات مشخص شدند. نتایج نشان داد که مدل AHP رتبه اولویت کشت محصولات اصلی شبکه آبیاری (جو و گندم)، که بیش از 50 درصد سطح زیر کشت دشت را به خود اختصاص می دهند، را مطابق با رتبه این محصولات در الگوی کشت رایج منطقه برآورد نموده است. رتبه صیفی جات و پنبه نیز در دو روش یکسان تعیین شد. در مورد سایر محصولات (سبزی جات، یونجه و ذرت) نیز تفاوت رتبه بین نتایج مدل و الگوی کشت رایج یک رتبه بود. یافته های تحقیق بیانگر آن است مدل توسعه یافته قابلیت تعیین محدوده سطح زیرکشت هر یک از محصولات الگوی کشت شبکه آبیاری را با دقت مطلوبی دارا می باشد. از این رو مدل AHP می تواند به عنوان یک مدل کاربردی در ارزیابی عوامل کمی و کیفی موثر بر الگوی کشت و تعیین نوع و تراکم کشت بهینه محصولات شبکه های آبیاری مورد استفاده قرار گیرد.

در این تحقیق ارزیابی مدل SWAP در شبیه سازی عملکرد گندم و ذرت علوفه ای و انتقال آب و نمک در خاک در دو واحد زراعی واقع در شبکه آبیاری و زهکشی و شمگیر در استان گلستان انجام شد. داده های عملکرد محصول، شوری و رطوبت خاک در شرایط توام محدودیت آب و شوری در مراحل زمانی مختلف سال زراعی 86-1385 اندازه گیری گردید و نتایج بدست آمده با مقادیر شبیه سازی شده توسط مدل مقایسه گردید. مقایسه آماری بر اساس مقادیر مجذور مربعات خطا (0.49 ton ha-1)، ضریب همبستگی (0.85) و کارایی مدل (0.84) برای برآورد عملکرد تولید وزن خشک کل محصول گندم و ذرت علوفه ای نشان دهنده تطابق خوب مقادیر برآوردی توسط مدل SWAP در مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده است. مقادیر مطلوب شاخص های آماری در برآورد رطوبت و شوری خاک توسط مدل SWAP نشان داد که لحاظ کردن شرایط مرزی پایین در مدل که در بیلان آب و نمک در خاک نقش بسیار مهمی دارد در برآورد مناسب مقادیر رطوبت و شوری خاک بسیار موثر بوده است.

کاهش میزان بارندگی در طول دوره رشد و پراکندگی نامناسب آن در شمال کشور، به عنوان مهم ترین عامل محدود کننده عملکرد چای به شمار می آید (4). شواهد نشان می دهد در نبود محدودیت های زراعی، آبیاری تکمیلی از طریق روش بارانی می تواند به طور چشم گیری تولید محصول چای را افزایش دهد (6). جهت تعیین بهترین دور آبیاری در روش بارانی و بررسی اثرات دورهای مختلف آن بر عملکرد و کارآیی مصرف آب گیاه چای، آزمایشی در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار، طی سال های 1381 تا 1383 در ایستگاه تحقیقات چای فومن انجام گرفت. تیمارها، شامل چهار سطح دور آبیاری 4، 8، 12 و 16 روز و تیمار شاهد (بدون آبیاری) بودند. نتایج نشان داد که در دو سال اول آزمایش، تیمار های شاهد و دور 4 روز به ترتیب با میانگین عملکرد 1483 و 3443 کیلوگرم در هکتار چای خشک، کمترین و بیشترین میزان عملکرد را داشته اند. تیمارهای دور آبیاری 8 ،12 و 16 روز به ترتیب در رده های بعدی قرار گرفتند. تیمار شاهد و برتر در دوره خشک، به ترتیب دارای کمترین و بیشترین کارآیی مصرف آب برابر با 0.34 و 0.67 کیلوگرم بر متر مکعب بودند. هم چنین کارآیی مصرف آب آبیاری در دوره رشد این دو سال، برای تیمارهای دور 4، 8، 12 و 16 روز به ترتیب برابر با 0.66، 0.55، 0.48 و 0.36 کیلوگرم بر متر مکعب به دست آمد. در سال سوم آزمایش بارندگی مناسب و کوتاه بودن دوره کم آبی موجب شد تا علی رغم افزایش عملکرد و کارآیی مصرف آب تیمار شاهد نسبت به دو سال قبل، تمام تیمارها دارای عملکرد تقریبا یکسانی گردند.

پالایش گیاهی، یکی از روش های آلودگی زدایی خاک های آلوده به فلزات سنگین است. استفاده از اسیدهای آمینو پلی کربو کسیلیک در حضور گونه های گیاهی مقاوم با دوره رشد کوتاه، می تواند باعث افزایش کارآیی استخراج گیاهی شود. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارآییEDTA  و NTA در افزایش غلظت سرب محلول در خاک و مقایسه اثرات آن ها بر مقدار جذب سرب توسط گیاه شاهی بود. بدین منظور، آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل 3 سطح سرب (صفر، 100 و 800 میلی گرم در کیلوگرم خاک از منبع نیترات سرب) EDTA) و NTA با غلظت های صفر، 5 و 10 میلی مول در کیلوگرم خاک) بود. نتایج بدست آمده نشان داد EDTA کارآیی بیشتری نسبت به NTA در انتقال سرب به شاخساره دارد. بیشترین مقدار سرب در شاخساره، 1075 میلی گرم در کیلوگرم در غلظت 10 میلی مول بر کیلوگرم EDTA و سطح 800 میلی گرم بر کیلوگرم سرب خاک بدست آمد. همچنین در حضورEDTA ، غلظت سرب محلول در خاک افزایش بیشتری نسبت به NTA و شاهد نشان داد. کاربرد اسیدهای آمینو پلی کربوکسیلیک باعث افزایش ضریب استخراج گیاهی گردید. بیشترین مقدار شاخص آبشویی کمپلکس های سرب از خاک (MLPI) 0.87 و در غلظت 5 میلی مولار EDTA بدست آمد. در غلظت های بالای سرب و اسیدهای آمینو پلی کربو کسیلیک، علایم سمیت به صورت خشکیدگی، نکروز و پیچیدگی حاشیه برگ ها مشاهده گردید. بنابراین به دلیل مقاومت بالای گیاه در برابر سرب، به نظر می رسد شاهی در حضور اسیدهای آمینو پلی کربو کسیلیک می تواند به عنوان گیاهی سرب اندوز در فناوری استخراج گیاهی مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به نقش کربن آلی در مدیریت و پایداری خاک، جلوگیری از فرسایش خاک، پایش میزان دی اکسید کربن هوا، پیش بینی مکانی کربن آلی خاک در مقیاس منطقه ای، ملی و جهانی از اهمیت خاصی برخوردار است. هدف از این مطالعه مقایسه مدل رگرسیون چندمتغیره و مدل هوشمند شبکه عصبی در برآورد کربن آلی خاک به کمک داده های آنالیز سطح زمین می باشد. منطقه مورد مطالعه با مساحت 24 کیلومتر مربع در اراضی تپه ماهوری جنوب ضرغام آباد سمیرم اصفهان با کاربری مرتع انتخاب و نمونه برداری در 125 نقطه از عمق 10-0 سانتی متری انجام شد. میزان کربن آلی نمونه های خاک جمع آوری شده، اندازه گیری شد. ویژگی های پستی و بلندی از روی مدل رقومی ارتفاع منطقه در پیکسل هایی به ابعاد 10×10 متر محاسبه شد. در نهایت مدل رگرسیون چندمتغیره و شبکه عصبی مصنوعی بین این ویژگی ها و کربن آلی، برقرار و سپس به وسیله ی نقاط اضافی نمونه برداری شده (25 نقطه)، مدل های به دست آمده اعتبار سنجی شدند. نتایج مطالعه نشان داد که مدل رگرسیونی توانست 60 درصد از تغییرات مکانی کربن آلی و مدل شبکه عصبی مصنوعی حدود 89 درصد از تغییرات را در منطقه مورد مطالعه توجیه نماید. نتایج آنالیز حساسیت مدل شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که انحنای قایم، شاخص قدرت جریان، شیب، شاخص حمل رسوب، شاخص رطوبت، انحنای افقی و جهت شیب به عنوان خصوصیات پستی و بلندی مهم در کنترل کربن آلی خاک در اراضی تپه ماهوری مورد مطالعه بودند. نتایج کلی مطالعه نشان داد که کربن آلی خاک در منطقه از خصوصیات پستی و بلندی و فرآیندهای هیدرولوژیکی مرتبط با آن تاثیر زیادی گرفته است. همچنین بر اساس معیارهای میانگین خطا و جذر میانگین مربعات خطا که در مدل رگرسیونی به ترتیب 0.25 و 0.3 و در مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب 0.006 و 0.027 می باشند، مدل شبکه عصبی مصنوعی به عنوان ابزار قدرتمندتری در پیش بینی کربن آلی نسبت به آنالیز رگرسیون خطی چندمتغیره عمل می کند.

اطلاعات در مورد الگوی مکانی تنوع زیستی خاک علیرغم اهمیت اثرات آن روی فرآیندهای اکوسیستم، بسیار اندک است. این تحقیق جهت بررسی الگوی مکانی پارامترهای تنوع زیستی ماکروفون خاک در جنگل های حاشیه رودخانه کرخه انجام گرفت. ماکروفون خاک با استفاده از 200 نقطه نمونه، روی ترانسکت هایی موازی با فاصله 0.5 کیلومتر از یکدیگر و عمود بر رودخانه نمونه برداری شدند. فاصله 500 متر به عنوان فاصله ی پایه نمونه برداری در نظر گرفته شد اما در فواصل کمتر نیز به عنوان سلسله مراتبی در مقیاس نمونه برداری در محل های مختلف به صورت تصادفی و هدف مدار، نمونه ها جمع آوری شدند. نمونه برداری به روش دستی، در قطعات نمونه ای به ابعاد 50 سانتی متر × 50 سانتی متر تا عمق 25 سانتی متر صورت گرفت. فراوانی (تعداد کل ماکروفون در هر قطعه نمونه)، شاخص های تنوعShannon H ، یکنواختی Sheldon و غنای Menhinick پس از محاسبه، با استفاده از روش های زمین آماری (واریوگرام) برای بررسی و کمی کردن همبستگی مکانی، مورد تحلیل قرار گرفتند. واریوگرام ها کروی بوده و وجود همبستگی مکانی را نشان دادند. دامنه تاثیر برای فراوانی، تنوع ، غنا و یکنواختی به ترتیب، 1724، 1326، 1825 و 1450 متر بود. نسبت اثر قطعه ای به حد آستانه بالا بود (فراوانی 52 درصد، یکنواختی 35 درصد ، غنا 53 درصد و تنوع 55 درصد) که دلیل آن می تواند تغییرپذیری ذاتی جانداران خاکزی یا تغییرات تصادفی مقادیر شاخص ها باشد که در فواصل کمتر از فواصل نمونه برداری بروز می نماید. نقشه های کریجینگ نشان دادند که شاخص ها، الگوی تصادفی نداشته و دارای توزیع مکانی می باشند.

فعالیت میکروبیولوژیک خاک، تصویر پیچیده ای از فرآیندهای بیوشیمایی مختلف و مرتبط با هم است که تنها با اندازه گیری یک پارامتر ساده نمی توان آن را به خوبی مورد ارزیابی قرار داد. به نظر می رسد که تعیین همزمان چند پارامتر و ترکیب آنها، روش مناسب تری برای پی بردن به تغییرات ایجاد شده در شرایط بیولوژیک و کیفیت خاک باشد. هدف این تحقیق، بررسی نسبت فعالیت برخی آنزیم های خاک به کربن بیوماس میکروبی در سطوح مختلف شوری در خاک های تحت کشت و کشت نشده بود. این نسبت نشان دهنده ی فعالیت آنزیمی به ازای هر واحد بیوماس میکروبی می باشد. در این مطالعه، پنج سطح شوری شامل شاهد (0.5)، 2.5، 5، 7.5 و 10 دسی زیمنس بر متر و سه محیط (بدون کشت، خاک تحت کشت گندم و خاک تحت کشت شبدر) به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر سه محیط، شوری موجب کاهش معنی دار نسبت فعالیت آنزیمی به کربن بیوماس میکروبی شد. همچنین، اثر نوع محیط کشت بر نسبت فعالیت آنزیم اوره آز به کربن بیوماس میکروبی و نسبت فعالیت آنزیم آریل سولفاتاز به کربن بیوماس میکروبی در کلیه سطوح شوری معنی دار بود. با این وجود، نسبت فعالیت آنزیم های بتا - گلوکوسیداز و فسفاتاز قلیایی به بیوماس میکروبی در هیچ یک از سطوح شوری تحت تاثیر نوع محیط قرار نگرفت. به عبارت دیگر، حضور گیاه، در افزایش و یا کاهش توانایی ریزجانداران خاک در تولید این دو آنزیم نقش قابل ملاحظه ای نداشته است. اثر نوع محیط کشت بر نسبت فعالیت آنزیم های ال - گلوتامیناز، ساکاراز و فسفاتاز اسیدی به کربن بیوماس میکروبی در سطوح مختلف شوری متغیر بود. به طور خلاصه، نتایج نشان می دهد که حضور گیاه در خاک های شور، بهبود بیوماس میکروبی و حفظ فعالیت برخی آنزیم های خاک و میزان سنتز آنها توسط بیوماس میکروبی را به همراه دارد. اما سنتز برخی دیگر از آنزیم ها توسط بیوماس میکروبی خاک تحت تاثیر حضور و عدم حضور ریشه زنده گیاه نمی باشد. به عبارت دیگر، میزان تاثیر ریشه و احتمالا ترشحات آن بر تعدیل اثر شوری بر میزان آنزیم تولید شده توسط بیوماس میکروبی خاک، وابسته به سطح شوری، نوع گیاه و نوع آنزیم مورد مطالعه می باشد.

تبخیر - تعرق مرجع یکی از پارامترهای مهم در مدیریت آبیاری گیاهان است. تبخیر - تعرق مرجع یک پدیده چند متغیره و پیچیده می باشد که چندین متغیر هیدرولوژیکی آن را تحت تاثیر قرار می دهند و معمولا بر مبنای پایگاه داده های هواشناسی چند ساله با استفاده از مدل های نیمه تجربی برآورد می شود. اهمیت کاربردی تخمین دقیق تبخیر - تعرق مرجع، پیچیدگی و ناشناخته بودن ریاضیات پدیده، لزوم استفاده از روش های جدید داده کاوی را نشان می دهد. به همین دلیل در این مقاله، امکان برآورد تبخیر - تعرق مرجع با استفاده از مدل ترکیبی رگرسیون چندگانه و تحلیل مولفه های اصلی (MLR-PCA) بررسی شد و اهمیت نسبی متغیرهای موثر بر تبخیر - تعرق مرجع با استفاده از تحلیل عاملی مورد ارزیابی قرار گرفت. داده های هواشناسی روزانه سال های 2005-1996 ایستگاه سینوپتیک کرمان در این تحلیل استفاده شد. دو مولفه PC1 و PC2 که 80 درصد واریانس کل را شرح دادند به عنوان مولفه های اصلی و بقیه به عنوان اختلال در نظر گرفته شدند. با استفاده از مولفه های اصلی استخراج شده، مدل رگرسیون خطی چندگانه برای تخمین تبخیر - تعرق مرجع ارایه شد. آماره t برای مقدار ثابت و برای هر یک از مولفه های اصلی تعیین گردید که طبق نتایج، تمامی ضرایب در سطح 5 درصد معنی دار بودند. طبق نتایج، PC1 اهمیت بیشتری نسبت به مولفه دیگر دارد و در مرحله بعدی PC2 دارای اهمیت می باشد و بنابراین مقادیر متغیرهای شدت تابش، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی، دمای حداقل و دمای حداکثر برای برآورد تبخیر - تعرق از اهمیت بیشتری نسبت به سایر متغیرها برخوردارند. مقادیر ضریب همبستگی روش های MLR-PCA و MLR بر اساس مبنای مقایسه ای فائو – پنمن - مانتیث در مرحله آزمون، به ترتیب 0.820 و 0.840 بدست آمد که این مقادیر اختلاف چندانی نداشته و بیانگر توانایی روش PCA کاهش تعداد متغیرهای مورد استفاده است.

بررسی وضعیت رطوبت در خاک های تحت کشت گیاهان زراعی، جهت نیل به عملکرد بالا و کاهش آب مصرفی، ضروری می باشد. آگاهی از نحوه توزیع رطوبت در ناحیه ریشه مستلزم صرف وقت و انجام آزمایش های صحرایی پر هزینه است که مدل های شبیه ساز جایگزین مناسبی در پاسخ گویی به مسایل مربوط به حرکت و توزیع آب هستند. در این پژوهش، بررسی وضعیت رطوبت خاک به کمک مدل شبیه ساز اگروهیدرولوژیکی SWAP صورت گرفت و توانمندی مدل فوق در مقایسه با نتایج میدانی ارزیابی شد. مدل SWAP بر اساس اطلاعات آبیاری در یک مزرعه پیاز مجهز به سامانه آبیاری قطره ای در منطقه بسطام شاهرود و پارامترهای هیدرولیکی خاک به دست آمده از مدل RETC اجرا گردید. اطلاعات رطوبتی با برداشت نمونه های خاک از محل قطره چکان و 10 سانتی متری آن، از لایه های 15-0، 30-15، 45-30 و 60-45 به تعداد 9 کرت مورد آزمایش حاصل شد. مقایسه متناظر رطوبت شبیه سازی با رطوبت مشاهداتی تا عمق 60 سانتی متری در محل قطره چکان و 10 سانتی متری آن در قالب ترسیم نموداری و محاسبه معیارهای جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، ذر میانگین مربعات خطای نرمال (NRMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) انجام شد. مقادیرRMSE ، NRMSE و MAE در محل قطره چکان 0.001، 0.03، 0.07 سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب و در 10 سانتی متری از قطره چکان 0.08، 0.02 و 0.07 سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب به دست آمد. کم بودن آماره های خطاسنجی محاسبه شده در کاربرد مدل SWAP نشان دهنده دقت مناسب این مدل در شبیه سازی رطوبت توزیعی در منطقه ریشه است. انجام عملیات آبیاری از طریق یک سیستم آبیاری قطره ای با دور آبیاری 48 ساعت انجام شد که عملکردی معادل 14780 kg/ha در مقابل14134 kg/ha  عملکرد برآورد شده توسط مدل را در پی داشت. در مجموع نتایج حاصل حاکی از آن بود که مدل SWAP قادر است پاسخ های معتبری را با صحت و دقت کافی در زمان نسبتا کوتاهی ارایه نماید. این مدل می تواند به عنوان ابزاری کارآمد و سودمند برای ارزیابی و بهینه سازی رطوبت توزیع شده در ناحیه ریشه گیاهان زراعی مورد استفاده قرار گیرد.

به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف مس و شوری بر خصوصیات فتوسنتزی، فعالیت آنزیمی و بافت آوندی نهال های دو رقم پسته، یک آزمایش فاکتوریل با سه فاکتور، شوری در پنج سطح (0، 800، 1600، 2400 و 3200 میلی گرم در کیلوگرم خاک از منبع کلرید سدیم)، مس در چهار سطح (0، 2.5، 5 و 7.5 میلی گرم مس در کیلوگرم خاک از منبع سولفات مس) و دو رقم پسته ( بادامی زرند و قزوینی)، در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه اجرا شد. نتایج نشان داد، کاربرد 3200 میلی گرم کلرید سدیم در کیلوگرم خاک موجب کاهش میزان تعرق و هدایت روزنه ای به ترتیب به میزان 69 و 16 درصد نسبت به شاهد گردید، درحالی که بر میزان فتوسنتز تاثیر معنی داری نداشت. هم چنین کاربرد 5 میلی گرم مس در کیلوگرم خاک حداکثر میزان فتوسنتز را به دنبال داشت. با آنکه میزان فتوسنتز در رقم قزوینی بیشتر از رقم بادامی بود، ولی میزان تعرق و هدایت روزنه ای در رقم بادامی به طور معنی داری بیشتر از رقم قزوینی گردید. در تمام سطح شوری، فعالیت آنزیم سوپر اکسید دسموتاز با افزایش عنصر مس، افزایش معنی داری حاصل کرد. افزایش شوری باعث کاهش ضخامت پارانشیم پوست، حلقه آوند آبکش و تعداد کانال های رزینی ساقه و ریشه گردید، در حالی که ضخامت مغز ساقه را افزایش داد. مصرف مس در شرایط شور باعث کاهش ضخامت لایه آوند چوب و افزایش ضخامت لایه آوند آبکش ساقه شد.

ارقام جدید ذرت دانه ای در کشور با هدف کاهش دوره رشد، افزایش عملکرد و تحمل تنش های محیطی ارایه می شوند. با توجه به توسعه سیستم های آبیاری بارانی در کشور، به منظور بررسی کارایی مصرف آب رقم جدید ذرت دانه ای زودرس KSC302 تحت سطوح مختلف آب به روش آبیاری بارانی، پژوهشی طی دو سال زراعی به صورت آزمایش کرت های خردشده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در منطقه کرج انجام گردید. سطوح آبیاری (a) شامل 75، 100 و 125 درصد نیاز آبی برآورد شده به روش پنمن مانتیث (با اعمال ضرایب گیاهی) در کرت های اصلی و سه تراکم کاشت80 (b) ، 90 و 100 هزار بوته در هکتار در کرت های فرعی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش عمق آب آبیاری عملکرد دانه ذرت به طور معنی داری افزایش یافت. به طوریکه با افزایش آب آبیاری به میزان 25 درصد نسبت به تیمار 100 درصد تامین نیاز آبی برآورد شده به روش پنمن مانتیث، عملکرد گیاه به طور غیر خطی افزایش یافت. در عوض با کاربرد 75 درصد نیاز آبی، عملکرد دانه رقم مذکور به میزان 28.5 درصد نسبت به تیمار 100 درصد نیاز آبی کاهش یافت. حداکثر مقدار کارایی مصرف آب در سال های اول و دوم (به ترتیب 1.16 و 1.046 کیلوگرم بر متر مکعب) در تیمار 100 درصد نیاز آبی و در تراکم کاشت 100 هزار بوته در هکتار مشاهده گردید. بطور کلی بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، کاشت رقم ذرت زود رس 302 در منطقه کرج و تحت روش آبیاری بارانی در شرایطی قابل توصیه است که بتوان با برنامه ریزی صحیح آبیاری و بکارگیری 9000 متر مکعب آب در هکتار، کارایی مصرف آب را به 1.1 کیلوگرم بر متر مکعب رساند.

هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) یکی از مهمترین ویژگی های فیزیکی خاک است. اندازه گیری مستقیم این ویژگی در خاک، پر زحمت و زمان بر است. توابع انتقالی رگرسیونی روشی برای برآورد خصوصیات خاک از داده های زودیافت خاک فراهم می کند. تجزیه علیت، روش مکمل تجزیه رگرسیونی است و قادر به جداسازی اثرات مستقیم و غیر مستقیم متغیرهای مستقل بر متغیر وابسته است. هدف این پژوهش، تعیین عامل های موثر بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاکهای شالیزاری با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه و جداسازی اثرات مستقیم و غیرمستقیم آنها بر Ks با استفاده از روش تجزیه علیت می باشد. تعداد 70 نمونه خاک با بافت متوسط تا سنگین از اراضی شالیزاری استان گیلان بعد از برداشت محصول برنج جمع آوری شد. دامنه تغییرات pH بیانگر وضعیت اسیدی متوسط تا خنثی در خاک های شالیزاری منطقه مورد مطالعه بود. نتایج نشان داد که مدل رگرسیونی با متغیرهای ورودی میانگین و انحراف معیار هندسی قطر ذرات، درصد رطوبت خاک در نقطه ظرفیت مزرعه و جرم مخصوص ظاهری می تواند هدایت هیدرولیکی اشباع را با دقت خوبی برآورد نماید R2adj=0.84) و (RMSE=0.5 بر اساس نتایج تجزیه علیت مشخص شد که با وجود همبستگی مثبت بین جرم مخصوص ظاهری و هدایت هیدرولیکی اشباع، اثر مستقیم جرم مخصوص ظاهری بر Ks منفی است. بیشترین اثر مستقیم خصوصیات خاک بر Ks در خاک های شالیزاری از طریق رطوبت حجمی خاک در ظرفیت مزرعه به دست آمد که نشان دهنده اهمیت این پارامتر در پیش بینی هدایت هیدرولیکی اشباع است.

خشکسالی یکی از پیچیده ترین و از طرف دیگر ناشناخته ترین بلایای طبیعی است که اثرات سوء اقتصادی آن در کشاورزی دیم، سریع تر از سایر بخش ها آشکار می شود. در این تحقیق برای پایش خشکسالی هم از منظر هواشناسی و هم از دیدگاه کشاورزی، به بررسی موضوع پرداخته ایم. از شاخص های هواشناسی، شاخص استاندارد شده بارش (SPI) در مقیاس زمانی یک ماهه برای ایستگاه سینوپتیک بجنورد انتخاب، تعیین و تحلیل گردید. نتایج شاخص SPI بدست آمده از داده های بارش ایستگاه مذکور و همچنین روند تغییرات خشکسالی در دوره (1375-1384)، نشان می دهد که به غیر از سال های 1375، 1377، 1378 و 1379 که خشکسالی های شدید و خیلی شدید با فصل رشد گندم دیم در منطقه بجنورد (بطور متوسط اوایل آبان تا اواخر خرداد)، همزمان بوده است، در سایر سال ها در فصل رشد محصول خشکسالی هواشناسی رخ نداده یا در حد نزدیک به نرمال بوده است. دوره 1377.8 الی 1378.2 به عنوان خشک ترین دوره و دوره 1383.8 الی 1384.8 به عنوان مرطوب ترین دوره بوده است. شاخص های هواشناسی از جمله شاخص SPI یا تنها تابعی از بارش بوده و یا مقیاس زمانی بلند مدت را درنظر می گیرند، در نتیجه برای پایش وضعیت تنش رطوبتی محصول در مقیاس های زمانی کوتاه (روزانه یا هفتگی)، کارآیی لازم را ندارند. لذا، با هدف پایش خشکسالی کشاورزی، و دخالت دادن اثر دما در کنار بارش، شاخص رطوبتی محصول (CMI) در مقیاس زمانی هفتگی نیز انتخاب و تعیین گردید. برای این منظور داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک بجنورد در طی 10 سال (1375-1384) استفاده شد. نتایج شاخصCMI ، نشان می دهد که در آخرین هفته پر شدن دانه (تقریبا هفته اول خرداد)، خشکسالی خیلی شدید (-3<CMI<-2.7) و در هنگام بلوغ و رسیدن محصول، خشکسالی غیر معمول (CMI<-3) بوده است. در نهایت، مطابق با پایش خشکسالی و دوره های حساس رشد محصول، برنامه ای برای آبیاری تکمیلی گندم دیم در این منطقه پیشنهاد گردیده است. از نظر تئوری، آبیاری تکمیلی بخصوص در مرحله دانه دهی و پر شدن دانه، به مقدار 191 میلی متر در دوره مذکور لازم است.

برای بهینه سازی مصرف آب در کشاورزی اطلاع دقیق از همه اجزای بیلان آب ضروری میباشد. از طرفی، اندازه گیری اجزای بیلان آب در فاصله های زمانی مورد نیاز به خاطر وقت گیر و پرهزینه بودن مشکل است. مدل هایی که منطقه غیر اشباع خاک را شبیه سازی می کنند، ابزار مفیدی برای پیش بینی آثار مدیریت کشاورزی بر آب استفاده شده توسط گیاه می باشند و از این مدل ها می توان برای بهینه سازی عملیات کشاورزی مانند مصرف آب استفاده کرد. این تحقیق در مزارع تحت آبیاری گندم در دشت نیشابور که یکی از دشت های مهم استان خراسان رضوی می باشد، انجام شده است. برای شبیه سازی اجزای بیلان آب و رشد گیاه از مدل اگروهیدرولوژیک SWAP در سه مزرعه تحت کشت گندم به نام های فاروب رومان، حاجی آباد و سلیمانی استفاده شد. ورودی های مدل از ترکیب اطلاعات مزرعه ای و هواشناسی تعیین شد. برای ارزیابی و واسنجی پارامترهای هیدرولیکی خاک از بسته نرم افزاری  RETCبهره گرفته شد. دوره شبیه سازی مطابق با فصل رشد گندم از آبان ماه 1387 تا اوایل تیر ماه 1388 انتخاب شد. آنالیز حساسیت مدل نسبت به پارامترهای هیدرولیکی خاک حاکی از آن بود که مدل نسبت به ضرایب و حساسیت بیشتری نشان می دهد. همچنین با توجه به شاخص های آماری ارایه شده، نتایج این مطالعه نشان داد مدل SWAP به خوبی توانسته است جریان آب در خاک را شبیه سازی کند. مقدار ضریبR2  به طور متوسط 0.62، خطای متوسط بین 0.1- تا 2.28- و خطای نسبی بین 0.33- تا 12.69- متغیر بودند. بنابراین از مدل واسنجی شده SWAP می توان به عنوان ابزاری مفید بدون صرف وقت و هزینه زیاد برای محاسبه اجزای بیلان آب در سطح مزرعه استفاده کرد.