آب و خاک
سال:1395 | دوره:30 | شماره:6 |تعداد مقالات:35

وقوع متناوب دوره های کم آبی و پرآبی در حوضه آبریز زرینه رود علاوه بر تاثیر روی وضعیت کمی آب های سطحی، باعث تغییراتی در کیفیت آب این حوضه شده است. لذا، مدل بندی و پیش بینی پارامترهای کیفی آب رودخانه زرینه رود در دوره های کم آبی و پرآبی، یکی از ضرورت های تحقیقاتی در این رودخانه پرآب شمال غرب ایران بوده است. در این مطالعه، روش های شبکه های عصبی مصنوعی به ازای پنج الگوریتم آموزشی مختلف و سامانه استنتاجی عصبی- فازی تطبیقی مبتنی بر مدل دسته بندی تفریقی، جهت تخمین میزان جامدات محلول TDS به کار گرفته شدند. بدین منظور از داده های کیفیت آب هفت ایستگاه هیدرومتری در حوضه آبریز مذکور با طول دوره آماری 18 ساله (1389-1372) استفاده گردید. ابتدا دوره مطالعاتی مذکور بر اساس میزان جریان در رودخانه به دو دوره کم آبی و پرآبی تفکیک شده، سپس در یک آنالیز اولیه آماری، پارامترهای موثر اصلی در تخمین TDS تعیین و برای مدل بندی استفاده گردید. برای مدل بندی 75 درصد داده ها برای کالیبره کردن و 25 درصد برای ارزیابی مدل استفاده شده است. ارزیابی عملکرد مدل های به کار رفته بر اساس آزمون های آماری مختلف، ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا انجام گرفت. نتایج حاصل حاکی از عملکرد قابل قبول هر دو روش شبکه های عصبی مصنوعی با الگوریتم آموزشی لونبرگ- مارگارت و سامانه استنتاجی عصبی- فازی تطبیقی در دوره های کم آبی و پرآبی بود. مقایسه عملکرد روش های به کار گرفته شده، نشان داد که عملکرد روش عصبی- فازی تطبیقی در هر دو دوره مطالعاتی بهتر از شبکه های عصبی مصنوعی می باشد.

به منظور تعیین اثرات تغییر ارتفاع غرقاب بر عملکرد، اجزای عملکرد و شاخص های کیفی برنج، آزمایشی در دو سال زراعی و در ایستگاه تحقیقات شهید فزوه اصفهان اجرا شد. آزمایش به صورت طرح آماری کرت های خردشده در قالب بلوک کامل تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. سه تیمار میزان ارتفاع غرقاب شامل غرقاب دائم با عمق 3.5 سانتی متر در تمام دوره فصل رشد (I1)، غرقاب دائم با عمق 2.2 سانتی متر در تمام دوره فصل رشد (I2) و تیمار کنترل ارتفاع غرقاب بین 1-0 سانتی متر (I3) در کرت های اصلی و هشت رقم و لاین پیشرفته برنج (گرده محلی، زاینده رود، سازندگی، حسنی شمال، 97-67، 113-67، 47-67 و 72-67) در کرت های فرعی قرار گرفتند. در طول دوره رشد و در پایان فصل رشد، صفات عملکرد دانه، اجزای عملکرد و خصوصیات کیفی شامل میزان آمیلوز، دمای ژلاتینی شدن و ثبات و قوام ژل در تیمارهای مختلف اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که تاثیر میزان های مختلف آب مصرفی ناشی از ارتفاع غرقاب بر درصد پوکی، ارتفاع بوته، طول خوشه، طول ریشه، وزن خشک ریشه، ثبات و قوام ژل، دمای ژلاتینی شدن و بهره وری آب معنی دار (P£0.01) است اما بر بقیه ی شاخص ها معنی دار نگردید. همچنین ارقام و لاین های مورد بررسی، تفاوت معنی داری (P£0.01) از نظر دمای ژلاتینی شدن، ثبات و قوام ژل، تعداد روز تا 50 درصد رسیدگی، طول ریشه، وزن خشک ریشه، ارتفاع بوته، طول خوشه، وزن هزار دانه، درصد پوکی، عملکرد دانه، تعداد پنجه، عرض و طول دانه شلتوک، تعداد دانه در خوشه و بهره وری آب داشتند. ارقام از نظر دو شاخص تعداد روز تا رسیدگی کامل و میزان آمیلوز دارای تفاوت معنی داری در سطح پنج درصد (P£0.05) بودند. میانگین مقادیر بهره وری آب در تیمار I3 حداکثر و برابر 0.77 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. همچنین رقم زاینده رود دارای بالاترین مقدار بهره وری آب بود. بعد از این رقم، ارقام 113-67 و سازندگی بیش ترین مقدار بهره وری آب را دارا بودند. با توجه به اهمیت بهینه سازی آب مصرفی به عنوان دیدگاه اصلی در روش های اعمال غرقاب در زراعت برنج، در نواحی مرکزی کشور، تیمار I3 پیشنهاد می گردد.

وجود آب برای کشاورزی یکی از مهم ترین فاکتورها در نواحی خشک و نیمه خشک است و فاضلاب شهری تصفیه شده یک منبع مهم برای این منظور است. پتانسیل انتقال آلودگی، یک مساله جدی در مورد استفاده از فاضلاب تصفیه شده برای کشاورزی است. با توجه به ریسک انتقال آلودگی از طریق استفاده از پساب، مطالعه انتقال میکروب ها در خاک مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، انتقال باکتری فکال کلی فرم در یک مطالعه لایسیمتری با قطر داخلی 30 و ارتفاع 75 سانتی متر که 60 سانتی متر آن از خاک لوم رسی عاری از باکتری فکال فرم پر شده بود و دو روش آبیاری قطره ای سطحی و قطره ای زیرسطحی با استفاده از پساب تصفیه خانه بررسی و برای شبیه سازی آن از مدل HYDRUS-1D استفاده گردید. برای واسنجی مدل و تخمین پارامترهای مورد نیاز مدل، از روش معکوس استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل HYDRUS-1D با دقت قابل قبولی حجم آب خروجی از ستون را شبیه سازی نمود. برای شبیه سازی انتقال باکتری فکال کلی فرم از سه مدل جذب تک مکانی، مدل جذب- واجذب سینتیک دو مکانی و جذب- واجذب سینتیک تک مکانی موجود در مدل HYDRUS-1D استفاده گردید. در شبیه سازی انتقال باکتری، مدل جذب تک مکانی به علت داشتن کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و جمع مربعات داده ها (SSQ) و بیشترین مقدار R2 از بین سه مدل مورد بررسی به عنوان بهترین مدل انتخاب گردید. مدل جذب تک مکانی ضریب رشد باکتری در فاز جامد را حدود 6 برابر ضریب رشد در فاز محلول بیش تر برآورد کرد. این مطلب نشانگر آن است که سلول های رسوب کرده در مقایسه با سلول های موجود در فاز محلول، شدت تقسیم بیشتری داشته اند. از مدل واسنجی شده برای بررسی تاثیر دور و مدت زمان آبیاری در انتقال باکتری در خاک استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش ساعات آبیاری، مقدار باکتری بیش تری از نیم رخ خاک شسته و به اعماق پایین تر منتقل شدند. همچنین با افزایش فواصل (دور) آبیاری به تعداد باکتری های موجود در خاک افزوده شد که علت آن مساعد بودن شرایط محیطی و غذایی برای رشد باکتری بود. با توجه به شرایط حاکم بر پژوهش حاضر، بهترین دور و مدت زمان آبیاری از نظر تعداد باکتری موجود در نیم رخ خاک، به ترتیب یک روز و 4 ساعت انتخاب گردید.

در سال های اخیر، تغییر اقلیم و کاهش آب های سطحی، موجبات بهره برداری هر چه بیشتر از آب های زیرزمینی را فراهم آورده و آن ها را به اصلی ترین منابع تامین کننده نیاز آبیاری تبدیل نموده است. رشد جمعیت و تقاضای بیشتر برای محصولات کشاورزی، اهمیت کیفیت و کمیت منابع آبی را دو چندان نموده است. به منظور بررسی روند کیفی منابع آب زیرزمینی دشت گرمسار، در این تحقیق، پهنه بندی دو شاخص هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم آب زیرزمینی، با تکیه بر روش های زمین آمار، نرم افزارهای آماری و سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام شد. طبقه بندی کیفیت آب با استفاده از طبقه بندی ویلکاکس در یک دوره زمانی ده ساله با فواصل زمانی دو سال صورت گرفت. با مقایسه خطای حاصل از میان یابی شاخص ها، روش کریجینگ با مدل برازش گوسی، بهترین مدل برای میان یابی هر دو شاخص تعیین شد. بر طبق نتایج، آب های زیرزمینی مورد استفاده برای آبیاری در هیچ نقطه از دشت گرمسار، مناسب آبیاری نبوده و در کلاس نامناسب و غیرقابل استفاده قرار می گیرند. سطح تحت تاثیر کلاس های نامناسب آب آبیاری و آب های غیرقابل استفاده در دوره زمانی 1385 الی 1388 افزایش یافته است.

با حمایت دولت ایران، استفاده از سیستم آبیاری تحت فشار در حال افزایش است. برای بررسی تاثیر مقادیر مختلف آب بر رقم جدید پنبه- سپید پژوهش دو ساله ای با استفاده از نوارهای آبیاری قطره ای سطحی در ایستگاه تحقیقات پنبه هاشم آباد گرگان انجام شد. در این پژوهش چهار سطح آب آبیاری در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سال های 1385 و 1386 مطالعه شدند. نتایج نشان داد که عملکرد چین یک، عملکرد چین دو و عملکرد کل تحت تاثیر معنی دار مقدار آب آبیاری قرار گرفتند. اما تیمارهای آب آبیاری تاثیر معنی داری بر صفت های زودرسی و وزن قوزه نداشته است. با توجه به نتیجه جدول تجزیه مرکب اطلاعات دو ساله از نظر عملکرد کل وش، در سال های نرمال می توان آبیاری به اندازه 70 درصد تبخیر از تشت تبخیر را برای مزارع پنبه شمال ایران توصیه کرد. در سال های خشک آبیاری به اندازه 100 درصد تبخیر از تشت تبخیر کلاس A پیشنهاد می شود.

ارزیابی روانآب و جریان حاصل از ذوب برف در مناطق کوهستانی یکی از فعالیت های مهم در مدیریت منابع آبی به شمار می آید. در این خصوص، روش های مختلفی ارائه و پیشنهاد شده است که می توان به روش شاخص- دما، اشاره نمود. هدف از این تحقیق شبیه سازی رواناب حاصل از ذوب برف، با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SRM و مقایسه نتایج با مدل های شبکه عصبی مانند شبکه عصبی مصنوعی و مدل استنتاج فازی عصبی تطبیقی است. جهت تحقق این هدف، حوضه آبریز سد کارده، واقع در شمال شهرستان مشهد مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. داده های جریان، بارندگی و دمای در محل ایستگاه های هیدرومتری، باران سنجی و تبخیرسنجی منطقه (مربوط به سال آبی 1379-1380) و تغییرات سطح پوشش برف از طریق پردازش تصاویر ماهواره ای و با استفاده از شاخص نرمال شده تمایز برف بدست آمد. شبیه سازی جریان با استفاده از مدل های SRM،  ANNاز نوع پرسپترون چند لایه با ساختار الگوریتم پس انتشار خطا و مدل ANFIS از نوع سوگنو انجام شد. برای ارزیابی کارایی مدل ها علاوه بر آماره هایی نظیر میانگین مربعات خطا و معیار درصد میانگین مطلق خطا از معیارهای ضریب تبیین و تفاضل حجمی نیز استفاده گردید. نتایج نشان داد هر سه مدل از نظر پارامترهای آماری میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین تقریبا وضعیت مشابهی داشته و اختلاف ناچیزی دارند. بطوری که مدل SRM نسبتا توانسته روند تغییرات دبی روزانه را با کیفیت بهتری مدل سازی نماید. اما در مقایسه میزان درصد میانگین مطلق خطای بین سه مدل، مدل ANFIS نسبت به مدل شبکه عصبی مصنوعی به میزان 40 درصد و نسبت به مدل SRM به میزان 15 درصد خطای حاصل از فرآیند شبیه سازی را کاهش داده است و از نظر تفاضل حجمی، دو مدل ANN و ANFIS نسبت به مدل SRM وضعیت بهتری داشته و مقدار این پارامتر برای هر دو مدل پائین بوده است.

با توجه به حساسیت دبی به مقدار ضریب زبری جریان، انتخاب مقدار آن در طراحی کانال های خاکی، از اهمیت و حساسیت زیادی برخوردار است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف تحلیل آماری و تدقیق مقادیر ضریب زبری کانال های خاکی بدون پوشش گیاهی در شبکه آبیاری و زهکشی مغان انجام شده است. برای انجام آزمایش ها پنجاه مقطع از کانال های خاکی در شبکه انتخاب گردید. سرعت جریان آب در مقاطع مختلف کانال های خاکی با مولینه، مختصات نیمرخ عرضی مقاطع کانال ها با دوربین نقشه برداری (ترازیاب) و یک شاخص مدرج اندازه گیری گردید. میانگین ضریب زبری برابر 0.06 به دست آمد. نتایج نشان داد به احتمال 90، 80، 60 و 40 درصد، ضریب زبری به ترتیب برابر 0.014، 0.020، 0.033 و 050. و بیشتر از آن بود. توزیع سرعت جریان، شعاع هیدرولیکی، سطح مقطع جریان، پیرامون ترشده و ضریب زبری در کانال های خاکی بدون پوشش گیاهی با توزیع لاگ نرمال منطبق بود. نتایج نشان داد جریان در مقاطع کانال های خاکی، به صورت آشفته بوده و با افزایش عدد رینولدز، ضریب زبری در کانال ها، کاهش می یابد. تحلیل حساسیت نشان داد با دو و سه برابر شدن اندازه ضریب زبری، دبی جریان به ترتیب نصف و یک سوم دبی نظیر میانگین ضریب زبری بود. به منظور حذف متغیرهای کم اثر بر روی ضریب زبری، یک رابطه ساده رگرسیونی برای برآورد ضریب زبری در کانال های بدون پوشش گیاهی در شبکه آبیاری و زهکشی مغان به صورت تابعی از دو متغیر سرعت جریان و شیب کانال ارائه گردید.

کادمیم از جمله عناصر کم مقدار و مضر برای حیات و آلاینده ای خطرناک به شمار می رود. این عنصر از طریق منابع آلوده از جمله پساب ها، فاضلاب (شهری و صنعتی) و زه آب های آلوده سبب آلودگی، کاهش کیفیت و گاهی حتی سمیت منابع آب می گردد. با توجه به افزایش جمعیت و نیاز به منابع آب بیشتر، همچنین افزایش آلوده شدن این منابع آبی ارزشمند، نیاز شدیدی به روش های نو و ارزان برای پالایش و بهبود کیفیت آب ها احساس می شود. گیاه پالایی با گیاهان آبزی روشی موثر و ارزان برای بهبود کیفیت آب و پساب هاست. گیاه علف شاخی (Ceratophyllum demersum L.) از گیاهان آبزی بومی رودخانه های ایران است، و به وفور در ایران یافت می شود. در این پژوهش طی 14 روز کشت علف شاخی در محلول غذایی هوگلند آلوده در 4 سطح مختلف کادمیوم (1، 2، 4 و 6 میلی گرم در لیتر) پالایش محیط های آبی آلوده به کادمیوم امکان سنجی شد. نتایج حاصله نشان داد که، این گیاه کادمیوم را به مقدار زیادی جذب زیستی کرده است و درصد جذب کادمیوم تا حدود 82% در سطح 2 میلی گرم در لیتر رسید. عامل غلظت زیستی و شاخص جذب حداکثری کادمیوم در سطوح 2 و 6 میلی گرم در لیتر، به ترتیب 707.9 و 3.92 میلی گرم در هر ظرف به دست آمد. کمترین و بیشترین مقدار شاخص تولید زیست توده گیاهی 1.62 و 3.60 گرم در روز، به ترتیب مربوط به سطوح آلودگی 6 و 0 میلی گرم در روز بود. پالایش سبز کادمیوم با رشد و تکثیر گیاه علف شاخی از پساب های صنعتی پیشنهاد می شود.

حوضه آبریز اترک در شمال شرق ایران، مشترک بین سه استان خراسان رضوی، خراسان شمالی و گلستان از مناقشات مربوط به تخصیص آب در بخش کشاورزی بین ذینفعان بالادست و پایین دست متاثر می باشد. در چنین شرایطی، بررسی کارایی مدل های تخصیص آب در این حوضه و مقایسه نتایج آنها از اهداف این مطالعه می باشد. ابتدا یک مدل بهینه سازی تخصیص آب کشاورزی بر پایه برنامه ریزی خطی توسعه داده شد. سپس مدل تخصیص آب با رویکرد حل اختلاف با استفاده از توابع هدف بر پایه روش های حل اختلاف نش متقارن، نش غیرمتقارن، مدل غیرمتقارن کالای- اشمورودینسکی و مدل غیرمتقارن خسارت متعادل ایجاد گردید. مدل های فوق با معیارهای عملکرد مرسوم اطمینان پذیری حجمی، اطمینان پذیری زمانی و برگشت پذیری مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده برتری مدل های حل اختلاف در تامین متعادل منابع بین ذینفعان مختلف در مقایسه با مدل تخصیص معمول را نشان می دهد. تشابه کلی موجود بین نتایج مدل های حل اختلاف و ارائه نتایج مطلوب تر مدل نش با اختلاف جزئی نسبت به سایرین از دیگر نتایج حاصل شده است. از سوی دیگر مدل هایی که تابع هدف آنها مبتنی بر روش های حل اختلاف است در مقایسه با مدل برنامه ریزی خطی، تخصیص متعادل تری را بین ذینفعان نتیجه می دهد. همچنین میزان حساسیت استان ها نسبت به مقدار درجه اهمیت آنها در مدل غیرمتقارن نش نیز مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. در انتها نیز کاربرد روش های مبتنی بر حل اختلاف به جای مدل های مرسوم به منظور تخصیص متعادل آب بین ذینفعان مختلف پیشنهاد داده شده است.

با توجه به اقلیم خشک و پراکنش نامناسب بارش در ایران، تولید مواد غذایی کافی و کشاورزی پایدار، منوط به استفاده صحیح و علمی از منابع آب است. هم اکنون بیش از 60 درصد منابع آب به دلیل عدم استفاده از تکنولوژی های پیشرفته در مزارع ایران به هدر می رود و موجب کاهش سطح زیرکشت در برخی مناطق می شود. اهداف اصلی مطالعه حاضر، تعیین الگوی کشت، تعیین مقدار آب تخصیصی به هر بخش (کشاورزی، آبزی پروری و محیط زیست)، تعیین میزان کمبود آب هر بخش و تعیین مقدار سود خالص سیستم در سال 1393 تحت سناریوهای خشکسالی، نرمال سالی و ترسالی با استفاده از روش برنامه ریزی تصادفی دومرحله ای می باشد. داده های مورد نیاز از شرکت آب منطقه ای گلستان و برای سال های 80 تا 92 جمع آوری شد. نتایج نشان داد که در اثر تخصیص آب با استفاده از مدل برنامه ریزی تصادفی دومرحله ای میزان تقاضای آب هدف بخش های آبزی پروری و زیست محیطی تامین می شود و کمبود آبی برای این بخش ها تحت سناریوهای مورد مطالعه و راندمان های 37 درصد، 45 درصد و 51 درصد وجود ندارد. اما برای بخش کشاورزی در سناریوی خشک سالی تقاضای آب هدف تامین نمی گردد و کمبود آب تحت راندمان های متفاوت به ترتیب به میزان 40.98، 23.67 و 14.7 میلیون مترمکعب وجود دارد. سود سیستم هم با افزایش راندمان آبیاری افزایش یافته است.

برای بهره برداری بهتر از منابع آب و خاک در اراضی شالیزاری، افزایش تولید و بالا رفتن سطح درآمد کشاورزان، احداث سیستم های زهکشی زیرزمینی کمک موثری به شمار می آید. در این تحقیق اثر سه نوع سیستم زهکشی زیرزمینی معمولی با اعماق و فواصل مختلف و یک سیستم زهکشی زیرزمینی دو عمقی بر بهبود حرکت آب در خاک و تخلیه زه آب از اراضی شالیزاری، امکان کشت دوم و افزایش محصول در قالب مزرعه آزمایشی در اراضی شالیزاری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری بررسی شد. عمق سطح ایستابی و دبی زهکش ها به صورت روزانه و عملکرد گیاه کلزا به عنوان کشت دوم، طی چهار سال بعد از نصب سیستم های زهکشی (از 1390 تا 1393) پایش شد. نتایج نشان داد به دلیل بافت سنگین خاک (عمدتا سیلتی رس) اراضی شالیزاری و وجود لایه نیمه نفوذپذیر در کفه شخم (60-30 سانتی متر)، عملکرد زهکش های کم عمق در سال های اول بهتر بود. به مرور زمان و با انجام زهکشی، شرایط برای حرکت آب در خاک بهتر شده و عملکرد سیستم های زهکشی عمیق نیز بهبود یافت و در سال چهارم، سیستم های زهکشی عمیق عملکرد بهتری در تخلیه زه آب نسبت به سیستم های زهکشی کم عمق داشتند (با حداکثر عمق سطح ایستابی 69 سانتی متر در مقابل 43 سانتی متر). همچنین عملکرد محصول کلزا به عنوان کشت دوم (همراه با بهبود شرایط تهویه خاک و عملکرد سیستم های زهکشی)، از سال اول تا سال چهارم به میزان 2191 کیلوگرم در هکتار (318 درصد) افزایش یافت که نشان از رابطه مستقیم بین بهبود عملکرد سیستم و افزایش میزان دانه محصول دارد.

یکی از مسائل مهم در طراحی پل ها، آگاهی از اندرکنش جریان و بستر فرسایش پذیر رودخانه با پایه های آن و برآورد مناسب عمق آبشستگی پیرامون پایه ها می باشد. از این رو شناخت الگوی جریان اطراف پایه های پل می تواند نقش مهمی در پیش بینی مقدار عمق آبشستگی داشته باشد. در تحقیق حاضر رفتار هیدرودینامیکی جریان اطراف گروه پایه کج مستقر بر روی پی، با استفاده از مدل عددی FLOW-3D مورد بررسی قرار گرفت. گروه پایه کج مورد بررسی در این تحقیق شامل دو پایه مستطیلی شکل به طول و عرض 2.5 و 3.5 سانتی متر بود که با زاویه 28 درجه بر روی پی مستطیلی به طول و عرض 16 و 10 سانتی متر و در ترازهای کارگذاری مختلف بالاتر از بستر، هم تراز بستر و زیر بستر کار گذاشته شده بود، نصب گردید. به منظور صحت سنجی مدل عددی از داده های سرعت برداشت شده به روش پردازش تصویر استفاده شد. بررسی نتایج نشان داد که رقوم کارگذاری پی تاثیر معنی داری بر مشخصات هیدرودینامیکی و الگوی جریان در اطراف پایه های پل دارد. با افزایش ارتفاع کارگذاری پی از 1- به 0.5 گردابه های تشکیل شده در پایین دست گروه پایه شدت بیشتری یافت که مطابقت مناسبی با نتایج الگوی آبشستگی آزمایشگاهی در اطراف گروه پایه در هر سه تراز قرارگیری دارد. بیشترین تنش برشی در حالت کارگذاری پی در تراز بستر رخ داده و با کاهش ارتفاع کارگذاری به شرایط پایین تر از بستر بیشینه تنش برشی وارد بر بستر 17 درصد کاهش و در شرایط کارگذاری بالاتر از بستر، 53 درصد کاهش یافته است.

توسعه تکنیک های مختلف جهت پیش بینی کوتاه مدت و بلندمدت دبی ساعتی، روزانه، ماهانه و سالانه جریان به منظور مدیریت منابع آب و پروژه های عمرانی سابقه طولانی دارد. در دهه های اخیر، تکنیک های یادگیری متعددی به طور گسترده جهت پیش بینی دبی و سایر متغیرهای هیدرولوژیک مورد توجه قرار گرفته اند. پژوهش حاضر با هدف پیش بینی مقادیر دبی روزانه با استفاده از بهینه ترین تعداد داده های ورودی در رودخانه منتهی به رود تالار واقع در حوزه آبخیز کسیلیان انجام گرفت. بدین منظور از سه مدل ثابت (conll.c)، خطی (linll.c) و درجه دو (quall.c) الگوریتم یادگیری محلی کندرو که از کارایی قابل توجهی در شبیه سازی پارامترهای متغیر با داده های ورودی کم برخوردار هستند و هم چنبن با استفاده از سری داده های ورودی 6، 8، 10، 15، 20 روز قبل، یک و دو ماه قبل، یک، دو و سه فصل قبل و در نهایت یک و دو سال قبل استفاده گردید. نتایج به دست آمده از چندین هزار مدل تعلیمی تهیه شده نشان داد که مدل ثابت با داده های دبی روزانه ی 60 روز گذشته با حداقل خطای 0.001 به مقدار واقعی نزدیک تر بوده است. نتایج به دست آمده از مقادیر محاسبه شده RMSE و MAE حاکی از آن است که الگوریتم یادگیری محلی کندرو علی رغم محدودیت های موجود از جمله حساسیت بسیار بالا به همسایگی، از کارایی بالایی در شبیه سازی سری های زمانی با خطای نسبتا پایین RMSE) کمتر از 0.06) برخوردار می باشد.

محدود بودن توان منابع آب در کشورمان، حفاظت و بهره برداری بهینه از آن را به منظور تامین نیازهای آبی آینده گان طلب می کند و دستیابی به این اهداف جز با تهیه بیلان منابع آب و ارزیابی پتانسیل آن امکان پذیر نمی باشد. هدف این پژوهش، برآورد پارامترهای بیلان با استفاده از روش توزیعی می باشد. در این راستا پس از بررسی مدل ها و روش های توزیعی موجود، مدل شبه توزیعی  Qausi Distributed Water Balance model (QDWB)در محیط برنامه نویسی متلب توسعه داده شد. برای اجرای این مدل لازم است تا داده های مورد نیاز (بارندگی، تبخیر و تعرق پتانسیل، داده های کاربری و خاک و اطلاعات مرتبط، ضرایب تصحیح رواناب و نفوذ) به صورت توزیعی و در قالب سلول های 500 در 500 متر در سطح حوضه تهیه شده و به صورت لایه های جداگانه و به فرم ماتریسی به مدل وارد شود. مدل برای تخمین رواناب و نفوذ عمقی، معادله بیلان آب های سطحی را حل می کند و نیاز آبیاری را بر اساس تامین کمبود رطوبت خاک (شرایط مطلوب) تخمین می زند. محدوده مطالعاتی مورد نظر در این تحقیق حوضه آبریز نیشابور- رخ با مساحت 9157 کیلومترمربع است. بررسی روابط میان عوامل بیلان مانند مقایسه بارندگی- تبخیر و تعرق، بارندگی- رواناب، بارندگی- نفوذ حاکی از این مطلب است که مدل به خوبی فرایندهای هیدرولوژیکی حاکم بر حوضه را درک کرده است. نتایج تبخیر و تعرق مدل توسعه یافته حاضر با نتایج مدل SWAT مقایسه شد که نشان دهنده روند مشابه تغییرات  تبخیر و تعرق محاسبه شده توسط هر دو مدل می باشد. بخصوص در سال های آبی 82-1381، 84-1383، 86-1385 و88-1387 که بارش های سالانه بیشتر از 300 میلی متر بوده، تبخیر- تعرق برآورد شده در مدل QDWB بسیار نزدیک به مقادیر برآوردی SWAT است. بطوری که اختلاف مابین نتایج مدل QDWB و SWAT به ترتیب در سال های فوق الذکر، 3، 10، 13 و 21 میلی متر می باشد. این امر حاکی از آن است که در سال های پربارش، سهم بیشتری از نیاز آبی محصولات از بارش تامین شده و شرایط واقعی آبیاری مزارع (فواصل زمانی طولانی دو آبیاری) به شرایط اصولی مدیریت آبیاری نزدیک می شود.

هدایت هیدرولیکی خاک یکی از مهمترین خصوصیات هیدرولیکی در حرکت آب و املاح در محیط متخلخل به شمار می رود. در سال های اخیر، مدل های متعددی به صورت توابع انتقالی، مدل های فراکتالی، مدل های تجربی و تکنیک مقیاس سازی به منظور برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع بکار گرفته شده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، ارزیابی مدل های فراکتالی مختلف در برآورد پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک می باشد. به این منظور از مدل راولزو داده های اسخاپ و همکاران مشتمل بر شصت نمونه خاک استفاده شده است. در این مجموعه، بافت خاک به روش هیدرومتری، وزن مخصوص ظاهری به روش نمونه دست نخورده، هدایت هیدرولیکی اشباع با روش آزمایشگاهی بار ثابت، منحنی دانه بندی خاک به روش الک خیس و منحنی نگهداشت آب خاک به روش دستگاه صفحات فشاری برای تمام نمونه های خاک اندازه گیری شده است. نتایج تحقیق بیانگر برتری مدل سه فاز یهانگ و زانگبا بالاترین میزان همبستگی، کمترین ریشه مجذور مربعات خطا (RMSE= 0.41 cm/h) و آکائیک (AIC= 0-.63 cm/h) در بین مدل های فراکتالی مورد مطالعه، در برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع می باشد. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت، مدل ترکیبی راولز- هانگ کمترین حساسیت را نسبت به تغییرات تخلخل و مکش ورود هوا و بیشترین حساسیت را نسبت به تغییرات بعد فراکتال دارد. بررسی شاخص های خطا، بیانگر بالا بودن دقت برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع در ترکیب مدل های سه فازی (PSF) مبتنی بر داده های بافت خاک با مدل راولز می باشد. نتایج نشان می دهد با وجود اینکه تمام نمونه های مورد بررسی دارای کمتر از 8 درصد رس در ترکیب خود می باشند، اما میزان رس خاک در برآورد بعد فراکتالی نقش تعیین کننده و اساسی برخوردار است.

آلودگی منابع آب و خاک به فلزات سنگین از مهمترین چالش های پیش روی بشر است. جذب فلزات سنگین از محیط های آبی با استفاده از مواد جاذب ارزان قیمت یکی از روش های ارزان و کارآمد محسوب می شود. لیگاندهای مختلف دارای توانایی متفاوتی برای کمپلکس کردن فلزات سنگین هستند و بر جذب و سرنوشت آنها در محیط های آبی اثر چشمگیر و تعیین کننده ای دارند. سیترات و آرژنین از لیگاندهای مهم هستند که به طور طبیعی در خاک ها و ریزوسفر گیاهان یافت می شوند. در این مطالعه اثر لیگاندهای سیترات و آرژنین بر جذب نیکل توسط کانی های سپیولیت یزد و کلسیت بررسی شد. در حضور یا عدم حضور سیترات و آرژنین مدل لانگمویر جذب نیکل توسط سپیولیت را به خوبی توصیف نمود در حالی که جذب خطی بهترین توصیف برای جذب نیکل توسط کلسیت و حاکی از فیزیکی بودن مکانیسم جذب بود. سیترات مقدار و سرعت جذب نیکل توسط سپیولیت را کاهش داد. در مورد کلسیت سیترات بر ظرفیت جذب نیکل توسط کلسیت اثر چندانی نداشت اما سرعت جذب را افزایش داد. آرژنین موجب افزایش مقدار و سرعت جذب نیکل توسط دو کانی شد. سینتیک جذب نیکل توسط سپیولیت و کلسیت از مدل تابع توانی پیروی کرد. در حضور سیترات بعد از 6 ساعت واجذب نیکل توسط کانی کلسیت اتفاق افتاد. بنابراین حضور سیترات و آرژنین می تواند بر کارآیی سپیولیت و کلسیت برای حذف نیکل از محیط های آبی آلوده موثر باشد. آرژنین می تواند با افزایش جذب نیکل توانایی پالایندگی سپیولیت و کلسیت را افزایش دهد در حالی که سیترات بر سیستم کلسیت بی تاثیر بوده ولی در سیستم سپیولیت موجب کاهش جذب نیکل و درنتیجه کاهش کارآیی سیستم می شود.

از مهمترین انواع باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه، جنس آزوسپیریلوم می باشد. این باکتری ها از طریق مکانیسم های مختلف از جمله تولید هورمون های محرک رشد و افزایش سطح جذب ریشه و همچنین افزایش مقاومت گیاه به بیمارگرهای خاکزی موجب افزایش رشد و عملکرد گیاه میزبان می گردند. با انجام یک آزمون گلخانه ای، تاثیر قارچ کش کربوکسین تیرام در دو سطح مصرف (با غلظت 2 در هزار) و عدم مصرف بر همیاری پنج گونه آزوسپیریلوم A.brasilense)، A.lipoferum، A.halopraeferense، A.irakense، A.sp) در دو فرمولاسیون مایه تلقیح پودری و مایه تلقیح مایع، به طور جداگانه بر برخی شاخص های رشد گیاه گندم رقم چمران مورد بررسی قرار گرفت. اثر متقابل فرمولاسیون باکتری در قارچ کش اثر معنی داری را بر تعداد پنجه، فاصله میانگره ای، طول برگ پرچم، تعداد دانه در خوشه، وزن دانه در خوشه، وزن خشک اندام هوایی در سطح احتمال 1 درصد، و بر وزن تر اندام هوایی در سطح احتمال 5 درصد داشته است. در تیمارهای استفاده از قارچ کش، فاصله میانگره ای و وزن خشک اندام هوایی تحت تاثیر به کارگیری  A. lipoferumبا فرمولاسیون پودری بیشترین درصد افزایش (به ترتیب %47.24 و %31.729) را نسبت به تیمار شاهد تلقیح نشده داشتند. طول برگ پرچم و وزن دانه در خوشه در تیمار به کارگیری A. halopraeferense با فرمولاسیون مایع بیشترین درصد افزایش (به ترتیب %265.36 و %77.619) و تعداد دانه در خوشه و وزن تر اندام هوایی در تیمار به کارگیری A. halopraeferense پودری بیشترین درصد افزایش (به ترتیب %21.7 و %7.48) را نسبت به تیمار شاهد تلقیح نشده نشان دادند. در مجموع به کارگیری باکتری A.lipoferum و باکتری A.halopraeferense با هر دو فرمولاسیون پودری و مایع، سازگاری بالایی را با قارچ کش کربوکسین تیرام، در بروز تمامی صفات مورد مطالعه این بحث (به خصوص صفات عملکردی مهم مانند تعداد پنجه، وزن دانه در خوشه و وزن خشک اندام هوایی) از خود نشان دادند.

فرآیندهای جذب سطحی و واجذب نقش تعیین کننده ای بر حلالیت بور در محلول خاک و درنتیجه در دسترس بودن آن برای گیاهان ایفا می کنند. قدرت یونی،  pHو نوع یون های تبادلی خاک از جمله عوامل مهم بر جذب سطحی بور در خاک محسوب می شوند. به منظور ارزیابی اثر عوامل فوق بر قابلیت دسترسی بور، جذب سطحی بور در یک نمونه خاک آهکی به صورت پیمانه ای بررسی شد. برای اندازه گیری مقدار جذب سطحی بور، پنج گرم خاک در لوله های 50 میلی لیتری پروپیلنی منتقل شد و به هر یک از تیوپ های آزمایشی 20 میلی لیتر محلول (حاوی مقادیر 0، 2، 5، 8، 10، 15 و 20 میلی گرم در لیتر بور) در سه قدرت یونی  0.06 ،0.02 (I)و 0.12، در دو سطح 20 SAR و 100 و pH های مختلف اضافه گردید. در نهایت مقدار بور جذب سطحی شده، از تفاوت غلظت اولیه و غلظت تعادلی محاسبه گردید. در همه تیمارها با افزایش غلظت تعادلی بور، مقدار جذب سطحی ابتدا با شیب زیاد افزایش یافت و سپس به مقدار نسبتا ثابتی میل کرد. نتایج نشان داد با افزایش نسبت جذب سطحی سدیم و pH خاک جذب سطحی بور افزایش نشان داد. اثر نسبت جذب سطحی سدیم در غلظت های تعادلی پایین کم است، ولی با افزایش غلظت تعادلی اثر نسبت جذب سطحی سدیم بر جذب سطحی بور افزایش یافت. همچنین با افزایش قدرت یونی خاک احتمالا به علت کاهش ضخامت لایه دوگانه پخشیده جذب سطحی بور افزایش پیدا کرد. اثر مثبت قدرت یونی بر جذب سطحی بور نشان داد که مکانیزم غالب جذب سطحی بور تشکیل کمپلکس های درون کره ای است.

کربن آلی خاک در اثر فرآیندهای چرخه ای نظیر ورود بقایای گیاهی و نوع پوشش گیاهی مستقر در آن دائما در تغییر است. به منظور بررسی تاثیر پوشش های گیاهی مختلف بر بخش های کربن آلی خاک، پنج تیپ گیاهی مرتعی شامل گندمیان، گون- بروموس، گون- جارو، گون- درمنه و گون- فرفیون در زیرحوضه های شاهد و حفاظت شده ی حوضه گنبد، و یک تیپ زراعی (گندم دیم)، در شرایط محیطی مشابه از نظر اقلیم کلان، مواد مادری و جهت شیب در همدان مطالعه شد. کربن آلی کل، ذخیره کربن، ذخیره کربن اصلاح شده با شن، کربن فعال، کربن فعال اصلاح شده با کربن، کربوهیدرات، کربوهیدرات اصلاح شده با کربن، تنفس پایه و تنفس پایه اصلاح شده با کربن در دو فصل پاییز و بهار در لایه خاک سطحی (15-0 سانتی متر) اندازه گیری شد. کربن آلی، ذخیره کربن، کربوهیدرات و تنفس پایه در تیپ های گون- بروموس و گون- درمنه به طور معنی داری بیشتر از دیگر تیپ ها بودند و کمترین مقدار این شاخص ها در تیپ های گندمیان و گندم دیم مشاهده شد. بیشترین و کمترین مقدار کربن فعال به ترتیب در تیپ گون- بروموس و تیپ گندم دیم (به ترتیب 711.7 و 262.6 میلی گرم بر کیلوگرم) مشاهده شد. کربوهیدرات اصلاح شده در تیپ گون- فرفیون به طور معنی داری کمتر از همه تیپ ها بود. اثر فصل بر تمام شاخص ها، به غیر از کربن فعال اصلاح شده، کربوهیدرات و تنفس پایه معنی دار بود. مقدار کربوهیدرات اصلاح شده بر خلاف دیگر شاخص ها، به طور معنی داری در فصل پاییز بیشتر از فصل بهار بود. در کل، نوع پوشش گیاهی و مدیریت زمین بیشترین تاثیر را بر شاخص های ذخیره کربن، کربن فعال و کربوهیدرات نشان داد.

فرسایش خندقی از جمله انواع پیشرفته فرسایش آبی است که منجر به هدر رفت منابع آب و خاک در نقاط تحت تاثیر می شود. این نوع فرسایش به دلیل تولید رسوب و زیان های فراوانی که در نتیجه تخریب اراضی، راه ها و سازه های عمرانی برجای می گذارد، اهمیت ویژه ای دارد. حوزه آبخیز آق امام(2) با مساحت حدود 2595 هکتار در شرق استان گلستان واقع است که از نظر فرسایش خندقی دارای معظلات و مشکلات قابل ملاحظه ای می باشد. در این تحقیق، تعداد 9 خندق پنجه ای موجود در منطقه مورد مطالعه، شناسایی شدند و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی موثر خاک، انواع لیتولوژی، انواع کاربری اراضی، طبقات مختلف شیب و ارتفاعی در ایجاد آنها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که متغیر درصد سیلت، درصد رس، هدایت الکتریکی، اسیدیته، کربن آلی، آهک، ظرفیت تبادل کاتیونی، نسبت جذب سدیم، درصد سدیم تبادلی و نوع لیتولوژی (سازند لسی) از مهمترین عوامل موثر در ایجاد فرسایش خندق پنجه ای در منطقه مورد مطالعه می باشند. همچنین به منظور جلوگیری از توسعه بیشتر خندق ها می توان به انجام اقداماتی نظیر افزایش پوشش گیاهی در مناطق بالادست، و انحراف رواناب سطحی ورودی به خندق به مناطق خارج از محدوده خندق ها و همچنین تثبیت خاک دیواره های کناری و بستر خندق اشاره نمود.

رس ها از فعال ترین اجزای خاک ها هستند. نوع و فراوانی کانی های رسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک را تحت تاثیر قرار داده، در تعیین نوع کاربری اراضی موثر می باشد و می توانند بعنوان شواهدی از تغییرات اقلیم مورد استفاده قرار گیرند. در تحقیق حاضر کانی شناسی رس خاک های متشکله در رسوبات کواترنر شمال شرق اورمیه بررسی شد. ایلایت، اسمکتایت، کائولینایت، کلرایت، ورمی کولایت و ورمی کولایت با هیدروکسی بین لایه ای (HIV) کانی های رسی خاک های این منطقه بودند. منشا ایلایت، کلرایت و کائولینایت به توارث از مواد مادری نسبت داده شد. با توجه به حضور اسمکتایت در مواد مادری خاک ها، بخشی از اسمکتایت های این خاک ها از مواد مادری به ارث رسیده اند. با وجود این گمان می رود قسمت اعظم اسمکتایت ها در این خاک ها منشا پدوژنیک داشته، از تغییر شکل ایلایت و همچنین نوتشکیلی از محلول خاک بوجود آمده اند. ورمی کولایت ها نیز دارای منشا پدوژنیک بوده و در خلال تغییر شکل ایلایت به اسمکتایت تولید شده اند. کانی HIV به مقدار کم در افق های مدفون حضور داشت و با توجه به عدم حضور آن در مواد مادری، احتمالا در شرایط مرطوب تر گذشته بصورت پدوژنیک تشکیل شده است. تغییر شکل ایلایت به اسمکتایت در افق های زیرین نیازمند رطوبت بالایی است و با توجه به اقلیم نیمه خشک فعلی منطقه، رطوبت کافی جهت این فرآیند در اعماق زیاد خاکرخ ها و افق های مدفون مهیا نیست. لذا احتمالا تغییر شکل ایلایت به اسمکتایت در افق های مدفون و اعماق زیاد خاک ها در یک اقلیم مرطوب تر گذشته رخ داده است. لذا می توان نتیجه گرفت که اسمکتایت ها و HIV در این خاک ها شواهدی مبنی بر حاکم بودن اقلیم های مرطوب تر گذشته در این منطقه می باشند.

استفاده از کودهای آلی یکی از راه های افزودن عناصر به خاک های کشاورزی با ماده آلی کم است. کودهای آلی مختلف، تاثیرات متفاوتی بر قابلیت استفاده عناصر در خاک دارند. در این تحقیق، قابلیت استفاده (با روش های DTPA-TEA، AB-DTPA  و مهلیچ 3) و جزءبندی روی و مس در یک خاک آهکی تیمار شده با سطوح 0، 0.5 و 1 درصد (وزنی- وزنی) کود گاوی و ورمی کمپوست در قالب طرح کاملا تصادفی مقایسه شد. همچنین، در خاک های تیمارشده و شاهد در شرایط گلخانه ای، گیاه گندم کشت گردید. نتایج نشان داد که اثر تیمارها بر مقدار روی عصاره گیری شده با روش های مختلف معنی دار (P<0.01) بود. در حالی که اثر تیمارها بر مس عصاره گیری شده با روش های مختلف معنی دار نبود (P>0.05). کمترین و بیشترین مقدار روی عصاره گیری شده با DTPA-TEA به ترتیب در خاک شاهد (0.73 میلی گرم در کیلوگرم) و خاک های تیمار شده با 1 درصد کود دامی (1.30 میلی گرم در کیلوگرم) و 1 درصد ورمی کمپوست (1.17 میلی گرم در کیلوگرم) بود. نتایج نشان داد که اثر تیمارها بر روی پیوند شده با اکسیدهای آهن و منگنز و روی پیوند شده با ماده آلی معنی دار (P<0.05) بود، در حالی که اثر تیمارها بر اجزاء مس معنی دار نبود (P<0.05). روی و مس عصاره گیری شده با DTPA-TEA و AB-DTPA همبستگی معنی داری (P<0.05) با جزء پیوند شده با اکسیدهای آهن و منگنز داشتند. ضرایب همبستگی بدست آمده نشان دادند که بین ماده خشک و جذب روی با روی عصاره گیری شده با AB-DTPA ،DTPA-TEA، مهلیچ 3 و روی پیوند شده با اکسیدهای آهن و منگنز همبستگی معنی داری (P<0.05) وجود داشت. در حالی که بین شاخص های گندم و مس عصاره گیری شده با روش های مختلف و اجزاء آن همبستگی معنی داری وجود نداشت (P>0.05). نتایج این تحقیق نشان داد که تفاوت بین استفاده از کود گاوی یا ورمی کمپوست بر اجزاء و قابلیت استفاده روی و مس معنی دار نبود.

نوع بهره برداری از زمین می تواند خصوصیات کیفی خاک را به ویژه از نظر هیدرولیکی دست خوش تغییر نماید. با توجه به تنوع کاربری زمین در نواحی نیمه خشک کشور، این پژوهش به منظور بررسی خصوصیات هیدرولیکی کاربری های مختلف در حوزه آبخیز تهم چای واقع در منطقه نیمه خشک شمال غرب زنجان انجام گرفت. با توجه به سطح تحت پوشش کاربری ها، مجموعا 20 نقطه شامل 10 نقطه در کاربری مرتع، هفت نقطه در کاربری کشت دیم و سه نقطه در کاربری کشت آبی انتخاب شد. نفوذپذیری خاک با استفاده از استوانه مضاعف در سه تکرار در هر نقطه تعیین شد. همچنین در نمونه های خاک هر کاربری، توزیع اندازه ذرات، رطوبت اشباع، جرم مخصوص ظاهری، کربن آلی، کربنات کلسیم معادل و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها اندازه گرفته شدند. الگوی نفوذپذیری خاک در کاربری های مختلف بسیار متفاوت بود و تفاوتی معنی دار بین کاربری های زمین از نظر میزان نفوذپذیری خاک وجود داشت (p<0.01). مراتع کمترین میزان نفوذپذیری خاک (1.73 سانتی متر بر ساعت) را نشان دادند به طوری که میانگین نفوذ در آن ها نسبت به کاربری های کشت آبی و دیم به ترتیب 86 و 66 درصد کمتر بود. چرای بی رویه عامل اصلی تراکم خاک و کاهش نفوذپذیری در مراتع بود. همبستگی مثبت بین نفوذپذیری و میانگین وزنی قطر خاکدانه در سطح حوضه وجود داشت (p<0.05 و r=0.53) در حالی که جرم مخصوص ظاهری همبستگی منفی با نفوذپذیری خاک نشان داد (p<0.01 و r=-0.74). با توجه به این که کاربری های مرتع عمدتا در شیب های بالا قرار گرفته اند، توان ذاتی بالایی از نظر تولید رواناب و فرسایش خاک در سطح حوضه دارند. از این رو نگهداری پوشش گیاهی این مراتع از طریق جلوگیری از چرای بی رویه و افزایش بقایای گیاهی می تواند در کاهش تراکم خاک و درنتیجه بهبود خصوصیات هیدرولیکی خاک موثر باشد.

افزودن EDTA به عنوان یک عامل کلات کننده به خاک های آلوده به فلزات سنگین ممکن است فراهمی و استخراج گیاهی فلزات را از خاک افزایش دهد اما می تواند اثرات منفی بر ویژگی های بیولوژیکی خاک داشته باشد. به منظور بررسی اثر کاربرد EDTA و اسید سیتریک بر فراهمی سرب، فعالیت دهیدروژناز، اوره آز و فسفومونواستراز قلیایی و همچنین تنفس میکروبی برانگیخته (SIR)، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و سه تکرار در شرایط گلخانه اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل EDTA و اسید سیتریک در دو سطح 3 و 5 میلی مول بر کیلوگرم به همراه شاهد و زمان (7، 14، 21 و 28 روز) بودند. نتایج نشان داد که به طور میانگین تیمارهای EDTA3 و EDTA5 به ترتیب سبب افزایش 2.17% و 10% غلظت فراهم سرب نسبت به شاهد شدند. این در حالی است که بررسی اثر زمان نشان داد که فراهمی سرب برای تیمار EDTA3 در زمان 28 در مقایسه با اولین زمان نمونه برداری (روز هفتم) 12.3% کاهش یافت در حالی که برای تیمار EDTA5 تغییر معنی داری در طی زمان مشاهده نشد. همچنین به طور میانگین تیمارهای CA3 و CA5 به ترتیب سبب کاهش 8.3% و 15.7% غلظت فراهم سرب نسبت به شاهد شدند به طوری که در آخرین زمان نمونه برداری فراهمی سرب به ترتیب 15.9% و 12.8% نسبت به اولین زمان کاهش پیدا کرد. نتایج نشان دهنده اثر منفی EDTA بر فعالیت آنزیم های دهیدروژناز و اوره آز خاک بود. از طرف دیگر افزودن اسیدسیتریک اثر مثبتی بر فعالیت آنزیم های دهیدروژناز، اوره آز و فسفومونواستراز قلیایی خاک داشت. در تمام تیمارها به جز تیمار شاهد فعالیت آنزیم های مورد مطالعه با گذشت زمان افزایش پیدا کرد که این افزایش در تیمارهای اسید سیتریک بیشتر بود. افزودن EDTA و اسیدسیتریک مقدار SIR خاک را در همه زمان های مورد مطالعه افزایش دادند که این افزایش برای تیمارهای اسیدسیتریک بیشتر از EDTA بود.

پلایا از جمله شکل های اراضی مهم در مناطق بیابانی می باشد و سطح زیادی را در این مناطق به خود اختصاص داده است. هدف از این پژوهش بررسی ویژگی ها، تغییر و تحول، میکرومورفولوژی و کانی شناسی خاک های حاشیه پلایای بجستان در شمال شرق ایران بود. برای این منظور پس از شناسایی زمین ریخت ها، در امتداد یک برش، 11 خاکرخ در سطوح ژئومورفیک مخروط افکنه حاشیه پلایا، اراضی حد واسط مخروط افکنه و کفه رسی و همچنین کفه رسی مطالعه شد. هدایت الکتریکی خاک ها از 0.9 در مخروط افکنه تا 36.7 دسی زیمنس بر متر در حاشیه کفه نمکی متغیر بود. بافت خاک در کفه رسی، لوم رسی با غالبیت سیلت بود. کانی های رسی خاک های مورد مطالعه به ترتیب فراوانی شامل اسمکتیت، ایلیت، کلریت و پالیگورسکیت بودند. بر خلاف پلایاهای دیگر در ایران، پالیگورسکیت فراوانی کمتری داشت. افق Btkb قرمز رنگ، متکامل ترین افق در کل منطقه در مخروط افکنه بود که در زیرلایه های سنگریزه دار آبرفتی مدفون شده است. تجمع رس به صورت پوشش ذرات شن در مقطع نازک مشاهده شد. افق Bk، حداکثر تکامل در کفه رسی بود. پوشش رسی، کربنات های ثانویه اغلب به شکل نودول همراه با فرم های عدسی شکل گچ، پدوفیچرهای غالب خاک را تشکیل می دهند. وجود افق Bk در خاک های رویی و افق Btkb در بین توالی لایه های رسوبی، نشان دهنده توالی فرآیندهای خاک سازی، فرسایش و رسوب است. افق Btkb نشان دهنده یک دوره گرم و مرطوب تر و افق Bk نشان دهنده یک دوره نسبتا مرطوب تر نسبت به زمان حاضر است. مورفولوژی خاک های مورد مطالعه، نشان دهنده مشابهت شرایط خاک سازی منطقه مورد مطالعه با شرق و مرکز ایران است.

فرسایش آبکندی یکی از مهمترین انواع فرسایش در سطح کشور است که در نقاط مختلف استان اردبیل وجود دارد و یکی از شاخص های گسترش آبکند افزایش سطح مقطع آن می باشد. توپوگرافی منطقه و ویژگی های خاک از جمله مهمترین عوامل موثر بر فرسایش آبکندی می باشند. با وجود اهمیت ویژگی های خاک در فرسایش آبکندی، تاثیر مستقیم این عوامل کمتر بررسی شده است و مطالعات محدودی در مورد تاثیر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک بر فرسایش آبکندی انجام شده است. هدف این پژوهش تعیین تاثیر توپوگرافی بر فرسایش آبکندی و تاثیر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک سطحی و زیرسطحی بر افزایش سطح مقطع آبکندها و در نهایت انتخاب مهمترین ویژگی های خاک موثر بر آن در سه منطقه ارتاداغ، ملااحمد و سرچم استان اردبیل بود. همچنین رابطه بین مهمترین ویژگی های خاک و عوامل توپوگرافی نیز بررسی گردید. با استفاده از دو روش رابطه طبقات شیب با تراکم آبکندها و شاخص آستانه توپوگرافی S=aAb که S و A شیب و مساحت حوضه زه کشی آبکند و a و b ضرائب محیطی هستند، تاثیر توپوگرافی بر فرسایش آبکندی در سه منطقه ارزیابی شد. پس از انتخاب مجموعه ای مشابه از آبکندها در هر منطقه از نظر مشخصات حوضه زه کشی، گسترش آبکندها با اندازه گیری افزایش سطح مقطع آن ها در طول دو سال و در چهار نقطه از طول آبکندها اندازه گیری شد. با اندازه گیری 17 ویژگی مکانیکی و فیزیکی خاک سطحی و زیرسطحی در نقاط اندازه گیری سطح مقطع، با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی (PCA) مهمترین ویژگی های موثر بر افزایش سطح مقطع آبکند تعیین شد. در نهایت مدل رگرسیونی افزایش سطح مقطع آبکند در اثر مهمترین ویژگی های خاک حاصل از PCA، با رگرسیون گام به گام برای هر منطقه به دست آمد. رابطه طبقات شیب و تراکم آبکند نشان داد در منطقه ملااحمد با افزایش شیب تراکم آبکند بیشتر شده است و در منطقه ارتاداغ تا شیب 20-30 درصد این روند مشاهده شد، در حالی که در منطقه سرچم رابطه ای بین طبقات شیب و تراکم آبکند وجود نداشت. با استفاده از شاخص آستانه توپوگرافی، فرآیند غالب هیدرولوژیکی تشکیل آبکند برای منطقه ملااحمد رواناب سطحی و برای منطقه سرچم جریان زیرزمینی تشخیص داده شد و در ارتاداغ هر دو نوع جریان سطحی و زیرزمینی موثر شناخته شد. با انجام PCA در دو منطقه ملااحمد و ارتاداغ عمدتا ویژگی های مکانیکی و پایداری خاکدانه ها بر افزایش سطح مقطع آبکند تاثیر بیشتری داشتند، در حالی که در منطقه سرچم کلاس های اندازه ذرات و شاخص های پایداری خاکدانه ها تاثیر بیشتری داشتند. به طور کلی رابطه ی بین تراکم آبکند در طبقات مختلف شیب، آستانه توپوگرافی تشکیل آبکند و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی موثر بر گسترش آبکندها نشان داد که بین نوع جریان هیدرولوژیکی تشکیل آبکند و مهمترین ویژگی های خاک موثر بر افزایش سطح مقطع آبکند هماهنگی وجود دارد.

روش هایی متفاوت برای ارزیابی شاخص فرسایش پذیری خاک وجود دارد که مهم ترین آن شاخص فرسایش پذیری ویشمایر و اسمیت است. این پژوهش با هدف بررسی میزان توانایی شاخص فرسایش پذیری ویشمایر و اسمیت در منطقه مورد مطالعه با توجه به مقادیر بالای سیلت و آهک خاک های لسی شرق استان گلستان و اختلاف منطقه مورد مطالعه از لحاظ درصد سیلت، آهک و بارندگی با مناطق شرق آمریکای مرکزی که این شاخص در آن ها ایجاد شده، شکل گرفته است. در این پژوهش فرسایش پذیری خاک به دو روش نموگراف ویشمایر و اسمیت و تعیین مقدار حقیقی آن انجام شد. در این راستا، سه کرت اندازه گیری انتخاب و مقدار فرسایش واقعی کرت ها در طی دو سال بارش با شدت های 5.7 الی 12.7 میلی متر بر ساعت اندازه گیری شد. شاخص ویشمایر و اسمیت در حدود 0.05 تا 0.092 مگاگرم در ساعت بر مگاژول در میلی متر به دست آمد. ارزیابی دقت شاخص ویشمایر از نتایج مقدار فرسایش واقعی (A) و نیز مقادیر به دست آمده با استفاده از مدل SWAT و دو شاخص فرسایش دهندگی، (R) مبتنی بر شدت بارش نیم ساعته و روش فورنیه انجام شد. نتایج نشان داد که شاخص ویشمایر و اسمیت نسبت به مقدار واقعی فرسایش پذیری به دست آمده از کرت ها و شدت بارش نیم ساعته 82 برابر و با R فورنیه 4.11 برابر و این شاخص در اندازه گیری با مدل SWAT و شدت بارش نیم ساعته شش برابر و با شاخص فورنیه 0.35 برابر بدست آمد. نتایج به دست آمده برآورد بیشتر شاخص فرسایش پذیری ویشمایر و اسمیت در خاک های مورد مطالعه را نشان می دهد. ضعف کارایی این شاخص در اراضی لسی، لزوم پژوهش بیشتر در این زمینه را اجتناب ناپذیر می سازد.

مطالعه تابش خالص خورشیدی در بسیاری از زمینه ها از جمله کشاورزی، هواشناسی و آب شناسی دارای اهمیت بسزایی است. تابش خالص خورشیدی یکی از مولفه های مهم و تاثیرگذار در شار حرارتی خاک، شدت تبخیر- تعرق و چرخه هیدرولوژیکی می باشد. در این تحقیق سعی شد تابش خالص روزانه با استفاده از 12 مدل تابش خالص، در منطقه سرد و نیمه خشک همدان برآورد و نتایج بدست آمده از هر روش با تابش خالص اندازه گیری شده در ایستگاه کلیماتولوژی دانشگاه بوعلی سینا در طول دوره 92-1390 مقایسه و مدل بهینه تابش خالص همدان معرفی گردد. در پژوهش حاضر مدل های تابش در طول دوره آماری مورد مطالعه به تفکیک در مقیاس فصلی و سالانه مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از مدل های تجربی نشان داد که مدل های بهینه در فصل بهار، تابستان و پائیز مدل رگرسیون مبنا و در فصل زمستان مدل ایرماک می باشد. همچنین در مقیاس سالانه مدل رگرسیون مبنا به عنوان مدل بهینه در اقلیم سرد نیمه خشک همدان- معرفی گردید. در مجموع، مدل های رگرسیون مبنا کمترین مقدار خطا را در بین 12 مدل جهت برآورد تابش خالص روزانه در اقلیم سرد و نیمه خشک همدان به خود اختصاص دادند.

نوسانات جنوبی پدیده ای بزرگ مقیاس است که وضعیت نرمال الاکلنگی فشار هوا را در دو طرف اقیانوس آرام تغییر می دهد. این جریان شرایط عادی را بر هم زده و در الگوی بارش و دمای منطقه و سایر مناطق جهان تغییراتی ایجاد می کند. این پژوهش میزان تاثیرگذاری انسو را بر دما و بارش مشهد بررسی می کند. شدت پدیده انسو با شاخصی به نام شاخص انسو شناخته می شود. این شاخص معادل آنومالی (انحراف از میانگین، به هنجار) دمای سطح آب در اقیانوس آرام است. آمار طولانی مدت بارش (2016-1893) و دمای مشهد (2016-1885) برای هم سنگ شدن با شاخص انسو به ترتیب استاندارد و آنومالی (انحراف از میانگین) شدند. بارش مشهد بی روند، اما دما روند غیرخطی دارد (آزمون دیکی فولر، همبستگی سامانه خاکستری) که حذف روند انجام شده است. دما و بارش ماهانه مشهد با مقادیر حدی شاخص انسو در دوره های رخداد این پدیده مقایسه شده اند. علاوه بر این، همبستگی و همبستگی متقابل بین شاخص انسو- بارش و انسو- دما برای دوره های وقوع محاسبه شده است. نتایج تحلیل النینوهای شدید نشان داد که افزایش بارش ماهانه با تاخیر 3 تا 5 ماه و افزایش دما 1 تا 4 ماه وجود دارد. نتایج تحلیل لانیناهای شدید نشان داد که کاهش بارش ماهانه با تاخیر صفر تا 44 ماه و کاهش دما با تاخیر 2 تا 5 ماه وجود دارد. همچنین زمانی که شاخص انسو در بازه (1+, 1-) قرار دارد، هماهنگی مشخصی با بارش و دمای مشهد ندارد.