پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال:1390 | دوره:18 | شماره:3 |تعداد مقالات:14

پتاسیم یکی از عناصر ضروری و پر مصرف برای گیاهان است. چهار شکل مختلف پتاسیم به ترتیب سهل الوصول بودن برای گیاهان عبارتند از: پتاسیم محلول، پتاسیم تبادلی، پتاسیم غیر تبادلی و پتاسیم ساختاری. در این پژوهش شکل های پتاسیم در خاک های لسی و شبه لسی استان گلستان و اجزا سیلت و رس آن ها اندازه گیری شد. هدف از انجام این پژوهش تعیین سهم هر یک از اجزا خاک در آزادسازی پتاسیم و مدیریت کود در این خاک ها بود. متوسط مقدار پتاسیم عصاره گیری شده از جزء رس همه خاک ها بیشتر از مقدار آن در خاک و جزء سیلت بود. مقدار پتاسیم عصاره گیری شده توسط HNO3، NH4OAc و HF در خاک به ترتیب از 632 تا 1200،103  تا 476 و 12000 تا 17800 میلی گرم در کیلو گرم خاک متغیر بوده است. در جزء رس متوسط مقدار پتاسیم تبادلی، غیر تبادلی و کل به ترتیب 160.6، 1155.1 و 19100 میلی گرم بر کیلوگرم بود. میزان پتاسیم غیرتبادلی استخراج شده از جزء سیلت نصف مقدار استخراج شده از جزء رس بوده است.

خشک سالی در بین بلایای طبیعی از نظر شدت، مدت و خسارت در رتبه اول قرار دارد. بخش کشاورزی در سال های خشک سالی بسیار آسیب پذیر می باشد. گاهی اوقات مصرف کننده ها برای جبران این نقصان به سمت آب های زیرزمینی هجوم می آورند و در صورت تداوم این وضع، منابع زیرزمینی به شدت کاهش پیدا می کند، بنابراین به منظور ارزیابی اثرات خشک سالی در حوضه بهشت آباد (یکی از زیر حوضه های، حوضه کارون شمالی)، واحدهای هیدرولوژیک فارسان- جونقان و شلمزار انتخاب گردید. در این پژوهش برای ارزیابی و بررسی خشک سالی، از مدل ویپ استفاده شد. مدل برای یک دوره 10 ساله (داده های آب و هوایی سال های 1995 تا 2004) واسنجی، سپس برای یک دوره 30 ساله (2005 تا 2034) اجرا گردید. پس از اجرای مدل سناریوهایی به منظور تحلیل شرایط طرح شد، به این شرح که طی یک سناریو وضعیت کشاورزی (راندمان 40 درصد) و نوسانات سطح ایستابی در شرایطی که هیچ گونه محدودیتی در برداشت از آبخوان وجود نداشته باشد، بررسی گردید. نتایج نشان داد، بیشترین تاثیر خشک سالی بر روی سطح ایستابی آبخوان می باشد، به گونه ای که در برخی از سال هایی خشک، حجم آبخوان حدود 30 درصد کاهش پیدا می کند. در سناریوی دیگر نوسانات سطح آب زیر زمینی، با در نظر گرفتن حداکثر 20 درصد کاهش، کنترل گردید. در این حالت تفاوت درصد تامین تقاضا در سال های تر و خشک چشم گیر (حدود 17 درصد) بود. با در نظر گرفتن درصد تامین تقاضای مطلوب (میانگین 85 درصد) یعنی فرض راندمان 60 درصد برای آبیاری سطحی و راندمان 80 درصد برای آبیاری تحت فشار، برای کل سال های تر و خشک، سطوح کشت مطلوب و متناسب با نوع آب و هوا مدل سازی شد. در نهایت با استفاده از نتایج مدل می توان به میزان تغییر سطح زیر کشت به ازای هر درجه خشک سالی (درصد نرمال) دست یافت.

ارزیابی تناسب اراضی جهت تعیین سازگاری اراضی برای یک نوع خاص از انواع استفاده به کار بکار برده می شود. هدف از این مطالعه، بررسی تناسب کیفی، کمی و اقتصادی منطقه زرین شهر و مبارکه واقع در غرب اصفهان و بررسی عواقب محیطی در کاربری مورد مطالعه بوده است. ارزیابی تناسب اقتصادی شامل جمع آوری اطلاعات اقتصادی، مقایسه نهاده ها و ستاده ها و آنالیز سود ناخالص می باشد. پتانسیل تولید گیاهان از روش پیشنهادی فائو محاسبه گردید، که برای گندم و برنج به ترتیب 9.01 و 11.01 تن در هکتار به دست آمد. از تلفیق تولید پتانسیل، تولید مشاهده شده و تولید بحرانی با نتایج ارزیابی کیفی، ارزیابی کمی اراضی صورت گرفت و کلاس های کمی اراضی تعیین گردید. تولید پیش بینی شده برای گندم در واحدهای مختلف اراضی بین 1.3 تا 6.7 و برای برنج بین 0.7 تا 4.6 تن در هکتار متغیر بود. هم بستگی بالا بین تولید مشاهده شده و پیش بینی شده نشان از انتخاب صحیح فاکتورها و روش ارزیابی است. نتایج ارزیابی کمی نشان داده است که در بیشتر واحدهای اراضی، گندم نسبت به برنج از تناسب بالاتری برخوردار است. کشت برنج در منطقه مورد مطالعه به دلیل تخریب فیزیکی خاک، کارایی پایین مصرف آب، تاثیر آن در بالا بردن سطح سفره آب زیرزمینی و افزایش شوری خاک در منطقه، توصیه نمی گردد.

در طرح های مطالعاتی بررسی امکانات اصلاح فیزیکو شیمیایی خاک های شور و سدیمی، تعیین میزان آب لازم برای آبشویی نمک های محلول از نیم رخ خاک های مبتلابه، از طریق آزمون های مزرعه ای توصیه شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده از اجرای این آزمون ها، می توان نسبت به تهیه و ارائه منحنی های آبشویی و تعیین میزان آب لازم برای تعدیل میزان شوری و سدیمی بودن خاک ها تا حد مطلوب اقدام نمود. هدف از این پژوهش، اجرای آزمون های مزرعه ای در زمین های بخش میانی استان خوزستان، برای اهداف شوری زدایی و سدیم زدایی، تعیین یک مدل مناسب برای خاک های منطقه مورد مطالعه و مقایسه نتایج یافته ها با تعدادی از مدل های تجربی موجود بوده است. در این پژوهش، نتایج آزمون های مزرعه ای در مورد شوری زدایی، سدیم زدایی و ارقام آبشویی نوعی خاک بسیار شور و سدیمی که از طریق استوانه های مضاعف در سه منطقه در محدوده مطالعاتی و با کاربرد 1.0 متر آب آب شویی با روش غرقاب متناوب به مرحله اجرا در آمده بود، ارائه شده است. ارقام آبشویی مشاهده ای و محاسبه شده با چند مدل معروف تجربی، مورد مقایسه قرار گرفت و رابطه نوینی به صورت تابع نمایی به نتایج به دست آمده، برازش داده شد. در نتیجه معلوم گردید که کاربرد روابط تجربی ارائه شده به وسیله ریو، دیلمان و ورما و گوپتا به نتایج به دست آمده از اجرای آزمون های انجام یافته در محدوده مورد مطالعه تطابق مناسبی ندارند و روابط ارائه شده به وسیله لافلر و شارما، هافمن، پذیرا واکاواچی و پذیرا و کشاورز نیز میزان آب مورد نیاز آبشویی نمک های محلول از نیم رخ خاک ها را به طور متوسط 1.5 برابر بیشتر در مقایسه با رابطه تابع نمایی نوین برآورد می نماید. علاوه بر آن، با استفاده از رابطه نوین، مقایسه ای بین ارقام نظری و اعداد تجربی به انجام رسید که نتایج آن مناسب و رضایت بخش بوده است.

در سال های اخیر انعکاس سنج زمانی (TDR) به طور قابل توجهی برای اندازه گیری مقدار رطوبت مورد استفاده قرار گرفته است. میزان و نوع رس در خاک های سنگین بافت باعث تغییر در میزان ضریب دی الکتریک در خاک می شود که این تغییر باعث خطا در برآورد مقدار رطوبت خاک می گردد. اگرچه مطالعات زیادی تاثیر مقدار رس را بر ضریب دی الکتریک بررسی کرده اند اما تاثیر نوع رس بر ضریب دی-الکتریک خاک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مطالعه تاثیر مقدار رس و نوع رس (مینرالوژی) بر میزان ضریب دی الکتریک خاک های سنگین بافت بود. در این راستا خاک هایی با بافت های مختلف چون رسی، لوم رسی، لوم، رس سیلتی، رس شنی نمونه برداری گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که، افزایش مقدار رس به دلیل تاثیر آب پیوندی و کاهش زمان تاخیر باعث کمتر برآورد کردن مقدار ضریب دی الکتریک خاک و مقدار رطوبت حجمی آن می شود. خاک های با رس اسمکتایت بیش از دیگر کانی ها بر میزان ضریب دی الکتریک موثر بوده و باعث افزایش زیادی در ضریب دی الکتریک گشتند. همچنین نتایج نشان داد مدلی که چهار فاز (جامد، هوا، آب آزاد و آب پیوندی) را در بر می گیرد، در خاک های غیر شور نتایج قابل قبولی برای اندازه گیری مقدار رطوبت حجمی نشان می دهد. در خاک های شور این مدل نمیتواند مقدار دقیق رطوبت خاک را تعیین کند. به عبارت دیگر نوع رس و شوری می تواند تاثیر زیادی بر میزان ضریب دی الکتریک و در نهایت مقدار رطوبت خاک داشته باشد.

شناخت مراحل حساس نخل خرما به کمبود آب به منظور برنامه ریزی و مدیریت آبیاری و جلوگیری از وارد آمدن خسارت به عملکرد محصول از اهمیت به سزایی برخوردار است. به منظور تعیین دور و میزان مناسب آب آبیاری در مراحل گل دهی و تشکیل میوه نخل خرما، این پژوهش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با پنج تیمار آبیاری و چهار تکرار انجام شد. تیمارهای مورد آزمایش شامل آبیاری پس از 50، 100، 150 و 200 میلی متر تبخیر تجمعی از تشت کلاس A با میزان معادل 100 درصد نیاز آبی نخل و آبیاری پس از 200 میلی متر تبخیر تجمعی از تشت کلاس A میزان معادل 50 درصد نیاز آبی نخل بودند. در زمان برداشت محصول، عملکرد هر نخل تعیین گردید. سپس خصوصیات کمی و کیفی میوه ها مانند وزن، طول، قطر، حجم، pH، رطوبت، اسیدیته قابل تیتراسیون، مواد جامد محلول، قند کل و میزان عناصر معدنی ازت، فسفر و پتاسیم در میوه اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد تاثیر تیمارهای آبیاری بر وزن میوه، قطر میوه، عملکرد نخل و بهره وری آب معنی دار بوده است. تیمارهای مورد آزمایش بر طول، حجم و خصوصیات کیفی میوه اثر معنی داری نداشتند. آبیاری پس از 50 میلی متر تبخیر تجمعی از تشت کلاس A بیشترین وزن میوه، قطر میوه، عملکرد و بهره وری آب را تولید نمود.

تغییر اقلیم جهانی به دلیل انباشت گازهای گلخانه ای در لایه های پایینی در حال وقوع می باشد. این گازها در سطح جهان در حال افزایش است که علت آن فعالیت های بشر شامل سوزاندن سوخت های فسیلی (آزادسازی دی اکسیدکربن) و قطع درختان جنگل (جذب دی اکسیدکربن) می باشد. برای پیش بینی تغیرات اقلیم در آینده از مدل های اقلیم جهانی یا مدل های چرخش عمومی استفاده می گردد. پیش بینی مدل های اقلیمی افزایش متوسط دمای کره زمین را از 1 تا 3.5 درجه سانتی گراد تا سال 2100 نشان می دهد. یکی از مهمترین مسائل در مدیریت و برنامه ریزی در مدیریت منابع آب پیش بینی بارش می باشد. در این پژوهش روشی برای کوچک مقیاس کردن داده های خروجی مدل های تغیر اقلیم با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی ارائه گردید. سپس این داده ها برای پیش بینی میزان بارش روزانه استفاده شد. در این پژوهش تاثیرات تغییر اقلیم بر بارش در ایستگاه کریم ایشان (با اقلیم مرطوب) و رباط قربیل (با اقلیم نیمه خشک) واقع در حوضه سد گلستان در استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت. مدل چرخش عمومی مورد استفاده در این پژوهش مدل CGCM3 می باشد که برای 2 سناریوی A2 و B1 برای دو بازه زمانی 2021-2050 و 2071-2100 اجرا گردید. دوره زمانی 1971 تا 2000 به عنوان دوره پایه انتخاب شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد میانگین بارش ماهیانه در ایستگاه کریم ایشان در فصل پاییز و زمستان تا 43 میلی متر افزایش و در بهار و تابستان تا 23 میلی متر کاهش و در ایستگاه رباط قربیل در پاییز و زمستان تا 32 میلی متر افزایش و در بهار و تابستان تا 11 میلی متر کاهش خواهد یافت.

در این پژوهش به منظور بررسی نقش لجن فاضلاب بر برخی خواص شیمیایی خاک و غلظت عناصر سرب و کادمیوم در خاک و گیاه کاهو و تربچه، تحقیقی در قالب طرح فاکتوریل با پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1387، اجرا شد. لجن فاضلاب در سه سطح (0، 20 و 40 تن در هکتار) در یک دوره سه ساله مصرف گردید نتایج نشان داد که کاربرد لجن فاضلاب در تیمارهای مختلف بر میزان pH، C.O، EC، سرب و کادمیوم کل و قابل جذب خاک، سرب و کادمیوم ریشه و اندام هوایی کاهو و تربچه معنی دار شد. مصرف سه سال مستمر 40 تن لجن فاضلاب در هکتار موجب کاهش pH و افزایش OC و EC گردید. همچنین بیشترین میزان سرب و کادمیوم کل و قابل جذب خاک در تیمار 40 تن لجن فاضلاب در هکتار تجمع یافت اما در تیمارهای یک سال و دو سال کاربرد کود نیز تفاوت نسبت به شاهد معنی دار بود. میزان سرب و کادمیوم تجمع یافته در ریشه و اندام هوایی کاهو و تربچه با مصرف 40 تن لجن فاضلاب در هکتار برای مدت 3 سال افزایش قابل توجهی یافت و این افزایش نیز در تیمارهایی که یک و یا دو سال لجن فاضلاب دریافت کرده بودند مشاهده گردید. در ضمن میزان تجمع کادمیوم و سرب در ریشه تربچه بیشتر از کاهو بوده است. بنابراین کاربرد بلند مدت لجن فاضلاب به دلیل تجمع عناصر سنگین در خاک و جذب از طریق گیاهان باید با دقت بیشتری صورت پذیرد.

تخمین دقیق بار بستر رودخانه ها از جمله مسائلی است که مورد توجه محققان قرار دارد. در این پژوهش میزان بار بستر در رودخانه چهل چای با بستر شنی مسلح و شیب تند اندازه گیری و دقت برآورد 13 معادله تجربی موجود برآورد بار کف مورد ارزیابی قرار گرفته است. همه معادلات به شیوه ای که نویسندگان آن ها شرح داده اند به کار رفته است. ارزیابی بر اساس نسبت ناجوری که نسبت نرخ حمل پیش بینی شده به اندازه گیری شده است انجام شده است. نتایج نشان می دهد که معادله ایکرز و وایت بهترین نتایج را با 64.3 درصد نرخ حمل پیش بینی شده در رنج نسبت ناجوری بین 0.5 تا 2 ارائه می دهد. معادلات مییر-پیتر و مولر و ون راین نیز نتایج خوبی را به ترتیب با 43 درصد و 36 درصد نرخ حمل پیش بینی شده ارایه می دهد.

مطالعه شاخص های کیفیت خاک، ابزاری مناسب در مدیریت نوع کاربری اراضی به شمار می رود. این پژوهش با هدف بررسی اثرات تغییر کاربری و ویلاسازی بر روی برخی از شاخص های کیفیت خاک در چهار کاربری جنگل، مرتع، کشاورزی و شهری و در دو جهت شمالی و غربی انجام شد. نمونه های خاک از عمق 0 تا 30 سانتی متر برداشت و تجزیه و تحلیل داده ها با روش اسپلیت پلات در قالب طرح کاملا تصادفی در شش تکرار انجام شد. شاخص های ارزیابی کیفیت خاک در سه بخش فیزیکی، شیمیایی و زیستی به منظور سنجش پارامترهای مهم خاک طراحی و منظور شد. تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که مقدار مواد آلی در دو کاربری شهر و کشاورزی به ترتیب 70 و 52 درصد، جرم مخصوص ظاهری به ترتیب 35 و 13 درصد، میانگین وزنی قطر خاکدانه به ترتیب 87 و 57 درصد و نیتروژن کل 60 و 39 درصد و تنفس میکروبی در شهر و مرتع به ترتیب 26 و 22 درصد کمتر از مقادیر آن در جنگل می باشد. همچنین مقدار کربنات ها در دو کاربری شهر و کشاورزی به ترتیب 88 و 80 درصد، هدایت الکتریکی 84 و 42 درصد و واکنش خاک در کشاورزی و مرتع به ترتیب 17 و 13 درصد نسبت به اراضی جنگلی بیشتر بود. بیشترین سرعت نفوذپذیری آب در خاک در کاربری جنگل و کمترین به ترتیب در کاربری شهر و مرتع مشاهده شد. نتایج فوق بیان می کند مدیریت کنونی زمین های مورد مطالعه، کیفیت منابع آب و خاک به خصوص آلودگی منابع آبی شهر گرگان را متاثر ساخته و در صورت ادامه باعث مسائل مهم زیست محیطی نظیر سیلاب های شهری و آلودگی آب شرب می گردد.

در این مقاله کاربرد مدل هیدرولوژیکی توزیعی مکانی WetSpa در پایه زمانی روزانه ارائه می شود. مدل داده های ارتفاع، کاربری اراضی، و خاک را با استفاده از GIS ترکیب و هیدروگراف جریان روزانه رودخانه و توزیع مکانی ویژگی های هیدرولوژیکی حوزه را پیش بینی می کند. مدل WetSpa برای محاسبه رواناب از روش استدلالی اصلاح شده (روش ضریب رواناب مبتنی بر رطوبت خاک) استفاده می کند. رواناب حوزه با استفاده از مدل انتقال موج پخشی مبتنی بر شیب، سرعت جریان و ویژگی های توزیعی در طول مسیرهای جریان روندیابی می شود. آبخیز چهل چای با مساحتی حدود 254.9 کیلومترمربع در شرق استان گلستان واقع شده است. دامنه تغییرات ارتفاعی حوزه بین 194 تا 2547 متر، شیب متوسط 34 درصد و بارش میانگن سالانه حوزه تقریبا 766.5 میلی متر می باشد. داده های آب و هواشناسی سال های 1381 تا 1385 شامل داده بارش از سه ایستگاه (لزوره، دوزین و نراب)، دما و تبخیر اندازه گیری شده از 2 ایستگاه (لزوره و دوزین)، به عنوان داده های ورودی مدل استفاده شد. سه نقشه پایه شامل توپوگرافی، کاربری اراضی و تیپ خاک با اندازه سلول های 90 متر در 90 متر در GIS تهیه شدند. آنگاه هیدروگراف های شبیه سازی شده با هیدروگراف های اندازه گیری شده برای همان دوره های 3 و 2 ساله موجود مقایسه شدند. نتایج شبیه سازی تطابق به نسبت خوبی بین هیدروگراف های محاسبه شده و اندازه گیری شده در خروجی حوزه نشان داد. مدل بر اساس معیار ناش-ساتکلیف، هیدروگراف های روزانه را با دقت نسبتا خوبی بیش از 50 و 57 درصد به ترتیب برای دوره های واسنجی و ارزیابی برآورد کرد.

فرآیند فرسایش خاک نقش کلیدی در هدررفت ماده آلی از سطح حوزه های آبخیز دارد. از این رو مطالعه مواد آلی همراه رسوبات برای برنامه ریزی های حفاظت آب و خاک و آبخیزداری از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش به منظور بررسی هدررفت ماده آلی در حوزه آبخیز کجور انجام شده است. به این منظور نمونه برداری از رسوبات معلق و مواد آلی همراه آن در رودخانه به روش انتگراسیون عمقی طی وقایع بارش صورت پذیرفت. نتایج این پژوهش نشان داد طی 8 واقعه ثبت شده حدود 57 تن ماده آلی همراه رسوبات حمل شده است که در هر رگبار 48 گرم در یک کیلوگرم رسوب را شامل می شدند.

برای ارزیابی و تهیه نقشه بیابان زایی، تحقیقات مختلفی در داخل و خارج صورت گرفته که به ارائه مدل های منطقه ای منجر شده است. در این پژوهش برای بررسی وضعیت فعلی بیابان زایی دشت صوفیکم منگالی در شمال غربی استان گلستان از روش مدالوس استفاده شد. قبل از به کارگیری مدل در منطقه، معیارها و شاخص های مدل بازنگری و با توجه به شرایط منطقه، از 5 معیار و 20 شاخص بیابان زایی برای تهیه نقشه بیابان زایی منطقه استفاده شد. معیارهای بیابان زایی شامل: وضعیت خاک، اقلیم، وضعیت فرسایش بادی، وضعیت مدیریت و پوشش گیاهی می باشد. سپس برای هر معیار اصلی مهم ترین شاخص های موثر در کیفیت آن معیار بررسی و با شیوه مدالوس وزن دهی انجام شد و با محاسبه میانگین هندسی شاخص ها و بهره گیری از نرم افزار ArcGIS نسخه 9، نقشه های مربوط به وضعیت هر معیار یا لایه اصلی تهیه شد. در انتها از میانگین هندسی معیارها، نقشه مناطق حساس به بیابان زایی تولید گردید. نتایج نشان داد که 54.12 درصد از منطقه مورد مطالعه در کلاس شدید بیابان زایی، 43.71 درصد در کلاس متوسط بیابان زایی و 2.17 درصد در کلاس کم بیابان زایی قرار گرفتند. هچنین نتایج گویای این واقعیت بود که معیار خاک و پوشش گیاهی از آن جا که پایین ترین کلاس کیفی را به خود اختصاص دادند، از مهم ترین معیارهای موثر در بیابان زایی اراضی دشت صوفیکم منگالی می باشند.