تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1396 | دوره:48 | شماره:1 |تعداد مقالات:20

نیاز گیاه به کود ازت در طول دوره رشد متغیر است ولی اکثر کشاورزان مقادیر زیاد آن را با هدف رسیدن به حداکثر عملکرد محصول و بدون آگاهی از زمان مناسب در اختیار گیاه می گذارند. عدم آگاهی از مقدار و زمان مناسب مصرف کود باعث آلودگی محیط زیست می شود. با استفاده از معادله نیتروژن بحرانی، حداقل نیتروژن مورد نیاز در طی دوره رشد تعیین می شود. هدف از این پژوهش تعیین ضرایب معادله فوق برای گیاه ذرت در منطقه پاکدشت بود. ذرت (رقم سینگل کراس 704) به مدت یک فصل در مزرعه پردیس ابوریحان کشت شد. مقدار ماده خشک اندام هوایی(W) و غلظت نیتروژن بحرانی (Nc) آن در شش زمان مختلف، از 26 روز پس از کاشت تا آخر رشد کامل محصول اندازه-گیری شد. ضرایب معادله فوق با استفاده از تئوری منحنی ترقیق نیتروژن بحرانی تعیین شدند. در نهایت رابطه Nc = 2. 9 W-0. 27 به عنوان معادله نیتروژن بحرانی در منطقه پاکدشت پیشنهاد شد. نتایج نشان داد که با استفاده از معادله ارائه شده در این تحقیق، مقادیر نیتروژن بحرانی ذرت در طول فصل رشد با دقت بالایی تعیین شده است و تیمارهایی که شامل مقادیر نیتروژن بیش از حد نیاز بودند به خوبی از تیمارهایی که با کمبود نیتروژن در طول فصل مواجه بودند تفکیک شدند. در مجموع فقط وضعیت نیتروژن حدود 9 درصد از داده های گیاهی نادرست تعیین شده بود. بنابراین با استفاده از این معادله می توان مدیریت دقیقتری در مصرف کود نیتروژن در طول فصل رشد ذرت داشت و در نتیجه آن احتمال آلودگی منابع آب و محیط زیست کمتر خواهد شد.

متداول ترین شیوه پیش یابی مراحل فنولوژیکی گیاهان، استفاده از کمیت درجه-روز رشد تجمعی (AGDD) می باشد. در تحقیق حاضر، مدلی برای تدقیق این روش با تلفیق دو نمایه AGDD و NDVI برای تخمین تاریخ شروع 8 مرحله فنولوژیکی گیاه ذرت رقم K407، با استفاده از داده های یک دوره 9 ساله در منطقه کرج ارائه شده است. روش هموارسازی نوفه ها در کاربست نمایه NDVI، ترکیبی از دو روش لجستیک دوگانه و رگرسیون وزنی (WLS-DL) می باشد. نتایج مدل تلفیقی با دو مدل مبتنی بر درجه-روز رشد و تاریخ کاشت مقایسه شد. یافته های پژوهش نشان داد، مدل تلفیقی به طور متوسط، مقدار RMSE تاریخ های شروع 7 مرحله ابتدایی فنولوژیکی (ظهور تا شیری شدن) را به ترتیب 7/1، 4/1، 8/0، 3/1، 4/2، 4/2 و 3/3 روز نسبت به مدل مبتنی بر تاریخ های کاشت و 9/2، 7/1، 4/1، 9/2، 6/4، 9/2، 6/3 روز نسبت به مدل درجه-روز رشد، کمتر برآورد می نماید.

در این پژوهش اثر تیمارهای مکش ماتریک (kPa 330-2) و شوری (ECهای dSm-1 20-2 برای گندم و dSm-1 8-7/0 برای لوبیا) بر غلظت عناصر غذایی گندم و لوبیا در دو خاک لوم رسی و لوم شنی به صورت کشت گلدانی بررسی شد. در هر دو گیاه، با افزایش مکش ماتریک، غلظت پتاسیم افزایش و غلظت سدیم کاهش یافت. با افزایش مکش ماتریک، غلظت نیتروژن و کلسیم گندم و لوبیا افزایش یافته و در مکش های kPa10-6 به بیشترین مقدار رسید. در مکش های بالاتر، غلظت نیتروژن کاهش یافت و غلظت کلسیم تقریباً ثابت ماند. همچنین، بیشترین میزان آهن و روی در هر دو گیاه در مکش ماتریک kPa2 مشاهده شد. هنگامی که، مکش ماتریک افزایش یافت (kPa6-2)، غلظت آهن و روی به شدت کاهش پیدا کرد و در مکش های بالاتر در هر دو خاک تقریباً ثابت ماند. شوری موجب افزایش غلظت کلسیم و آهن و کاهش غلظت پتاسیم گندم و لوبیا گردید ولی اثر مشخصی بر میزان غلظت نیتروژن، سدیم و روی نداشت. مکش-های کم، با ایجاد کمبود تهویه، تنش شوری را تشدید کردند. به-علاوه، مقایسه دو گیاه گندم و لوبیا، نشان داد که به دلیل حساسیت بالای لوبیا، تغییرات غلظت عناصر آن با تیمارهای شوری و مکش ماتریک خاک بیشتر از گندم بود.

ضرایب معادلات نفوذ نقش اساسی در ارزیابی و طراحی سامانه های آبیاری دارند؛ به همین دلیل برای افزایش بازده آبیاری ضروری است که این ضرایب با دقت بالا تخمین زده شوند. در این تحقیق، چهار روش تخمین معکوس ضرایب معادله نفوذ شامل دو نقطه ای، بهینه سازی چند سطحی، SIPAR-ID و IPARM با استفاده از داده های مزرعه ای در شرایط کشت داخل جویچه مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفتند. مطالعه مزرعه ای به منظور جمع آوری داده های مورد نیاز در سال 1393 در کرج انجام گردید. گیاه مورد استفاده در این تحقیق ذرت بود که با دو دبی 29/0 و 44/0 لیتر در ثانیه، در هفت نوبت آبیاری شد. براساس ضرایب تخمینی معادله نفوذ، مدل IPARM با متوسط خطای نسبی 24/1 و 52/1 درصد و روش بهینه سازی چند سطحی با متوسط خطای نسبی 44/1 و 58/1 درصد در تخمین حجم آب نفوذ یافته در خاک بهترین عملکرد را به ترتیب در دبی های 29/0 و 44/0 لیتر در ثانیه داشتند. مدل SIPAR-ID در تخمین ضرایب معادله نفوذ در جویچه های کشت شده عملکرد ضعیف و با نوسانات زیاد داشت. علاوه بر این، روش دو نقطه ای نیز با متوسط خطای نسبی کمتر از 10 درصد عملکرد قابل قبولی در تخمین حجم نفوذ یافته در این بررسی ارائه داد.

اخیرا فائو نسخه 4 مدل AquaCrop را ارائه کرده است که قادر به پیش بینی اثر آبیاری با آب شور بر عملکرد محصول و شوری خاک می باشد. در تحقیق حاضر، مدل AquaCrop تحت شرایط مدیریت های مختلف زراعی و آبیاری با آب شور برای ذرت دانه ای (رقم SC. 704) مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش های مزرعه ای مطالعه حاضر در مزرعه کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا گردید. مدیریت-های زراعی مختلف شامل بدون استفاده از بقایای گیاهی، استفاده از بقایای گیاهی در سطح خاک به عنوان خاکپوش و اختلاط بقایای گیاهی با لایه سطحی خاک تا عمق 30 سانتیمتر و شوری آب آبیاری در سه سطح شامل شوری آب رودخانه کارون (به طور متوسط2 دسی زیمنس بر متر)، شوری 5/4 و 7 دسی زیمنس بر متر بود. پس از واسنجی مدل به منظور تعدیل برخی پارامتر های ورودی، صحت سنجی مدل انجام شد. در مرحله صحت سنجی مقدار ضریب تبیین (R2)، خطای نسبی (RE)، ضریب باقیمانده (CRM) و متوسط ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) برای شوری خاک به ترتیب 83/0، 6/10 درصد، 04/0 و 64/11، برای عملکرد دانه به ترتیب 93/، 2/5 درصد، 01/0 و 58/5، برای زیست توده به ترتیب 99/0، 2/4 درصد، 02/0-و 48/4 و برای پوشش سایه انداز به ترتیب 97/0، 16 درصد، 08/0 و 71/14 به دست آمد. متوسط خطا در مدیریت های کاربرد و عدم کاربرد بقایای گندم برای شوری خاک به ترتیب 6/9 و 7/12 درصد، برای عملکرد دانه به ترتیب 6 و 5/3 درصد، برای زیست توده به ترتیب 8/4 و 1/3 درصد و برای پوشش سایه انداز به ترتیب 6/14 و 8/18 درصد تعیین شد. نتایج نشان داد که عملکرد دانه، زیست توده، شوری خاک و پوشش سایه انداز به خوبی شبیه سازی شدند. هرچند دقت مدل در تخمین شوری خاک و پوشش سایه انداز کمتر از سایر پارامتر-ها بود و با افزایش شوری دقت مدل کاهش یافت. همچنین در شرایط اعمال مدیریت های زراعی، دقت مدل در تخمین شوری و پوشش سایه انداز افزایش و در تخمین عملکرد دانه و زیست توده کاهش یافت.

در پژوهش حاضر، اثر کاربرد سطوح متفاوت پساب و مخلوط آب و پساب مغناطیسی بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره وری مصرف آب در گیاه ذرت رقم ماکسیما و هم چنین برخی خصوصیات فیزیکی خاک مورد بررسی قرار گرفت. تحقیق به صورت آزمایش فاکتوریل دو عاملی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار، از خرداد ماه تا مهر ماه سال 1393 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زنجان انجام شد. پساب مورد نیاز از تصفیه خانه شهر زنجان تهیه شده و در 5 سطح شامل صفر درصد (آب چاه به عنوان شاهد)، 25، 50، 75 و 100 درصد به کرت ها داده شد. تیمار مغناطیسی در دو سطح شامل عبور و عدم عبور اختلاط آب و پساب از میدان مغناطیسی بود. میدان مغناطیسی با استفاده از سیم لوله با شدت 1/0 تسلا ایجاد شد. بر اساس نتایج، سطوح متفاوت پساب بر سطح برگ گیاه و محتوای نسبی آب برگ اثر معنی دار نداشت. در بین تیمارهای سطوح پساب، بیش ترین وزن تر کل و بهره وری مصرف آب در وزن تر کل در تیمار 100 درصد پساب حاصل شد که با تیمار شاهد به ترتیب 9/23 تن در هکتار و 6/7 کیلوگرم بر مترمکعب اختلاف داشت. این اختلاف در تیمارهای مخلوط آب و پساب مغناطیسی و غیرمغناطیسی به ترتیب 6/14 تن در هکتار و 7/4 کیلوگرم بر مترمکعب بود که از نظر آماری اختلاف ها معنی دار شد. در این پژوهش، تأثیر سطوح متفاوت پساب بر هیچ کدام از خصوصیات فیزیکی خاک در عمق 30-15 سانتی متر معنی دار نشد. تیمار مخلوط آب و پساب مغناطیسی فقط بر برخی مقادیر خصوصیات فیزیکی خاک در عمق 15-0سانتی متری اثر معنی دار داشت. بر اساس نتایج، در عمق 15-0سانتی متری خاک، مخلوط آب و پساب مغناطیسی باعث افزایش جرم مخصوی ظاهری خاک، درصد رطوبت حجمی و درجه اشباع خاک و کاهش تخلخل خاک به میزان 19، 3، 10 و 8 درصد (به ترتیب) نسبت به تیمار غیرمغناطیسی شد.

زمان آغاز و شدت تولید مشخصه هایی از رواناب بوده که تحت تأثیر تغییرات خصوصیات فیزیکی خاک طی زمان بارندگی قرار می گیرند. شدت تغییرات زمانی این مشخصه ها بسته به بافت خاک و شیب سطح می تواند تغییر کند. این پژوهش با هدف بررسی تغییرات زمانی تولید رواناب در خاک های با بافت لوم رسی، لوم و لوم شنی در شیب های 5، 10، 15، 25 و 30 درجه تحت باران شبیه سازی شده با شدت 40 میلی متر در ساعت در شرایط آزمایشگاهی به انجام رسید. نتایج بدست آمده نشان داد که بافت خاک و شیب سطح اثر معنی داری بر زمان آغاز (05/0>P) و شدت تولید رواناب (05/0>P) دارد. زمان آغاز رواناب در خاک لوم رسی کمترین (16 دقیقه) و در خاک لوم شنی بیشترین (46 دقیقه) است. زمان آغاز رواناب به شدت تحت تأثیر شیب بوده و با افزایش شیب به صورت معنی داری کاهش یافت (01/0>P). روابطی معنی دار و منفی بین شیب و زمان آغاز رواناب در خاک لوم رسی (86/0=2R)، لوم (86/0=2R) و لوم شنی (98/0=2R) مشاهده شد (01/0>P). بیشترین تأثیر شیب بر کاهش زمان آغاز رواناب در خاک لوم شنی (63 درصد) و کمترین آن در خاک لوم رسی (28 درصد) مشاهده شد. روابطی معنی دار و مثبت بین شیب و شدت تولید رواناب در خاک لوم رسی (89/0=2R)، لوم (95/0=2R) و لوم شنی (94/0=2R) مشاهده شد (01/0>P). نقش شیب در افزایش تولید رواناب در خاک لوم رسی (19 درصد) بیشترین و در خاک لوم کمترین (15 درصد) است. الگوی تغییرات زمانی رواناب طی بارندگی تحت تأثیر بافت خاک و درجه شیب قرار گرفت. افزایش تدریجی رطوبت خاک و تخریب شدید ساختمان خاک دلایل افزایش رواناب در زمان های اولیه بارندگی در خاک لوم رسی می باشد.

مقاله حاضر با هدف افزایش دقت شبیه سازی رواناب با استفاده از مدل WAPABA و مقایسه کارایی آن با مدل SALAS در ایستگاه های هیدرومتری شمال استان مرکزی برای سال آبی 90-89 انتخاب شده است. کاربست مدل ها با استفاده از داده های تاریخی مربوطه واسنجی شدند. سپس ارزیابی عملکرد هر یک از مدل ها با استفاده از معیارهای مختلف دقت سنجی (CE، RMSE، R2و MAE) انجام شد. برای محاسبه معیارهای کارایی از مقادیر شبیه سازی شده مدل ها و اندازه گیری شده در ایستگاه های هیدرومتری استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل SALAS رواناب را در ایستگاه ها بیشتر از میزان واقعی برآورد کرده که علت برآورد بیشتر این مدل وزن دهی بیشتر به بارش و وزن دهی کمتر به سایر پارامترها است. درحالی که مدل WAPABA مقدار رواناب را با در نظر گرفتن وزن های یکسان برای هریک از پارامترها با دقت بهتری شبیه سازی کرده ولی در ایستگاه قطعه چهار شبیه سازی مدل مناسب نبوده است.

پتاسیم یکی از عناصر غذایی ضروری برای رشد گیاهان بوده و در ساختار بسیاری از کانی های سیلیکاته ی خاک یافت می شود. برخی از میکروارگانیسم ها نظیر باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها و گلسنگ ها کارآیی بالایی در تجزیه سیلیکات ها و آزادسازی عناصری نظیر پتاسیم از آن ها را دارند. این مطالعه با هدف مدل سازی و ارزیابی تأثیر متغیرهای pH، زمان انکوباسیون و مقادیر مختلف کانی فلدسپار بر میزان رهاسازی پتاسیم توسط باکتری Bacillus sp. انجام شد. برای این منظور دامنه های متفاوتی از این سه متغیر شامل pH (9-5)، زمان انکوباسیون (17-1 روز) و فلدسپار (7-1 گرم در لیتر) در نظر گرفته شده و طرح مرکب مرکزی با 20 آزمایش و بر اساس مقادیر کدبندی شده متغیرهای مستقل طراحی شد. نتایج نشان داد که مدل طرح مرکب مرکزی قابلیت مطلوبی (892/0 = R2و mgl-196/1 = RMSE) در پیش بینی مقدار پتاسیم محلول دارد. تحلیل حساسیت مدل طرح مرکب مرکزی نشان داد که از بین سه متغیر مورد بررسی، مقدار کانی فلدسپار و pH بیشترین تأثیر را بر آزادسازی پتاسیم دارند بطوری که درصد اثر این دو متغیر بر مقدار پتاسیم محلول به ترتیب برابر با 48/37 و 80/31 درصد به دست آمد. حداکثر غلظت پتاسیم محلول در پایین ترین pH و بیشترین مقدار کانی فلدسپار مشاهده شد. زمان انکوباسیون نیز تأثیر معنی داری بر آزادسازی پتاسیم داشت. روند آزادسازی پتاسیم در مراحل اولیه انکوباسیون افزایشی، در مراحل میانی کاهشی و در ادامه افزایشی بود. به طورکلی افزایش مقدار کانی فلدسپار و طول دوره ی انکوباسیون همراه با pH اولیه ی پایین محیط، سبب افزایش قابل توجه کارآیی باکتری Bacillus sp. در انحلال پتاسیم شد.

فرسایش خاک یکی از مشکلات اساسی زیست محیطی در کشورهای در حال توسعه ازجمله ایران می باشد و می تواند آثار مخربی بر اکوسیستم داشته باشد. این پژوهش به منظور بررسی تأثیر پوشش سنگ ریزه ای در شیب های مختلف بر روی رواناب و هدر رفت خاک، در مراتع تخریب یافته ی بالا دست سد انحرافی الماس در حوزه آبخیز پل الماس اردبیل صورت گرفت. بدین منظور بعد از بررسی های میدانی در منطقه مورد پژوهش، سه طبقه شیب (شش، 15 و 22 درصد) در منطقه شناسایی شد. در هر طبقه شیب، تیمارهایی با پوشش سنگ ریزه صفر، 10، 20 و 30 درصد مد نظر قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. نتایج نشان داد بیشترین حجم رواناب، مقادیر خاک هدررفته، غلظت رسوب وضریب رواناب مربوط به تیمار شاهد (بدون پوشش سنگی) در شیب 22 درصد و کمترین آن ها مربوط به تیمار 30 درصد پوشش سنگی در شیب شش درصد می-باشد. همچنین نتایج نشان داد با به کار بردن 30 درصد سنگ ریزه، حجم رواناب تولیدی نسبت به تیمار شاهد (بدون پوشش سنگی) 96 درصد و هدر رفت خاک 519 درصد کاهش یافت. از طرفی بر اساس یافته های پژوهش، حجم رواناب تولیدی در شیب 22 درصد، حدود 37 درصد نسبت به شیب 15 درصد و 107 درصد نسبت به شیب شش درصد بیشتر بود. در مجموع پوشش 20 تا 30 درصدی سنگ ریزه و در شیب های کمتر از 15 درصد بیشترین تأثیر در کاهش هدررفت خاک، غلظت رسوب و حجم رواناب را داشت.

در نقشه های مرسوم معمولا چگونگی تغییرات بافت خاک در فواصل بین نقاط نمونه برداری نشان داده نمی شود و در این نقشه ها و نقشه های رقومی، تغییرات تدریجی بافت خاک با عمق به خوبی قابل پیش بینی نیست. از تکنیک نقشه برداری رقومی برای تخمین ذرات نهایی سازنده خاک در مکان های نمونه برداری نشده و از معادلات عمق خاک برای نشان دادن تغییرات بافت خاک با عمق و تخمین آن در هر عمق دلخواه می توان استفاده نمود. در این مطالعه در 103 نقطه مشاهداتی واقع در دشت سیلاخور در شمال غرب شهرستان دورود استان لرستان، معادله عمق اسپلاین با سطح برابر بر داده های سیلت، شن و رس تا عمق یک متری برازش داده شد و مقادیر این اجزاء در پنج عمق استاندارد شامل 5-0، 15-5، 30-15، 60-30 و 100-60 سانتی متر تخمین زده شد. این اطلاعات با متغیرهای کمکی استخراج شده از تصاویر ETM+سنجنده های ماهواره لندست و مدل رقومی ارتفاعی (DEM) تلفیق و بر اساس روابط بین آن ها نقشه پیوسته پیش بینی مقدار اندازه ذرات نهایی سازنده خاک و کلاس های بافت خاک با استفاده از مدل شبکه های عصبی مصنوعی برای کل منطقه به دست آمد. نتایج تجزیه و تحلیل حساسیت نشان داد اهمیت نسبی داده های کمکی در پیش بینی بافت خاک برای اجزاء مختلف بافت و در اعماق مختلف متفاوت است. بر طبق نتایج حاصله توانایی شبکه های عصبی در تخمین بافت خاک در لایه های سطحی بیشتر از لایه های پایینی بود. مقادیر R2 برای رس، سیلت و شن از سطح به عمق به ترتیب از 73/0 تا 49/0، از 76/0 تا 43/0 و از 68/0 تا 26/0 به دست آمد. این نتایج در نقشه برداری رقومی در حد قابل قبولی هستند. افزون بر این، نتایج نشان داد داده های کمکی مستخرج از تصاویر ماهواره ای در لایه های سطحی و داده های مستخرج از DEM در لایه های عمقی اهمیت بیشتری در تخمین بافت خاک داشتند.

تغییرات کربن خاک یکی از مهمترین شاخص های نشان دهنده تاثیر اقلیم بر تشکیل خاک است. بررسی مقدارکربن خاک اعم از کربن آلی و کربن غیرآلی (کربنات ها) و تاثیرگذاری آن بر سایر خصوصیات خاک در اقلیم های مختلف، لازمه مدیریت مناسب کربن خاک در مقیاس جهانی بوده و تعادل میان بخش های مختلف منابع کربن از نظرمحیط زیست بسیارحائز اهمیت است. در این تحقیق کربن آلی و غیرآلی کمپلکس شده با ذرات اولیه (در ابعاد شن، سیلت و رس) در 9 خاکرخ یک ردیف اقلیمی متشکل از سه اقلیم خشک (اشتهارد)، نیمه خشک (قزوین) و نیمه مرطوب (رودبار)، به ترتیب با رژیم های رطوبتی اریدیک تیپیک، زریک خشک و زریک تیپیک و رژیم های حرارتی ترمیک، ترمیک و مزیک مورد مطالعه قرار گرفتند. مقایسه آماری کربن آلی در اجزای اندازه ای ذرات در سه منطقه مورد مطالعه به ترتیب روند رس (نیمه مرطوب ans36/1، نیمه خشک ans32/1، خشک ans63/0) > سیلت (نیمه مرطوب a*85/0، نیمه خشک ab*79/0، خشک b*4/0) > شن (نیمه مرطوب a*44/0، نیمه خشک b*19/0، خشک b*05/0) را نشان داد. در حالی که مقایسه آماری کربن غیرآلی موجود در اجزای اندازه ای ذرات خاک دارای روند سیلت (نیمه مرطوب ans2/18، نیمه خشک ans03/14، خشک ans11) > شن (نیمه مرطوب a*96/18، نیمه خشک ab*79/11، خشک b*59/5) > رس (نیمه مرطوب a*13، نیمه خشک ab*56/7، خشک b*85/3) بود. همچنین نتایج نشان داد که مقدار کربن آلی در هر سه جزء اندازه ای با افزایش عمق کاهش می یابد و اجزای در ابعاد رس در تمامی اعماق نسبت به سایر اجزای اندازه ای خاک مقدار درصد کربن آلی بیشتری دارند. برخلاف کربن آلی، مقدار کربن غیرآلی اجزای اندازه ای ذرات در هر سه منطقه در افق های سطحی کمتر از افق های زیرین بوده و با افزایش عمق افزایش می یابد. به طور کلی نتایج نشان داد که در ردیف اقلیمی خشک تا نیمه مرطوب با افزایش رطوبت، خاک های با ذرات ریزتر به علت وجود سطح ویژه بالاتر، توانایی بیشتری برای ذخیره کربن خاک دارند. تغییرات کربن خاک یکی از مهمترین شاخص های نشان دهنده تاثیر اقلیم بر تشکیل خاک است. بررسی مقدارکربن خاک اعم از کربن آلی و کربن غیرآلی (کربنات ها) و تاثیرگذاری آن بر سایر خصوصیات خاک در اقلیم های مختلف، لازمه مدیریت مناسب کربن خاک در مقیاس جهانی بوده و تعادل میان بخش های مختلف منابع کربن از نظرمحیط زیست بسیارحائز اهمیت است. در این تحقیق کربن آلی و غیرآلی کمپلکس شده با ذرات اولیه (در ابعاد شن، سیلت و رس) در 9 خاکرخ یک ردیف اقلیمی متشکل از سه اقلیم خشک (اشتهارد)، نیمه خشک (قزوین) و نیمه مرطوب (رودبار)، به ترتیب با رژیم های رطوبتی اریدیک تیپیک، زریک خشک و زریک تیپیک و رژیم های حرارتی ترمیک، ترمیک و مزیک مورد مطالعه قرار گرفتند. مقایسه آماری کربن آلی در اجزای اندازه ای ذرات در سه منطقه مورد مطالعه به ترتیب روند رس (نیمه مرطوب ans36/1، نیمه خشک ans32/1، خشک ans63/0) > سیلت (نیمه مرطوب a*85/0، نیمه خشک ab*79/0، خشک b*4/0) > شن (نیمه مرطوب a*44/0، نیمه خشک b*19/0، خشک b*05/0) را نشان داد. در حالی که مقایسه آماری کربن غیرآلی موجود در اجزای اندازه ای ذرات خاک دارای روند سیلت (نیمه مرطوب ans2/18، نیمه خشک ans03/14، خشک ans11) > شن (نیمه مرطوب a*96/18، نیمه خشک ab*79/11، خشک b*59/5) > رس (نیمه مرطوب a*13، نیمه خشک ab*56/7، خشک b*85/3) بود. همچنین نتایج نشان داد که مقدار کربن آلی در هر سه جزء اندازه ای با افزایش عمق کاهش می یابد و اجزای در ابعاد رس در تمامی اعماق نسبت به سایر اجزای اندازه ای خاک مقدار درصد کربن آلی بیشتری دارند. برخلاف کربن آلی، مقدار کربن غیرآلی اجزای اندازه ای ذرات در هر سه منطقه در افق های سطحی کمتر از افق های زیرین بوده و با افزایش عمق افزایش می یابد. به طور کلی نتایج نشان داد که در ردیف اقلیمی خشک تا نیمه مرطوب با افزایش رطوبت، خاک های با ذرات ریزتر به علت وجود سطح ویژه بالاتر، توانایی بیشتری برای ذخیره کربن خاک دارند.

بخش وسیعی از خاک های دنیا از جمله ایران، جزء خاک های آهکی بوده که در آن به دلیل pH بالا و تثبیت بسیاری از عناصر غذایی کم مصرف از جمله روی، کمبود این عناصر مشاهده می شود. مقدار روی کل خاک اطلاعات زیادی درباره مقدار قابل استفاده آن برای گیاهان نمی دهد، بنابراین قابلیت استفاده روی در 28 خاک آهکی با دامنه وسیعی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی با عصاره گیرهای DTPA-CaCl2، EDTA-NH4OAc، DTPA-NH4HCO3، EDTA، DTPA-NaOAc و Mehlich3 بر روی نهال های پسته به عنوان گیاه آزمایشی مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش به صورت طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و 28 نوع خاک در شرایط گلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که ترتیب توانایی عصاره گیرها در استخراج روی به صورت زیر بود: Mehlich3 > DTPA-NaOAc > EDTA> EDTA-NH4OAc > DTPA-CaCl2 = DTPA-NH4HCO3 استفاده از معادلات رگرسیونی چند متغیره نشان داد که مقدار روی استخراج شده از خاک توسط عصاره گیرهای مورد استفاده به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک از قبیل درصد رس، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربنات کلسیم معادل بستگی داشت. بین غلظت و جذب روی برگ و ساقه و روی استخراج شده توسط عصاره گیرهای مورد استفاده همبستگی معنی داری وجود داشت. به طوری که مقدار روی استخراج شده به وسیله DTPA-NH4HCO3 بالاترین همبستگی معنی دار (**634/0R= ) را با غلظت روی در برگ نهال های پسته داشت، بنابراین عصاره گیر DTPA-NH4HCO3 می تواند برای ارزیابی روی قابل استفاده پسته در خاک های آهکی مورد استفاده قرار گیرد.

در این مطالعه اثر تخلیه پتاسیم از یک رس ایلایت جدا شده از خاک بر انتخابگری تبادلی K-Ca در قدرت یونی 3/0 مولار مورد بررسی قرار گرفت. در اثر تیمار رس با محلول تترا فنیل برات سدیم + کلرید سدیم برای مدت زمان های 6، 25 و 150 ساعت به ترتیب 1/22، 8/30 و 7/40 درصد از پتاسیم کل از نمونه های رس آزاد گردید. سرعت تخلیه پتاسیم در ابتدا خیلی بیشتر بود و با گذشت زمان کاهش یافت. با افزایش درصد تخلیه ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) نیز افزایش یافت که گویای آنست که حداقل بخشی از پتاسیم آزاد شده از رس تخلیه گردیده است. در این بررسی خطای اندازه گیری کلسیم تبادلی در صورت عدم تصحیح انحلال آهک بین 2/31 تا 7/76 درصد بود. برآورد تفاضل دفع و جذب آنیونی نیز نشان داد که در این رس ها جذب آنیونی بیشتر از دفع آنیونی می باشد. مقایسه همدما های تبادلی K-Ca با همدمای عدم ترجیح نشان داد که در رس تخلیه نشده تا 8/0K≤ Ẽ و در رس های تخلیه شده تا 76/0K≤ Ẽ پتاسیم نسبت به کلسیم و در 8/0K>Ẽ کلسیم اندکی بر پتاسیم ترجیح داده می شود. مقایسه همدما های تبادلی رس های تخلیه شده با هم نشان داد که تخلیه پتاسیم از رس ظاهراً بر ویژگی های ترجیحی تبادلگر اثری نداشته است. دیفرکتوگرام های حاصل پس از اعمال تیمار با جز هم ارز 05/0 پتاسیم نشان داد که در جریان تبادل K-Ca فرو ریزش لایه ای صورت گرفته است، اما مقادیر CEC گویای آن است که فروریزش لایه ای در این رس ها کامل نبوده است. با افزایش قدرت یونی ترجیح ظاهری K+افزایش یافت و با کاهش آن یا رقیق شدن محلول تعادلی، Ca2+ بیشتری جذب گردید. تفاوت همدما ها در دو قدرت یونی متفاوت بیانگر اثر رقت-ظرفیت می باشد.

اثر پوشش سنگریزه ی سطحی بر فرآیند های فرسایش آبی، از موضوعات مهم و مورد توجه در تحقیقات فرسایش خاک در طول دو دهه ی اخیر محسوب می شود. اثرات گوناگون متغیرهای مربوط به سنگریزه-ی سطحی نظیر پوشش، اندازه و موقعیت سنگریزه سبب پیچیدگی مدل سازی نقش آن در فرسایش خاک می گردد. هدف از این مطالعه، مدل سازی کمی اثر توأم پوشش سنگریزه ی سطحی، اندازه ی سنگریزه و دبی جریان بر تلفات خاک و سرعت رواناب سطحی با استفاده از روش پاسخ سطح و بر مبنای طرح مرکب مرکزی بود. برای این منظور آزمایش های شبیه سازی رواناب و فرسایش با استفاده از فلومی با ابعاد 5/0×6 متر در دو سری طراحی و اجرا شد. دامنه ی پوشش سنگریزه ی سطحی برابر با 45-0 درصد، قطر متوسط سنگریزه ها برابر با 9-3 سانتی متر و دبی جریان برابر با 5-67/1 سانتی مترمربع بر ثانیه در نظر گرفته شد. آزمایش های سری دوم برای مدل سازی با استفاده از طرح مرکب مرکزی مورد استفاده واقع شده و آزمایش های سری اول نیز برای اعتبارسنجی مدل توسعه داده شده از سری دوم به کار برده شدند. نتایج نشان داد که مدل طرح مرکب مرکزی توانایی بالایی در پیش بینی سرعت جریان آب (993/0= R2) و تلفات خاک (994/0= R2) دارد. نتایج اعتبار سنجی مدل بیانگر کارآمدی مدل در پیش بینی سرعت جریان رواناب (887/0= R2) و تلفات خاک (851/0= R2) برای آزمایش های سری دوم بود. پوشش سنگریزه، دبی جریان و قطر سنگریزه ها به ترتیب بیش ترین تاثیر را بر سرعت جریان و تلفات خاک داشته و بین پوشش سنگریزه و دبی جریان اثر متقابل وجود داشت. بین سرعت جریان و تلفات خاک یک رابطه ی خطی و معنی دار (504/0= R2) مشاهده شد.

فرآیند نفوذ در هیدرولوژی سطحی و زیرسطحی نقشی مهم ایفا کرده و عامل کلیدی در تمام معادلات بارش و رواناب می باشد. پژوهش حاضر، به منظور بررسی نفوذپذیری خاک در منطقه بهشهر-گلوگاه انجام پذیرفت. ازآنجایی که بیشتر محصولات کشاورزی این منطقه در اراضی دشتی و ساحلی کشت می شود، هم چنین با توجه به اهمیت نفوذ پذیری آب در خاک در اراضی کشاورزی، مطالعات نفوذ پذیری در این منطقه ضروری به نظر می رسد. بدین منظور، یک شبکه km10km×8 برای نمونه برداری در نظر گرفته شده و در مجموع 80 نقطه برای نمونه برداری انتخاب گردید. اندازه گیری نفوذ آب در خاک با استفاده از روش استوانه تک حلقه با در نظر گرفتن ارتفاع نفوذ یک سانتی متر و زمان متغیر، انجام پذیرفت. پس از برداشت نفوذ مشاهده ای، با استفاده از دو معادله هورتون و کوستیاکوف، برآورد سرعت نفوذ آب در خاک نسبت به مقادیر مشاهده ای انجام و مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت انتخاب مدل مناسب، آماره های سنجش خطا شامل مجذور میانگین مربعات خطا، خطای نسبی و ضریب ناش ساتکلیف برای هر معادله مورد سنجش قرار گرفت که مقادیر این آماره ها در ارتباط با معادله هورتون به ترتیب 55/5، 61/24 و 98/0 و برای معادله کوستیاکوف به ترتیب 5/8، 14/34 و 96/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که معادله هورتون دارای دقت بیشتری نسبت به معادله کوستیاکوف در برآورد میزان نفوذ نسبت به مقادیر مشاهده ای در این منطقه می باشد. همچنین، بررسی تغییرات مکانی نرخ نفوذپذیری با کمک نرم افزار GS+نشان داد که تمامی تغییرنماهای متغیر مورد مطالعه همسان گرد می باشند و وابستگی مکانی قوی بین نفوذپذیری آب در خاک وجود داشته است.

دو پدیده ی آبشستگی و فرسایش داخلی همواره مشکلات فراوانی را برای سدهای خاکی ایجاد کرده اند. به طوری که فرسایش داخلی (piping) به عنوان دومین عامل خرابی سدها شناخته شده است. در این پژوهش نانورس به عنوان یک ماده افزودنی جدید فاقد مشکلات زیست محیطی، برای کاهش فرسایش پذیری خاک ماسه لای دار استفاده شد. برای بررسی فرسایش پذیری، از آزمایش فرسایش حفره ای استفاده شد. نمونه های بدون نانورس و نمونه های حاوی مقادیر 1، 2، 3، 4، 5 و 6 درصد نانورس مورد آزمایش قرار گرفت. بعد از تعیین مقدار بهینه نانورس، تأثیر گرادیان هیدرولیکی بر فرسایش بررسی شد. نتایج نشان داد به ازای افزودن مقدار بهینه نانورس (1 درصد)، شاخص نرخ فرسایش پذیری خاک بیش از دو برابر افزایش یافته است که این به معنی کاهش فرسایش پذیری است. همچنین به ازای مقدار بهینه نانورس در بیش ترین گرادیان هیدولیکی، فرسایش پذیری خاک از گروه به شدت سریع به نسبتا آرام تغییر یافت.

در این پژوهش تغییرات حجم و رطوبت یک خاک سیلتی غیراشباع تحت مکش های مختلف از طریق انجام آزمایش تحکیم در دستگاه سه محوری مخصوص خاک های غیراشباع، مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها روی نمونه های خاک سیلتی تهیه شده از روش رسوب گذاری در یک دستگاه سه محوری اصلاح شده (دستگاه سه محوری با محفظه دوجداره) تحت پنج مکش مختلف در بازه 0 تا 300 کیلوپاسکال انجام شدند. برای ایجاد مکش موردنظر در نمونه از روش انتقال محوری استفاده شد و بارگذاری نمونه تحت مکش ثابت از روش بارگذاری تدریجی صورت گرفت. نتایج نشان می دهد فشار پیش تحکیمی با افزایش مکش افزایش می یابد. علاوه بر آن با توجه به نتایج حاصله، ایجاد منحنی تسلیم (LC) در صفحه تنش-مکش امکان پذیر است. همچنین بررسی تغییرات شیب و عرض از مبدأ منحنی های تحکیم نشان دادند که تغییرات رطوبت و حجم نمونه خاک در خاک های غیراشباع تابع تغییرات مکش خاک می باشد.

نوارهای حائل گیاهی شامل گیاهی خاص می باشند که جریان رواناب قبل از ورود به آبراهه ها از آن ها عبور می نماید و این موجب کاهش حجم و آلاینده های موجود در رواناب توسط نفوذ، جذب و انباشت رسوب می گردند. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی و مقایسه تأثیر گیاه وتیور و چمن بومی منطقه ساری (مازندران) و همچنین ترکیب دو گونه مذکور بر کارایی نوارهای حائل گیاهی در کاهش آلاینده های آب های سطحی شامل رسوب، نیترات و فسفات به انجام رسید. این پژوهش با استفاده از کرت های آزمایشی 10×1 متر و تولید رواناب مصنوعی با دبی 65/1 لیتر بر ثانیه طی یک سال به انجام رسید. نوارهای حائل گیاهی استفاده شده در این تحقیق حجم رواناب را %90-35، غلظت رسوب را %94-42، غلظت نیترات را %88-35 و غلظت فسفات را %95-28 کاهش دادند که کلیه مقادیر حداکثر مربوط به تیمار وتیور-چمن بود. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق می توان اشاره نمود که گیاه وتیور کارایی بسیار بالایی در کاهش و کنترل آلاینده های موجود در رواناب را داراست اما به دلیل احتمال ایجاد جریان های متمرکز در فواصل موجود میان بوته های این گونه گیاهی، استفاده از یک نوار گیاهی مقاوم و سازگار با اقلیم منطقه و با تراکم، یکنواختی و درصد سطح پوشش مشابه چمن به منظور یکنواخت و ورقه ای نمودن جریان و درنتیجه افزایش کارایی نوار حائل گیاهی در کاهش حجم رواناب و آلاینده های موجود در آن پیش از ورود به آب های سطحی توصیه می گردد. همچنین برداشت و کوتاه نمودن دوره ای گیاه به عنوان راهکاری مؤثر به منظور مقابله با تجمع تدریجی مواد مغذی و رسوب در نوارهای حائل گیاهی و درنتیجه آلوده شدن رواناب عبوری از این نوارها ارائه گردید.

خاک ورزی یکی از عملیات مهم برای تولید محصولات کشاورزی است. زیر کشت بردن و انجام خاک ورزی موازی در اراضی شیب دار سبب افزایش هدررفت، کاهش پایداری خاکدانه ها و کاهش ماده آلی خاک می شود. در این پژوهش اثر جهت خاک ورزی، جهت و موقعیت شیب بر برخی از ویژگی های فیزیکی، شیمیایی خاک و نمایه های پایداری خاکدانه بررسی شد. به این منظور از منطقه ای واقع در ایستگاه تحقیقات حفاظت خاک و آب کوهین که تحت خاک ورزی عمود بر جهت شیب بود و همچنین از منطقه هم جوار خارج از ایستگاه که تحت خاک ورزی موازی با جهت شیب بود، نمونه برداری صورت گرفت. منطقه به صورت یک دره کم عمق با دونمای شمالی و جنوبی بود. نمونه برداری برای هر جهت از سه موقعیت بالا، میانه و پایین شیب در دو عمق و با سه تکرار انجام گرفت (72 نمونه). تجزیه وتحلیل اطلاعات بر پایه ی طرح آشیانه ای انجام شد. نتایج نشان داد که بیش تر ویژگی های اندازه گیری شده تأثیرپذیری بالایی از جهت خاک ورزی داشته اند و خاک ورزی موازی سبب کاهش کیفیت خاک شده است. همچنین نتایج نشان داد که جهت و موقعیت شیب تنها بر شاخص پایداری خاکدانه اثر گذاشته است، درحالی که خاک ورزی روی هر چهار نمایه پایداری خاکدانه مورد بررسی اثر معنی داری گذاشته است. در خاک ورزی عمود بر شیب میزان ماده آلی دلیل عمده بیش تر شدن پایداری خاکدانه ها است. جهت و موقعیت شیب و مدیریت زراعی اثرات بسیار پیچیده ای بر ویژگی های خاک در عمق های مختلف دارند. نتایج نشان داد که کلیه منابع تغییرات شامل جهت، موقعیت شیب و عمق خاک بر روی شاخص پایداری خاکدانه تأثیر معنی داری دارند.