تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1395 | دوره:47 | شماره:4 |تعداد مقالات:20

توسعه سیستم های نوین آبیاری به عنوان یکی از راه کارهای بهبود راندمان آبیاری، افزایش عملکرد گیاه و بهره وری آب کشاورزی مطرح است. بهره برداری از سیستم های آبیاری لزوماً با آنچه در طراحی پیشنهاد می شود مطابقت ندارد. در این مطالعه، اثر شش چینش قرارگیری آبپاش که شامل چینش فاز طراحی و چینش هایی که بهره برداران استفاده می کنند می باشد، بر مولفه های مهم سیستم شامل؛ ضریب یکنواختی پخش کریستیانسن (CU)، یکنواختی توزیع (DU)، بازده واقعی آب در ربع پایین(AELQ)، توان مصرفی الکتروموتور(P) و راندمان پمپاژ، بررسی شد. نتایج نشان داد به دلیل بر هم خورن توزیع فشار در تیمارهای متفاوت با چینش پیشنهادی در فاز طراحی، راندمان آبیاری و ضریب یکنواختی (CU) کاهش قابل ملاحظه ای می یابد. نتایج نشان داد، در برخی از چینش های مرسوم در بهره برداری، راندمان پمپاژ از 72 درصد به 52 درصد کاهش یافته است. ضریب یکنواختی (CU) در چینش های مختلف آبپاش بین 6/78 تا 8/44 متفاوت بود. بهترین چینش، چینش پیشنهادی طراح، که آبپا ش ها متقارن و مطابق با طراحی هیدرولیکی سیستم است، بوده است. این مطالعه اهمیت آموزش بهره برداری صحیح از سیستم های آبیاری بارانی در راستای افزایش راندمان آبیاری، کاهش تلفات آب، افزایش عملکرد گیاهان و کاهش هزینه های انرژی را خاطر نشان می سازد. همچنین، طراحان سیستم های آبیاری باید ملاحظات بهره بردار و به ویژه سهولت بهره برداری از سیستم را در فاز طراحی مدنظر داشته باشند.

جدایش و انتقال پاشمانی ذرات خاک به وسیله اثر قطرات باران به عنوان شروع فرآیند فرسایش آبی محسوب می شود. در نتیجه پاشمان توزیع اندازه ذرات رسوبی ناشی از آن در مراحل دیگر فرآیند فرسایش بسیار مهم و تاثیرگذار ارزیابی شده است. حال آن که تغییرپذیری توزیع اندازه ذرات پاشمان در شرایط مختلف کم تر مورد توجه قرار گرفته است. لذا در تحقیق حاضر به بررسی اثر یک جانبه و متقابل شیب و شدت بارندگی در بالادست و پایین دست فنجان پاشمان به صورت جداگانه روی مولفه های توزیع اندازه ذرات رسوبی پاشمان شده با استفاده از آزمون تحلیل واریانس دو طرفه پرداخته شده است. هم چنین گروه بندی مولفه ها با استفاده از آزمون توکی در نرم افزارRStudio انجام شد. نتایج آزمون تحلیل واریانس دو طرفه نشان داد که شدت های مختلف بارندگی تاثیر معنی داری بر همه مولفه ها غیر از ذرات کوچک تر از 2 میکرون و چولگی ذرات رسوبی در بالادست فنجان پاشمان داشت. اما در پایین دست فنجان پاشمان همه مولفه ها غیر از D10، جورشدگی و کشیدگی ذرات رسوبی نسبت به شدت های مختلف بارندگی، شیب های مختلف و تعامل آن ها دارای اختلاف معنی دار (05/0≥ P) بودند که نتایج آزمون توکی نیز بیان گر تاثیرپذیری بیش تر متغیرهای مذکور از شدت 90 میلی متر بر ساعت نسبت به 30 و 60 میلی متر بر ساعت بود.

داده های ماهواره ای لندست 7 ETM+ به طور گسترده ای در مطالعات پوشش گیاهی و توزیع مکانی ضریب گیاه در مقیاس منطقه ای و جهانی استفاده می شوند اما شکست تصحیح کننده خط اسکن (SLC) در سال 2003 تا حد زیادی سودمندی آن را کاهش داده است. علاوه بر این، شکست مذکور دائمی است و تلاش های متعاقب آن برای بازیابی تصحیح کننده خط اسکن ناموفق بوده، بنابراین راه لازم و عملی برای رسیدگی به این مشکل پر کردن پیکسل های فاقد داده در تصایر SLC-off است. اگرچه روش های پیشنهادی مختلفی برای پر کردن شکاف ها وجود دارد اما کیفیت تصاویر پر شده در مناطق ناهمگن هنوز هم برای بیشتر برنامه های کاربردی رضایت بخش نیست. این پژوهش به مقایسه دو روش زمین آماری و استفاده از داده های کمکی مودیس برای پر کردن شکاف ها در تصاویر SLC-off در تصویر لندست 7 ETM+ و با هدف برآورد مقادیر ضریب گیاهی گیاه برنج در بخش شرقی واحد عمرانی F1 از شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود پرداخته است. نتایج نشان داد که برآوردها در روش IDW با مقدار NRMSE برابر 09/6 درصد دارای بیشترین دقت بوده و روش های FGMAD و FAD به ترتیب با مقدار NRMSE برابر 75/14 و 97/14 در رتبه های بعدی از نظر دقت برآورد قرار می گیرند. روش FDCAD، کم-ترین دقت را در برآوردها داشت.

در این کار تحقیقاتی خواص مکانیکی یک خاک رسی متورم شونده تحت تاثیر شرایط دمای ثابت و متغیر در چرخه های خشک و تر متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های آزمایشگاهی با کیفیت های مایع منفذی مختلف آب مقطر، محلول سدیم-کلرید و کلسیم کلرید (با غلظت 250 گرم بر لیتر) به روش تراکم استاتیکی تهیه گردید. آزمایش های چرخه های خشک و تر روی نمونه های ساخته شده در دو دستگاه تحکیم اصلاح شده تحت تاثیر سربار ثابت 10 کیلوپاسکال انجام شد و درطول آزمایش تغییر شکل محوری اندازه گیری گردید. در یکی از دستگاه ها دما در چرخه های خشک و تر متوالی مقدار ثابت 45 درجه سانتی گراد و در دستگاه دیگر دمای چرخه های خشک 45 درجه و دمای چرخه های تر 25 درجه سانتی گراد اعمال گردید. نتایج نشان داد در هر یک از حالات برای تمامی نمونه ها پتانسیل تورمی تقریبا پس از طی 5 چرخه به تعادل می-رسد. هم چنین مقایسه مقادیر پتانسیل تورمی نشان می دهد که کاهش پتانسیل تورمی در حالت تعادل نسبت به چرخه-ای که بیشینه درصد تورم در آن اتفاق افتاده است برای نمونه ساخته شده با مایع منفذی مقطر در حالت دمای ثابت در مقایسه با نمونه های ساخته شده با مایع منفذی سدیم کلرید و کلسیم کلرید به ترتیب به میزان 25/4 % و 85/5 % بیشتر می باشد هم چنین در حالت دمای متغیر این کاهش به ترتیب 21/7 % و 9/8 % بیشتر می باشد. علاوه بر این مقایسه نتایج در حالت دمای ثابت و متغیر نشان می دهد که در حالت دمای ثابت پتانسیل تورمی نمونه ها با مایع منفذی سدیم کلرید و کلسیم کلرید در چرخه های اولیه بیشتر از حالت دمای متغیر است.

بسیاری از مسائل واقعی تخصیص بهینه منابع آب شامل اهداف متضادی هستند. در این تحقیق، الگوریتم ژنتیک NSGA-II، به منظور بهینه سازی بهره برداری تلفیقی چند هدفه از منابع آب و مدیریت بهینه عرضه و تقاضای آب در بخش کشاورزی توسعه یافته است. به منظور تخصیص بهینه منابع آب و زمین به محصولات غالب در واحد هیدرولوژیکی نجف آباد، دو مدل جایگزین برنامه ریزی ژنتیک و شبکه عصبی مصنوعی، با الگوریتم NSGA-II مرتبط شده اند. نتایج مدل بر اساس پارامتر های آماری خطا، کارایی مدل های جایگزین برای پیش بینی تراز آب زیرزمینی و غلظت کل جامدات محلول در تعدادی چاه های مشاهده ای نمونه را تأیید می نمایند. با توجه به نتایج نهائی الگوریتم شبیه سازی-بهینه سازی، مقدار متوسط افت تراز آب زیرزمینی در شرایط بهینه نسبت به شرایط موجود (65/0 متر) به 18/0 متر محدود شده است. بعلاوه، بر اساس الگوی بهینه، متوسط ماهیانه غلظت املاح در منطقه از 1258 به 1229 میلی گرم بر لیتر کاهش می یابد.

امنیت و پایداری سد بایستی به ازای سیل عبوری از سرریز سدها تأمین گردد. بنابراین انرژی جنبشی جریان عبوری از روی سرریز ها باید مستهلک گردد. یکی از سازه های مستهلک کننده ی انرژی در پایین دست سدها، حوضچه های استغراق می-باشند. هدف از این تحقیق، بررسی فشارهای دینامیکی به وجود آمده از برخورد جت دایره ای غیرمستغرق به یک صفحه زبر با اندازه زبری 8/0 سانتی متر در زوایای برخورد 30، 60 و 90 درجه است. بنابراین، در این تحقیق از حسگرهای سنجش لحظه ای فشار با قابلیت ثبت و ذخیره فشارهای نوسانی استفاده گردید. نتایج حاصله نشان می دهد با افزایش ارتفاع ریزش، ضریب میانگین فشارهای دینامیکی کاهش و ضرایب حدی فشارهای دینامیکی افزایش می یابند. همچنین با کاهش زاویه ی برخورد جت با سطح برخورد، فشارهای دینامیکی کاهش می یابند و زبری نیز باعث افزایش فشارهای دینامیکی تا حدود 70% در محدوده ی برداشت های آزمایشگاهی گردید.

با توجه به اهمیت برآورد مناسب ضریب زبری در مطالعات مهندسی رودخانه، در تحقیق حاضر به ارزیابی روش پردازش تصویر در تخمین ضریب زبری مانینگ لایه سطحی بستر رودخانه ها پرداخته شده است. ارزیابی روش مزبور در بازه ای 5/7 کیلومتری از رودخانه شلمان رود گیلان با کاربرد هم زمان روش های دانه بندی با الک و پردازش تصاویر دیجیتال صورت گرفته است. پردازش تصاویر تهیه شده از بستر رودخانه حاکی از آن است که این روش از دقت بسیار بالایی در برآورد اندازه ذرات رسوبی (ذرات دارای اندازه 50d و بزرگتر) برخوردار بوده و می تواند به منظور تخمین ضریب زبری مانینگ ذرات رسوبی بستر از طریق روابط تجربی موجود، مورد استفاده قرار گیرد. برای ارزیابی نتایج روش پردازش تصویر در تخمین ضرایب مانینگ، از شبیه سازی جریان یک بعدی ماندگار توسط مدل هیدرولیکی Hec-Ras استفاده گردید و مدل در قالب سناریوهای مختلف اجرا شد. درنهایت، مقایسه مشخصه های هیدرولیکی به دست آمده در مقاطع موردبررسی، نسبت به نتایج روش Cowan نشان داد که رابطه تجربی90Bray-d با حداکثر اختلاف نسبی عرض سطح آب به میزان 7/13%، در برآورد ضرایب زبری مانینگ در سطح بستر رودخانه بهترین کارایی را خواهد داشت.

با ارزیابی سامانه های آبیاری بارانی اجرا شده می توان میزان موفقیت این سامانه ها را تعیین کرد و راه کارهای عملی برای بهبود بازده آبیاری این سامانه ها و پیشنهادها برای سامانه های آتی را ارائه نمود. هدف اصلی این مطالعه، بررسی وضعیت و عملکرد سامانه های عقربه ای اجراشده در منطقه مورد مطالعه بود. در این تحقیق 5 سامانه آبیاری عقربه ای (عقربه ای) در مزارع یونجه، ذرت و چغندرقند کشت و صنعت و دامپروری مغان شهرستان پارس آباد به عنوان نمونه انتخاب شد. هر سامانه در 3 آزمایش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی شامل، میانگین ضریب یکنواختی، یکنواختی توزیع، بازده پتانسیل کاربرد آب در ربع پایین، بازده واقعی کاربرد آب در ربع پایین، تلفات بادبردگی و تبخیر در مزارع موردمطالعه به ترتیب 50/47، 40/60، 10/50، 10/50 و 32/5 درصد به دست آمد. تجزیه و تحلیل عوامل ارزیابی نشان داد که سامانه های عقربه ای موردمطالعه از کارایی مناسبی برخوردار نبودند. دلیل کارایی نامناسب، بیشتر مربوط به مسائل مدیریتی و اشکالات فنی سامانه ها بود که مورد توجه قرار نگرفته بود. مقادیر پایین AELQ و PELQ به علت ناسازگاری شرایط کارکرد و طراحی نامناسب سامانه بود که باید مورد توجه و بازبینی قرار گیرد.

کمبود منابع آب در کشور و بالا بودن تلفات آب در آبیاری سطحی لزوم توجه به روش آبیاری تحت فشار به خصوص آبیاری قطره ای با لوله های تیپ (به علت داشتن فشار کارکرد کم و هزینه های پایین تهیه لوله ها) و استفاده بهینه از منابع آبی برای کشت محصولات پرمصرف مثل ذرت را افزایش داده است. در این راستا پژوهش حاضر به منظور تعیین اثرات کاربرد مقادیر مختلف آب آبیاری، تراکم بوته و آرایش کاشت بر عملکرد، اجزاء عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت دانه ای رقم سینگل کراس 700 (700KSC) با استفاده از سامانه آبیاری قطره ای نواری (tape)، در ایستگاه تحقیقاتی اسلام آباد غرب در دو سال متوالی (1390-1391) انجام گردید. این طرح در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل اسپلیت بلوک که نوار عمودی، عامل آبیاری شامل چهار تیمار آبیاری 50، 75، 100 و 125 درصد تبخیر و تعرق گیاه ذرت، و نوار افقی، عامل های آرایش کاشت شامل دو آرایش کاشت یک و دو ردیفه و تراکم بوته شامل سه تراکم 65، 75 و 85 هزار بوته در هکتار به صورت فاکتوریل با سه تکرار به اجرا درآمد. نتایج نشان داد که مقدار آب آبیاری و تراکم کشت در سطح 1% و اثرات متقابل آنها در سطح 5 درصد اختلاف معنی دار بر کارایی مصرف آب ایجاد کردند. تیمار50درصد نیاز آبی ذرت با 8/0 کیلوگرم بر مترمکعب و تیمار 100درصد نیاز آبی ذرت با 25/1 کیلوگرم بر مترمکعب به ترتیب کمترین و بیشترین کارایی مصرف آب را دارا بودند. مقادیر مختلف آبیاری در سطح 1% در عملکرد اختلاف ایجاد نمود به طوری که تیمار 125 درصد تبخیر و تعرق گیاه ذرت، با 11320 کیلوگرم در هکتار بیشترین و تیمار 50 درصد تبخیر و تعرق گیاه ذرت، با 3442 کیلوگرم در هکتار کمترین عملکرد را به خود اختصاص داد. همچنین عملکرد تحت تأثیر تراکم و آرایش کاشت قرار گرفت و در سطح 1% با یکدیگر اختلاف معنی دار داشتند. به طوری که تراکم 65 هزار بوته و آرایش کاشت یک ردیفه به ترتیب با 6596 و 7894 کیلوگرم در هکتار کمترین و تراکم 75 هزار بوته و آرایش کاشت دو ردیفه به ترتیب با 8809 و 8195 کیلوگرم در هکتار بیشترین عملکرد داشتند. اثرات متقابل سطوح آبیاری و تراکم کشت در سطح یک درصد بر عملکرد ایجاد نمود اما اثرات متقابل سطوح آبیاری و آرایش کاشت و همچنین سطوح آبیاری، تراکم و آرایش کاشت، اثر سال و تکرار اختلاف معنی دار بر هیچ یک از عوامل ایجاد نکردند.

تغییر اقلیم تأثیرات متعددی بر مقدار بارش می گذارد و گرمایش نیز با شتاب بخشیدن به خشک شدن زمین، منجر به افزایش فراوانی و شدت خشکسالی ها می شود که این خود بر منحنی های سختی-مدت-فراوانی خشکسالی (SDF) مؤثر خواهد بود. هدف از این پژوهش، ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی های SDF در حوزه آبریز قره سو واقع در استان گلستان در دوره آتی می باشد. ابتدا متغیرهای بارش و دما با استفاده از سری زمانی میانگین حوزه طی سال های 2012-1983 و خروجی های مدل گردش عمومی جو CanESM2 تحت سه سناریو RCP 2. 6، RCP 4. 5 و RCP 8. 5 و مدل ریزمقیاس نمایی آماری SDSM در دوره 2048-2019 برآورد شدند. پس از آن با استفاده از شاخص شناسایی خشکسالی (RDI) سه ماهه و رویکرد تابع مفصل و دوره بازگشت شرطی منحنی های SDF مربوط به حوزه در دوره پایه و آتی استخراج شدند. نتایج نشان داد که متغیرهای بارش و دمای ماهانه در حوزه، عموماً در دوره آینده تحت سناریوهای مختلف به ترتیب کاهش و افزایش می یابد و در دوره پایه، دوره بازگشت یک رویداد خشکسالی با میزان سختی 10 و مدت برابر یا کمتر از 6 ماه، 5 سال می باشد. دوره بازگشت همین رویداد خشکسالی تحت سناریوهای RCP 2. 6، RCP 4. 5 و RCP 8. 5 به ترتیب برابر 21، 17 و 4 سال می باشد.

در این پژوهش، یک مطالعه آزمایشگاهی به منظور توسعة روابطی جدید و با دقت مناسب برای برآورد مشخصات پرش هیدرولیکی مستغرق انجام شده است. آزمایش ها در یک فلوم آزمایشگاهی با مقطع مستطیلی با طول 9 متر، عرض 5/0 متر و عمق 45/0 متر انجام شده است. این آزمایش ها در محدوده اعداد فرود بین 5/3 تا 5/11 و همچنین نسبت های استغراق های 1/0 تا 4 تنظیم شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، نیمرخ سطح آب در اعداد فرود و در نسبت استغراق های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین روابطی با دقت مناسب برای برآورد مشخصاتی همچون طول پرش مستغرق، عمق استغراق روی دریچه و همچنین افت انرژی نسبی توسعه یافته است. نتایج نشان داد که در یک عدد فرود معین، طول پرش هیدرولیکی مستغرق و افت انرژی نسبی پرش مستغرق به ترتیب بیشتر و کمتر از این مشخصات برای پرش هیدرولیکی آزاد است. به علاوه اینکه برای پرش مستغرق، در یک عدد فرود معین با افزایش نسبت استغراق، طول پرش و عمق استغراق روی دریچه افزایش و افت انرژی نسبی آن کاهش می یابد. در پایان نیز با انجام تحلیل حساسیت روابط توسعه یافته، میزان تأثیر پارامترهای حاکم بر تغییرات عمق استغراق روی دریچه و افت انرژی نسبی تعیین گردید.

افزایش استفاده از کودهای ازته به دلیل پویایی زیاد نیترات در خاک تهدیدی جدی برای آب های زیرزمینی و درنتیجه سلامت انسان است. هدف از این پژوهش بررسی مقادیر انتشارپذیری نیترات در خاک های ماسه ای درشت، متوسط و ریز در فواصل انتقال 20، 40 و 80 سانتی متری در شرایط آزمایشگاهی با مدل HYDRUS-1D می باشد. بدین منظور محلول نمک خالص نیترات پتاسیم به عنوان آلاینده پایدار تحت رژیم ماندگار با غلظت 160 میلی گرم بر لیتر به ستون های خاک اضافه شد، سپس به منظور استخراج پارامترهای موردنیاز برای رسم منحنی رخنه غلظت نیترات خروجی در حجم های تخلخل متفاوت اندازه-گیری و منحنی رخنه برای هر ستون رسم گردید. نتایج نشان داد با افزایش اندازه ذرات خاک انتشارپذیری افزایش می یابد. همچنین با افزایش متوسط فاصله انتقال در ماسه درشت و متوسط، مقدار انتشارپذیری نیترات بیش تر شد. اما در ماسه ریز مقدار انتشارپذیری با افزایش فاصله انتقال کاهش یافت. مقادیر انتشارپذیری برای ماسه ریز از 50/30 تا 55/42 سانتی متر، ماسه متوسط 06/57 تا 51/68 سانتی متر و ماسه درشت 08/68 تا 26/97 سانتی متر، محاسبه شد. درصد متوسط خطای مدل (Er) در تخمین پارامتر ضریب انتشارپذیری برای خاک ماسه ای ریز کم تر و مقدار ضریب تعیین (R2) در آن نسبتاً بیش تر از خاک های ماسه ای درشت و متوسط به دست آمد که به معنای پایین تر بودن روند کلی مقدار خطا و بالاتر بودن دقت در شبیه سازی انتقال نیترات در این مدل برای خاک ماسه ای ریز می باشد.

یکی از ابزارهای مفید برای بررسی وضعیت مدیریت خاک در کاربری های مختلف، ارزیابی کیفیت خاک است و استفاده از شاخص های کمی، یکی از مناسب ترین روش های تعیین و مقایسه کیفیت خاک ها می باشد. در این تحقیق شاخص ها و روش های انتخاب ویژگی های مؤثر برای ارزیابی کیفیت خاک در کاربری های مختلف مورد مقایسه قرار گرفتند. 17 ویژگی فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در پنج کاربری باغ، مرتع، زراعت آبی، زراعت دیم و اراضی رها شده در سه کلاس شیب کمتر از 2، 7-5 و 11-9 درصد، در جنوب شرق قزوین به عنوان مجموعه کل داده های Total Data Set)) انتخاب شدند. سپس با استفاده از روش تجزیه مولفه های اصلی (Principle Component Analysis)، هفت ویژگی به عنوان دسته داده-های حداقل (Minimum data set) انتخاب شدند. با استفاده از دو شاخص کیفیت تجمعی (Integrated quality index) و شاخص کیفیت نمرو (Nemero quality index) در این دو مجموعه داده، کیفیت خاک ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که کاربری های باغ و مرتع به ترتیب بیشترین مقدار شاخص کیفیت تجمعی و شاخص کیفیت نمرو را در هر دو مجموعه داده به خود اختصاص می دهند اما کاربری های زراعت آبی، زراعت دیم و اراضی رها شده دارای کمترین کیفیت خاک هستند و تفاوت محسوسی با دو کاربری باغ و مرتع دارند. ضریب تبیین بین دو مجموعه داده برای شاخص کیفیت تجمعی و شاخص کیفیت نمرو به ترتیب برابر 95/0 و 88/0 است که بیانگر قابل اطمینان بودن استفاده از دسته داده های حداقل به جای مجموعه کل داده ها و همچنین کارائی بهتر شاخص کیفیت تجمعی برای ارزیابی کیفیت خاک منطقه مورد مطالعه است.

نظام تلفیقی تشخیص و توصیه می تواند به عنوان روشی مؤثر در تفسیر نتایج تجزیه گیاه در محصولات زراعی و باغی مورد استفاده قرار گیرد. برای تعیین ارقام مرجع این نظام در پیاز (Allium cepa L. ) نمونه های برگ از 50 مزرعه جمع آوری و غلظت عناصر غذایی N، P، K، Ca، Mg، Fe، Mn، Zn، Cu و B تعیین شدند. با توجه به عملکرد محصول، مزارع به دو گروه با عملکرد زیاد و کم تقسیم شدند. ارقام نظام تلفیقی تشخیص و توصیه برای نسبت های مختلف عناصر غذایی تعیین و شاخص های نظام تلفیقی تشخیص و توصیه که در ارزیابی تعادل عناصر غذایی و اولویت بندی کمبود و بیش بود عناصر غذایی در گیاه مورد استفاده قرار می گیرند، محاسبه شدند. از لحاظ میانگین شاخص های این نظام، ترتیب نیاز غذایی برای عناصر پر مصرف به صورت Ca> K> P> Mg> N و برای عناصر کم مصرف Cu > Mn > B > Zn > Fe برای مزارع با عملکرد کم بدست آمد. دامنه کفایت غلظت عناصر غذایی پر مصرف و کم مصرف با استفاده از روش نظام تلفیقی تشخیص و توصیه تعیین گردید. دامنه کفایت برای غلظت عناصر غذایی پر مصرف N، P، K، Ca، Mg به ترتیب 68/3-9/2، 39/0-21/0، 4/6-7/3، 6/2-38/1 و 33/0-23/0 درصد و برای عناصر غذایی کم مصرف Fe، Zn، Mn، Cu و B به ترتیب 154-86، 32-9، 65-44، 18-9 و 35-23 میلی گرم بر کیلوگرم بودند. همچنین شاخص های تعادل تغذیه ای نظام تلفیقی تشخیص و توصیه در کلیه مزارع با عملکرد کم خیلی بیشتر از صفر بود.

ویژگی های تولید رواناب یکی از مهم ترین مؤلفه های هیدرولوژیکی و، نمایان گر وضعیت سلامت آبخیزها می باشد. هم چنین نفوذ آب در خاک یکی از مؤلفه های خاکی مهم تعیین کننده تولید رواناب بوده که راه کارهای متعددی برای بهبود آن مورد استفاده و بررسی آزمایش قرار گرفته، ولی است. حال آن که نقش افزایش جمعیت ریزموجودات خاک زی با هدف بهبود مقدار نفوذ آب در خاک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لذا در پژوهش حاضر سعی شد تأثیر افزایش مصنوعی جمعیت باکتری های خاک به عنوان راه کاری کاملاً زیستی و نوین در بهبود ویژگی های نفوذپذیری خاک مورد ارزیابی قرار گیرد. بر همین اساس، ضمن نمونه برداری از یک خاک حساس به فرسایش از منطقه مرزن آباد-کندلوس، باکتری های مفید خاک شامل گروه Bacillus subtilisوAzotobacter sp. جداسازی و به همراه ماده ی غذایی محرّک B4 به صورت جداگانه و ترکیبی روی فلوم های کوچک فرسایشی تلقیح شدند. با گذشت 60 روز از تلقیح، مقدار نفوذ آب در خاک پس از شبیه سازی باران در شرایط آزمایشگاهی اندازه گیری شده و تجزیه و تحلیل های آماری صورت گرفت. نتایج نشان داد که تمام تیمارهای تلقیحی جداگانه باکتری های گروه Bacillus subtilis وAzotobacter sp.، ماده ی غذایی محرّک B4 و ترکیبی باکتری ها با ماده ی غذایی محرّک B4 در سطح اطمینان 99 درصد باعث افزایش نفوذ آب در خاک و طبعاً کاهش حجم و ضریب رواناب نسبت به تیمار شاهد شدند. تیمارهای تلقیح جداگانه باکتری های گروه Bacillus subtilis وAzotobacter sp.، ماده غذایی B4 و ترکیبی آن ها به ترتیب منجر به افزایش 18، 10 و 21 درصدی نفوذ آب در خاک شدند. نتایج پژوهش فعلی ضمن تأیید نقش غنی سازی جمعیت باکتریایی سطح خاک از طریق تلقیح و تحریک باکتری ها در افزایش نفوذ، نشان داد که تلقیح ترکیبی باکتری با ماده حمایتی محرّک و غذایی بهترین عملکرد در افزایش نفوذ آب در خاک مورد مطالعه را داشت.

مطالعات پیدایش و تکامل خاک مبتنی بر درک صحیح از فرآیندهای ژئوشیمیایی حاکم بر محیط های خاک سازی و نحوه تشکیل خاک ها می باشد. در این تحقیق ویژگی های فیزیکوشیمایی و ژئوشیمیایی خاک های تشکیل شده بر روی سنگ مادر بازالت در 6 خاکرخ منتخب در یک ردیف اقلیمی متشکل از سه اقلیم خشک (اشتهارد)، نیمه خشک (قزوین) و نیمه-مرطوب (رودبار) مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت کل برخی عناصر در تمام افق های خاک تعیین و با سنگ مادر مقایسه شد و نقش ترکیب ژئوشیمیایی سنگ مادر بر غلظت کل عناصر مذکور در خاک بررسی گردید. به علاوه، الگوهای غنی شدن-تهی شدن و آنالیز توازن جرم عناصر با استفاده از عنصر مرجعTi تعیین شد. عناصر مختلف الگوهای غنی شدن-تهی شدن متفاوتی را نشان دادند. در خاک های منطقه خشک، نقش ماده مادری و خصوصیات لیتوژنیک در غلظت عناصر نسبت به دو منطقه دیگر بیشتر است و غلظت عناصر موجود در خاک به دلیل هوادیدگی و آبشویی کمتر خاک ها به سنگ مادر نزدیک تر بود. درحالی که با حرکت به اقلیم های مرطوب تر، فرآیندهای خاک سازی شدت بیشتری پیدا کرده و الگوهای غنی شدن-تهی شدن عناصر روند متفاوتی نشان می دهند. توزیع برخی عناصر مانند منیزیم، کلسیم، آهن و مس بیشتر تحت تاثیر فرآیندهای خاک سازی و برخی عناصر دیگر مانند سدیم، آلومینیوم، سیلیس، فسفر، کلر، منگنز، مولیبدن، کادمیوم و سرب متاثر از مواد مادری هستند. به طور کلی بخشی از تفاوت مشاهده شده در تغییرات غلظت عناصر را می توان به ماهیت شیمیایی و قابلیت تحرک بالای برخی عناصر، و بخش دیگر را به سرعت هوادیدگی ماده مادری تحت تاثیر تغییرات زیست اقلیمی نسبت داد.

آب و کود نیتروژن دو نهاده اصلی تولید محصولات کشاورزی اند و کمبود هر یک باعث کاهش عملکرد محصول می گردد. کم آبیاری یکی از راه کارهای مدیریت آب در مناطق خشک و نیمه خشک بوده ولی بر روی نیاز نیتروژن اثرگذار است. استفاده از نیتروژن بیشتر از نیاز گیاه، باعث اتلاف سرمایه و آلودگی محیط زیست خواهد شد. در این پژوهش اثر متقابل آب و کود نیتروژن بر روی حداکثر عملکرد محصول و حداکثر بازده مصرف آب در محصول ذرت با استفاده از تئوری الاستیسیته بررسی شد. آزمایش ها در تابستان 1393 در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان واقع در منطقه پاکدشت، جنوب شرق تهران اجرا شد. کرت های خردشده به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار آب و چهار تیمار کود نیتروژن در سه تکرار پیاده شد. حداکثر عملکرد محصول بدون اعمال کم آبی و حداکثر بازده مصرف آب با اعمال کم آبیاری با استفاده معادلات حاکم بر تئوری الاستیسیته محاسبه گردید. نتایج نشان داد، حداکثر عملکرد محصول به میزان 27467 کیلوگرم در هکتار با مصرف 1011 میلی متر آب و 300 کیلوگرم کود ازت به دست می آید و بازده مصرف آب برابر با 75/2 کیلوگرم در مترمکعب برآورد شد. حداکثر بازده مصرف آب برابر با 02/3 کیلوگرم در مترمکعب با اعمال کم آبیاری به میزان 87 درصد نیاز آبی ذرت و مصرف 375 کیلوگرم کود ازت در هکتار برآورد شد.

در پژوهش حاضر از نرم افزار HYDRUS-2D/3D برای برآورد پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن-معلم در سه بافت متفاوت خاک به روش معکوس، با استفاده از داده های نفوذسنج استوانه های دوگانه، استفاده شد. برای این منظور نه گزینه با تعداد متفاوت پارامترهای هیدرولیکی انتخاب شده برای فرایند بهینه سازی (5، 4 و 3 پارامتر)، در سه گروه مجزا تعریف شد. در گروه اول تنها از داده های نفوذ تجمعی اندازه گیری شده به عنوان ورودی نرم افزار استفاده شد. در گروه دوم مقدار رطوبت خاک اندازه گیری شده در پتانسیل ماتریک 330-سانتی متر (FC) و در گروه سوم از میزان رطوبت در پتانسیل های ماتریک 330-(FC) و15000-سانتی متر (PWP) به عنوان داده های تکمیلی برای حل معکوس در کنار داده های نفوذ تجمعی، استفاده شد. نتایج نشان داد با کاهش تعداد پارامترهای برآوردی در هر گروه، خطای برآورد کاهش و دقت تخمین سایر پارامترهای هیدرولیکی خاک افزایش می یابد. همچنین استفاده از رطوبت FC در کنار داده های نفوذ تجمعی باعث کاهش خطای برآورد شد. بنابراین انتخاب سه پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks)، شکل منحنی رطوبتی (n) و پارامتر مرتبط با عکس مکش در نقطه ورود هوا (α ) به عنوان پارامترهای تخمینی و استفاده همزمان ازFC و داده های نفوذ تجمعی اندازه-گیری شده با کمترین میزان خطای شبیه سازی همراه بود. در این گزینه مقادیر RMSE(cm3)، NRMSE، AIC و R2 به ترتیب برابر با 1259، 2/528، 0081/0 و 9999/0 برای خاک لوم شنی، 242، 0/79، 0059/0 و 9988/0 برای خاک لومی و 298، 6/153، 0174/0 و 9983/0 برای خاک رس سیلتی بود. افزودن رطوبت PWP میزان خطا را در هر سه نوع بافت خاک افزایش داد.

سدهای انحرافی به منظور بالا بردن تراز سطح آب رودخانه و انتقال آب به کانال اصلی شبکه های آبیاری طراحی می شوند. در صورتی که ابعاد قسمت های مختلف سد انحرافی در طراحی بزرگ در نظر گرفته شود، پایداری آن تأمین شده اما به دلیل افزایش حجم مصالح مورداستفاده، هزینه احداث آن بیشتر می شود. بنابراین مهندس طراح باید مقطع سدی را انتخاب کند که کمترین حجم مصالح به کاررفته را داشته باشد و در ضمن پایدار نیز باشد. مقطع بهینه سد انحرافی را می توان با استفاده از روش های کلاسیک و هوشمند به دست آورد. هدف از این پژوهش ارائه مدل کامپیوتری بر اساس الگوریتم ژنتیک برای طراحی بهینه ابعاد سد انحرافی می باشد که علاوه بر رعایت ضوابط و قوانین طراحی، کمترین حجم مصالح مورداستفاده را داشته باشد. متغیرهای تصمیم مورداستفاده در بهینه سازی مقطع سد انحرافی شامل ارتفاع دیواره آب بند بالادست و پایین دست سد، شیب بدنه در بالادست، ضخامت حوضچه آرامش، ضخامت کف بند بتنی و طول کف بند بتنی بالادست است. تابع هدف نیز حداقل کردن حجم مصالح مورداستفاده و قیدهای طراحی شامل رعایت ضرایب اطمینان پایداری سد در مقابل آبشستگی، لغزش، واژگونی و گسیختگی خاک می باشد. در این مطالعه، ابتدا برنامه بهینه سازی مقطع سد انحرافی با استفاده از الگوریتم ژنتیک به زبان ویژوال بیسیک تهیه شد و سپس مقطع سد انحرافی نازلیان با استفاده از مدل بازطراحی و با مقطع اجراشده، مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد در صورت استفاده از الگوریتم ژنتیک در طراحی سد انحرافی نازلیان برای ضریب واژگونی مجاز 1/2 حدود 4/15 درصد حجم مصالح کاهش می یافت و ازلحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر طراحی می شد. همچنین مقدار مناسب برای تعداد نسل، اندازه جمعیت، احتمال تزویج و احتمال جهش برای بهینه سازی سد انحرافی به ترتیب 100، 30، 55/0 و 05/0 تعیین شد.

با توجه به محدودیت منابع اساسی تولیدی نظیر آب، تخصیص این منابع از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور جلوگیری از هدر رفت منابع آب زیرزمینی و سطحی و همچنین افزایش رونق اقتصادی زارعین، اعمال سیاست هایی که بر اساس الگوی کشت و حفظ منابع آب پایه ریزی شده اند، ضرورت می یابد. در چنین شرایطی انتخاب روشی که بتواند اهداف متعدد را در یک محیط شبیه سازی نموده و مدیر را برای انتخاب بهترین روش راهنمایی نماید مهم و ضروری به حساب می آید. یکی از این روش ها استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری چندهدفه است. در این مطالعه به منظور تعیین الگوی کشت بهینه در افق سال 1418 شمسی، افزایش درآمد کشاورزان و همچنین کاهش افت سطح آب در آبخوان دشت بیرجند تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم به عنوان هدف انتخاب شدند. همچنین برای رسیدن به هدف فوق از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه ازدحام ذرات استفاده شد. به منظور شبیه سازی رفتار مؤلفه های اقلیمی از خروجی های مدل BCM2 تحت سناریوی انتشار B1 استفاده شد. نتایج و یافته های تحقیق حاضر نشان داد که ظرفیت های لازم برای رسیدن به حالت مطلوب تری نسبت به وضعیت فعلی وجود دارد، به طوری که مقادیر بهینه الگوی کشت برای محصولات زراعی و باغی دشت می توانند علاوه بر افزایش درآمد کل حاصل از فروش محصولات به کاهش افت سطح آبخوان نیز کمک شایانی را نمایند. افزایش سطح زیر کشت محصولاتی نظیر زعفران، زرشک و عناب به عنوان ظرفیت های بخش کشاورزی در الگوی کشت بهینه می تواند ضمن کاهش افت ارتفاع سطح آبخوان موجبات توسعه اقتصادی را نیز فراهم نماید. همچنین نتایج نشان داد در حالتی که کمترین افت سطح آبخوان به وجود آید، مقدار میانگین سود به هزینه کل محصولات معادل 86/3 خواهد بود. میزان افت سطح آب آبخوان در این وضعیت معادل 9/26 سانتی متر در سال به دست آمد.