حفاظت منابع آب و خاک
سال:1391 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

پژوهش حاضر به منظور بررسی الگوی تغییرات مولفه های رواناب از جمله میزان رواناب در طول مدت زمان بارندگی، مجموع رواناب خروجی از سطح مطالعاتی، زمان شروع و خاتمه رواناب و حتی میزان رواناب در گام های زمانی مختلف متاثر از پلی آکریل آمید (PAM) در آزمایشگاه شبیه ساز باران و فرسایش انجام گرفت. در این پژوهش، از سه کرت کوچک مکعبی به ابعاد 0.5 متر و حجم کلی 0.125 مترمکعب و با شیب 20 درصد استفاده شد. تیمارهای پژوهش شامل تیمار شاهد و هفت تیمار با مقادیر 0.4، 0.6، 1، 2، 3، 4 و 6 گرم در مترمربع از PAM بوده است. نتایج پژوهش بیانگر کاهش غیرمعنی دار (P=0.49) میزان رواناب تیمارهای مختلف PAM بود. همچنین کاهش مقدار رواناب در تیمارهای با مقادیر مختلف PAM از روند خاصی تبعیت نکرد. افزون بر این، بیشترین کاهش مجموع رواناب به ترتیب در تیمارهای 2، 6 و 1 گرم در مترمربع اتفاق افتاد. زمان شروع رواناب با افزایش مقدار PAM تا دو گرم در مترمربع، افزایش و زمان خاتمه رواناب با افزایش مقدار PAM تا یک گرم در مترمربع، کاهش یافته است. همچنین با ارزیابی مقدار رواناب در گام های زمانی مشترک به طور جداگانه مشاهده شد که استفاده از PAM در مهار رواناب در تمام گام ها به جز گام زمانی اول و سوم اختلافی معنی دار (P>0.12) ندارد.

آلودگی زدایی خاک های آلوده به مواد نفتی برای حفاظت بهینه از منابع آب و خاک بسیار ضروری است. هر گونه آلودگی زدایی چنین خاک های مستلزم ارزیابی کمی ویژگی های هیدرولیکی خاک در حضور این آلاینده ها می باشد. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی نگهداشت خاک و اثر مقدار NAPL بر توانایی نگهداشت خاک در شرایط سه فازی NAPL-آب-هوا بود. بدین منظور، منحنی های نگهداشت خاک در سه نسبت اولیه 75-25، 50-50 و 25-NAPL 75-آب بوسیله دستگاه ستون آویزان تعیین شد. سپس منحنی های نگهداشت خاک توسط سه مدل ون گنوختن، بروکس - کوری و کمپبل برآورد شد. همچنین، دقت مدل های هیدرولیکی بوسیله آماره های ME، RMSE، EF، CD وCRM  آزموده شد. نتایج نشان داد که مقدار پارامترهای توزیع تخلخل و نقطه ورود هوا در مدل های هیدرولیکی با افزایش LNAPL در محیط سه فازی کاهش یافت. بنابراین شیب و مکش نقطه ورود هوا در منحنی های نگهداشت خاک در سیستم های سه فازی افزایش می یابد. همچنین در مقدار معینی فاز مایع، مکش بیشتری برای زهکشی مایع خاک در سیستم های سه فازی NAPL-آب-هوا نسبت به دو فازی آب - هوا لازم است. بنابراین خاک نگهداشت بیشتری برای سیستم های سه فازی دارد. همچنین مقدار آماره ها نشان داد که مدل ون گنوختن برآورد مناسب تری از منحنی نگهداشت NAPL در سیستم سه فازی دارد.

آلودگی خاک با فلزات سنگین یکی از چالش های مهم در ارتباط با حفاظت منابع آب و خاک است. کادمیم یکی از مهمترین آلاینده های زیست محیطی است که با توجه به تحرک خیلی زیاد در چرخه خاک – گیاه - انسان و اثرات نامطلوبی که بر انسان و حیوان دارد، پالایش آن از خاک های آلوده بسیار ضروری است. یکی از راه های آلودگی زدایی خاک گیاه پالایی است که در آن از گیاهان بیش اندوز برای جذب آلاینده ها از خاک های آلوده استفاده می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی امکان آلودگی زدایی کادمیم از خاک با استفاده از گیاه شاهی بود. بدین منظور، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 6 تیمار شامل شاهد، 3، 5، 10، 25 و 50 میلی گرم کادمیم در هر کیلوگرم خاک و 4 تکرار در گلخانه اجرا گردید. پس از طی دوره رشد، گیاهان از خاک برداشت و غلظت کادمیم تجمع یافته در اندام های هوایی و ریشه گیاه و همچنین خاک تیمارهای مختلف اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که در تمام تیمارها با افزایش غلظت کادمیم در خاک، مقدار جذب کادمیم در ریشه افزایش می یابد. با افزایش غلظت کادمیم در خاک، غلظت کادمیم در اندام هوایی 19.3 و در ریشه حدود 34 برابر شد. این نتایج نشان دهنده توانایی زیاد ریشه و اندام هوایی شاهی برای جذب کادمیم از خاک های آلوده است. مجموع میانگین مقادیر کادمیم جذب شده در ریشه 65.18 و در اندام هوایی 60.86 میلی گرم بر کیلوگرم بود. همچنین، با افزایش غلظت کادمیم، زمان لازم برای پالایش گیاهی نیز افزایش یافته و کمترین زمان لازم مربوط به پالایش غلظت 3 میلی گرم بر کیلوگرم بود. بنابراین با توجه به اینکه شاهی گیاهی با دوره رشد نسبتا کوتاه و عملکرد بالا می باشد، می توان از این گیاه به عنوان گیاهی بیش اندوز برای پالایش خاک های آلوده به کادمیم استفاده کرد.

مدل های شبیه ساز رشد محصولات کشاورزی با هدف درک واکنش گیاهان به تغییر شرایط محیطی و ارزیابی صفات فیزیولوژیک و مرفولوژیک گیاه در جهت بهبود عملکرد محصول و کمک به استفاده بهینه از منابع آب و خاک مورد استفاده قرار می گیرند. ارزیابی عملکرد این مدل ها پیش نیاز کاربرد آنها در ارزیابی راه کارهای مدیریتی مختلف می باشد. در این مطالعه، مدل گیاهی CERES-Barley از مدل های موجود در بسته نرم افزاری DSSAT (نسخه 4) با استفاده از روش مدل سازی معکوس و مدل PEST واسنجی گردید. این مطالعه، شامل 11 تیمار با سه تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. تیمارهای آبی شامل (T100) 100، (T90) 90، (T80) 80، (T70) 70، (T60) 60، (T50) 50، (T40) 40، (T30) 30، (T20) 20، (T10) 10 درصد نیاز آبی گیاه بود. تیمار دیم نیز با دو آبیاری در زمان کاشت (11 آبان) و اولین آبیاری بهاره (20 فروردین) پیش از اعمال تنش (T0) بود. نتایج نشان داد که مدل CERES-Barley می تواند تا تیمار T50 این مقادیر را با دقتی مناسب شبیه سازی نماید. مقدار آماره SRMSE در تیمارهای بین T100 تا T50 برای شبیه سازی عملکردهای دانه، کاه و کل به ترتیب برابر با %5.5، %10.9 و %3.6 بدست آمد. همچنین مقادیر R2 های مربوطه به ترتیب برابر با 95%، 69% و 93% محاسبه شد.

حفاظت خاک در برابر فرسایش سیلابی برای بهره برداری بهینه از منابع آب و خاک بسیار ضروری است. یکی از روش های ساختمانی موثر و کارآمد در تخلیه سیلاب در مناطق پرشیب شهری، استفاده از کانال های سیلابروی پلکانی می باشد. مشخصه عمده جریان عبوری از کانال های سیلابروی پلکانی، وجود تلاطم بسیار شدید و هوادهی سطحی زیاد می باشد که در اغلب مطالعات صورت پذیرفته، خصوصیات آشفتگی و تلاطم جریان بطور کامل مورد بررسی و ارزیابی قرار نگرفته است. در این تحقیق، جریان کاملا متلاطم آب و هوا بر روی مدل فیزیکی نسبتا بزرگ مقیاس از سرریز پلکانی بصورت سیستماتیک مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. مطالعه آزمایشگاهی حاضر شامل اندازه گیری های مربوط به ویژگی های جریان آب - هوا در رژیم های مختلف جریان بر روی مدل تنداب پلکانی (متر 1=0.10، متر h=0.04، q=21.8o)، بر روی موقعیت آستانه شروع هوادهی طبیعی جریان، پروفیل های سرعت و نیز شدت آشفتگی جریان می باشد. برای انجام اندازه گیری های مربوط به تعیین پروفیل سرعت و پارامتر شدت آشفتگی در امتداد جریان دوفازی عبوری از سرریز، از دستگاه کاوشگر الکتریکی دو سوزنه که توسط نویسندگان، طراحی، توسعه و واسنجی شده است، استفاده گردید. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که مشخصه های تلاطم در نواحی مختلف از عمق جریان بر روی پله ها متفاوت می باشند. بطور کلی، نتایج نشان داد که 1- پارامتر شدت تلاطم در مجاورت کف پله و در زیر لایه لزج بسرعت افزایش یافته و در محدوده ناحیه میانی (0.4£y/dc£0.5) به حداکثر مقدار خود می رسد و سپس در ناحیه فوقانی از عمق جریان بتدریج کاهش می یابد 2-توزیع قائم سرعت در جهت جریان از قانون توانی پیروی می کند و در مجاورت سطح آزاد جریان به بیشینه مقدار خود خواهد رسید 3- تشدید تلاطم در ناحیه میانی از عمق جریان ناشی از تغییر شکل ها و اصلاحات پیوسته در ساختار سطحی جریان آب - هوا می باشد.

بهسازی خاک های شور از دیدگاه حفاظت بهینه منابع خاک و آب اهمیت فراوانی دارد. در خاک های شور، عملکرد گیاه مستقیما از مقدار املاح محلول در نیمرخ خاک و موقعیت سطح ایستابی شور متاثر می شود. نخستین گام برای بهسازی این خاک ها، کاهش شوری خاک تا حد بهینه از راه آبشویی املاح و جلوگیری از ماندابی شدن آنها است. بهسازی خاک های شور به کیفیت آب کاربردی، مقدار آب کاربردی و وضعیت زهکشی خاک بستگی دارد. هدف از این پژوهش، ارائه مدلی تجربی برای شوری زدایی خاک های شور به گونه ای بود که تنها با تغییر برخی پارامترهای محیطی و محلی بتوان آب اصلاحی مورد نیاز و حد نهایی شوری را برآورد کرد. بدین منظور، منطقه ای به مساحت 3216 هکتار در استان خوزستان با کلاس شوری و سدیمی S4A3 انتخاب شد. آزمون های صحرایی مورد نیاز با استفاده از استوانه های دوگانه و با آرایشی دایره ای، با دو تیمار و دو تکرار اجرا گردید. در تیمار نخست از هیچگونه ماده اصلاحی استفاده نشد و تنها با کاربرد 100 سانتی متر آب آبشویی در چهار تناوب 25 سانتی متری اجرا شد. لیکن در تکرار دوم، پنج تن در هکتار اسید سولفوریک به کار رفت و ادامه آبشویی با استفاده از آب آبیاری انجام شد. نمونه های خاک پیش، حین و پس از کاربرد هر تناوب آبیاری از اعماق 25-0، 50-25، 75-50، 100-75، 125-100 و 150-125 سانتی متری برداشت و تجزیه های فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز بر روی آنها انجام شد. پس از دستیابی به نتایج حاصل از آزمایشات، نسبت به برازش مدل های تجربی - ریاضی اقدام شد. نتایج نشان داد که از میان مدل های مورد بررسی، مدل لگاریتمی در مقایسه با دیگر مدل ها از کارآیی بهتری برای تخمین مقدار آب لازم برای بهسازی خاک های شور برخوردار است. در نهایت، مدل پیشنهادی با میانگین وزنی آب مورد نیاز آبشویی 38 سانتی متر که کمترین مقدار نسبت به سایر مدل ها است به عنوان مدل برتر انتخاب گردید. این مدل از نظر صرفه جویی در مصرف آب مورد نیاز آبشویی در رتبه نخست قرار گرفت.

بحران آب در مناطق خشک و نیمه خشک مساله ای همه گیر است. در چنین شرایطی، ارزیابی واکنش گیاهان به تنش آبی و تخمین تابع تولید ضروری می نماید. ارتباط میان عملکرد، تبخیر و تعرق و کارایی مصرف آب محصول سیب زمینی در شرایط آبیاری قطره ای (زیرسطحی) با استفاده از آنالیز حاشیه ای تابع تولید مبتنی بر تبخیر و تعرق در این پژوهش بررسی شد. بدین منظور، این پژوهش در بهار 88، در یکی از مزارع دشت دهگلان واقع در استان کردستان به اجرا درآمد. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار آب آبیاری (شامل 120، 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی) و در سه تکرار انجام شد. در خلال آزمایش مقادیر تبخیر و تعرق و عملکرد هر تیمار اندازه گیری شدند. تحلیل توابع تولید در دو حالت خطی و درجه دوم انجام گردید. نتایج نشان داد در حالتی که تابع، خطی و تبخیر و تعرق حداکثر است، شاخص الاستیسیته از نظر عددی معادل فاکتور واکنش عملکرد (Ky) می باشد و زمانی که تابع تولید درجه دوم است، مقدار تبخیر و تعرق مورد نیاز برای دستیابی به حداکثر کارایی مصرف آب کمتر از تبخیر و تعرق لازم برای حصول عملکرد حداکثر می باشد. حداکثر عملکرد در تبخیر و تعرق 345 میلی متر به دست آمد و حداکثر کارایی مصرف آب در تبخیر و تعرق 222 میلی متر حاصل شد که 55.4 درصد از تبخیر و تعرق حداکثر کمتر است. در حالی که عملکرد حداکثر تنها 27.7 درصد بزرگتر از مقدار عملکرد محصول در کارایی مصرف آب حداکثر بود. بررسی ارتباط میان تبخیر و تعرق، عملکرد و کارایی مصرف آب نشان داد که در صورت محدودیت منابع آبی، دستیابی به کارایی مصرف آب بیشینه استراتژی مناسبی در حفظ منابع آبی می باشد.