تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1399 | دوره:51 | شماره:3 |تعداد مقالات:20

بخش کشاورزی در فرآیند رشد و توسعه اقتصادی جوامع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. کاربرد کودهای نیتروژنی به عنوان یکی از مهم ترین عوامل تولید و افزایش بهره وری محصولات کشاورزی به شمار می آید. مدیریت و مصرف بهینه کود صرفاٌ بر اساس آزمایش های مزرعه ای یا گلخانه ای زمان بر و هزینه بر است. لذا مدل هایی که اثرات تنش های مختلف حاصلخیزی بر تولید محصول را شبیه سازی می کنند، ابزارهایی مفید در برنامه ریزی و بهینه سازی مصرف کود هستند. در مدل AquaCrop میزان عملکرد محصول تحت تنش کودی توسط روش نیمه کمی (Semi-quantitative) شبیه سازی می شود. هدف از این تحقیق، شبیه سازی پاسخ گیاه به تیمارهای مختلف کوددهی و ارزیابی روش نیمه کمی در مدل AquaCrop است. بدین منظور، گیاه ریحان در داخل گلخانه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران طی دو دوره کشت شد. بررسی اثر تنش حاصلخیزی در پنج سطح کاربرد کود نیتروژنی (کود اوره) و سه تکرار انجام شد. ابتدا روش نیمه کمی مورد واسنجی قرار گرفت. نتایج واسنجی نشان داد، ضریب بهره وری آب نرمال شده در اثر تنش حاصلخیزی به میزان 41 درصد کاهش یافت. سپس مدل AquaCrop در تخمین متغیرهای زیست توده و پوشش گیاهی با استفاده از شاخص های آماری صحت سنجی شد. دامنه تغییرات به دست آمده برای شاخص های R2، MBE و RRMSE برای متغیر زیست توده گیاه به ترتیب برابر با 98/0-95/0، 56/21-72/1 گرم بر مترمربع، 07/19-42/17 درصد و برای پوشش گیاهی به ترتیب برابر با 78/0-66/0، 86/12-44/6 درصد و 83/21-66/19 درصد بود. با توجه به نتایج، از مدل AquaCrop و روش نیمه کمی می توان به عنوان یک ابزار مناسب جهت شبیه سازی رشد گیاه در شرایط تنش حاصلخیزی استفاده نمود.

کم آبیاری روش مدیریت مصرف آب است که با حذف آب اضافه، موجب افزایش کارآیی مصرف آب می شود. کاربرد تنظیم کننده های رشد گیاه (مانند اسید سالیسیلیک) باعث افزایش مقاومت گیاهان تحت تنش می شود. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر محلول پاشی اسید سالیسیلیک در سطوح متفاوت آبیاری بر عملکرد و کارآیی مصرف آب بود. پژوهش بر اساس آزمایش فاکتوریل بر پایه بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار از خرداد تا آبان ماه 1397 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زنجان روی گیاه خیار رقم (cv. Kish F1) انجام شد. تیمارهای آزمایش غلظت اسید سالیسیلیک در 3 سطح (0/3، 5/1 و صفر میلی مولار) و سطوح آبیاری در 3 سطح (100، 80 و 60 درصد نیاز آبی) بود. تیمار 100 درصد نیاز آبی و صفر میلی مولار اسید سالیسلیک به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج، محلول پاشی بوته های خیار با 0/3 میلی مولار اسید سالیسیلیک نسبت به تیمار صفر میلی مولار، باعث 32 درصد افزایش در میانگین شاخص کلروفیل برگ در تیمار 100 درصد نیاز آبی و 21 و 4/9 درصد افزایش در میانگین سطح برگ و محتوای نسبی آب برگ (به ترتیب) در تیمار 80 درصد نیاز آبی شد. بیش ترین میانگین تعداد میوه در بوته، عملکرد کل و کارآیی مصرف آب در تیمار 0/3 میلی مولار اسید سالیسیلیک حاصل شد (به ترتیب 9/9 عدد، 1/34 تن در هکتار و 1/15 کیلوگرم بر مترمکعب) که نسبت به تیمار صفر میلی مولار اسید سالیسیلیک به ترتیب 4/38، 0/39 و 0/40 درصد افزایش داشت. بر اساس نتایج پژوهش، اعمال 20 درصد کم آبیاری و 0/3 میلی مولار اسید سالیسیلیک برای گیاه خیار در منطقه زنجان پیشنهاد می شود.

در این تحقیق از معادلات دیفرانسیل مرتبه کسری برای مدل سازی نیمرخ سطح آب درون محیط متخلخل در دامنه مرتبه ی کسری صفر تا یک برای جریان متلاطم کاملاً توسعه یافته استفاده گردید و معادله توسعه یافته تحت شرایط قانون دارسی، به روش تحلیلی حل گردید. مدل آزمایشگاهی شامل یک محیط متخلخل درشت دانه به طول 4/6 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 1 متر و شامل مصالح گرد گوشه می باشد که آزمایش ها برای حالت های مختلف دبی جریان و سه شیب افقی، 4 و 3/20 درصد انجام شد. پارامترهای مدل و محیط متخلخل بر مبنای داده های آزمایشگاهی واسنجی گردیدند. به منظور ارزیابی حل تحلیلی حاضر، نتایج با داده های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج به دست آمده توافق رضایت بخشی با داده های تجربی نیمرخ سطح آب را در هر سه شیب موردنظر نشان داد. به طوری که حداکثر خطای مدل پیشنهادی نسبت به داده های تجربی 5/3 درصد است. طبق تحقیق حاضر، روش پیشنهادی می تواند برای تجزیه و تحلیل نیمرخ سطح آب در شرایط جریان های غیر دارسی توصیف بهتری نسبت به مدل دارسی در محیط های متخلخل ارائه کند.

بیوچار به دلیل توانایی در بهبود حاصلخیزی خاک، غیرمتحرک کردن آلاینده ها و هم چنین یک روش مناسب برای ترسیب کربن و به عنوان مخزن کربن مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. به منظور بررسی تأثیر دمای گرماکافت و نوع ضایعات آلی بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی بیوچارهای تولیدی، آزمایشی در قالب طرح کاملاً تصادفی و به صورت فاکتوریل با دو عامل نوع ضایعات آلی (کاه و کلش گندم و پوست گردو و بادام) و دمای گرماکافت (300 و ° C500) و در سه تکرار طراحی شد. نتایج نشان داد که میزان EC، pH، خاکستر و CEC بیوچارهای تولیدی در دمای گرماکافت ° C300 افزایش یافت. با افزایش دمای گرماکافت به ° C500 میزان OC، CEC و گروه های عاملی سطحی بیوچارهای تولیدی نسبت به بیوچارهای تولیدی در دمای ° C300 کاهش یافت، ولی میزان pH، خاکستر و EC بیوچار با افزایش دمای گرماکافت به ° C500 افزایش یافت. بیش ترین میزان EC، pH، مواد محلول در آب، خاکستر و کم ترین میزان جرم مخصوص ظاهری مربوط به بیوچار کاه و کلش گندم تولیدی در دمای گرماکافت ° C500 بود. بیش ترین میزان کربنات کلسیم معادل مربوط به بیوچار پوست بادام تولیدی در دما گرماکافت ° C500 حاصل شد. با افزایش دمای گرماکافت از 300 به ° C500 درصد عملکرد تولید بیوچار کاهش، ولی میزان هدررفت و خروج مواد فرار مانند CO2 افزایش یافت. در کل، خصوصیات بیوچارهای تولیدی تابع نوع مواد اولیه و شرایط گرماکافت (دما و زمان ماندگاری) بود.

انتشارات اتمسفری از صنعت سیمان یکی از منابع اصلی آلودگی محیط زیست است. برای ارزیابی تأثیر گردوغبار سیمان بر برخی از ویژگی های خاک در اطراف کارخانه سیمان یاسوج 61 نمونه خاک از کاربری های مختلف در عمق 0-30 سانتی متری تهیه شد. ویژگی های مختلف خاک شامل pH، هدایت الکتریکی خاک، مواد آلی، کربنات کلسیم معادل، درصد شن، رس، سیلت و غلظت کل فلزات نیکل، منگنز، سرب و کادمیوم اندازه گیری شدند. به منظور بررسی نرمال بودن داده ها از آزمون کلموگروف-اسمیرنوف استفاده شد. نتایج نشان داد خاک های مورد مطالعه آهکی، غیرشور و قلیایی دارای 44/18 تا 54 درصد کربنات کلسیم معادل، 82/0 تا 19/2 درصد ماده آلی، 07/0 تا 96/0 دسی زیمنس بر متر هدایت الکتریکی و pH برابر 72/6 تا 02/8 بودند. مقادیر نیکل در دامنه ی 98/214 تا 34/268 میلی گرم بر کیلوگرم، مقادیر منگنز در دامنه ی 45 تا 708 میلی گرم بر کیلوگرم، مقادیر سرب در نمونه های خاک در دامنه ی 25/2 تا 75/168 میلی گرم بر کیلوگرم و مقادیر کادمیوم در نمونه های خاک در دامنه 37/0 تا 12/11 میلی گرم بر کیلوگرم متغیر بودند. در نمونه های بررسی شده، میانگین غلظت فلزات نیکل، منگنز، سرب و کادمیوم به ترتیب 53/243، 46/436، 47/18 و 96/0 میلی گرم بر کیلوگرم بود. ترتیب فراوانی میانگین غلظت فلزات سنگین به صورت Mn >Ni >Pb >Cd بود. غلظت نیکل و کادمیوم در تمام نمونه های خاک و غلظت منگنز و سرب در تعدادی از نمونه های خاک کارخانه سیمان یاسوج بسیار بالاتر از استانداردهای جهانی USEPA بود. غلظت بالای این فلزات در خاک های همجوار کارخانه در نتیجه فعالیت های مختلف فرآوری مواد در فرآیند تولید سیمان و حرکت وسایل نقلیه در اطراف کارخانه سیمان است که نمایانگر تأثیر آلاینده-های منتشر شده از این کارخانه در بالا رفتن غلظت فلزات است.

تأمین تقاضای آب به دلیل رشد سریع جمعیت و توسعه مناطق ساحلی، تشدید پیشروی آب شور به سمت آب های زیرزمینی ساحلی را به یک مسئله جهانی در این مناطق تبدیل کرده است. تحلیل حساسیت رفتار آبخوا ن های ساحلی نسبت به عوامل مختلف مؤثر در کنترل، جلوگیری از پیشروی آب شور به سمت آنها و ممانعت از ضررهای متعاقب آن، اقدامی حیاتی بشمار می آید. هدف مطالعه حاضر، تحلیل حساسیت کلی عوامل مؤثر بر پدیده پیشروی آب شور و اندرکنش آب دریای خزر و آبخوان ساحلی منطقه مطالعاتی است. برای ارزیابی میزان پیشروی، مدل عددی واسنجی و صحت سنجی سه بعدی وابسته به چگالی SUTRA به کار گرفته شد. در این روند از پنج روش شناخته شده تحلیل حساسیت کلی بهره گرفته شده و مقایسه های لازم با استفاده از محاسبه شاخص های حساسیتی هر یک از روش ها انجام گردیده است. از بین پنج روش بکار گرفته شده، روش های آزمون حساسیت دامنه فوریه، مبتنی بر واریانس، PAWN و ناحیه ای، نفوذپذیری لایه اول را به عنوان عامل حساس تر شناسایی کردند. اما در روش اثرات ابتدایی، نفوذپذیری لایه پنجم به عنوان عامل حساس تر معرفی شد. به طور کلی هرچه نفوذپذیری لایه های با گستردگی زیاد در سمت دریا بیشتر شود، پیشروی آب شور نیز بیشتر می شود. بنابراین، پیشروی آب شور حساسیت بیشتری به نفوذپذیری این لایه ها دارد. این یافته ها در هدایت تصمیمات مدیریتی محدوده و نیز اولویت بندی اندازه گیری های مربوط به آبخوان می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این تصمیمات مبتنی بر یافته های موضعی نبوده و کل تغییرات محتمل نفوذپذیری لایه ها را مدنظر قرار می دهد، درنتیجه اطمینان بیشتری را سبب می شود.

پتاسیل زغال زیستی در جذب ترکیبات و عناصر از محلول های آبی به ویژگی های زغال زیستی و شرایط تولید آن بستگی دارد. هدف این پژوهش، بررسی کارایی جذب فسفر از محلول های آبی توسط زغال های زیستی چوب نخل و باگاس نیشکر تهیه شده در دماهای مختلف گرماکافت بود. بدین منظور زغال های زیستی در دماهای متفاوت گرماکافت (250، 400 و 550 درجه سلسیوس) تهیه شدند و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها اندازه گیری شد. آزمایش های پیمانه ای برای بررسی سینتیک جذب و همدمای جذب فسفر توسط زغال زیستی انجام شد. سپس داده های به دست آمده با مدل های هم دمای جذب (لانگ مویر و فروندلیچ) و سینتیک جذب (شبه درجه اول، شبه درجه دوم و پخش درون ذره ای) برازش داده شدند. همچنین تاثیر غلظت های مختلف فسفر (25 تا 500 میلی گرم در لیتر) و pH محلول بررسی شد. نتایج نشان داد به طور کلی کارایی جذب فسفر توسط زغال های زیستی باگاس نیشکر بیش تر (2/22 تا 3/35 درصد) از زغال های زیستی چوب نخل بود و با افزایش دمای گرماکافت، جذب فسفر توسط زغال های زیستی افزایش یافت. بیشترین مقدار جذب فسفر (94/46 میلی گرم بر گرم) مربوط به زغال زیستی باگاس نیشکر تهیه شده در دمای° C 550، بود. مدل فروندلیچ بهترین برازش را برای داده های همدمای جذب فسفر توسط زغال زیستی نشان داد (0043/0=RMSE و 96/0=2R). نتایج همچنین نشان داد مدل شبه درجه دوم بهترین برازش را برای داده های سینتیک جذب فسفر (99/0 =2R) داشت. با توجه به نتایج این پژوهش می توان نتیجه گیری کرد زغال زیستی تهیه شده از باگاس نیشکر در دمای 550 درجه سلسیوس کارایی بالایی در جذب فسفر از محلول های آبی دارد.

کاربرد کود دامی در سبزی کاری ها و آبیاری آن ها با فاضلاب می تواند مایه رسیدن آنتی بیوتیک ها و باکتری های پایدار در برابر آن ها به خاک شود که در پی آن سبزی های خوراکی به آن ها آلوده می شوند. هدف این پژوهش بررسی باکتری های پایدار در برابر آنتی بیوتیک در دو سبزی ترب و جعفری و خاک زیر کشت آن ها بود. سه کشت زار سبزی کاری در شهرهای پیربازار، چابکسر و فومن استان گیلان گزینش شدند. از سبزی ها و خاک در سه تکرار نمونه برداری شد. شمار باکتری های هتروتروف و کلی فرم آن ها پس از ساخت سری رقت، به ترتیب در محیط های کشت NA و EMB که دارای µ g/mL 100 از هر یک از آنتی بیوتیک های تری متوپریم، جنتاماسین، سفالکسین و سیپروفلوکساسین بود، شمارش گردید. شناسه پایداری باکتری ها به هر آنتی بیوتیک، از تقسیم شمار کلونی ها در پتری دارای آن آنتی بیوتیک بر شمار کلونی ها در پتری گواه (بدون آن) برآورد شد. داده ها در قالب طرح کرت های دوبار خرد شده آنالیز شدند. تیمارها شامل جایگاه نمونه برداری (در سه سطح) به عنوان کرت اصلی، گونه سبزی (در دو سطح) به عنوان کرت فرعی و گونه آنتی بیوتیک (در 4 سطح) کرت فرعی-فرعی بودند. پیامد گونه آنتی بیوتیک بر شناسه پایداری آنتی بیوتیکی باکتری های سبزی ها و خاک معنی دار بود (05/0>p) اما پیامد جایگاه نمونه برداری و گونه کشت سبزی (ترب و جعفری) به ترتیب تنها بر شناسه پایداری آنتی بیوتیکی باکتری های هتروتروف و کلی فرم سبزی ها معنی دار شدند (01/0>p). در جایگاه چابکسر 29 درصد باکتری های هتروتروف سبزی ها و 42 درصد کلی فرم های خاک به جنتامایسین پایدار بودند. بالاترین اندازه شناسه پایداری آنتی بیوتیکی کلی فرم ها (38 درصد) در سبزی ترب و در برابر جنتامایسین به دست آمد. روی هم رفته باکتری های قابل کشت سبزی ها در جایگاه چابکسر دارای شناسه پایداری به آنتی بیوتیک بالاتری بودند و کاربرد تازه خوری سبزی های کشت شده در این جایگاه پیشنهاد نمی شود.

ساخت بستر مناسب برای سازه های آبی مثل کانال ها، طول عمر مفید آن ها را افزایش می دهد. از جمله عوامل موثر در این موضوع، شرایط مقاومتی خاک است. ترکیبات شیمیایی موجود در خاک مقاومت آن را تحت تاثیر قرار داده و در نتیجه میزان باربری آن را دچار تغییر می کند. سدیم و کلسیم از جمله مهمترین کاتیون های موجود در منابع آب و خاک هستند. در سالیان اخیر، به دلیل صرفه اقتصادی و سازگاری با محیط زیست، استفاده از ماسه بادی به عنوان ماده افزودنی برای اصلاح خاک گسترش یافته است. در این تحقیق تاثیر دو نمک کلرید سدیم و کلرید کلسیم و همچنین ماسه بادی، به عنوان ماده افزودنی، بر خصوصیات مقاومتی خاک رسی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، هر دو نمک و ماسه بادی در چهار سطح مختلف (به ترتیب 0، 5، 10 و 20 و صفر، 5، 10 و 15 درصد وزنی خاک خشک) به خاک افزوده و نمونه هایی تهیه شد. پس از عمل آوری در دو دوره 7 و 28 روزه، نمونه-ها تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش کلرید سدیم موجب کاهش خصوصیات مقاومتی خاک می شود و افزودن ماسه تاثیری بر روند کاهشی آن ندارد. همچنین، افزودن 5 درصد ماسه بادی و 5 درصد کلرید کلسیم موجب حصول حداکثر مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته در خاک می شود. بر اساس نتایج به دست آمده، افزودن کلرید کلسیم مقاومت خاک را به اندازه افزودنی های شیمیایی دیگر مانند آهک افزایش نمی دهد. اما، موجب بهبود نسبی آن می شود. همچنین، برای بهبود مقاومت خاک های دارای مقادیر زیاد سدیم، آبشویی آن ها قبل از ساخت بستر سازه به عنوان راهکار مناسب توصیه می شود.

حوضه آبخیز یک سامانه هیدرولوژیکی پویا به لحاظ زمانی-مکانی است؛ بنابراین روند تبدیل بارش به رواناب نیز بسیار پیچیده است. مدل های هیدرولوژیکی با توان بالقوه خود، ابزارهای کارآمدی به ویژه تحت شرایط تغییرات آب و هوایی محسوب می شوند. هدف از این مطالعه برآورد رواناب حوضه آبخیز گرگانرود-منطقه آق قلا با استفاده از مدل نیمه توزیعی IHACRES است. به این منظور داده های ایستگاه همدید گرگان، ایستگاه هیدرومتری آق قلا، چهار مدل CanESM2، GFDL-CM3، HadGEM2 و MRI-CGCM3 از مجموعه مدل های CMIP5 تحت روش های ریزمقیاس نمایی آماری SDSM و MarkSimGCM و داده های ماهواره ای بارش با توان تفکیک بالا CHIRPS (05/0 ×05/0 درجه قوسی) به کارگیری شدند. در ادامه از آماره های R2، MBE و RMSE برای صحت سنجی و از آزمون های ناپارامتریکMann-Kendall و Sen’ s Slope برای ارزیابی روند و شیب روند داده ها استفاده شد. نتایج نشان داد مدل CanESM2 ریزگردانی شده با SDSM از عملکرد بالاتری نسبت به مدل های دیگر برخوردار است. همچنین داده های CHIRPS کارایی مناسبی را برای مطالعه بارش نشان داده اند. رفتار آماری بلندمدت دبی در آق قلا نشان داد فروردین و اردیبهشت بیشینه دبی را در بین ماه های مختلف سال دارا می باشند. مدل IHACRES هر چند که در پیش بینی دبی های بیشینه نتوانسته دقت مناسبی را ارائه دهد اما در مجموع دارای دقت قابل قبولی است. بارش-رواناب در دوره مدل سازی شده آینده تحت سناریو های RCP2. 6 و RCP4. 5 روند کاهشی و تحت سناریو RCP8. 5 روند جزئی افزایشی خواهد داشت. همچنین انتظار می-رود با افزایش بارش های حدی رخدادهای سیلابی در منطقه نیز روندی افزایشی داشته باشند.

در سال های اخیر با رشد فناوری، روش های نوین برای حل مسائل غیرخطی نظیر پیش بینی جریان رودخانه ها به صورت قابل ملاحظه-ای توسعه یافته است. از جمله روش هایی که اخیراً توسط محققان مختلف در این زمینه مورد استفاده قرار گرفته است مدل های ماشین بردار پشتیبان (SVM) و سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی (ANFIS) می باشد. در این مطالعه از روش های مذکور برای پیش بینی جریان ماهانه رودخانه های نازلوچای و سزار در دوره آماری 1395-1335 استفاده شد. در ابتدا الگوهای ورودی در دو حالت الف) استفاده از داده های جریان و در نظر گرفتن نقش حافظه و ب) تاثیر دادن ترم پریودیک آماده و به مدل ها معرفی گردید. مدل سازی براساس 80 درصد داده های تاریخی ثبت شده صورت گرفت (576 ماه) و با 20 (144 ماه) درصد بقیه ارزیابی گردید. عملکرد مدل های به کار رفته با شاخص های آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، نش-ساتکلیف (NS) و میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE)، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که روش SVM با تابع کرنل RBF بیش ترین دقت را در پیش بینی جریان ماهانه هر دو رودخانه داشته و استفاده از ترم پریودیک توانسته است عملکرد آن را به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهد. همچنین کارایی مدل ANFIS نیز با استفاده از ترم پریودیک بهبود یافته و در محل ایستگاه تپیک در الگوی M7 و برای جریان رودخانه سزار با الگوی M6 کمترین خطا را در پیش بینی جریان داشته است. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که روش SVM از عملکرد بهتری نسبت به مدل ANFIS در پیش بینی جریان برخوردار بوده و انتخاب تابع کرنل مناسب تاثیر مستقیمی بر کارایی آن دارد.

پیچیدگی مفهوم فراهمی آب خاک موجب ظهور روش های متنوعی برای برآورد آن شده است. از این بین روش مرسوم آب قابل استفاده برای گیاه (CPAW=FC-PWP) به دلیل سهولت در اندازه گیری، رایج تراست. اما از نظر تئوری روش های انرژی جمعی (EI) و پتانسیل کرشهف (Mh0) به دلیل دخالت ویژگی های خاک و توان گیاه برای جذب آب، نیز مورد توجه اند. در این پژوهش فراهمی آب با استفاده از مفاهیم CPAW، E I و Mh0 در دامنه ی گسترده ای از 72 نمونه ی خاک با ویژگی های فیزیکی متنوع تعیین و نتایج مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین دامنه های مختلف رطوبتی برای تعیین فراهمی آب مورد آزمون قرار گرفت و ضریب جدید رطوبت ظرفیت مزرعه به عنوان حد بالای مفهوم فراهمی آب محاسبه گردید. با وجود همبستگی ضعیف بین EI و Mh0، روند تغییرات آن ها در خاک های مختلف تا حدودی نزدیک بود که بیانگر تشابه آن ها در برآورد آب قابل جذب توسط گیاهان است. در مقابل، عدم وجود یک رابطه مشخص بین EI و Mh0 با CPAW موید عدم همبستگی آن ها در تبیین فراهمی آب مورد نیاز گیاه بود. سهولت به کارگیری CPAW موجب می شود استفاده از آن برای بررسی تفاوت خاک ها از نظر ویژگی های هیدرولیکی همچنان ارجحیت داشته باشد. از طرفی استفاده از نتایج حاصل از EI و Mh0 برای تبیین فراهمی آب مفید خواهد بود اما همچنان از نظر تعیین حدود آستانه نیاز به اصلاح دارد.

در این تحقیق به بررسی توزیع مکانی تبخیرتعرق و رابطه آن با سنجش از دور در مقابل داده های لایسیمتری به عنوان شاهد در شهرستان اراک واقع در استان مرکزی در ایران پرداخته شده است. در برآورد مقدار تبخیرتعرق واقعی براساس مدل های SEBAL، SSEB و TSEB در منطقه از 28 تصویر از سنجنده های MODISو سنجنده + ETM در طی سال های1380 تا 1383 استفاده شد. تعدد تصاویر MODIS وقدرت تفکیک زمانی مناسب آن، دلیلی بر میزان خطای کمتر در برآورد تبخیرتعرق مرجع است. طبق نتایج آماری از میان سه مدل مورد بررسی، مدل SEBALبا کمترین میزان RMSE در هر دو سنجنده MODIS وETM+ (97/0و 38/1میلی متر بر روز) به عنوان مدل برتر در منطقه معرفی شد و مدل TSEBضعیف ترین عملکرد را در هر دو سنجنده MODISوETM+ داشته است (mm/day 57/3 و 53/2RMSE=). در مقایسه عملکرد دو سنجنده، سنجنده ETM+ماهواره لندست7 به دلیل قدرت تفکیک مکانی بالاتر، برای برآورد تبخیرتعرق توصیه می شود. علاوه بر این در بررسی پوشش گیاهی، بر اساس شاخص گیاهی NDVI، در ابتدای دوره کشت به دلیل جوانه زنی و تنک بودن پوشش گیاهی، این شاخص در پایین ترین حد خود قرار دارد و به ترتیب با افزایش دمای هوا و پوشش گیاهی، شاخص NDVI رو به افزایش است. فاکتور L اهمیت به سزایی در برآورد SAVI و در نهایت، برآورد تبخیرتعرق برای منطقه مورد مطالعه دارد که به پوشش منطقه وابسته است. در این تحقیق برای منطقه مورد مطالعه در دوره رشد حداکثری گیاه، مقدار6/0 L= تخمین زده شد که در برابر دیگر مقادیر مورد بررسی، دارای کمترین مقدار خطا بود.

آلاینده ها معمولاً به صورت نامحسوس و ناگهانی در رودخانه ها تخلیه می شوند که می تواند منشأ انسانی و یا طبیعی داشته باشد، لذا یافتن هر چه سریع تر اطلاعاتی از منبع آلاینده برای کاهش خسارات بسیار حائز اهمیت است. آلاینده توسط فرآیندهای جابه جایی-پراکندگی در رودخانه انتشار پیدا می کند. پس می توان با استفاده از حل معکوس رابطه ی جابه جایی-پراکندگی اطلاعاتی از محل و یا زمان انتشار آلاینده به دست آورد. هدف از انجام این تحقیق حل معکوس رابطه ی جابه جایی-پراکندگی و به دست آوردن اطلاعاتی از زمان انتشار و داده های سری زمانی غلظت آلاینده تخلیه شده در رودخانه های موردمطالعه است. در این تحقیق برای حل معکوس رابطه ی جابه جایی-پراکندگی از روش شبه معکوس پذیری استفاده شده که در این روش با اضافه کردن ترم پایداری (ترم مشتق چهارم) به رابطه ی جابه جایی-پراکندگی می توان رابطه ی مذکور را به صورت معکوس بدون ناپایدار شدن پاسخ ها حل نمود. برای صحت سنجی مدل از یک مثال فرضی و مطالعه موردی بازه ای از رودخانه کارون بهره برده شده است. روش مذکور با حل معکوس رابطه ی جابه جایی-پراکندگی که موجب گسترش آلودگی در رودخانه می شود، غلظت تجربه شده در نقاط و بازه های مختلف رودخانه را تعیین می نماید. بیش ترین غلظت آلاینده دریافتی هر بازه، زمان دریافت غلظت بیشینه و متوسط غلظت دریافتی هر بازه از نتایج این روش است. نتایج حاکی از آن است که پس بینی مدل شبه معکوس پذیری با دقت بالایی انجام گرفته و روش مذکور در پایداری حل معکوس معادله جابه جایی-پراکندگی موفق عمل نموده است.

هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد مدل های سری زمانی خطی باکس-جنکنیز و مدل مفهومیIHACRES، مدل شبکه عصبی پرسپترون چندلایه و مدل هیبریدی ARMA-ANN به منظور شبیه سازی و پیش بینی جریان روزانه حوضه مارون می باشد. بدین منظور از داده های 1370-1385 برای واسنجی و از داده های 1386-1396 برای صحت سنجی مدل ها استفاده گردید. برای انتخاب مدل-های برتر باکس-جنکنز از آماره های شوارتز ((SBC و معیار اطلاعات اکائیک ((AIC بهره گرفته شد. در مدل سازی دبی جریان روزانه حوضه مارون با شبکه های عصبی مصنوعی سعی شد از سناریوها و الگوریتم های آموزشی و توابع انتقال متفاوت با ساختار نرونی گوناگون استفاده گردید. برای مدل سازی شدت جریان روزانه با شبکه عصبی، سناریو 1 با تعداد پارامتر و تاخیر زمانی کمتر به عنوان سناریو برتر برگزیده شد. بررسی معیارهای ارزیابی مدل ها نشان داد که عملکرد مدل مفهومی در مرحله صحت سنجی بهتر از مرحله واسنجی بوده است. همچنین مدل میانگین متحرک مرتبه چهارم MA(4) با داشتن کمترین مقدار ضریب تبیین برابر با 61/0، ضعیف ترین عملکرد را در بین مدل های مختلف باکس-جنکینز به خود اختصاص داد. بررسی معیارهای ارزیابی عملکرد مدل، حاکی از برتری نسبی مدل هیبریدی ARMA-ANN نسبت به سایر مدل های مورد استفاده در این پژوهش دارد. به طوری که مدل ARMA-ANN بیشترین مقادیر عددی ضریب تبین 86/0 و ضریب نش-ساتکلیف 81/0 به خود اختصاص داده است. این مطلب نشان دهنده توانایی و عملکرد مدل هیبریدی ARMA-ANN درشبیه سازی و پیش بینی جریان روزانه حوضه مارون در مقایسه با سایر مدل ها است.

چالش اصلی در تعیین عمق زهکش ها در مناطق خشک و نیمه خشک، عدم کارآیی زهکش های کم عمق در کنترل شوری و در عین حال تخلیه زهاب بیشتر، شورتر و آلوده تر توسط زهکش های عمیق است. در فصل آبیاری، هدف زهکشی عمدتاً تهویه خاک است و عمق طراحی زهکش ها باید سطح آب زیرزمینی را در موقعیتی حفظ کند که از آسیب های ناشی از ماندابی جلوگیری شود. در دوره بدون آبیاری، حداقل عمق لازم برای زهکش ها باید به گونه ای باشد که از صعود شوری همراه با جریان مویینگی جلوگیری کند. شاید بهترین راهکار فائق آمدن بر تعارض کنترل شوری و آسیب کمتر به محیط زیست، زهکشی کنترل شده است. با این حال هزینه نصب تجهیزات و سازه های لازم برای این سامانه ها و همچنین مشکلات بهره برداری و نگهداری، سبب شده است تا اجرا و بهره برداری از آنها در کشورهای درحال توسعه گسترش زیادی پیدا نکند. شاید به نظر ساده ترین و کم هزینه ترین راهکار، شخم زدن خاک و یا هرگونه عملیات خاک ورزی است که موجب قطع لوله های مویین شود. ولی شخم زدن پس از برداشت محصول، محتوای مواد آلی خاک را در برابر نور آفتاب قرار می دهد که با سرعت اکسید می شوند و این امر بر حاصلخیزی اراضی اثر منفی خواهد گذاشت. یک راهکار قابل پیشنهاد دیگر سامانه زهکشی دوعمقی است. در چنین سامانه ای، وظیفه کنترل سطح ایستابی در فصل آبیاری بیشتر بر عهده زهکش های کم عمق است و در فصل بدون آبیاری سطح ایستابی به تراز زهکش های عمیق تر نزول می کند و پتانسیل شور شدن مجدد به وسیله خیز مویینگی کاهش می یابد.

در جهان امروزی نیاز به سیستم کشاورزی پایداری که در آن منابع زیست محیطی مورد استفاده قرار گیرد و در عین حال هیچ آسیبی به محیط زیست وارد نسازد، بسیار حیاتی است. هدرروی نیتروژن از مهم ترین مشکلات کشاورزی متراکم و پر تولید است. کاربرد منابع آلی موجب کاهش مصرف نهاده های شیمیایی و تحقق اهداف کشاورزی پایدار می شود. کاربرد مواد اصلاح کننده نظیر بیوچار و هیدروچار در ایجاد شرایط بهینه رشد و افزایش عملکرد گیاه و کاهش آب مصرفی و همچنین کاهش آبشویی نیترات نقش به سزایی می-تواند ایفا کند. در تحقیق حاضر تأثیر بیوچار و هیدروچار حاصل از باگاس نیشکر بر عملکرد محصول و بهره وری آب و آبشویی نیتروژن در کشت ذرت تحت دو سطح آبیاری کامل و کم آبیاری (به اندازه 30 درصد) و دو سطح کوددهی 200 و 160 کیلوگرم در هکتار نیتروژن برای هر کدام از منابع اوره، بیوچار و هیدروچار بررسی شد. افزودن بیوچار و هیدروچار به خاک موجب افزایش عملکرد محصول، و بهره وری آب و کاهش میزان زه آب خروجی و آبشویی نیتروژن از خاک شد. بیوچار در مقایسه با هیدروچار به-دلیل تخلخل بالا و سطح ویژه بیشتر نقش مؤثرتری بر هریک از پارامترهای فوق داشت. با کاربرد بیوچار و هیدروچار در شرایط مطلوب رطوبتی در مقایسه با کاربرد اوره میزان زه آب خروجی به ترتیب 2/9 و 1/3 درصد کاهش داشت و میزان کاهش آبشویی نیتروژن نیز به ترتیب برابر 2/6 و 4/3 درصد بود. بنابراین استفاده از بیوچار و هیدروچار می تواند به عنوان یک راهکار مؤثر برای کاهش اثرات منفی کشاورزی مطرح باشد.

دستیابی به تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا به صورت هم زمان یکی از چالش های جدی محققان در حوزه سنجش از دور و کاربردهای آن بوده است. در سال های اخیر، محققان تلاش جدی برای حل این مسئله انجام داده اند. استفاده از تکنیک تلفیق مکانی و زمانی تصاویر، ایده ای بوده که در چند سال اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از الگوریتم تلفیق مکانی-زمانی تصویر (STI-FM) و تصاویر دمای سطح زمین سنجنده مودیس، تولید تصاویر شبه لندست دمای سطح زمین در بازه های کمتر از قدرت تفکیک زمانی لندست (16 روزه) و بر روی منطقه ای از اراضی زمینی مختلف، مورد بررسی قرار گرفت. الگوریتم STI-FM شامل دو گام اصلی می باشد. ابتدا ضرایب رابطه خطی بین دو تصویر دمای سطح زمین مودیس در زمان های 1 و 2 تعیین می شود و در گام دوم این ضرایب به تصویر دمای سطح زمین لندست در زمان 1 اعمال می شود تا تصویر شبه لندست در زمان 2، پیش بینی شود. نتایج نشان داد که رابطه خطی قوی بین دو تصویر مودیس در زمان های 1 و 2 وجود دارد (ضرایب تعیین 85/0 و 95/0). ارزیابی کیفی و کمی تصاویر مصنوعی دمای سطح زمین انجام شد؛ و مشخص شد که توافق بصری بالا و رابطه قوی بین تصاویر دمای سطح زمین واقعی و مصنوعی بر روی پوشش های مختلف زمینی وجود دارد؛ ضرایب R2 و RMSE به ترتیب در محدوده 74/0-94/0 و 44/1-52/2 قرار گرفتند.

رطوبت خاک یک پارامتر تعیین کننده در بسیاری از فرآیند های پیچیده زیست محیطی است و نقش تعیین کننده ای در وقوع خشکسالی کشاورزی دارد. بدین منظور در این تحقیق، با استفاده از داده های برآورد شده رطوبت خاک توسط مدل DSSAT و داده های گزارش پنجم تغییراقلیم، خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص کمبود رطوبت خاک (SMDI) برای دوره های آتی (2015-2045) و (2045-2075) تعیین و با دوره پایه (1975-2005) مقایسه گردید. خروجی مدل های GCM تحت دو سناریو انتشار RCP4. 5 و RCP8. 5 به کمک مدل LARS-WG در موقعیت محدوده مطالعاتی ریزمقیاس به مدل DSSAT وارد شد. در نهایت با استفاده از داده های رطوبت عمق های 30-0 و 60-30 سانتی متری خاک، خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص SMDI مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دمای کمینه و بیشینه و بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه در محدوده مطالعاتی افزایش یافته است و سناریو RCP8. 5 نسبت به سناریو RCP4. 5، دمای بیشتر و بارش کمتری را برآورد کرده است. رطوبت هفتگی خاک برای دوره های آتی نسبت به دوره پایه کاهش یافته و مقادیر رطوبت خاک در سناریو RCP4. 5 نسبت به سناریو RCP8. 5 بیشتر برآورد شده است. همچنین تغییرات رطوبت هفتگی خاک در سطوح مختلف آبیاری در دوره پایه نسبت به دوره های آتی کم تر است. مقادیر برآورد شده شاخص خشکسالی SMDI سناریو RCP4. 5 عمق 30-0 در دوره 2045-2015 نسبت به دوره 2075-2045 منفی تر و خشکسالی بیشتری را نشان می دهد؛ در حالی که در سناریو RCP8. 5 دوره 2045-2015 وضعیت بهتری را دارد. شاخص خشکسالی SMDI عمق 60-30 در هر دو سناریو برای دوره 2045-2015 مقادیر کم تر از دوره 2075-2045 را نشان می دهند. سناریو RCP4. 5 شاخص خشکسالی SMDI بیشتری را نسبت به سناریو RCP8. 5 برآورد می کند.

تنش های کم آبی، شوری و عدم تغذیه بهینه عناصر غذایی به خصوص فسفر ازجمله چالش های مهم برای تولید گندم در دیم زارهای ایران می باشد. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر سه سویه باکتری محرک رشد گیاه بر فسفر قابل دسترس خاک و نیز برخی از صفات فیزیولوژیک و رشدی گیاه گندم انجام شد. برای این منظور آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل سه عامله شامل تنش کم آبی در دو سطح، مصرف کود فسفره در 6 سطح و سویه های باکترهایی محرک رشد گیاه در 4 سطح و در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در مدت 125 روز اجرا شد. نتایج نشان داد که در تنش کم آبی 55 درصد ظرفیت زراعی (FC) و بدون استفاده از کود فسفره، تیمار باکتری Staphylococcus succinus نسبت به شاهد به ترتیب باعث افزایش 4/2، 9/4، 7/2 برابری فسفر قابل دسترس، جذب فسفر ریشه و دانه شد. در تیمار رطوبتی 80 درصد FCو بدون استفاده از کود فسفره، تیمار هایS. succinus، Bacillus safensisو B. pumilusنسبت به شاهد به ترتیب باعث افزایش 6/1، 6/1 و 6/1 برابری فسفر قابل دسترس، 1/3، 1/3 و 9/2 برابری جذب فسفر ریشه و 2/2، 4/2، 2/2 برابری جذب فسفر دانه شد. بیشترین میزان وزن خشک ریشه، اندام هوایی و دانه به ترتیب با مقادیر 3/5، 2/18 و 6/4 گرم بر گلدان در تیمار حداکثری کود فسفره (F4) به دست آمد. در تنش کم آبی 55 درصد FC، تیمار باکتری S. succinus نسبت به شاهد به ترتیب 8، 9/31، 4/20 و 5/25 درصد میزان پرولین، وزن خشک ریشه، وزن خشک دانه و جذب فسفر اندام هوایی گیاه را افزایش داد. در کل استفاده از S. succinus strain R12N2 برای افزایش تولید گندم در دیم زارها مناسب به نظر می رسد.