آب و خاک
سال:1398 | دوره:33 | شماره:5 |تعداد مقالات:10

به منظور مقایسه دو روش کم آبیاری بر خصوصیات رشد گیاه دارویی رزماری (Rosmarinus officinalis L. )، آزمایشی در سال زراعی 1395، در ایستگاه تولید نهال شهرداری کرمان در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در این آزمایش، تیمارها شامل آبیاری کامل (100 درصد تامین رطوبت خاک تا حد ظرفیت زراعی)، کم آبیاری تنظیم شده و آبیاری ناقص ریشه هر کدام در دو سطح 75 و 55 درصد آبیاری کامل بودند. نتایج نشان داد که بیشترین وزن خشک اندام هوایی گیاه (6/3874 کیلوگرم در هکتار) و شاخص سطح برگ در مراحل مختلف رشد، در تیمار آبیاری کامل بدست آمد که از لحاظ آماری با سطح 75 درصد اعمال شده در آبیاری ناقص تفاوت معنی داری نداشت. این در حالی است که بیشترین بهره وری آب (06/2 کیلوگرم بر متر مکعب)، وزن تر ریشه (8/3 گرم)، طول ریشه (4/16 سانتی متر) و حجم ریشه (4/2 سانتی متر مکعب)، به سطح 75 درصد اعمال شده در آبیاری ناقص ریشه اختصاص یافت که این امر به دلیل افزایش ریشه های ثانویه در این تیمار نسبت به سایر تیمارها بود. لازم به ذکر است که عملکرد بدست آمده از سطح 75 درصد اعمال شده در آبیاری ناقص 3/3669 کیلوگرم در هکتار بود. بنابراین اعمال روش آبیاری ناقص ریشه و تامین 75 درصد نیاز آبی گیاه، ضمن صرفه جویی در مصرف آب، می تواند با توسعه مناسب شاخص سطح برگ و ریشه گیاه، امکان استفاده بهتر از انرژی خورشید و رطوبت موجود در خاک را به رغم اعمال تنش رطوبتی فرآهم آورد و راهکار مناسبی برای مقابله با بحران آب، برای حرکت به سمت کشاورزی پایدار محسوب شود.

مدیریت جامع و منطقی منابع آب، مستلزم شناخت روابط بین منابع آب سطحی و زیرسطحی و مدیریت تلفیقی می باشد. آبخوان آبرفتی دشت بجنورد با مساحت 2/65 کیلومتر مربع در استان خراسان شمالی می باشد که بخش اعظم آن را منطقه شهری تشکیل می دهد. تامین آب شرب از خارج محدوده آبخوان آبرفتی در سال های اخیر افزایش ارتفاع سطح آب در بعضی نقاط دشت را در پی داشته است که باعث ایجاد مشکلاتی برای ساکنان و زیرساخت های شهر شده است. به منظور شناخت راهکارهای کاهش این مشکلات، شبیه سازی تراز سطح آب با استفاده از کد MODFLOW و به کمک نرم افزارGMS با در نظر گرفتن رودخانه فیروزه انجام شد و نقش رودخانه در تغذیه و تبادلات با آبخوان مورد بررسی قرار گرفت. بازدیدهای میدانی به منظور اندازه گیری دبی و عمق آب در چندین مقطع رودخانه انجام شد و از این داده ها برای واسنجی مدل بهره گرفته شد. مدل سازی در حالت ماندگار برای مهرماه سال 1390 صورت گرفت و پس از واسنجی، خطای مدل برابر 53/0 متر به دست آمد. دوره مدل سازی غیر ماندگار از مهر ماه سال 1380 الی مهر ماه 1395 شامل ده سال واسنجی و چهار سال صحت سنجی بود که پس از اجرا و واسنجی مدل، میانگین خطا در دوره واسنجی به 83/0 متر و خطای دوره صحت سنجی به یک متر کاهش یافت. بر اساس نتایج حاصل از بیلان، رودخانه در یک قسمت از مسیر خود حدود 4/2 میلیون متر مکعب در سال آبخوان را تغذیه می کند و در قسمتی دیگر زهکش کننده آبخوان می باشد. در نهایت سناریوهای ادامه روند موجود، حذف چاه های شرب شهر بجنورد و اثر اجرای سیستم فاضلاب تا سال 2025 به مدل اعمال شد که در انتهای دوره سناریو نتایج به ترتیب حاکی از افت حدود یک متری سطح آب زیرزمینی، افزایش تراز سطح آب به میزان چهار متر و فرو افتادن سطح آب به میزان 5/4 متر بود.

تکنیک های تجسم برای مجموعه داده های بزرگ، مسئله ای است که در هیدرولوژی کمتر به آن پرداخته شده است. در حالی که این تکنیک ها در بررسی و تحلیل مقادیر زیاد اطلاعات چند بعدی، اهمیت زیادی دارند. یکی از این تکنیک ها، نمودارهای مبتنی بر پیکسل (نمودارهای رستری) می باشد. در این مطالعه، به بررسی دو نوع از نمودارهای رستری، شامل هیدروگراف رستری و هایتوگراف رستری برای چشمه کارستی گاماسیاب در نهاوند پرداخته می شود. این نمودارها با استفاده از اطلاعات روزانه آبدهی و بارش چشمه گاماسیاب با یک دوره آماری 49 ساله (1396-1348) ترسیم شدند. برای ترسیم این نمودارها، از نرم افزار MATLAB استفاده شده است. با استفاده از هیدروگراف رستری، پدیده های مختلفی از جمله ذوب برف، خشکسالی، و. . . تشخیص داده شدند. در این تحقیق 6 پدیده مختلف با استفاده از این نمودارها شناسایی شده است. نتایج نشان داد که دوره ذوب برف در چشمه گاماسیاب از سال 1348 تا 1396 کمتر شده، به طوری که این دوره از حدود 100 روز به 30 روز کاهش یافته است. همچنین سال 1387 خشک ترین سال در طول دوره آماری چشمه بوده است، یک خشکسالی هم در سال 1377 مشاهده شده است. با استفاده از هیدروگراف رستری مشخص شد که ماه مهر، خشک ترین ماه می باشد، مشخص کردن این ماه برای بررسی و جداسازی جریان پایه بسیار مناسب می باشد. به طورکلی می توان گفت که این نمودارها ضمن داشتن اطلاعات بسیار زیاد، قابلیت بررسی و تفسیر سریع تری را فراهم می کنند.

رشد جمعیت و محدودیت منابع آب، موجب اهمیت بهره برداری بهینه از منابع موجود شده است. نگرانی اصلی در زمینه مدیریت منابع آب، تخصیص عادلانه است. بنابراین، تخصیص بهینه منابع با درنظر داشتن مطلوبیت ذی نفعان و محدودیت های فیزیکی مسئله امری ضروری است. در این پژوهش، رویکرد نظریه بازی ها برای تخصیص آب از سد شهید رجایی با توجه به تقسیم عادلانه سود میان ذی نفعان مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا مقدار آب قابل دسترس با سیاست بهره برداری استاندارد تعیین و سپس مدل بهینه سازی تخصیص آب با رعایت عدالت بدون توجه به سود اقتصادی تدوین گردید. این مدل برای تعیین سهم آب شرکت کنندگان در ائتلاف ها اجرا شد. سپس، ائتلاف های ممکن به منظور افزایش سود کلی سیستم با روش شاپلی تشکیل و سود حاصل از هر ائتلاف محاسبه گردید. درنهایت، به منظور تخصیص مجدد سود به بازیکنان جهت ترغیب آن ها به شرکت در ائتلاف کل از رابطه ارزش شاپلی استفاده شد. تلفیق مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک با نظریه بازی های همکارانه به روش شاپلی کریسپ از نوآوری های این پژوهش می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی سود ذی نفعان را افزایش می دهد به طوری که با تشکیل ائتلاف کل، سود ذی نفعان بین 6 تا 16 درصد و سود کلی سیستم 10 درصد افزایش یافته است. این میزان افزایش سود با مدل تلفیقی پیشنهادی بدون نیاز به هیچ گونه هزینه اضافی و تنها با تغییر در مدیریت بهره برداری قابل اجرا خواهد بود.

با توجه به اهمیت افزایش کارایی کود فسفر و بررسی اثرات اسید هومیک در بهبود جذب آن با توجه به خصوصیات مورفولوژیک ریشه و جریان به درون فسفر در گیاه نیشکر، آزمایش گلخانه ای با سطوح مختلف فسفر (0، 50 و 100 درصد توصیه کودی معادل 250 کیلوگرم در هکتار) و اسید هیومیک (سه سطح غوطه ورسازی قلمه در محلول های 0، 3/0 و 5/0 درصد اسید هیومیک) اجرا شد و گیاه نیشکر در دو زمان 45 و 90 روز پس از کشت، برداشت شد. آزمایش به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار و با استفاده از 54 گلدان اجرا گردید. در این تحقیق طول ساقه و ریشه، طول تارهای کشنده، ظرفیت تبادل کاتیونی ریشه، جذب و جریان به درون فسفر اندازه گیری شد. بر اساس نتایج بدست آمده با مصرف اسید هیومیک به همراه کود فسفر، خصوصیات گیاهی اندازه گیری شد و جذب فسفر نیز به طور متوسط بیش از 50 درصد بهبود یافت. اما در عین حال روند تغییرات جریان به درون فسفر با جذب فسفر در تیمارهای اسید هومیک و کود فسفر به دلیل افزایش معنی دار طول ریشه منطبق نبود به طوری که این تغییرات رابطه معکوسی با رشد ریشه نشان داد. نتایج این تحقیق نشان داد که مصرف اسید هیومیک به تنهایی و به همراه کود فسفر می تواند با تاثیر بر سیستم ریشه ای و تارهای کشنده، جذب فسفر و در نتیجه ماده خشک گیاهی را افزایش دهد. همچنین کاربرد اسید هیومیک و کود فسفر ضمن افزایش عملکرد محصول، افزایش کارایی مصرف کود فسفر را نیز بهبود بخشید.

فرسایش بادی یکی از مهترین معضلات زیست محیطی در مناطق خشک و نیمه خشک است که سبب هدررفت خاک و تولید گرد و غبار می گردد. در این پژوهش تاثیرات زغال زیستی باگاس نیشکر، کنوکارپوس و تیمار آلی-معدنی زئوپلانت در سه سطح (0، 2 و 4 درصد وزنی)، دو سطح رطوبتی (25 و 50 درصد ظرفیت زراعی) و در 3 تکرار به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک به عنوان شاخص هایی از فرسایش پذیری، بررسی شد. نمونه خاک از محدوده تالاب هورالعظیم به عنوان یکی از کانون های گردوغبار جمع آوری و پس از اعمال تیمارها، به مدت 90 روز در سینی هایی به ابعاد (10 × 30 × 70 سانتی متر) انکوباسیون گردید. پس از اتمام انکوباسیون سینی ها درون تونل باد قرار داده شد و تحت تاثیر وزش باد با سرعت 15 متر بر ثانیه در ارتفاع 2 متری از سطح خاک قرار گرفتند. مهمترین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی اندازه گیری شده شامل پایداری خاکدانه، مقاومت فروروی، مقاومت کششی، شاخص تردی خاکدانه، مقاومت برشی، شاخص سله، شاخص بافت خاک و درصد ماده آلی بودند. نتایج نشان داد که هر سه تیمار در دو سطح رطوبتی، به طور معنی داری سبب افزایش تخلخل، مقاومت کششی و کاهش شاخص سله در مقایسه با نمونه بدون تیمار شدند (P<0. 01). همچنین زغال زیستی باگاس نیشکر و زئوپلانت (سطح 2 درصد) به طور معنی داری مقاومت برشی را افزایش، در حالی که زغال زیستی کنوکارپوس اثر معنی داری بر مقاومت برشی نداشت. در مجموع تیمارهای مورد استفاده با ایجاد لایه محافظ (Armoring effect) در سطح خاک و نیز افزایش پایداری خاکدانه ها، منجر به کاهش فرسایش شدند.

پایش سریع و غیر مخرب نیتروژن آسمانه گیاهی در محصولات زراعی به ویژه گیاه گندم برای مدیریت دقیق نیتروژن بسیار حائز اهمیت است. آنالیز های شیمیایی رایج برای تعیین وضعیت عناصر غذایی گیاهان معمولا استفاده از روش های آزمایشگاهی می باشد. این روش ها اغلب زمان بر، پرهزینه همراه با تخریب بافت های گیاهی می باشند. لذا بررسی و به کارگیری روش های سریع و کم هزینه می تواند به مدیریت هر چه بهتر مزارع کمک نماید. در این راستا، هدف از این پژوهش ارزیابی کارایی تصاویر سنجنده ETM+ در تعیین مقدار نیتروژن آسمانه گیاهی بود. به همین منظور، در 45 مزرعه از مزارع گندم دیم شمالغرب ایران، همبستگی بین داده های انعکاسی به دست آمده از باندهای تصاویر ماهواره لندست 7 و مقدار نیتروژن اندازه گیری شده در آزمایشگاه به دست آمد. بالاترین و پایین ترین مقدار نیتروژن آسمانه گیاهی اندازه گیری شده در منطقه مورد مطالعه بترتیب 6/1 و 79/0 درصد و میانگین آن 11/1 درصد بود و همبستگی نسبتا بالایی بین باندهای مختلف تصویر سنجنده ETM+ بجز باند 4 و مقدار نیتروژن آسمانه گیاهی وجود داشت. با توجه به همبستگی بالای بین داده های انعکاسی باندهای مختلف (از 816/0 تا 841/0) و به منظور کاهش حجم و تکرار محاسبات تجزیه به مولفه های اصلی بین داده های باندهای مختلف تصویر ETM+ انجام گرفت. در نهایت رابطه رگرسیونی بین مولفه اصلی اول استاندارد شده (ZPC1) و میزان نیتروژن آسمانه گیاهی ایجاد شد. نتایج نشان داد که رابطه رگرسیونی قوی و معنی داری بین مقدار نیتروژن آسمانه گیاهی و مولفه ZPC1 با 71/0 R2= وجود دارد. با توجه به دقت کافی مدل رگرسیونی ایجاد شده، می توان نتیجه گیری کرد که از داده های سنجش از دور می توان برای مدیریت و پایش دقیق تر وضعیت نیتروژن مزارع گندم دیم کشور استفاده کرد.

سبزی های برگی مثل اسفناج حاوی مقدار زیادی نیترات هستند. یکی از راهکارهای کاهش تجمع نیترات در سبزی ها استفاده از بازدارنده های نیترات سازی است. این تحقیق به منظور بررسی تاثیر کاربرد بازدارنده نیترات سازی 3 و 4 دی متیل پیرازول فسفات (DMPP) بر عملکرد و تجمع نیترات در اسفناج (Spinacia oleracea L. ) به صورت گلدانی انجام شد. بدین منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه عامل نوع کود نیتروژنه، نوع خاک و نوع واریته در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد انجام شد. کودهای نیتروژن شامل اوره، سولفات نیترات آمونیوم و سولفات نیترات آمونیوم با بازدارنده نیترات سازی DMPP بودند که به همراه تیمار شاهد (عدم کاربرد نیتروژن) مورد استفاده قرار گرفتند. عامل خاک نیز شامل 3 نوع خاک با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوت بود. واریته های مورد استفاده شامل یک واریته برگ صاف (گیانت سانتوس) و یک واریته برگ چروک (وایکینگ) بودند. نتایج نشان داد کاربرد سولفات نیترات آمونیوم به همراه بازدارنده نیترات سازی DMPP منجر به افزایش معنی دار آمونیوم و بالعکس کاهش معنی دار نیترات خاک در مقایسه با تیمار مشابه اما فاقد بازدارنده و کود اوره در هر سه خاک مورد مطالعه شد. کاربرد بازدارنده نیترات سازی DMPP در خاک شماره 3 (رس سیلتی) منجر به افزایش معنی دار عملکرد اسفناج واریته وایکینگ به میزان 1/29 درصد در مقایسه با تیمار مشابه اما فاقد بازدارنده گردید. کاربرد سولفات نیترات آمونیوم به همراه بازدارنده نیترات سازی DMPP منجر به کاهش معنی دار غلظت نیترات اندام هوایی اسفناج در مقایسه با سولفات نیترات آمونیوم و اوره به ترتیب به مقدار 7/25 و 5/31 درصد در خاک شماره 1، 1/29 و 1/37 درصد در خاک شماره 2، 9/33 و 0/34 درصد در خاک شماره 3 شد. بر اساس نتایج این پژوهش، استفاده از سولفات نیترات آمونیوم به همراه بازدارنده نیترات سازی DMPP در شرایط مشابه این تحقیق به منظور کاهش غلظت نیترات در اسفناج می تواند قابل توجه باشد.

بخش بندی اندازه دانه ای و بیوشیمیایی کربن آلی روشی سودمند در شناخت و بررسی پویایی و فرایند های نگهداشت، تجزیه و خروج آن ها از خاک می باشد. مراتع حاوی بیش از یک سوم ذخایر کربن زمین بوده و یکی از مهم ترین اکوسیستم ها جهت ذخیره کربن بشمار می روند. از این رو این مطالعه با هدف بررسی تغییرات بخش بندی اندازه دانه ای و بیوشیمیایی کربن آلی خاک در فواصل مختلف از سطح ریشه ی پنج گیاه مرتعی در استان همدان انجام پذیرفت. جداسازی خاک های ریزوسفری از ریشه ها انجام شد و خاک ها به سه بخش خاک ریزوسفری، بین ریزوسفری و توده ای تقسیم شدند. بخش بندی اندازه دانه ای و بیوشیمیایی کربن آلی روی خاک ها انجام شد. بیشترین میزان کربن آلی در نواحی نزدیک به ریشه ها و خاکدانه های کوچک تر از 15/0 میلی متر مشاهده گردید. علیرغم فعالیت بالای ریزجانداران در این نواحی، میزان کربن آلی به دلیل ترشحات ریشه ای همچنان بالاتر از نقاط دورتر از ریشه بود. بخش های مختلف بیوشیمیائی کربن و MWD دارای همبستگی بسیار معناداری با کربن آلی کل بودند که نشان دهنده ی اثر کربن آلی خاک بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک است. بخش های بیوشیمیایی در نزدیک ریشه ها که شدت تجزیه ی کمتری داشتند مربوط به کربن محلول در آب و کربن قابل دسترس بود در حالی که با افزایش فاصله از سطح ریشه مقادیر کربن مقاوم به تجزیه افزایش می یافت.

خشکسالی به عنوان یکی از زیان بارترین بلایای طبیعی، از جمله پدیده هایی است که هم تغییرات مکانی و هم تغییرات زمانی آن حائز اهمیت است. تحلیل توام مکانی-زمانی خشکسالی ها بطور قطع، یکی از روش های موثر در پایش و ارزیابی خشکسالی ها به منظور تشخیص به موقع این رویداد و جلوگیری از اثرات مخرب بعدی خواهد بود. روش های زمین آمار مکانی-زمانی از جمله روش هایی هستند که با وارد نمودن بعد زمان در معادلات خود به این گونه تحلیل ها می پردازند. در این تحقیق، با استفاده از داده های بارش ماهانه 48 ایستگاه هواشناسی، باران سنجی و اقلیم شناسی شمال شرق کشور طی دوره ی آماری 1981-2012، شاخص خشکسالی SPI در مقیاس 12 ماهه محاسبه گردید. سپس چهار نوع تابع تغییرنگار مکانی-زمانی بکار گرفته شد و از طریق معیارهایMSE در برآورد پارامترهای مدل و معیار MSPE در پیش بینی مقادیر مشاهده نشده مقایسه شدند. مدل ضربی-جمعی به عنوان بهترین مدل شناخته شد. با بکارگیری این مدل، مقادیر شاخص SPI در سال 2012 توسط روش کریجینگ مکانی-زمانی برآورد شده و نقشه های ماهانه آن با نقشه های مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. از نتایج تحلیل مشخص شد که مدل توانسته است به خوبی وضعیت های خشکسالی و ترسالی را شناسایی نماید. بنابراین به کمک روش های تحلیل توام می توان شاخص خشکسالی را برای موقعیت ها و زمان های دلخواه، پیشگویی کرد. اعتبارسنجی متقابل توابع تغییرنگار مکانی-زمانی و مکانی محض نشان داد عمکرد توابع مختلف تفاوت چشمگیری با یکدیگر نداشته و این مدل ها نتوانسته اند دقت مدل های مکانی را افزایش دهند.