تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1399 | دوره:51 | شماره:4 |تعداد مقالات:20

با توجه به اهمیت منابع آب زیرزمینی در تامین مطمئن نیاز آبی کشورها، بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، برنامه ریزی بلند مدت و مدیریت صحیح بهره برداری از این منابع ارزشمند امری ضروری می باشد. بدین منظور استفاده از ابزارهای مناسب شبیه سازی جهت پیش بینی تغییرات مکانی و زمانی سفره های آب زیرزمینی و رفتار آتی آنها بسیار مفید می باشد. این مطالعه با هدف منطقه بندی آبخوان میاندوآب و پیش بینی مکانی و زمانی سطح آب زیرزمینی با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی انجام شده است. ابتدا جهت شناسایی اهمیت پارامترهای موثر در شبیه سازی، شش پارامتر ضریب قابلیت انتقال، سطح آب زیرزمینی، تراز زمین، افت آب زیرزمینی، بارندگی و تخلیه در سطح منطقه خوشه بندی مکانی شد. پس از تحلیل آماری از سه رویکرد خوشه بندی منفرد، سه پارامتره و تلفیقی استفاده گردید. تعداد خوشه های مناسب با استفاده از عرض سیلهوت تعیین شد. در فرایند آموزش و صحت سنجی مدل از داده های 77 چاه مشاهده ای آبخوان میاندوآب، که دارای سری زمانی اندازه گیری شده 10 ساله (1391-1382) برای سطح آب زیرزمینی می باشند، استفاده شد. نتایج تحلیل خوشه بندی مکانی نشان داد که رویکرد خوشه بندی با در نظر داشتن همبستگی دارای دقت بهتری است. پس از انتخاب رویکرد مکانی مناسب، 4 پارامتر بارندگی، تغذیه آبخوان، تخلیه آبخوان و سطح آب زیرزمینی در ماه قبل به عنوان متغیرهای ورودی به شبکه عصبی مصنوعی انتخاب گردید. پس از شبیه سازی سطح آب زیرزمینی با استفاده از روش شبکه عصبی پس انتشار برگشتی، پیش بینی سطح آب زیرزمینی برای 2 سال انجام گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات ضریب همبستگی در 6 خوشه بین 71/0 تا 97/0 و میزان تغییرات میانگین مجذور خطا بین 19/0 تا 58/0 بوده که حاکی از دقت مناسب این رویکرد جهت پیش بینی سطح آب زیرزمینی است.

شوری خاک در طول فصل رشد تحت تأثیر شوری آب آبیاری، متغیر است. بنابراین، فرض ثابت بودن شوری خاک در طول فصل رشد نمی تواند شرایط واقعی رشد گیاه را در مزرعه شبیه سازی کند. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی برهمکنش شوری آب آبیاری (در شش سطح 2/1، 4، 6، 8، 10 و 12 دسی زیمنس بر متر) و شوری عصاره اشباع خاک در ابتدای فصل (در سه سطح 3، 5/4 و 6 دسی زیمنس بر متر) بر رشد، اجزاء عملکرد، عملکرد کمی و کیفی و کارایی مصرف آب گیاه کلزا رقم هایولا 401 انجام شد. برای این منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در منطقه گرگان به اجرا در آمد. نتایج نشان داد که برهکمنش شوری ابتدایی خاک و شوری آب آبیاری بر شوری نهایی خاک معنی دار است. با این حال، بر اساس تحلیل همبستگی و رابطه رگرسیونی، وابستگی شوری نهایی خاک به شوری آب آبیاری بیشتر از شوری ابتدایی خاک است. شوری آب و خاک تأثیر معنی داری بر تعداد شاخه فرعی و شاخص برداشت نداشت ولی موجب افزایش معنی دار تعداد روز تا گلدهی و کاهش معنی دار صفات تعداد روز تا رسیدگی، ارتفاع بوته و ارتفاع اولین غلاف از سطح زمین، قطر ساقه، طول غلاف، تعداد دانه در غلاف، تعداد غلاف در بوته و عملکرد بیولوژیکی شد. با توجه به مقاومت بالای گیاه کلزا به شوری، عملکرد و کارایی مصرف آب (اقتصادی و عملکردی) تحت تأثیر شوری خاک قرار نگرفت ولی شوری آب آبیاری به دلیل واردکردن تنش های ناگهانی شوری متعدد به گیاه موجب کاهش معنی دار آن شد. همچنین برهمکنش شوری آب آبیاری و شوری خاک بر صفات درصد روغن، عملکرد روغن و کارایی مصرف آب روغن معنی دار بود؛ به طوری که افزایش شوری آب آبیاری از 2/1 به 12 دسی زیمنس بر متر در سطوح شوری خاک 3، 5/4 و 6 دسی زیمنس بر متر به ترتیب منجر به 1/10، 3/7 و 5/10 درصد کاهش درصد روغن و 23، 18 و 28 درصد کاهش عملکرد و کارایی مصرف آب روغن شد.

فسفر یکی از عناصر غذایی پرمصرف بوده که کمبود آن رشد گیاه را به شدت محدود می کند. یکی از ساده ترین و کم هزینه ترین روش های تأمین فسفر گیاه کاربرد مستقیم خاک فسفات می باشد اما در خاک های آهکی به علت حلالیت ناچیز آن چندان موثر نیست. استفاده از خاک فسفات مخلوط شده با گوگرد و مواد آلی به همراه ریزجانداران حل کننده های فسفات از جمله این راهکارها محسوب می-شوند. این مطالعه با هدف مدل سازی بررسی تأثیر نسبت های مختلف ورمی کمپوست، خاک فسفات و گوگرد بر میزان انحلال و آزادسازی فسفر توسط قارچ آسپرژیلوس و ارائه سطوح مطلوب این متغیرها برای تهیه کود زیستی کارآمد انجام شد. بر این اساس تعداد 20 آزمایش با استفاده از روش سطح پاسخ بر مبنای طرح مرکب مرکزی تعریف شد و اثر مقادیر مختلف متغیرهای ورمی-کمپوست، خاک فسفات و گوگرد و به صورت کدبندی شده در محدوده ی (1+، 0، 1-) بر میزان انحلال فسفر بررسی شد. نتایج نشان-دهنده کارآمدی بالای (8841/0= R2) مدل طرح مرکب مرکزی در برآورد انحلال فسفر بود. بر اساس نتایج، برهمکنش ورمی-کمپوست با گوگرد ( 05/0>p ) و بر همکنش خاک فسفات با گوگرد ( 05/0>p ) معنی دار بود. نتایج تحلیل آماری ضرایب مدل طرح مرکب مرکزی حاکی از اثر مثبت و فزاینده ورمی کمپوست، ورمی کمپوست × گوگرد و خاک فسفات × گوگرد بر افزایش انحلال فسفر می باشد. بر اساس پیش بینی شرایط بهینه برای انحلال فسفر، مقادیر 58 درصد ورمی کمپوست، 3/23 درصد خاک-فسفات و 7/18 درصد گوگرد منجر به ماکزیمم انحلال فسفر (04/773 میلی گرم بر کیلوگرم) توسط قارچ آسپرژیلوس در کود میکروبی می شود.

بررسی وضعیت آب شیرین موجود در زیر دریا در آبخوان های فراساحلی (امتداد بخشی از آبخوان تا زیر دریا) می تواند برای تأمین نیازهای اکولوژی سواحل در آینده مفید باشد. در این پژوهش به منظور آگاهی از میزان تأثیرپذیری آبخوان های فراساحلی از نشت آب شیرین از رودخانه، ابتدا سناریوهای مختلفی با تغییر در ابعاد هندسی آبخوان فراساحلی و مقادیر هدایت هیدرولیکی لایه نیمه تراوا و ضریب آبگذری رودخانه تعریف شد. در ادامه با مدل سازی پسروی شوری با استفاده از کد عددی SEAWAT، مشخصات گوه شوری شامل موقعیت پنجه شوری، ضخامت ناحیه انتقالی و حجم آب شور در زمان برآورد شد. نتایج نشان داد که مقدار ضریب آبگذری بستر رودخانه در میزان حجم آب شیرین زیر دریا تأثیرگذار است. زمانی که ضریب آبگذری رودخانه کاهش محسوس می یابد (به طور مثال m2/d 0025/0 در این مطالعه)، تأثیر آن بر مشخصات شوری و کاهش میزان حجم آب شور بسیار اندک بوده اما افزایش این ضریب تا میزان مشخص می تواند بیشترین تأثیر (تا 60 درصد کاهش حجم آب شور) را بر مشخصات شوری بگذارد. با این وجود با افزایش قابل ملاحظه این ضریب (به طور مثال m2/d 375 در این مطالعه)، میزان تأثیر آن بر مشخصات شوری کمتر خواهد شد. علت این امر در سرعت بالای جریان ورودی و زمان اندرکنش محدود با گوه شوری دیده شده است. میزان نفوذپذیری لایه نیمه تراوا و طول گسترش آن نیز بر نتایج تأثیر خواهد گذاشت؛ به گونه ای که با امتداد لایه نیمه تراوا تا مرز خشکی، از میزان آب شیرین نشت کرده کم شده و در نتیجه از اثرات آن بر گوه شوری در نواحی نزدیک به بستر آبخوان کاسته خواهد شد.

اطمینان و اعتبار سیل های حدی مخصوصا حداکثر سیلاب محتمل (PMF)، مستلزم در نظرگرفتن منابع عدم قطعیت در برآورد سیل است. عدم قطعیت پارامترهای مدل های بارش-رواناب، از جمله منابع اصلی عدم قطعیت در برآورد سیل می باشند. در این پژوهش از روش مونت کارلو برای برآورد عدم قطعیت هیدروگراف PMF به علت عدم قطعیت در پارامترهای واسنجی مدل بارش-رواناب در حوضه بختیاری در جنوب غربی ایران استفاده شده است. برای برآورد هیدروگراف PMF ناشی از حداکثر بارش محتمل (PMP)، از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS استفاده شد. برای مدل سازی تلفات، تبدیل بارش به رواناب و روندیابی جریان در آبراهه ها به ترتیب از روش های شماره منحنی SCS، هیدروگراف واحد کلارک و ماسکینگام استفاده شد. نتایج نشان داد که عدم قطعیت در دبی اوج و حجم هیدروگراف PMF به علت عدم قطعیت تمام پارامترها به ترتیب برابر با 13/17 و 79/6 درصد است. عدم قطعیت در دبی اوج هیدروگراف PMFبه علت عدم قطعیت پارامترهای شماره منحنی، تلفات اولیه، زمان تمرکز، ضریب ذخیره کلارک، K ماسکینگام و X ماسکینگام به ترتیب برابر با 05/5، 4/0، 78/3، 85/3، 05/4 و 01/0 درصد است. همچنین عدم قطعیت در حجم هیدروگراف PMFبه علت عدم قطعیت پارامترهای شماره منحنی، تلفات اولیه، زمان تمرکز، ضریب ذخیره کلارک، K ماسکینگام و X ماسکینگام به ترتیب برابر با 46/4، 332/0، 328/0، 6/1، 08/0 و 0002/0 درصد است. بنابراین برای کاهش عدم قطعیت در برآورد هیدروگراف PMFباید به ترتیب در برآورد پارامترهای شماره منحنی، K ماسکینگام، ضریب ذخیره کلارک و زمان تمرکز دقت بیشتری کرد.

زیتون به دلیل ساختار برگ ها و وجود مکانیسم های تحمل به خشکی، به خوبی با شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک سازگار شده است. رقم زرد، یک رقم بومی دومنظوره و مهم ترین رقم باغات زیتون ایران می باشد. این پژوهش برای بررسی اثر تنش خشکی روی برخی صفات متابولیکی، مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی نهال های رقم زرد در شرایط گلخانه اجرا شد. در این تحقیق از نهال های یک-ساله (ریشه دار شده) رقم زرد استفاده شد. نهال ها به گلدان های 10 کیلوگرمی حاوی ماسه، خاک مزرعه و کوکوپیت با نسبت 1: 1: 1 منتقل و به مدت شش ماه در شرایط آبیاری و تغذیه مطلوب نگهداری شدند. با در نظرگرفتن رطوبت ظرفیت زراعی به عنوان تیمار شاهد، سه تیمار رطوبتی 75، 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی، به عنوان تیمارهای تنش خشکی (در مجموع چهار تیمار تنش رطوبتی) تعریف و آزمایش به مدت 60 روز ادامه یافت. برای اجرای این آزمایش از طرح آماری کاملاً تصادفی با چهار تیمار تنش خشکی در سه تکرار و تعداد دو نهال در هر تکرار استفاده شد. نتایج نشان داد که تنش خشکی متوسط و شدید موجب کاهش زیاد هدایت روزنه ای و تعرق از سطح برگ و به دنبال آن، کاهش اختلاف درجه حرارت برگ با محیط شد. علی رغم کاهش سرعت فتوسنتز، اختلاف این ویژگی از تنش خشکی FC5/0 به بعد، معنی دار شد که نشان دهنده فعال شدن مکانیسم های تحمل به خشکی در این رقم بود. کاهش سرعت فتوسنتز، به دلیل کاهش مقدار کلروفیل در واحد سطح برگ و همچنین کاهش آسیمیلاسیون دی اکسیدکربن و در نتیجه کاهش هدایت روزنه ای بود. افزایش تجمع پرولین و فنل کل، موجب افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش خشکی شد. با در نظرگرفتن عکس العمل های نهال زیتون در برابر تنش خشکی، چنین نتیجه گرفته شد که رقم زرد در برابر تنش خشکی تا سطح FC5/0 مقاوم است. با توجه به شاخص های رشد، رقم زرد را می توان برای باغ های مناطق کم آب و یا دارای آب با کیفیت حاشیه ای توصیه نمود.

برآورد میزان نشت آب در کانال های آبیاری از اهمیت زیادی برخودار است. روش های مختلفی برای این منظور وجود دارد. مطالعات انجام شده در سطح شبکه های آبیاری کشور به منظور تخمین میزان نشت در کانال های آبیاری عمدتاً بر مبنای اندازه گیری با استفاده از بیلان آب است. روش غرقابی یک روش استاندارد برای محاسبه سرعت نشت در کانال مطرح می باشد. در این روش با انسداد محدوده مشخصی از کانال و اندازه گیری افت سطح آب می توان سرعت نشت را به دست آورد. در این تحقیق، امکان استفاده از معادلات نفوذ کوستیاکف-لوئیس، فیلیپ، گرین-امپت و S. C. S برای تخمین میزان نشت بر مبنای آزمایش غرقابی مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از داده های موجود برای بخشی از کانال های آبیاری شبکه ای در کشور استرالیا، مشخص شد که معادله کوستیاکف-لوئیس با میانگین قدر مطلق خطای نسبی بین 3/2% تا 4/7% بهترین مدل برای تخمین نشت آب از کانال است. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که سرعت نشت به دست آمده از معادلات نفوذ برخلاف روابط موجود که سرعت نشت را همواره مقداری ثابت برآورد می کنند، مقداری ثابت نیست و با گذشت زمان، اشباع شدن خاک و کاهش سطح آب تغییر می کند. همچنین نتایج نشان داد که روش ارائه شده در این تحقیق در مقایسه با روش های موجود حساسیت کمتری نسبت به مدت زمان داده برداری دارد.

دمای خاک عامل کلیدی است که فرآیندها و خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را کنترل می کند؛ لذا بر کمیت و کیفیت تولید محصولات کشاورزی تأثیر می گذارد. هدف از انجام این پژوهش برآورد دمای خاک با استفاده از پارامترهای هواشناسی به روش های مختلف ماشین یادگیری بوده است. بدین منظور داده های هواشناسی و دمای خاک در عمق های 5، 10، 20، 30، 50 و 100 سانتی متری از 17 ایستگاه سینوپتیک استان خوزستان مربوط به 25 سال (1994 تا 2018) گردآوری شد. مدل های شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLPNN)، ماشین یادگیری سریع (ELM) و رگرسیون خطی چندگانه (MLR) برای برآورد دمای خاک استفاده شدند. داده های دمای هوا، سرعت باد، رطوبت نسبی هوا، فشار بخار، تبخیر و بارندگی به عنوان ورودی برای آموزش مدل ها استفاده شدند. نتایج نشان داد که تمام مدل ها برآوردی بهتری از دمای لایه سطحی خاک (عمق 30-0 سانتی متری) داشته و با افزایش عمق دقت آن ها کاهش می یابد، به طوری که بهترین دقت برآورد دمای خاک مربوط به عمق 5 و کمترین آن مربوط به عمق 100 سانتی متری بود. نتایج نشان داد مدل های MLR، MLPNN و ELM عملکردی مطلوب در مدل سازی دمای خاک در تمام عمق ها داشتند. برای مدل های MLR، MLPNN، ELM به ترتیب مقادیر R2 از 864/0-700/0، 997/0-967/0 و 996/0-967/0، مقادیر RMSE از 823/2-557/2، 072/0-034/0 و 078/0-028/0 درجه سلسیوس و مقادیر MAE از 529/1-398/1، 063/0-023/0 و 065/0-023/0 درجه سلسیوس بود. نتایج نشان داد که دو مدل MLPNN و ELM دارای عملکردی تقریبا مشابه و بهتر از مدل رگرسیون خطی چندگانه بودند؛ اما به دلیل سرعت محاسبات بسیار بالای مدل ELM، پیشنهاد می گردد از مدل MLPNN برای تخمین دمای نیمرخ خاک استفاده شود.

جذب سطحی فلزات سنگین به وسیله اکسیدهای فلزی به عنوان یک روش مؤثر برای کاهش اثرات سوء فلزات سنگین مورد استفاده قرار می گیرد. پژوهش حاضر با هدف مقایسه میزان تأثیر هماتیت خالص و تثبیت شده با سدیم کربوکسی متیل سلولز (Na-CMC) بر غیرمتحرک کردن نیکل و بررسی اثر این جاذب ها بر شکل های مختلف این فلز در خاک انجام گرفته است. بدین منظور یک آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور نوع و مقدار جاذب (دو نوع جاذب شامل هماتیت خالص (H) و تثبیت شده با Na-CMC (H-CMC) هر یک در چهار مقدار (صفر، 25/0، 5/0 و یک درصد) و غلظت های مختلف نیکل (25، 75، 125، 175 و 325 میلی گرم بر کیلوگرم) در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد جاذب ها در خاک باعث کاهش غلظت نیکل قابل استخراج با DTPA (Ni-DTPA) و MgCl2 (Ni-MgCl2) گردید. با افزایش مقدار جاذب از 25/0 به 5/0 درصد، غلظت Ni-DTPA و Ni-MgCl2کاهش و با افزایش از 5/0 به 1 درصد، غلظت افزایش یافت. میزان کاهش غلظت Ni-DTPA با کاربرد 25/0، 5/0 و یک درصد هماتیت خالص، به ترتیب برابر 11، 9/13 و 63/9 درصد و با کاربرد هماتیت تثبیت شده با Na-CMC به ترتیب برابر 7/23، 9/35 و 3/20 درصد نسبت به تیمار شاهد بود. همچنین نتایج نشان داد، بین تیمارهای دارای هماتیت خالص و تثبیت شده با Na-CMC نیز از لحاظ غلظت Ni-DTPA و Ni-MgCl2 اختلاف معنی دار وجود داشت، به طوری که تثبیت با Na-CMC باعث افزایش کارایی هماتیت در جذب نیکل گردید. نتایج عصاره گیری متوالی در سطح آلودگی 175 میلی گرم نیکل بر کیلوگرم خاک نشان داد که کاربرد جاذب به طور معنی داری شکل های محلول+ تبادلی، کربناتی را در مقایسه با تیمار شاهد کاهش و شکل متصل به اکسیدهای آهن و منگنز را افزایش داد.

بررسی زغال زیستی اصلاح شده، نانورس و پلی وینیل استات بر تثبیت خاک و کنترل فرسایش بادی خاک شنی و شنی لومی

با وجود پیشرفت ابزارهای فنی برای تجزیه و تحلیل سیستم های پیچیده، مهم ترین مسئله در حل مشکلات منابع آب بر تعامل سیستم های انسانی و طبیعی تمرکز دارد. مدل سازی عامل بنیان در سال های اخیر به عنوان ابزاری مؤثر برای توسعه مدل های یکپارچه انسانی و زیست محیطی مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از اصلی ترین چالش های کاربرد مدل های عامل بنیان در مدیریت منابع آب، شناسایی و توصیف عامل های اصلی می باشد. در این پژوهش، یک مدل عامل بنیان برای تخصیص بهینه آب از مخزن سد به نیازهای پایین دست توسعه داده شده است. مدل ارائه شده شامل شبیه سازی مخزن با استفاده از سیاست بهره برداری استاندارد، بهینه سازی تخصیص آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک و شبیه سازی رفتاری عامل ها با استفاده از مدل عامل بنیان می باشد. مدل شبیه سازی رفتاری، تعامل ذی نفعان را شبیه سازی کرده و واکنش آن ها به تصمیمات تخصیص آب را نشان می دهد. برای توسعه مدل، عامل های اصلی در حوزه آبریز تجن اعم از شرب، صنعت، کشاورزی، محیط زیست و بخش سیاست گذار، شناسایی شدند. مدل ارائه شده روشی جدید برای شبیه سازی تعاملات ذی نفعان و ایجاد یک رابطه هیدرولوژیکی-زیست محیطی-انسانی به منظور مدیریت تقاضا و تخصیص بهینه ی آب به نیازها می باشد. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل ارائه شده توانایی بالایی در افزایش مطلوبیت عامل ها و سود کل از طریق تحلیل بازخورد عامل ها دارد به طوری که مطلوبیت عامل های کشاورزی از 19 درصد تا 47 درصد و سود کل به میزان 4/21 درصد افزایش یافته است.

به منظور مطالعه و ارزیابی شاخص های تنش خشکی در روش آبیاری سطحی بر عملکرد دانه و اجزای آن، عملکرد روغن دانه، درصد روغن دانه و کارآیی مصرف آب دانه کنجد، آزمایشی در سال 1393 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان اجرا گردید. آزمایش به صورت کرت های یک بار خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. آبیاری در 2 سطح (آبیاری به ترتیب پس از 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A) به عنوان فاکتور اصلی و رقم در 9 سطح به عنوان فاکتور فرعی مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه میانگین کارایی مصرف آب در اثرات متقابل آبیاری و رقم نشان داد تیمار 100 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A و رقم V9 (SG55-92138) با کارایی مصرف آبی معادل 272/0 کیلوگرم بر مترمکعب دانه کنجد، تیمار برتر بود. میانگین آب مصرفی در یک سال انجام آزمایش در تیمارهای 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A به ترتیب معادل 5/547 و 6/438 میلی متر بود. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد با افزایش تعداد کپسول در بوته، تعداد دانه در کپسول، وزن هزاردانه، کارایی مصرف آب، عملکرد روغن دانه و کارایی مصرف آب روغن افزایش می یابد. به دلیل بیش تر بودن شاخص های STI، MP، GMP، HM و YI در رقم V9 (SG55-92138) نسبت به دیگر ارقام می توان رقم V9 (SG55-92138) را از نظر تنش خشکی به عنوان تیمار برتر معرفی نمود. روند کاهشی عملکرد کنجد که با اعمال تنش کم آبی اتفاق افتاد قطعاً موجب کاهش شاخص های SSI، MP و TOL شده است و برعکس کاهش عملکرد کنجد موجب تغییرات صعودی در شاخص-های STI، GMP، HM، YI و YSI گردیده است.

مطالعه چگونگی ورود مواد آلاینده به درون آب زیرزمینی و نحوه انتقال آن از آب زیرزمینی تا رودخانه نقش مهمی در مطالعات کیفی رودخانه ها و آب های زیرزمینی و همچنین مدیریت مصرف کود و سموم شیمیایی در سطح مزارع دارد. در این پژوهش نحوه حرکت املاح نفوذیافته به خاک به سمت آب زیرزمینی و آب سطحی متصل به آن به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است. بدین منظور با ایجاد یک تغییر نوآورانه در مدل آزمایشگاهی موجود به ابعاد عرض 20 سانتی متر، ارتفاع 70 سانتی متر و طول 150سانتی متر، امکان اندازه گیری غلظت ماده آلاینده و دبی به صورت جداگانه در رودخانه و آب زیرزمینی فراهم شد. آزمایش ها در دو بخش تزریق ماده ردیاب (محلول پرمنگنات پتاسیم) برای مشاهده نحوه گسترش و پیشروی ابر آلودگی و تزریق محلول سدیم کلرید برای بررسی مقدار انتقال املاح انجام شد. پرمنگنات پتاسیم در فواصل تزریق 15، 35 و 55 سانتی متر از رودخانه و محلول سدیم کلرید در سه فاصله 15، 35 و 65 سانتی متر از بستر رودخانه تزریق شد. در کلیه آزمایش ها گرادیان هیدرولیکی 03/0 برقرار بود. آزمایش های ردیاب نشان داد که یکی از عوامل موثر بر انتقال املاح، ناحیه کاپیلاری می باشد که سبب شروع حرکت افقی در بالای سطح آب زیرزمینی می شود. همچنین در آزمایش های تزریق محلول سدیم کلرید، با شروع تزریق به دلیل تغییر در شرایط مرزی، مقدار دبی رودخانه کاهش و دبی آب زیرزمینی افزایش یافت. از طرفی با اندازه گیری مداوم EC آب زیرزمینی و رودخانه مشخص شد که رودخانه بیشتر از آب زیرزمینی تحت تاثیر ورود املاح قرار خواهد گرفت؛ به طوری که در حدود 60 درصد نمک تزریق شده وارد رودخانه و 40 درصد آن وارد آب زیرزمینی می شود.

در مطالعه حاضر، با استفاده از روش های نوین ماشین آموزش نیرومند خود تطبیقی (SAELM)و موجک-ماشین آموزش نیرومند خود تطبیقی (WA-SAELM) تراز آب زیرزمینی در منطقه کبودر آهنگ واقع در استان همدان مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا با استفاده از تابع خود همبستگی، تاخیرهای موثر شناسایی شده و سپس با استفاده از این تاخیرها برای هر یک از روش های SAELM و WA-SAELM، 10 الگوی متمایز ورودی توسعه داده شد. با ارزیابی نتایج مدل های مذکور، WA-SAELM به عنوان مدل برتر معرفی شد که تجزیه و تحلیل نتایج شبیه سازی نشان دهنده دقت بالای مدل برتر در تخمین تراز آب زیرزمینی بود. مقادیر ضریب همبستگی (R)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب بهره وری نش-ساتکلیف (NSC) برای مدل برتر به ترتیب برابر با 969/0، 358/0 و 939/0 محاسبه گردید.

امروزه مدیریت سطح ایستابی نقش مهمی در صرفه­ جویی آب و اقتصاد کودهای مغذی مانند نیتروژن و فسفر و همچنین بهبود کیفیت آب در پایین­ دست ایفا می­ کند، ولی استفاده از این روش­ ها در مناطق گرم و خشکی مانند خوزستان ممکن است به دلیل تبخیرتعرق زیاد و جریان مویینه­ ای ایجاد محدودیت نماید. در این تحقیق به وسیله لایسیمترهای پلاستیکی امکان استفاده از روش های کنترل سطح ایستابی (زهکشی کنترل شده و آبیاری زیرزمینی) با اعمال مدیریت آبشویی در اقلیم گرم و خشک دزفول تحت کشت گیاه گوجه­ فرنگی رقم کینگ­ استون بررسی گردید. به این منظور سه تیمار با شرایط مختلف کنترل سطح ایستابی شامل زهکشی آزاد، زهکشی کنترل شده و آبیاری زیرزمینی در سه تکرار در 9 عدد لایسیمتر (ارتفاع 90 و قطر40 سانتی­ متری) در نظر گرفته شد. در این مطالعه، سطح ایستابی با شوری آب برابر 3/2 دسی زیمنس بر متر در عمق 50 سانتی متر از سطح خاک در دو تیمار کنترل سطح ایستابی و آبیاری زیرزمینی ایجاد گردید. نتایج نشان داد که درصد جرم نمک خروجی در زه­ آب زهکشی آزاد و زهکشی کنترل شده به ترتیب 65 و 45 درصد بود. درصد هدررفت جرمی نیتروژن نیتراتی و فسفات در زه­ آب تیمار زهکشی آزاد به ترتیب با مقدار 9/20 و 1/8 درصد بزرگ تر از مقادیر مشابه در تیمار زهکشی کنترل شده با مقادیر 7/13 و 7/5 درصد بود. با توجه به اینکه هدایت الکتریکی (EC) در تیمار آبیاری زیرزمینی در منطقه ریشه فراتر از 3 دسی زیمنس بر متر نرفت، هیچ گونه شست وشویی در این بخش صورت نگرفت. لذا نتایج این تحقیق امکان کارایی مدیریت سطح ایستابی را در عمق 50 سانتی متری در مقیاس آزمایشگاهی در مناطق گرم و خشک بیان می­ کند.

به منظور کاهش خسارات مالی و جانی در سیستم های پیش بینی و هشدار سیل و همچنین مباحث تخصیص آب به خصوص مصارف با درجه اولویت بالا در اختیار داشتن مدلی سریع و دقیق برای پیش بینی هیدروگراف ورودی اهمیت فراوانی دارد. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل موج پخشیدگی اقدام به روندیابی معکوس سیل در رودخانه یوان واقع در کشور چین با استفاده از روش عددی سلول مخلوط و کرانک نیکلسون شد. این روش های عددی به دلیل سرعت محاسبات بالا و عدم نیاز به اطلاعات توپوگرافی و هیدرولیکی رودخانه انتخاب شدند. بدین منظور از اطلاعات سیلاب های رودخانه یوان در طول پنج سال استفاده شد و سپس نتایج حاصله از شبیه-سازی عددی با داده های مشاهداتی مقایسه شد. بر این اساس شاخص های آماری ضریب تبیین، شاخص نش-ساتکلیف، شاخص ویلموت و ضریب مجموع باقیمانده تعیین و با بررسی این شاخص ها مشاهده شد که نتایج حاصله از هر دو روش عددی از دقت خوبی برخوردار بودند. حداکثر خطای بیشینه دبی مشاهداتی و محاسباتی در روش کرانک نیکلسون و سلول مخلوط به ترتیب 22/0 و 59/0 درصد بود. بر اساس نتایج به دست آمده در پیش بینی دبی بیشینه و هیدروگراف ورودی مشاهده شد که روش کرانک نیکلسون نسبت به روش سلول مخلوط دقت بالاتری دارد.

تأثیر کاربرد پایه و محلول پاشی کود سولفات روی بر جذب روی، عملکرد و اجزاء عملکرد برنج رقم هاشمی

تغییر اقلیم یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر چرخه هیدرولوژیک می باشد. پژوهش حاضر تاثیر پدیده تغییر اقلیم را بر رواناب و رسوب حوضه آبخیز دهبار واقع در خراسان رضوی برای 30 سال آینده و با کمک مدل آماری LARS-WG و ابزار ارزیابی آب و خاک SWAT و مدل پیش بینی فرسایش آبی WEPP مورد ارزیابی قرار می دهد. ابتدا به منظور تولید داده های هواشناسی دوره آتی در حوضه، مدل LARS-WG مورد واسنجی قرار گرفت و سپس از مدل HadGEM2 و سه سناریو RCP8. 5، RCP4. 5 و RCP2. 6 برای ریز مقیاس سازی داده های هواشناسی برای دوره 2050-2020 استفاده شد. نتایج مدل LARS-WG حاکی از کاهش بارندگی و افزایش دما در افق 2050 می باشد. نتایج مدل SWAT نیز تغییرات رواناب را برای سناریوهای RCP8. 5، RCP4. 5 و RCP2. 6 به ترتیب 16/22-، 93/17-و 34/17-درصد و تغییرات رسوب را به ترتیب 4/4-، 4/9+ و 2/3+ درصد نسبت به دوره پایه نشان می دهد. در مدل WEPP با انتخاب روش دامنه و استفاده از نتایج ریز مقیاس شده مدل گردش عمومی جو تحت سناریوهای RCP8. 5، RCP4. 5 و RCP2. 6، تغییرات رسوب به ترتیب 4/6-، 6/12+ و 8/4+ نسبت به دوره پایه برآورد شد.

ذخیره کربن نقش مهمی در تعیین چرخه جهانی کربن و تنظیم اقلیم جهانی ایفا می کند و از طرفی خاک منبع ورودی یا خروجی کربن به اتمسفر است، که به نوع کاربری اراضی وابسته است. از این رو، این مطالعه با هدف مقایسه روش های مختلف داده کاوی در پیش بینی ذخیره کربن آلی خاک در کاربری های کشاورزی آبی، کشت مخلوط (آبی-دیم)، مرتع و نخلستان موجود در بخشی از اراضی شهرستان بهبهان انجام گرفت. نمونه برداری از خاک به روش هایپرکیوب انجام و پس از تعیین موقعیت مکانی نقاط نمونه برداری، حفر پروفیل و برداشت نمونه های خاکی از عمق 30-0 و 60-30 سانتی متر انجام گرفت. کربن آلی نمونه های خاکی به روش والکی بلک و وزن مخصوص ظاهری آن ها به روش پارافین مذاب تعیین شد و سپس ذخیره کربن آلی خاک در نقاط نمونه برداری محاسبه گردید. پارامترهای کمکی مورد استفاده شامل اجزای سرزمین، داده های تصویر سنجنده OLI لندست 8 و نقشه کاربری اراضی بود. نتایج نشان داد که شاخص های SAVI، NDVI، شوری، کربنات، گچ و رس بیشترین همبستگی را با مقادیر ذخیره کربن دارند. نتایج همچنین نشان داد که در همه کاربری ها، مدل جنگل تصادفی (RF) با بالاترین ضریب تبیین (966/0=R2) و کمترین مجذور میانگین مربعات خطا (032/2=RMSE) بیشترین کارآیی را در پیش بینی ذخیره کربن آلی خاک دارد و پس از آن مدل شبکه عصبی مصنوعی (788/0= R2 و 257/4=RMSE) و در نهایت مدل ماشین بردار پشتیبان (SVR) (499/0= R2و 344/7 =RMSE) قرار دارد.

در این مطالعه تاثیر تغییر کاربری اراضی (تبدیل جنگل طبیعی به شالیزار) و احیای اراضی تخریب شده بر برخی ویژگی های کیفی و آنزیمی خاک مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام این پژوهش ایستگاه تحقیقاتی صنوبر در استان گیلان شهرستان آستانه اشرفیه انتخاب شد. نمونه های خاک از 5 کاربری (جنگل طبیعی، جنگل های دست کاشت صنوبر، توسکا و دارتالاب و شالیزار) و از دو عمق (20-0 و 40-20 سانتی متری) جمع آوری شدند. داده های این پژوهش به صورت یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. فاکتورهای مورد بررسی شامل نوع کاربری اراضی در پنج سطح و عمق خاک در دو سطح بود که در سه تکرار مورد مطالعه قرار گرفت. لذا تعداد تیمارهای آزمایش 10=2×5 عدد که با لحاظ نمودن تعداد تکرارها در مجموع 30 واحد آزمایشی بود. در مجموع 30 نمونه خاک دست خورده و 30 نمونه خاک دست نخورده وجود داشت که جامعه آماری آزمایش را تشکیل می داد. در نمونه ها برخی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میانگین وزنی قطر خاکدانه (75 درصد)، هدایت هیدرولیکی اشباع (95 درصد)، خاصیت آبگریزی (53 درصد)، کربن آلی (52 درصد. )، نیتروژن کل (52 درصد) و کربن زیست توده میکروبی (53 درصد) در جنگل طبیعی بیشتر از شالیزار بود. همچنین فعالیت آنزیم اوره آز و آریل سولفاتاز به طور معنی داری در خاک شالیزار نسبت به جنگل طبیعی کمتر بود. ولی برعکس، فعالیت آنزیم دهیدروژناز در خاک شالیزار بیشتر از خاک جنگل طبیعی بود و این نشان می دهد که در دسترس بودن اکسیژن و رطوبت بر فعالیت دهیدروژناز اثر می گذارد و با افزایش رطوبت خاک، فعالیت آن افزایش می یابد. احیای برخی از اراضی تخریب شده به وسیله جنگل دست کاشت نشان داد پوشش گیاهی صنوبر موثرتر از پوشش های گیاهی دیگر در افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه، هدایت هیدرولیکی اشباع و کربن زیست توده میکروبی بود. در حالیکه تاثیر پوشش دارتالاب در افزایش خاصیت آب گریزی، کربن آلی و فعالیت آنزیم اوره آز و آریل سولفاتاز بیش از پوشش های گیاهی دیگر بود. فعالیت ویژه آنزیم (فعالیت آنزیم در واحد کربن آلی) در دهیدروژناز در شالیزار به طور معنی داری بیشتر از جنگل طبیعی بود که این نشان دهنده آن است که فعالیت این آنزیم مستقل از تغییرات کربن آلی خاک بوده و به رطوبت خاک وابسته است. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که در مقایسه با ویژگی های کیفی و فعالیت آنزیمی، پوشش دارتالاب بهتر از پوشش صنوبر و توسکا این ویژگی ها را بهبود بخشید.