دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)
سال:1390 | دوره:21 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

بادبردگی و تبخیر از منابع اصلی تلفات آب در سامانه های آبیاری بارانی است. شناسایی عوامل تاثیرگذار و برآورد دقیق تلفات می تواند در کاهش هدررفت آب و بهبود راندمان آبیاری مفید باشد. به دلیل گسترش روز افزون استفاده از سیستم آبیاری سنترپیوت تهیه مدلی برای تعیین این تلفات در اسپری نازل های سنترپیوت ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق با درنظر گرفتن عوامل تاثیرگذار بر تلفات بادبردگی و تبخیر، مدلی برای اسپری نازل های سنترپیوت تهیه گردید. شبکه ای از ظروف جمع آوری آب به ابعاد 25×25 متر و با فاصله ظروف 1.25 متر ایجاد شد. اسپری نازل های متداول نلسون R3000، سنینگر LDN و نلسون D3000 با نازل های مختلف و در فشار کارکردها و ارتفاع استقرارهای متفاوت در مرکز این شبکه قرار گرفت. آزمایش ها در شرایط مختلف انجام و داده های هواشناسی مورد نیاز به صورت همزمان ثبت گردید. میزان تلفات آب از تفاضل آب پخش شده از اسپری نازل و رسیده به سطح زمین به دست آمد. با استفاده از تحلیل های آماری معادلاتی بین مقادیر تلفات و عوامل تاثیرگذار بر تلفات بادبردگی و تبخیر استخراج شد. از میان روش های موجود روش های فراست - شوالن، کلر - بلیسنر و پلایان و همکاران نیز انتخاب و دقت برآورد آنها با مقادیر حاصل از آزمایش ها مقایسه گردید. نتایج نشان داد دقت معادلات جدید پیشنهاد شده در این تحقیق رضایت بخش بوده و مقادیر تلفات بادبردگی و تبخیر را دقیق تر از روش های ذکر شده محاسبه می کنند.

آبشکن ها برای محافظت و کنترل کناره ها و حواشی رودخانه احداث می گردند. روش های مهار و جلوگیری از آبشستگی آبشکن ها بر اساس مطالعات انجام شده روی مکانیزم آبشستگی می باشند. یکی از این روش ها، نصب طوق در اطراف آبشکن می باشد. طوق ها بستر را در مقابل سیستم گرداب اطراف آبشکن محافظت کرده و میزان آبشستگی را کاهش می دهند. در تحقیق حاضر، آبشستگی اطراف سه آبشکن به طول های 6، 8 و 10 سانتی متر بررسی و عملکرد طوق های ذوزنقه ای با ابعاد مختلف و به ازای قرارگیری در سطح بستر و در شرایط آبشستگی آب زلال با حالت آبشکن های بدون طوق مقایسه گردید. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش عرض طوق، عملکرد طوق در کاهش عمق و افزایش تاخیر زمانی آبشستگی بیشتر شد. همچنین درصد کاهش آبشستگی از 15 تا 100 درصد برای طوق های با عرض مختلف متغیر بود.

مدل نش، تعداد مخازن ذخیره و ضریب ذخیره، شکل کامل هیدروگراف واحد لحظه ای ( IUH) را توصیف می کنند. در این مدل تعداد مخازن ذخیره، که باید یک عدد صحیح باشد، معمولا زمانی که از داده های مشاهداتی استخراج می شود یک مقدار کسری بدست می آید که این یک محدودیت برای این مدل است. همچنین یک مخزن خطی منفرد در مدل نش، یک IUH بدون شاخه صعودی را بدست می دهد که این از لحاظ فیزیکی غیرمنطقی است. برای شبیه سازی یک IUH کامل با شاخه صعودی، مدل نش حداقل به دو مخزن با اتصال سری نیاز دارد. با تقسیم مخزن خطی منفرد نش به دو مخزن سری با ضرایب ذخیره متفاوت k1 و k2، یک مدل هیبرید حاصل می شود. در این تحقیق مدل هیبرید در حوضه لیقوان بکار گرفته شده است. برای بررسی کارایی مدل حاضر نتایج بدست آمده با نتایج مدل نش با بکار بردن معیارهای ارزیابی خطای استاندارد و بازده مدل نش - ساتکلیف مقایسه شده است. میزان خطای استاندارد و بازده مدل نش - ساتکلیف مدل هیبرید در مقایسه با مدل نش، بترتیب کمتر و بیشتر است که این نشان دهنده برتری مدل هیبرید، نسبت به مدل نش، هم از لحاظ منطق فیزیکی و هم از لحاظ سازگاری با مشاهدات است.

در مناطق خشک و نیمه خشک، تجمع آهک یکی از ملاکهای مهم در ارزیابی میزان تحول، سن و رده بندی خاک و نیز تناسب اراضی است. دراین تحقیق ویژگی های نمودهای خاکساختی آهکی در دو لندفرم پدیمنت و دشت سیلابی واقع در جنوب شهرستان اهر با استفاده از مقاطع میکروسکوپی مطالعه و نمودهای کربناتی خاکساختی در هر دو لندفرم، تحت تاثیر فرآیندهای خاکساختی با نقش بارز موجودات زنده به دلیل تولید گاز دی اکسید کربن و خشک و تر شدن فابریک خاک گزارش شده است. همچنین میکروکریستال های آهک در خاکرخ های دشت سیلابی نشان دهنده جوان تر بودن آن ها نسبت به خاکرخ های پدیمنت بوده و حضور سخت دانه های آهکی زرد رنگ در این خاکرخ ها با بی فابریک کریستالیتیک موید تاثیر فرایندهای خاکسازی می باشد. سخت دانه های آهکی قهوه ای رنگ در خاکرخ های لندفرم پدیمنت بیشتر نشان دهنده حالت ارثی آنها بوده که همراه با نمودهای خاکساختی قابل مشاهده است که از بالا به پایین و با افزایش عمق بر مقادیر آنها افزوده می شود، بطوریکه این نمودهای خاکساختی در لندفرم دشت سیلابی به طور نامنظم در طول خاکرخ پراکنده شده اند.

میزان نفوذ تحت تاثیر عوامل مختلف از جمله شیب اراضی قرار می گیرد. اندازه و نحوه توزیع خلل و فرج خاک از جمله مهمترین عوامل موثر بر نفوذپذیری خاک می باشند. به منظور نشان دادن روند تغییرات مقادیر نفوذ و مشخصات تخلخل خاک با شیب اراضی، آزمایش های نفوذ در پنج شیب 0، 10، 20، 30 و 40 درجه در منطقه ای با بافت خاک لومی به انجام رسید. آزمایش ها با استفاده از استوانه های مضاعف برای حالت اشباع و دستگاه نفوذسنج مکشی برای حالت غیر اشباع، جهت اندازه گیری مقادیر نفوذ تجمعی صورت گرفت. مقادیر مکش اعمال شده در دستگاه نفوذسنج مکشی به ترتیب برابر 6، 9 و 15 سانتیمتر و. متوسط ارتفاع آب در استوانه های مضاعف در طول آزمایشات برابر 10 سانتیمتر بود. اندازه گیری ها سه بار تکرار گردیدند. مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در شیب های مختلف با استفاده از داده های استوانه های مضاعف و داده های نفوذسنج مکشی محاسبه شدند. برای تخمین تخلخل کل از روش آزمایشگاهی فلینت و فلینت و برای تخمین تخلخل درشت و متوسط به ترتیب از دو روش واتسون و لاکسمور و دان و فیلیپ استفاده گردید. نتایج نشان داد که دستگاه استوانه های مضاعف مقدار نفوذ را بیشتر از دستگاه نفوذسنج مکشی تخمین می زند. نتایج نشان داد که مقادیر چگالی حقیقی خاک در 5 شیب ذکر شده تقریبا ثابت ولی چگالی ظاهری با افزایش شیب به صورت جزیی افزایش می یابد. مقادیر تخلخل کل، تخلخل درشت و تخلخل متوسط با افزایش شیب روند کاهشی نشان دادند اما مقدار تخلخل ریز با افزایش مقدار شیب افزایش یافت. با توجه به اینکه میزان نفوذ از خلل و فرج درشت بیشتر از خلل و فرج ریز است کاهش آهنگ نفوذ در شیب های بیشتر منطقی می باشد.

آهن یکی از عناصر کم مصرف برای گیاهان بوده و کمبود آن در خاکهای آهکی ایران رایج است. در این تحقیق سینتیک آزادسازی آهن با عصاره گیر دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA) در 12 خاک آهکی استریل به مدت 11520 دقیقه بررسی گردید. معادلات مرتبه صفر، اول، دوم و مرتبه سوم نتوانستند آزادشدن آهن را توصیف کنند. سه معادله الوویچ ساده شده، پخشیدگی پارابولیک و دوثابته برازش خوبی داشتند ولی معادله دوثابته(q=atb)  به عنوان معادله برتر شناخته شد و ثابت a این معادله فقط با ظرفیت تبادل کاتیونی همبستگی مثبت (*0.608=r) نشان داد. کمترین مقدار آهن آزاد شده در طول 11520 دقیقه 30.2 و بیشترین آن 200.4 با میانگین 63.8 میلی گرم آهن بر کیلوگرم بود. مقدار آهنی که در زمانهای اولیه (ab) و سرعتی که آهن از خاک عصاره گیری می شود (مرتبط با ثابت b) به طور نظام مند با هیچ یک از صفات اندازه گیری شده در خاکهای مورد مطالعه همبستگی نداشت. در نهایت چنین نتیجه گیری شد که آزمون رایج خاک برای اندازه گیری آهن قابل استفاده خاک که شامل عصاره گیری آهن در یک محدوده زمانی کوتاه (2 ساعت) می باشد، ممکن است مقدار آهنی را که واقعا می تواند از خاک به محلول آزاد شود کمتر از مقدار واقعی تخمین بزند.

به منظور بررسی ساختار و رفتار هیدرولیکی جریان در رودخانه ها و کانال های مرکب، دبی و شیب خط انرژی اهمیت بالایی دارند. با تقسیم مقطع عرضی این کانال ها به زیر ناحیه های آن یعنی کانال اصلی و بسترهای سیلابی، دبی جریان به صورت جداگانه در هر زیر ناحیه قابل تعیین است و آنگاه دبی کل مقطع از مجموع آنها بدست می آید. این روش به روش کانال تقسیم شده (DCM) معروف است. روش دیگری نیز به روش کانال ساده (SCM) موسوم است. روش های متعددی بر مبنای روش تقسیم بندی در مقطع کانال توسعه یافته اند که از مهم ترین آنها روش مدل تبادل دبی (EDM) می باشد. این روش با درنظر گرفتن تاثیر انتقال مومنتم از میان سطح مشترک بین کانال اصلی و بستر سیلابی (سطح اندرکنش) توسعه داده شده است. در این تحقیق، محاسبات دبی و شیب خط انرژی برای سری آزمایش های موسسه FCF انگلستان و سایرین، با به کارگیری روش های EDM، DCM و SCM و با برنامه سازی رایانه ای به زبان ++C انجام پذیرفت. نتایج حاصل نشان داد که در مقایسه با سایر روش ها، روش EDM دارای کمترین خطای نسبی برای محاسبه دبی (در ترسیم نمودار دبی-اشل) است. همچنین نتایج محاسبه شیب خط انرژی به روش EDM و نرم افزار HEC-RAS نشان می دهد که روش EDM دارای کمترین خطای نسبی برای ترسیم شیب خط انرژی است. دو معادله ساده خطی برای عمق های نسبی کمتر از 0.15 و بیشتر از 0.15 ارائه شد. بدین ترتیب، روش EDM را به میزان قابل توجهی حدود 36% برای محاسبه دبی جریان و 34% برای محاسبه شیب خط انرژی بهبود بخشیده است.

به منظور بررسی اثرات قارچ میکوریز آربسکولار و باکتری سودوموناس فلوروسنس بر ویژگی های بلال، میزان کلروفیل و عملکرد گیاه ذرت در شرایط تنش رطوبتی، آزمایشی به صورت کرت های دو بار خرد شده و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. تیمارها عبارت از آبیاری در دو سطح: آبیاری پس از 60 و 120 میلیمتر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A، ترکیب قارچ میکوریز آربسکولار و باکتری Pseudomonas fluorescence در چهار سطح: کاربرد توام قارچ میکوریز آربسکولار - باکتری حل کننده فسفات، کاربرد باکتری حل کننده فسفات، کاربرد قارچ میکوریز آربسکولار و عدم کاربرد قارچ میکوریز آربسکولار- باکتری حل کننده فسفات و تیمار کود شیمیایی فسفره در سه سطح: عدم مصرف کود شیمیایی فسفره، مصرف 50% کود سوپر فسفات تریپل مورد نیاز بر اساس نتایج آزمون خاک و مصرف سنگ فسفات (بر اساس کمیت فسفر مصرفی از منبع سوپر فسفات تریپل) بودند. صفات مورد بررسی شامل عملکرد دانه، وزن خشک کل گیاه، تعداد کل دانه در بلال، وزن خشک بلال، وزن خشک چوب بلال، وزن خشک پوشش بلال، طول بلال، طول کچلی بلال، قطر بلال، قطر چوب بلال، عمق دانه، درصد دانه، درصد چوب، میزان کلروفیل برگ بلال و درصد کلنیزاسیون ریشه بود. نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که اثر سطوح آبیاری، سطوح قارچ میکوریز آربسکولار - باکتری Pseudomonas fluorescence و همچنین سطوح کود شیمیایی فسفره در همه صفات به جز صفات عمق دانه، درصد دانه و درصد چوب بلال معنی دار بود. در سطوح قارچ میکوریز آربسکولار - باکتری Pseudomonas fluorescence بیشترین مقدار صفات بجز درصد دانه و درصد چوب بلال مربوط به کاربرد توام قارچ میکوریز آربسکولار - باکتری Pseudomonas fluorescence بود. بعلاوه تحت شرایط آبیاری نرمال و تنش ملایم خشکی یک رابطه هم افزایی بین قارچ میکوریز آربسکولار و باکتری Pseudomonas fluorescence در اکثر صفات مورد بررسی مشاهده شد. همچنین نتایج برهمکنش کود شیمیایی فسفره و ریزموجودات حل کننده فسفات نیز نشان داد که کارایی کود سوپر فسفات تریپل همراه با ریزموجودات حل کننده فسفات در صفات اندازه گیری شده نسبت به سنگ فسفات بیشتر می باشد.

برآورد دبی اوج سیلاب در یک حوضه، یکی از مهمترین مسائلی است که هیدرولوژیست ها و کارشناسان بخش آب را به خود مشغول کرده است. روش های تحلیل منطقه ای سیلاب یکی از کارآمدترین روش ها جهت برآورد دبی سیل در مناطق فاقد داده یا دارای طول دوره آماری کوتاه می باشد. در تحقیق حاضر که در حوضه های اصفهان - سیرجان و یزد - اردکان صورت پذیرفته است از سه روش هیبرید، گشتاور خطی و رگرسیون چندمتغیره استفاده شده است. هدف از انجام این تحقیق مقایسه کارایی این روش ها در برآورد دبی اوج در برخی ایستگاه های واقع در حوضه ایران مرکزی است. بدین منظور پس از شناسایی مهمترین فاکتورهای موثر بر دبی اوج از طریق تجزیه و تحلیل عامل ها، اقدام به تعیین ضرایب معادلات تخمین دبی اوج به صورت کلی aXbYcZd =Qp به دو روش هیبرید و رگرسیون چندمتغیره شد. از نتایج روش گشتاور خطی که قبلا در منطقه مطالعاتی و با همین منظور انجام شده بود نیز استفاده گردید و مقایسه سه روش با یکدیگر از طریق آماره های RRMSE و MAE انجام یافت. در حوضه های مورد مطالعه نتایج نشان داد که برای دوره بازگشت های کوتاه (2، 5 و 10 ساله) روش رگرسیون چندمتغیره و سپس روش هیبرید نسبت به گشتاور خطی برتری دارد. اما برای دوره بازگشت های بالاتر (25 و 50 سال) روش گشتاورخطی نسبت به سایر روش ها مناسب تر است. نتایج حاصله از این تحقیق نشان دهنده اهمیت تمامی این روش ها در تحلیل سیلاب بوده لذا در هر منطقه همگن هیدرولوژیکی به فراخور منطقه، شرایط اقلیمی، تعداد و نوع داده و همچنین دوره بازگشت مورد انتظار یک روش نسبت به دیگری می تواند برتری داشته باشد.    

وجود منابع عظیم سنگ فسفات در جهان و معایب کودهای فسفاته فسفری، توجه محققان را به مصرف مستقیم سنگ فسفات به جای کودهای فسفری در اراضی کشاورزی به خود جلب کرده است. باکتری های حل کننده فسفات قادرند با سازوکارهای خاص خود انحلال فسفات در این سنگ ها را افزایش داده و فسفر بیشتری را در اختیار گیاه قرار دهند. برای بررسی این موضوع، آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با دو فاکتور الف) باکتری (گونهBacillus coagulans ) در دو سطح (با و بدون باکتری) و ب) انواع منابع فسفر در پنج سطح شامل بدون سنگ فسفات، سنگ فسفات یاسوج، سنگ فسفات یزد، سنگ فسفات گافسای تونس و سوپرفسفات تریپل در شرایط گلخانه ای بر روی کلزای رقم هایولا 401 انجام گرفت. در زمان برداشت (پس از 12 هفته) ارتفاع ساقه، قطر ساقه، سطح برگ، وزن خشک بخش هوایی و میزان جذب کل فسفر اندازه گیری شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که تیمار حاوی باکتری در تمام صفات نسبت به تیمار بدون باکتری برتری داشت. اثر متقابل باکتری و منابع مختلف فسفات بر ارتفاع، درصد فسفر، جذب فسفر کل و اثربخشی زراعی نسبی بر اساس جذب فسفر کل کلزا معنی دار (p<0.05) بود. بیشترین ارتفاع و جذب فسفر کل در تیمار کود سوپرفسفات تریپل با باکتری، به ترتیب 54.5 سانتیمتر و 1.38 گرم در گلدان و سپس مربوط به تیمار سنگ فسفات گافسای تونس همراه باکتری با 39.8 سانتیمتر ارتفاع و با 0.588 گرم فسفر در گلدان بیشترین جذب فسفر کل را از خود نشان داد. درصد اثربخشی نسبی تیمارهای آزمایش بر اساس جذب فسفر کل از خاک در حضور باکتری در تیمار گافسای تونس 42.2، در تیمار سنگ فسفات یزد 39.7 و در تیمار سنگ فسفات یاسوج 24.9 درصد بود.

استفاده از پساب ها در اراضی کشاورزی می تواند از طریق بهبود نسبی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک به حفظ حاصل خیزی آن کمک کند. در این مطالعه اثر پساب های صنعتی شامل کارخانه های ذوب آهن، فولاد مبارکه و پلی اکریل اصفهان به دو شکل تصفیه شده و تصفیه نشده بر تنفس میکروبی، کربن توده زنده میکروبی و ضریب متابولیکی خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. یک نمونه خاک رس سیلتی با پساب های صنعتی تیمار شده و رطوبت آن در 70% ظرفیت مزرعه ای تنظیم گردید. پس از یک دوره کوتاه پیش انکوباسیون، تیمارها در دمای 28 درجه سلسیوس به مدت 16 هفته نگه داری شدند. تنفس میکروبی (میزان تولید CO2) به صورت هفتگی و به مدت 16 هفته و کربن توده زنده میکروبی به صورت ماهیانه و به مدت سه ماه اندازه گیری شدند. مطابق نتایج حاصله اثر پساب های صنعتی بر تنفس میکروبی معنی دار (0.001>P) شد در بین پساب های مختلف تنها پساب تصفیه نشده پلی اکریل سبب افزایش معنی دار تنفس میکروبی تجمعی پس از 16 هفته انکوباسیون گردید، سایر پساب ها سبب کاهش تنفس میکروبی تجمعی خاک شدند و یا اختلاف معنی دار با خاک شاهد نداشتند. کربن توده زنده میکروبی طی ماه اول و دوم انکوباسیون افزایش یافت ولی در ماه سوم پساب های تصفیه نشده ذوب آهن و تصفیه شده و نشده فولاد مبارکه متوسط کربن توده زنده میکروبی را کاهش دادند. اثر آلودگی خاک با پساب های صنعتی بر ضریب متابولیکی (qCO2) خاک طی سه ماه انکوباسیون نیز معنی دار (0.001>P) بود. مصرف پساب در ماه اول و دوم انکوباسیون سبب کاهش ضریب متابولیکی خاک شد اما طی ماه سوم انکوباسیون پساب های تصفیه نشده ذوب آهن و تصفیه شده و نشده فولاد مبارکه این ضریب را افزایش دادند. به طور خلاصه، اگرچه پساب ها در مراحل اولیه انکوباسیون سبب افزایش تنفس میکروبی و کربن توده زنده میکروبی و کاهش ضریب متابولیکی شدند، اما پس از اتمام دوره انکوباسیون اغلب پساب ها تنفس میکروبی و کربن توده زنده میکروبی را کاهش و ضریب متابولیکی را افزایش دادند. شاید علت این تغییرات، کاهش میزان ترکیبات آلی قابل تجزیه موجود در پساب با گذشت زمان باشد.

فلزات سنگین پس از ورود به خاک، به تدریج بین فاز محلول و فاز جامد خاک و همچنین بین ترکیبات مختلف فاز جامد توزیع می شوند. توزیع فلزات در خاک نقشی مهم در میزان تحرک و زیست فراهمی آنها دارد . هدف از این مطالعه بررسی جذب و نگهداشت سرب در دو خاک آهکی با ویژگی های متفاوت (یکی شور - سدیمی و دیگری غیرشور و غیرسدیمی) و ارزیابی اثر شرایط رطوبتی با چرخه تر-خشک شدن (WD) بر توزیع مقادیر مختلف سرب افزوده شده بود. برای کمی سازی شدت پیوند سرب افزوده شده به خاک، ظرفیت جذب سرب توسط خاک ها و تحرک و زیست فراهمی سرب از نمایه تفکیک کاهش یافته (IR)، نمایه شدت جذب (SI) و درصد یا مقدار جزء محلول + تبادلی (S+E) استفاده شد. مقداری اندک از سرب جذب شده توسط خاک واجذب گردید که بیانگر جذب قوی و برگشت ناپذیر سرب در خاک های مورد مطالعه است. بر اساس مقادیر SI، بیش از 97% سرب افزوده شده به خاک ها جذب گردید. نمایه SI با افزایش غلظت ورودی سرب به خاک، تغییری معنی دار نداشت (p≤0.05) که احتمالا بیانگر رسوب سرب در خاک است. با اینکه نخستین دور WD تاثیری معنی دار بر مقدار SI داشت (p≤0.05)، تاثیر دورهای بعدی معنی دار نبود (p≤0.05). با افزایش غلظت ورودی سرب به خاک، مقدار IR کاهش یافت که بیانگر افزایش مقدار سرب متحرک با افزایش سطح آلودگی خاک است. تر-خشک شدن تاثیری معنی دار (p≤0.05) بر تحرک و فراهمی سرب در خاک داشت. مقایسه مقادیر S+E نشان داد که تحرک و فراهمی سرب با تر-خشک شدن خاک کاهش و با افزایش غلظت ورودی سرب به خاک افزایش یافت.