لطفا برای مشاهده متن چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

فرسایش بادی یکی از پدیده هایی است که باعث تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک شده و چالشی جدی در برابر تولید پایدار و مدیریت اراضی کشاورزی محسوب می شود. شدت فرسایش به سرعت باد و ویژگی های خاک سطحی بستگی دارد. یکی از مهم ترین عوامل موثر بر شدت فرسایش بادی، زبری تصادفی است که به توزیع اندازه ذرات سطحی وابسته است. این پژوهش با توجه به محدودیت های اندازه گیری فرسایش در شرایط صحرایی، به بررسی نقش توزیع اندازه ذرات بر شدت فرسایش با استفاده از تونل باد می پردازد. به این منظور، با استفاده از دو خاک زراعی و ماسه ای، چهار توزیع اندازه ذرات مختلف ایجاد گردید. اندازه بزرگ ترین ذرات موجود در سطح خاک زراعی 2، 5 و 15 میلی متر و برای خاک ماسه ای 2 میلی متر بود که در معرض سرعت های مختلف باد شامل: 2، 9، 15 و 18 متر بر ثانیه در ارتفاع 20 سانتی متری و در 3 تکرار قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت باد، شدت فرسایش افزایش یافته که میزان افزایش بستگی به توزیع اندازه ذرات دارد. همچنین، نتایج بیانگر آن بود که اندازه بزرگ ترین خاک دانه های موجود در سطح، نقش مهمی در کنترل فرسایش داشته، به طوری که با افزایش اندازه ذرات، شدت فرسایش بادی به طور معنی داری کاهش می یابد. درصد خاک دانه های درشت (بزرگ تر از 0.25 میلی متر) در خاک زراعی 4.4 برابر خاک ماسه ای بود و به همین دلیل، شدت فرسایش آن به مراتب کم تر از خاک ماسه ای بوده است.همچنین، با افزایش اندازه بزرگ ترین خاک دانه ها از 5-2 میلی متر (2.5 برابر افزایش اندازه بزرگ ترین ذرات) برای باد با سرعت 15 متر بر ثانیه در خاک زراعی، شدت فرسایش 3.5 برابر کاهش یافت. یافته های این پژوهش، اهمیت پرداختن به توزیع اندازه ذرات خاک دانه را در بررسی فرسایش بادی، بیش از پیش روشن می سازد.

بعد فرکتالی (Dm) توزیع ذرات خاک (<2mm) به عنوان ابزار مناسبی جهت تخمین خصوصیات مرتبط با بافت خاک معرفی شده است. هدف از این تحقیق بررسی ارتباط بین Dm با برخی خصوصیات فیزیکی نظیر اجزا بافت (شن، سیلت و رس)، تخلخل و هدایت هیدرولیکی موثر (Ke) خاک می باشد. بدین منظور 36 سری خاک با خصوصیات متفاوت از منطقه شمال غرب ایران انتخاب و نمونه برداری شد. توزیع اندازه ذرات در بخش سیلت و رس به روش هیدرومتری و در بخش شن به روش الک کردن تعیین و Dm با استفاده از مدل بیرد و همکاران محاسبه گردید. موادآلی به روش اکسایش تر و تخلخل کل خاک به روش توزین اندازه گیری گردید. هدایت هیدرولیکی موثر خاک با استفاده از باران سازی با فلوم شیب پذیر به ابعاد 1.0×0.5 متر در شیب 9% و در سه شدت بارندگی 20، 37 و 47 میلی متر بر ساعت تعیین گردید. تجزیه آماری نتایج نشان داد که Dm همبستگی مثبت و معنی داری با مقادیر رس (0.963**)، سیلت (0.371**) و تخلخل کل (0.642**) و همبستگی منفی و معنی داری با درصد شن (0.748**) و میانگین هندسی قطر ذرات (0.814**) خاک داشته است. بنابراین Dm می تواند در شبیه سازی اجزا بافت و کلاس بافت خاک کاربرد داشته باشد. همبستگی بالای Dm با تخلخل خاک نیز گویای آن است که مقادیر بزرگ تر  Dmبا خود تشابهی بیشتر توزیع اندازه منافذ خاک، در ارتباط می باشد.

توزیع اندازه ذرات (PSD) خاک یکی از اساسی ترین مشخصه های فیزیکی خاک است که به طور گسترده در برآورد بسیاری از ویژگی های کلیدی خاک کاربرد دارد. بنابراین توصیف صحیح و پیوسته منحنی PSD خاک ها با استفاده از توابع ریاضی ضروری است. هدف از این مطالعه بررسی ساختار خطای تعدادی از مدل های برتر PSD در 24 نمونه خاک با کلاس های بافتی لوم شنی تا رس سیلتی از اراضی حاشیه غربی دریاچه ارومیه با سطوح مختلف شوری (از 0.8-85.4 دسی زیمنس بر متر) متاثر از شوری و سدیم بود. برای این منظور 6 مدل برتر PSD شامل لوجستیک (MLG)، فردلاند چهار و سه پارامتری (Fred-4p و Fred-3p)، اندرسون (AD)، (ONL) Offset-Nonrenormalized Lognormal و ویبول (Wei) انتخاب شده و جنبه های گوناگون کارآیی آن ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد که بر اساس ضرایب کارآیی شامل R2 (ضریب تبیین)، RMSE (ریشه میانگین مربعات خطا) و Er (خطای نسبی) همه مدل های مورد بررسی دارای کارآیی بالایی بوده و کمترین مقدار میانگین R2 در مدل ها برابر با 0.992 و بیشترین مقدار RMSE و Er نیز به ترتیب برابر با 0.028 و 0.045 بود. با این حال، بین کارآیی مدل ها با درصد شن نمونه ها ارتباط معنی داری از نوع چندجمله ای درجه دو مشاهده شد که بر اساس آن مدل های مورد بررسی در خاک های حاوی 30 تا 45 درصد شن کمترین کارآیی را داشتند. ساختار خطای نقطه به نقطه مدل ها بیانگرکاهش خطای سیستماتیک در برآورد ذرات درشت خاک توسط مدل ها بود در حالی که اغلب مدل ها فراوانی ذرات ریز خاک را (کوچکتر از 100 میکرومتر) بیشتر از واقعیت برآورد کردند.افزون بر این، مقدار خطای نسبی نیز برای ذرات درشت خاک کم تر بود به گونه ای که مدل ویبول (برای نمونه) برای ذرات با قطر 100 تا 500 میکرومتر حداقل درصد خطای نسبی را داشت. همبستگی نسبتا بالا بین پارامتر های مدل Fred- 3 p، MLG و ONL بیانگرامکان کاهش تعداد پارامترهای این مدل ها است. باتوجه به نتایج بدست آمده، علی رغم کارآیی عمومی بالای مدل های مورد بررسی در برآورد کل منحنی PSD، کارآیی هر مدل وابسته به اندازه ذرات بود. بنابراین، یک مدل ممکن است برای برآوردکل PSD خاک دقت کافی داشته باشد ولی برای برآورد گستره ای خاص از PSD خاک مناسب نباشد. استفاده از چنین مدلی می تواند خطایی چشمگیر در برآورد گستره اندازه ای موردنظر ایجاد کند.

اندازه ذرات معلق یکی از اساسی ترین ویژگی های رسوبات است که بر فرآیند انتقال، رسوب گذاری و کنترل آن ها تاثیر می گذارد، ولی تاکنون بسیار کم مورد توجه قرار گرفته است. این مطالعه با هدف دانه بندی رسوبات معلق در دو بخش از یک بازه و طی یک رگبار در حوزه آبخیز جنگلی آموزشی دانشگاه تربیت مدرس با مساحت 13263 هکتار انجام پذیرفت. بررسی دانه بندی رسوبات معلق بر اساس قانون استوکس و کاربرد روش پیپت اصلاح شده در محیط نرم افزاری GRADISTAT انجام شد. تجزیه و تحلیل نمونه ها و تجزیه و تحلیل نتایج نشان دهنده تغییرپذیری معنی دار مکانی و زمانی توزیع اندازه رسوبات معلق در رودخانه کجور بوده است.

توزیع جرم ذرات در اندازه های مختلف تاثیر اساسی در آرایش منافذ دارد؛ به طوری که پایه شکل گیری بسیاری از مدل های منحنی رطوبتی می باشد. نبود بخشی از اندازه ذرات می تواند منجر به توزیع دو الگویی اندازه ذرات شود که در این حالت مدل های توسعه یافته منحنی رطوبتی برای خاک های تک الگویی کارایی خود را از دست می دهند. در این پژوهش سعی شد میزان صحت برآورد منحنی رطوبتی توسط سه مدل Arya et al. (1999)، Mohammadi and Vanclooster (2011) (MV) و اصلاح شده آن با ادغام با مدل منحنی رطوبتی ونگنوختن (MV-VG) در کلاس های مختلف بافتی و به ویژه در نواحی دو الگویی مورد بحث قرار گیرد. بدین منظور 94 نمونه خاک از داده های پایگاه داده ای UNSODA که دارای اطلاعات مربوط به منحنی رطوبتی و توزیع اندازه ذرات بودند، انتخاب و منحنی رطوبتی آن ها بر اساس سه مدل مذکور برآورد شد. دقت برآورد با استفاده از سه آماره صحت سنجی RMSE، NSE و R2 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مدل ها در کلاس های بافت لوم، لوم سیلتی و رس سیلتی که تک الگویی هستند و نیز کلاس های بافت شنی، شن لومی و لوم شنی که درصد شن در آن ها زیاد است (حذف بخش سیلت اثر چندانی بر توزیع اندازه ذارت ندارد)، از دقت مناسبی برخوردار هستند. لیکن در کلاس های بافتی قرارگرفته در نواحی دو الگویی مثلث بافت خاک همانند لوم رس شنی، لوم رسی، رس شنی و رسی، صحت برآورد به شاخص دو الگویی نمونه خاک بستگی دارد. میانگین آماره های صحت سنجی RMSE، NSE و R2 برای سه مدل مورد بررسی، در دامنه توزیع تک الگویی به ترتیب 044/0، 378/0 و 921/0 و در دامنه دو الگویی 062/0، 501/2-و 859/0 به دست آمد. همچنین مشخص شد دقت سه مدل فوق با یکدیگر متفاوت بوده و مدل MV-VG ضمن اینکه مستقل از خاصیت دو الگویی توزیع اندازه ذرات بوده و همبستگی غیر معنی داری با شاخص دو الگویی داشت، با صحت بیشتری توانست منحنی رطوبتی را از توزیع اندازه ذرات برآورد نماید.