فهرست مطالب

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و یکم شماره 4 (پیاپی 82، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/11/30
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مهران شیروانی *، فاطمه مسعودی صفحات 1-13
    در سال های اخیر آلودگی آب و خاک به فلزات سنگین به یکی از مشکلات جدی زیست محیطی تبدیل شده و توسعه روش های کارآمد و کم هزینه برای حذف این آلاینده ها از آب و یا تثبیت آنها در خاک در اولویت تحقیقاتی قرار گرفته است. زغال زیستی حاصل از گرما کافت ضایعات آلی به تازگی به عنوان یک جاذب موثر و ارزان قیمت برای این منظور مطرح شده است. این آزمایش با هدف استفاده از زغال های زیستی حاصل از بقایای خرما تهیه شده تحت دماهای گرما کافت 200، 400 و 600 درجه سلسیوس به عنوان جاذب فلز سنگین نیکل و بررسی اثر pH بر میزان جذب آن انجام گرفته است. بدین منظور، ابتدا آزمایش های سینتیک برای تعیین سرعت و زمان تعادل واکنش های جذب نیکل انجام گرفت. همچنین، همدماهای جذب نیکل توسط نمونه های زغال زیستی در pH طبیعی جاذب ها و 7 =pH انجام شد. نتایج این مطالعه نشان داد زغال زیستی تهیه شده در دمای 600 درجه سلسیوس سرعت جذب نیکل بیشتری داشته و زمان تعادل برای واکنش مربوط به آن حدود 5 ساعت به دست آمد. مدل های لانگمویر و فروندلیچ همدماهای جذب نیکل توسط جاذب های مورد مطالعه را به خوبی توصیف نمودند. براساس پیش بینی مدل لانگمویر، زغال زیستی تهیه شده در دمای 600 درجه سلسیوس بیشترین و بقایای خام درخت خرما کمترین ظرفیت جذب نیکل را نشان دادند. جذب نیکل تحت تاثیر pH نیز قرار گرفت، به‏طوری که با افزایش pH، نیکل بیشتری توسط جاذب ها از محلول حذف شد. به طور کلی، با توجه به فراوانی بقایای خرما در مناطق جنوبی کشور، استفاده از زغال زیستی حاصل از این بقایا روش مناسب و کارا برای حذف فلزات سنگین از آب های آلوده و یا تثبیت این فلزات در محیط خاک است.
    کلیدواژگان: بیوچار، فلزات سنگین، جذب زیستی، آلودگی آب و خاک
  • رئوف مصطفی زاده *، شهناز میرزایی، پریا ندیری صفحات 15-28
    روش شماره منحنی سرویس حفاظت خاک آمریکا (SCS-CN) یکی از روش هایی است که به طور گسترده در برآورد ارتفاع رواناب از داده های بارش استفاده می شود. شماره منحنی هر حوضه نشانگر رفتار هیدرولوژیکی و توان تولید رواناب حوضه در مواقع بارندگی می باشد. هدف از این پژوهش محاسبه مقدار شماره منحنی از رویدادهای مشاهداتی بارش و رواناب در فصول مختلف و تحلیل ارتباط آن با مولفه های بارش در حوضه آبخیز جعفرآباد استان گلستان است. در این پژوهش ابتدا مقادیر شماره منحنی 43 رویداد ثبت شده همزمان بارش و رواناب با استفاده از مدل SCS-CN محاسبه شده و بعد از تفکیک فصلی رویدادها، معنی داری تفاوت مقادیر شماره منحنی در فصول مختلف با آزمون ANOVA مورد تحلیل قرار گرفت. همچنین برای تجزیه و تحلیل ارتباط تغییرات شماره منحنی با مولفه های بارش در مدل SCS-CN، از نمودارهای سه متغیره در نرم افزار Surfer استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین مقادیر شماره منحنی در فصل های تابستان و زمستان حدود 60 و در فصل های بهار و پاییز به ترتیب 50 و 56 می باشد. با برقراری ارتباط بین شماره منحنی با خصوصیات بارش در نمودارهای سه متغیره، مقدار بالای شماره منحنی در بارش هایی با شدت بیشتر از 10 میلی متر در ساعت و مقدار بیش از 40 میلی متر برآورد شد. همچنین در رخدادهایی با ضریب رواناب 80-40 درصد، مقدار شماره منحنی برآورد شده بالای 70 بود.
    کلیدواژگان: شماره منحنی، روش SCS، CN، خصوصیات رگبار، ضریب رواناب، مدل نمودار سه متغیره، حوضه آبخیز جعفرآباد
  • امیررضا کشتکار *، حسین شریعتمداری، حمیدرضا ناصری، مهدی تازه صفحات 29-42
    امروزه کاربری نامناسب اراضی و تخریب منابع طبیعی باعث افزایش سیل، فرسایش خاک و غیره شده است .در چنین شرایطی باید با برنامه ریزی منسجم در منابع طبیعی با هدف کنترل، احیاء و حفاظت از این منابع اقدام نمود، که مدیریت منابع جامع حوزه آبخیز چنین اهدافی را برآورده خواهد کرد. مدیریت جامع آبخیز، مدیریتی هماهنگ و موزون بر سیستم های فیزیکی، بیولوژیکی و اجتماعی و اقتصادی بوده و شرایطی فراهم می سازد که ضمن تامین منافع جامعه، تاثیر منفی بر منابع به حداقل می رسد. در این تحقیق در راستای اهداف مدیریت منابع به بررسی و ارزیابی آثار معیارهای فیزیکی، اقتصادی و اکولوژیکی برروی تغییرات وضعیت پوشش گیاهی با تاکید بر رفع مشکلات سیل و فرسایش در حوزه آبخیز نهرین طبس به مساحت 8/18 هزار هکتار توسط چهار فعالیت مدیریتی (مدیریت چرایی، بوته کاری، بذرکاری و کپه کاری) پرداخته شده است. در این پژوهش به منظور ارزیابی پیامدهای اقتصادی، اکولوژیک و فیزیکی به ترتیب از شاخص های هزینه و درآمد ناخالص، شاخص پوشش گیاهی وزندهی شده و میزان حجم رواناب و سیل، استفاده و سپس براساس نظرات کارشناسی اقدام به ارزیابی گزینه ها از طریق ماتریس مقایسه زوجی گردید و درنهایت اولویت بندی سناریوها با به کارگیری تکنیک تحلیل سلسله مراتبی انجام گرفت. نتایج نشان داد که معیار اقتصادی به عنوان مهم ترین معیار و فعالیت مدیریتی کپه کاری و سناریو شماره 16 که شامل کلیه فعالیت های مدیریتی بود به عنوان گزینه بهینه و برتر تعیین گردیدند.
    کلیدواژگان: مدیریت آبخیز، تصمیم گیری چند معیاره، مدیریت بیولوژیک
  • نجیمه رشیدی *، مهدی نادری، شجاع قربانی دشتکی صفحات 43-55
    استفاده از تغییر دهنده های شرایط خاک از روش های معمول کاهش فرسایش و رواناب محسوب می شود. با توجه به مزایای پلی اکریل آمید (PAM Polyacrylamide،)، این تحقیق در راستای بررسی تاثیر این ماده بر سرعت نفوذ آب در خاک، کنترل رواناب و فرسایش خاک برنامه ریزی شد. یک طرح آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تیمار صفر، 6، 10 و 20 کیلوگرم PAM در هکتار، سه سطح شیب 3، 6 و 9 درصد، در سه تکرار و سه نوبت بارش ترتیب داده شد. بدین منظور نمونه های خاک از محوطه دانشگاه شهرکرد جمع آوری شد. نمونه های خاک در پلات هایی به ارتفاع 15 سانتی متر و ابعاد 55 × 55 سانتی متر ریخته شدند. سپس تیمارهای مطالعاتی تحت بارش مصنوعی با شدت 36 میلی متر در ساعت و دوام 15 دقیقه قرار گرفتند. رواناب، آب زهکشی شده و بار رسوب ناشی از تیمارها جمع آوری و اندازه گیری شدند. نتایج اختلاف معنی داری بین میزان رواناب و فرسایش خاک در تیمار شاهد و تیمارهای پلی اکریل آمید نشان دادند. PAM آسیب ناشی از برخورد قطرات باران را به حداقل رساند و عامل بهبود نفوذپذیری و کاهش تولید رواناب بود. تیمار خاک با این تغییر دهنده شرایط خاک موجب شد فرسایش خاک و تولید رسوب کاهش به طور معنی داری در همه تیمارها کاهش یابد.
    کلیدواژگان: پلی اکریل آمید، شبیه ساز باران، فرسایش، رواناب، نفوذپذیری، لوم سیلتی
  • مریم صادقیان، حجت کرمی *، سیدفرهاد موسوی صفحات 57-70
    امروزه، شناخت بیشتر خشکسالی و ایجاد سیستم های پایش آن، بخصوص در دوره های کوتاه مدت، و افزودن قابلیت پیش بینی به این سیستم ها، می تواند منجر به ارائه راهکارهای مناسب تری در بخش های مدیریت تخصیص منابع آب گردد. در این پژوهش، با استفاده از روش های پیش بینی سری های زمانی، سیستم های استنتاج فازی- عصبی تطبیقی و شبکه های عصبی مصنوعی سعی شده مدل های مناسب جهت پیش بینی خشکسالی شهرستان سمنان ارائه گردد. در این مدل سازی ها از داده های میانگین ماهانه پارامترهای هواشناسی مانند بارندگی، دما، حداکثر دما، حداقل دما، رطوبت نسبی، حداکثر رطوبت نسبی، حداقل رطوبت نسبی و شاخص خشکسالی SPI طی دوره آماری 1966 تا 2013 استفاده شده است. نتایج نشان داد که از بین انبوه مدل های ساخته شده، مدل ANFIS با ورودی های میانگین بارش، میانگین حداکثر دما، SPI و داده های یک ماه قبل آنها، با 10 قانون و تابع عضویت گوسی، با مقادیر RMSE برابر 777/0، MAE برابر 593/0 و ضریب همبستگی 4/0 در مرحله آموزش و RMSE برابر 837/0، MAE برابر 644/0 و ضریب همبستگی 362/0 در مرحله آزمون، به عنوان مدل برتر انتخاب شد. سپس، پارامترهای ورودی این مدل با استفاده از مدل ARIMA برای 12 ماه آینده پیش بینی گردید و به عنوان ورودی به مدل مذکور معرفی شدند و SPI برای 12 ماه آینده پیش بینی شد. روش های شبکه عصبی مصنوعی و سری زمانی با اختلاف کم در مقادیر خطا، در رتبه های بعد قرار گرفتند. پارامترهای ورودی SPI و دما عملکرد مناسب تر و پارامتر بارش عملکرد ضعیف تری را داشتند.
    کلیدواژگان: پیش بینی خشکسالی، سری زمانی، شبکه عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج فازی، عصبی تطبیقی
  • سارا پیشیار، حسن خسروی *، علی طویلی، آرش ملکیان صفحات 71-84
    در مطالعه حاضر به منظور بررسی وضعیت تخریب منابع آب دشت کاشان ابتدا هشت شاخص افت آب زیرزمینی، نسبت توسعه چاه به قنات، شوری آب، راندمان آبیاری، میزان ساعت پمپاژ، کمبود منابع آب مورد استفاده دام و انسان و میزان بیلان منفی آب با توجه به تحقیقات صورت گرفته در این زمینه در ایران و جهان و مدل های ارزیابی موجود تعیین شدند و با استفاده از مدل مدالوس، نقشه وضعیت بیابان زایی منطقه با استفاده از هشت شاخص اولیه تهیه شد. در مرحله بعد با استفاده از روش تصمیم گیری چند معیاره شاخص ها وزندهی شدند و شاخص هایی که در مدل تاپسیس وزن بیشتر از 5/0 داشتند به عنوان موثرترین شاخص های تعیین شدند و نقشه وضعیت بیابان زایی منطقه با استفاده از موثرترین شاخص ها نیز تهیه شد و نقشه های نهایی به دست آمده از دو روش با هم مقایسه شد. نتایج پژوهش نشان داد که از میان شاخص های رتبه بندی شده شاخص های افت آب زیرزمینی، شوری آب، میزان ساعت پمپاژ و میزان بیلان منفی بیشترین تاثیر را در تخریب منابع آب منطقه مورد مطالعه دارند. همچنین مقایسه نقشه های بیابان زایی معیار آب با دو روش متفاوت نشان داد که در نقشه تهیه شده از هشت شاخص اولیه، 78/87 درصد از کل منطقه در وضعیت بحرانی (ج) و 30/8 درصد در وضعیت بحرانی (ب) قرار دارد و بقیه منطقه در سایر وضعیت ها قرار دارد. همچنین براساس نقشه تهیه شده با استفاده از موثرترین شاخص ها، 15/99 درصد از کل منطقه در وضعیت بحرانی (ج) و 849/0 در وضعیت بحرانی (ب) قرار دارد. نتایج نشان می دهد که جهت بررسی بیابان زایی بهتر است ابتدا شاخص ها توسط روش های تصمیم گیری وزندهی و اولویت بندی شوند این کار باعث می شود شاخص هایی که در منطقه تاثیر زیادی در پدیده بیابان زایی نداشته مشخص شوند و مانع از تاثیر آنها در کلاس های بیابان زایی و کاهش امتیازات شود.
    کلیدواژگان: مدل مدالوس، تاپسیس، بیابان زایی، شاخص
  • ایرج رحیمی *، پژمان طهماسبی، الهام امیدزاده اردلی صفحات 85-97
    هدف از این پژوهش بررسی تاثیر عملکرد سوسک های سرگین خوار بر میزان نفوذ آب در خاک های مرتعی در قسمتی از مرتع تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد در قالب طرح کاملا تصادفی در طول یک سال بود. بدین منظور توری هایی با اندازه سوراخ های بزرگ وکوچک و همچنین کود دامی گاو، گوسفند و بز در شش حالت مختلف (حضور اقامت گرها و تونل گرها، عدم حضور غلتان گرها- حضور اقامت گرها، تونل گرها و غلتان گرهای کوچک و عدم حضور غلتان گرهای بزرگ- حضور اقامت گرها، غلتان گرها و تونل گرهای کوچک و عدم حضور تونل گرهای بزرگ- حضور اقامت گرها و تونل گرهای کوچک، عدم حضور تونل گرهای بزرگ و غلتان گرها- حضور اقامت گرها، تونل گرها و غلتان گرهای کوچک، عدم حضور تونل گرها و غلتان گرهای بزرگ- عدم حضور سوسک) با چهار تکرار به عنوان تیمارهای مطالعه انتخاب شدند. نفوذپذیری خاک با استفاده از روش استوانه مضاعف اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد سوسک های سرگین خوار بر میزان نفوذ آب در خاک در مورد تیمارهای با کاربرد کود حیوانی گاو و بزی مربوط به حالت دوم بود که احتمال حضور سوسک های اقامت گر، حضور تونل گرهای بزرگ و کوچک و همچنین عدم حضور غلتان گرهای بزرگ و حضور غلتان گرهای کوچک بررسی شد (به ترتیب 27/10 و 97/8 سانتی متر بر ساعت)، و در مورد تیمارهای با کاربرد کود حیوانی گوسفندی مربوط به حالت سوم (97/7 سانتی متر بر ساعت) بود، که احتمال حضور سوسک های اقامت گر، عدم حضور تونل گرهای بزرگ و حضور تونل گرهای کوچک و همچنین حضور غلتان گرهای بزرگ و کوچک بررسی شد. همچنین نتایج حاصل از مقایسه تاثیر کودهای دامی بر میزان کل آب نفوذ یافته در خاک، از تمامی تیمارها توسط سوسک های سرگین خوار نشان داد که بیشترین میزان آب نفوذ یافته در خاک به ترتیب مربوط به عملکرد سوسک های سرگین خوار از طریق برداشت کود بزی (47/40 سانتی متر بر ساعت)، کود گاوی (77/39 سانتی متر بر ساعت) و کود گوسفندی (07/38 سانتی متر بر ساعت) بوده است. گروه های عملکردی متفاوت سوسک های سرگین خوار از طریق برداشت و وارد کردن سرگین دام ها به درون خاک بر میزان نفوذ آب در خاک مراتع تاثیر می گذارند.
    کلیدواژگان: گردش مواد غذایی، عملکرد حشرات، میزان نفوذ آب، برداشت سرگین
  • یحیی چوپان، عباس خاشعی سیوکی *، علی شهیدی صفحات 99-109
    محدودیت منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک، یکی از مهم ترین معضلات موجود در بخش کشاورزی است. از اینرو استفاده از منابع آبی غیر متعارف از اهمیت بیشتری برخوردار می شود. به این دلیل، تحقیقی جهت بررسی اثر آبیاری با پساب کارخانه قند به صورت فاکتوریل، در قالب طرح بلوک کامل تصادفی به صورت آزمایشات مزرعه ای برروی گیاه جو انجام شد. تیمارهای این تحقیق عبارتند از آب چاه I1، پساب کارخانه قند I2 ، ترکیب آب چاه و پساب I3 ( نسبت هفت به یک عرف منطقه) می باشد که در دو سطح آبیاری کامل S1 و اعمال 75 % تنش کم آبی S2 انجام شد و تیمار I1S1، به عنوان شاهد درنظر گرفته شد. نتایج نشان دادند تغییرات تنش در سطح 1 % بر ارتفاع گیاه، عملکرد دانه و طول ریشه تاثیر معنی داری آماری داشت. همچنین تغییرات نوع آب آبیاری در سطح 1 % بر ارتفاع گیاه ، پروتئین دانه عملکرد دانه و طول ریشه تاثیر معنی داری آماری داشت. بیشترین عملکرد دانه در تیمار I1S1 با وزن 4034 کیلوگرم در هکتار و کمترین عملکرد دانه در تیمار I2S2 با مقدار 1564 کیلوگرم در هکتار بودند. کمترین و بیشترین مقدار درصد پروتئین دانه به ترتیب در تیمار I1S1 به میزان 37/12 درصد و تیمار I2S2 با مقدار 47/13 درصد مشاهده شد. ارتفاع گیاه در تیمار شاهد بیشترین مقدار با ارتفاع 87/82 سانتی متر مشاهده شد.
    کلیدواژگان: ارتفاع گیاه، تنش خشکی، پروتئین دانه، پساب، طول ریشه
  • صلاح الدین زاهدی *، کاکا شاهدی، محمود حبیب نژادروشن، کریم سلیمانی، کورش دادخواه صفحات 111-127
    عمق خاک مشخصه مهمی از خاک است که جهت ارائه مشخصات زیرسطحی حوضه آبخیز در مدل های هیدرولوژیکی توزیعی مورد استفاده قرار می گیرد. عمق خاک نفوذ آب و به تبع آن تولید رواناب، ذخیره رطوبت زیرسطحی، حرکت عمودی و افقی رطوبت، ضخامت قسمت اشباع و عمق ریشه گیاه در خاک را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. هدف از این پژوهش توسعه یک مدل آماری است که بتواند الگوهای مکانی عمق خاک در یک حوضه آبخیز را از متغیرهای توپوگرافی و پوشش زمین که به ترتیب از مدل رقومی ارتفاع (DEM) و تصاویر ماهواره ای قابل استخراج هستند پیش بینی کند. مدل رقومی زمین با مقیاس مکانی 10 متر با استفاده از نقشه های 1:25000 تهیه و مورد استفاده قرار گرفت. تصویر ماهواره ای 6 May 2015 سنجنده OLI لندست 8 تهیه گردید. عمق خاک، انحنای توپوگرافیک، نوع کاربری اراضی و وضعیت پوشش گیاهی پارامترهای عمده ای بودند که در مجموع 426 نقطه نمونه برداری در 4 زیر حوضه آبخیز اندازه گیری شدند. از تبدیل باکس کوکس به منظور نرمال سازی داده های عمق خاک اندازه گیری شده و تمامی پارامترهای توضیح دهنده عمق خاک استفاده گردید. مدل پیش بینی آماری Random Forest با 336 نقطه برای کالیبره کردن و 93 نقطه برای آزمون و 31 متغیر توضیحی (18 متغیر به دست آمده از DEM و 13 متغیر به دست آمده از تصویر ماهواره) و با درنظر گرفتن عمق خاک به عنوان خروجی مدل اجرا گردید. خطای پیش بینی مجموعه داده های اعتبارسنجی با درنظر گرفتن 93 نمونه جهت آزمون مدل با ضریب کارایی نش- ساتکلیف، NSE = 0689محاسبه گردید. نتایج نشان دادند که کاربری اراضی، سطح ویژه حوضه آبخیز، شاخص گیاهی تفاضلی نرمال شده ((NDVI، شاخص جهت شیب (Aspect)، شیب (Slope) و مولفه نخست آنالیز تجزیه به مولفه های اصلی ((PCA1 مهم ترین متغیرهای توضیحی در برآورد عمق خاک هستند.
    کلیدواژگان: عمق خاک، مدل پیش بینی آماری جنگل های تصادفی، مدل رقومی ارتفاع، متغیرهای محیطی
  • سید مرتضی سیدیان، مهدی کرمی مقدم *، یوسف رمضانی صفحات 129-141
    در دهه گذشته مطالعه الگوی جریان برای دستیابی به مکانیزم جریان و رسوب ورودی به آبگیر مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق ابعاد مجرا و جداشدگی جریان در سطوح مختلف جریان در دو حالت آبگیری از کانال مستطیلی و ذوزنقه ای مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها با استفاده از مدل آزمایشگاهی و مدل عددی فلوئنت انجام شد. نتایج مدل عددی فلوئنت تطابق خوبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان داد. در یک نتیجه گیری کلی در کانال اصلی با مقطع ذوزنقه ای، عرض مجرای جریان در کف کاهش و در سطح افزایش یافته و سبب کاهش ابعاد جداشدگی جریان می شود که این مسئله با توجه به توزیع غلظت رسوب، سبب کاهش ورود رسوب به داخل آبگیر و افزایش راندمان خواهد شد.
    کلیدواژگان: کانال اصلی مستطیلی و ذوزنقه ای، الگوی جریان، مجرای جریان، جداشدگی جریان، فلوئنت
  • محمد عیسی زاده، پروا محمدی *، یعقوب دین پژوه صفحات 143-159
    تحلیل های آماری و پیش بینی داده های جریان نقش به سزایی در مدیریت و مهندسی سامانه های آبی ایفا می کند. اساسی ترین مشکل تحلیل های آماری و پیش بینی جریان در کشور ایران، عدم وجود دوره آماری طولانی و نقص داده های جریان ایستگاه های هیدرومتری موجود می باشد. با توجه به موارد ذکر شده در این مطالعه، داده های جریان روزانه ایستگاه هیدرومتری سنته واقع در استان کردستان با استفاده از داده های ایستگاه های هیدرومتری و هواشناسی مجاور این ایستگاه تخمین زده شد. این تخمین به ازای شانزده ترکیب مختلف، شامل داده های جریان روزانه ایستگاه های هیدرومتری صفا خانه و پل آنیان و بارش روزانه ایستگاه باران سنجی سنته صورت گرفت. در این تحقیق تخمین جریان روزانه ایستگاه سنته در هر یک از ماه های سال، به ازای شانزده ترکیب مختلف و مدل های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چندگانه مورد ارزیابی قرار گرفت. عملکرد هر یک از مدل ها با شاخص های RMSE، CC، NS و آماره t-student ارزیابی شد. نتایج حاکی از عملکرد خوب هر دو مدل بود ولی مدل شبکه عصبی مصنوعی در تخمین جریان روزانه اکثر ماه های سال بهتر از مدل رگرسیونی عمل کرد. میانگین خطای مدل های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چندگانه در ماه های سال به ترتیب برابر با 31/6 و 07/8 مترمکعب بر ثانیه برآورد گردید. لازم به ذکر است که شبکه عصبی مصنوعی به ازای هر یک از شانزده ترکیب به کار گرفته شده، عملکرد بهتری نسبت به مدل رگرسیونی داشت.
    کلیدواژگان: تخمین داده گم شده، شبکه عصبی، رگرسیون خطی چندگانه، ایستگاه سنته
  • رضا امیرنیا، جلال جلیلیان، اسماعیل قلی نژاد *، سحر عباس زاده صفحات 161-176
    به منظور بررسی تاثیر آبیاری تکمیلی و تیمار پیش جوانه زنی بذر بر عملکرد و برخی ویژگی های کمی و کیفی ماشک رقم دیم مراغه، آزمایشی در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی ارومیه، در سال1390 اجرا شد. در این پژوهش اثرات دو عامل در قالب کرت های خرد شده با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. فاکتورهای مورد مطالعه عبارت بودند از: آبیاری تکمیلی در 4 سطح: بدون آبیاری تکمیلی (1I)، یک بار آبیاری تکمیلی (2I)، دو بار آبیاری تکمیلی (I3) و سه بار آبیاری تکمیلی (4I) به عنوان کرت های اصلی و تیمار پیش جوانه زنی بذر در 4 سطح: بدون پیش تیمار (C)، پیش تیمار آب (W)، پیش تیمار فسفات بارور-2 (P) و پیش تیمار نیتروکسین (N)، به عنوان کرت های فرعی درنظر گرفته شدند. آبیاری تکمیلی اثر معنی داری بر عملکرد علوفه تر و خشک در برداشت دوم، عملکرد علوفه تر و خشک در برداشت سوم، درصد فیبر در برداشت دوم و سوم و عملکرد پروتئین در برداشت دوم و سوم داشت. بیشترین مقدار عملکرد علوفه تر و خشک در برداشت دوم به ترتیب به میزان 5/14 و 56/3 تن در هکتار متعلق به تیمار دو بار آبیاری تکمیلی می باشد و تیمار بدون آبیاری (با 73/7 و 06/2 تن در هکتار) به ترتیب کمترین عملکرد علوفه تر و خشک را تولید کرد. بیشترین عملکرد علوفه تر در برداشت سوم (72/16 تن در هکتار) از تیمار دوبار آبیاری تکمیلی و کمترین میزان آن از تیمار شاهد با 47/7 تن در هکتار به دست آمد. به طور کلی انجام دوبار آبیاری تکمیلی و فسفات بارور-2 و نیتروکسین به عنوان تیمار پیش جوانه زنی بذر تاثیر مثبت بر عملکرد کمی و کیفی ماشک داشت و توانست صفات کمی و کیفی علوفه ماشک را بهبود دهد.
    کلیدواژگان: درصد پروتئین، درصد فیبر، گیاه علوفه ای، کمبود آب، کود زیستی
  • کاظم نصرتی *، مونا مجدی صفحات 177-188
    آلودگی های خاک به ویژه در مناطق شهری به طرز بی سابقه ای رو به افزایش است که اثرات آن بر چرخه های شیمیایی کمتر شناخته شده است. رویکردهای اندازه گیری کیفیت آب و هوا به خوبی تدوین شده است اما ارزیابی کیفیت خاک مناطق شهری کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بررسی کیفیت خاک می تواند به عنوان روشی به منظور درک بهتر پیامدهای حاصل از افزایش آلودگی ها در محیط های شهری و تدوین رویکردها و پروتکل های ارزیابی جامع کیفیت خاک در برنامه ریزی شهری و مدیریت چشم انداز استفاده شود. با توجه به کمبود اطلاعات در زمینه مطالعات کیفیت خاک در مناطق شهری ایران، هدف از این پژوهش ارزیابی کیفیت خاک تحت تاثیر کاربری اراضی شهری با استفاده از روش مجموعه حداقل داده در منطقه غرب شهر تهران بود. به این منظور تعداد 56 نمونه در سه کاربری کشاورزی، پارک و فضای سبز شهری و اراضی بایر برداشت و 12 ویژگی فیزیکوشیمیایی خاک اندازه گیری شد. نتایج آزمون تحلیل واریانس نشان داد که ویژگی های کربن آلی، نیتروژن کل، آهک، وزن مخصوص ظاهری و سدیم تحت تاثیر کاربری اراضی دارای اختلاف معنی دار می باشند. به منظور انتخاب مجموعه حداقل داده از تحلیل عاملی استفاده شد که نتایج نشان داد که دو عامل با مقادیر ویژه بیش از یک و توجیه بیش از 68% مجموع واریانس دارای بیشترین بار عاملی روی ویژگی های کربن آلی و سدیم می باشند. درنهایت شاخص کیفیت خاک در کاربری های مختلف تعیین و مقایسه شدند. نتایج نشان داد که شاخص کیفیت خاک در کاربری های مورد مطالعه دارای اختلاف معنی دار می باشند و کمترین کیفیت خاک مربوط به کاربری اراضی بایر است.
    کلیدواژگان: تحلیل عاملی، مجموعه حداقل داده، کیفیت خاک، شهر تهران
  • عباسعلی ولی *، فاطمه روستایی صفحات 189-200
    فرسایش بادی مهم ترین فرایند ژئومورفیک و عامل اصلی تغییر چشم انداز در مناطق خشک و نیمه خشک شناخته شده است. در این پژوهش با استفاده از شاخص طوفان گرد و غبار به عنوان روشی مناسب برای پایش طولانی مدت فرسایش بادی با استفاده از داده های اقلیمی در ایران مرکزی پرداخته شد، در همین راستا تحلیل روند فرسایش بادی با استفاده از مقادیر استاندارد شده شاخص طوفان گرد و غبار و مولفه های آن شامل طوفان گرد و غبار شدید، طوفان گرد و غبار متوسط و طوفان محلی و با بهره گیری از آزمون آماری ناپارامتریک من کندال در ایران مرکزی طی سال های 1965 تا 2014 صورت گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از تشدید فرسایش بادی در سال های اخیر می باشد، به طوری که روند شاخص طوفان گرد و غبار در 30 سال اخیر (1985 تا 2014) بیش از سه برابر نسبت به 20 سال ماقبل آن (1965 تا 1985) افزایش داشته است. بخش های مرکزی و جنوبی ایران مرکزی بیشترین شدت فرسایش بادی را نشان می دهند و با نزدیک شدن به شمال حوزه از شدت فرسایش بادی کاسته می شود. بنابراین با توجه به حساسیت این مناطق علاوه بر درنظر گرفتن در برنامه های پیشگیری، بایستی در برنامه های احیا و کنترل نیز مد نظر قرار گیرند.
    کلیدواژگان: فرسایش بادی، روند من، کندال، شاخص طوفان گرد و غبار، ایران مرکزی
  • رامین سمیعی فرد *، حمیدرضا متین فر صفحات 201-214
    طیف سنجی بازتابندگی روشی سریع و غیرمخرب برای پیش بینی های ارزان قیمت مشخصات فیزیکوشیمیایی و بیولوژی خاک می باشد. روش های سنتی تعیین خصوصیات خاک مستلزم صرف هزینه و زمان زیادی بوده به نحوی که عموما بهره برداران تمایل چندانی به استفاده از نتایج طیف سنج های آزمایشگاهی در مدیریت آب و خاک ندارند. طیف سنجی انعکاسی در محدوده طیفی 400 تا 2500 نانومتر (VNIR)، می تواند به عنوان یک روش جایگزین مناسب برای تخمین خصوصیات خاک مورد استفاده قرار گیرد. هدف از این مطالعه، ارزیابی نتایج استفاده از طیف سنج آزمایشگاهی در برآورد غلظت عناصر سرب (Pb) و نیکل (Ni) در خاک های تحت آبیاری با آب حاصل از تصفیه لجن فاضلاب در محدوده شهر ری و درنهایت مقایسه این نتایج با نتایج حاصل از طیف سنج های دستگاه جذب اتمی می باشد. در این مطالعه از مدل رگرسیون حداقل مربعات جزئی برای برآورد غلظت فلزات سنگین در ارتباط با محتوی کربن آلی خاک استفاده شد و برای ارزیابی عملکرد این مدل از روابط محاسباتی خطای جذر میانگین مربعات استفاده گردید. در این پژوهش پس از تصحیحات طیفی مربوط به حذف باندهای جذب آب ونیز حذف طیف های ناکار آمد در برآورد فلزات سنگین، از طریق مشتق گیری ریاضیاتی از مقادیر طیفی و همچنین به دست آوردن طیف های حذف پایستار، روش های برآورد این عناصر مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد مقادیر برآورد شده با استفاده از طیف های مشتق تطابق بیشتری را با نتایج حاصل از طیف سنج های دستگاه جذب اتمی دارا می باشند.
    کلیدواژگان: طیف سنجی انعکاسی، طیف سنجی جذب اتمی، فلزات سنگین، رگرسیون حداقل مربعات جزئی، مادون قرمز نزدیک و مرئی
  • زینب بیگدلی، احمد گلچین *، طاهره منصوری صفحات 215-228
    به منظور بررسی تاثیر آلودگی خاک به سرب بر معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی بقایای گیاهی گندم یک آزمایش به روش کیسه کلش و به صورت گلدانی و با آرایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل سطوح آلودگی خاک به سرب (صفر، 25، 50، 100 و 200 میلی گرم سرب در کیلوگرم خاک) و مدت زمان خوابانیدن (30، 60، 90 و 120 روز) بودند که تاثیر آنها بر معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی بقایای گیاهی گندم مورد بررسی قرار گرفت. در پایان هر یک از زمان های خوابانیدن، کیسه های کلش از گلدان ها خارج و وزن بقایای گیاهی باقیمانده در کیسه ها و همچنین مقدار کربن آلی و نیتروژن آنها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میزان هدررفت کربن از بقایای گندم و ثابت سرعت تجزیه کربن به ترتیب با افزایش غلظت سرب به بیش از 25 و 50 میلی گرم در کیلوگرم خاک، به طور معنی داری کاهش یافت. مقدار هدررفت نیتروژن آلی نسبت به کربن آلی بیشتر تحت تاثیر غلظت سرب خاک قرار گرفت و به مراتب افزایش غلظت سرب، مقدار هدررفت نیتروژن آلی کاهش یافت ولی ثابت سرعت تجزیه نیتروژن آلی با افزایش غلظت سرب به بیش از از 25 میلی گرم در کیلوگرم خاک کاهش یافت. مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی در تیمار 200 میلی گرم سرب بر کیلوگرم خاک، به ترتیب 2/3 و 7/11 درصد کمتر از تیمار بدون سرب بود. نتایج این پژوهش نشان داد که آلودگی خاک به سرب مدت اقامت کربن و نیتروژن آلی را در خاک افزایش داده و باعث کند شدن چرخه این عناصر می شود.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی، مدت زمان خوابانیدن، کیف کلش، سرب
  • مسعود ناصریان، علیرضا مسجدی * صفحات 229-241
    قوس رودخانه به خاطر داشتن الگوی خاص جریان بنام جریان حلزونی دارای فرسایش شدیدتری نسبت به مسیر مستقیم دارد. وقوع آبشستگی در اطراف تکیه گاه پل در مسیرهای قوسی، یکی از عمده ترین دلایل تخریب پل ها است. یکی از روش های کنترل آبشستگی در اطراف تکیه گاه پل استفاده از سنگ چین می باشد. هدف از این تحقیق بررسی پایداری سنگ چین در اطراف تکیه گاه پل در قوس 180 درجه رودخانه است. در این مطالعه به منظور بررسی پایداری سنگ چین ها در اطراف تکیه گاه پل، آزمایش هائی در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 180 درجه و شعاع مرکزی 8/2 متر و عرض 6/0 متر با 67/4=RB از جنس پلاکسی گلاس انجام پذیرفت. در این تحقیق با قرار دادن یک تکیه گاه پل با دیواره عمودی بالدار از جنس پلکسی گلاس به همراه سنگ چین در اطراف آن اقدام به یک سری آزمایش ها شد. آزمایش ها با استفاده از سه نوع سنگ چین با چگالی های 7/1، 1/2 و 42/2 و با قطرهای 76/4، 52/9، 7/12، 1/19 میلی متر در چهار دبی در حالت آب زلال انجام شد. در هر آزمایش عمق جریان در شرایط آستانه حرکت و آستانه شکست اندازه گیری و سپس با استفاده از داده های به دست آمده روابط مورد نظر محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان داد با افزایش عدد فرود، قطر نسبی سنگدانه ها در دو حالت آستانه حرکت و شکست افزایش می یابد. درنهایت فرمول مناسب به منظور تخمین اندازه قطر سنگ چین در اطراف تکیه گاه پل در حالت آستانه حرکت و آستانه شکست در قوس 180 درجه ارائه گردید.
    کلیدواژگان: تکیه گاه پل، سنگ چین، قوس 180 درجه، جریان ثانویه
  • علی اکبر سبزی پرور *، سجاد ابراهیم زاده، مهرانه خدامرادپور صفحات 243-254
    مهم ترین عامل در تخمین نیاز آبی گیاه تبخیر و تعرق می باشد. در اغلب روش های تعیین میزان تبخیر و تعرق، ابتدا با استفاده از یک سری فرمول های نسبتا پیچیده، مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع تخمین زده می شود و سپس از روی آن تبخیر و تعرق گیاه تعیین می شود. از جمله پارامترهای مورد استفاده در این روش ها، تابش، سرعت باد و رطوبت نسبی هوا می باشند. متاسفانه در ایران و بسیاری از کشورها، داده های بلند مدت این پارامترها به سهولت در دسترس نمی باشند. هدف از این پژوهش محاسبه نمایه گرمابی سلیانینف، که فقط به داده های بارندگی و دمای روزانه احتیاج دارد، و ارزیابی ارتباط آن با تبخیر و تعرق پتانسیل و نیاز آبی برخی محصولات نمونه در ایران می باشد. ابتدا نمایه سلیانینف برای مقادیر متوسط بارندگی و دمای روزانه (طی دوره آماری 20 ساله) در فصل رشد محصولات کشاورزی محاسبه شد و با تبخیر و تعرق پتانسیل و نیاز آبی، ارتباط داده شد. نتایج نشان دهنده معادلات نمایی و چند جمله ای درجه دوم معکوس و قوی بین پارامترهای همبسته بود. ضریب تعیین معادلات چند جمله ای درجه دوم (به طور متوسط 84/0) در تمام 10 محصول بیشتر از ضریب تعیین معادلات نمایی (به طور متوسط 72/0) بود. همبستگی نمایه سلیانینف با نیاز آبی، نشان داد مقادیر ضریب تعیین، در هر دو نوع معادلات نزدیک به هم می باشد (متوسط83/0 برای معادلات چند جمله ای و 82/0 برای معادلات نمایی).
    کلیدواژگان: نیازآبی، تبخیر و تعرق، روابط همبستگی، نمایه گرمابی سلیانینف، ضریب گیاهی، ایران
  • افشین هنربخش، مهدی پژوهش، مریم زنگی آبادی، مسلم حیدری * صفحات 257-270
    امروزه دخالت های انسان در منابع طبیعی سبب از بین رفتن این منابع و منجر به وقوع سیلاب های مخرب، فرسایش خاک و آسیب های گوناگون زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی شده است. همچنین رشد روزافزون جمعیت و تغییر اقلیم باعث تشدید این تخریب ها شده و در نتیجه انجام مدیریت و برنامه ریزی از طریق بهینه سازی کاربری اراضی برای استفاده صحیح، حفظ، و احیاء این منابع امری ضروری است. هدف از این مطالعه این است که با استفاده از تلفیق رویکردهای بهینه سازی برنامه ریزی آرمانی فازی و تخصیص چند هدفه اراضی مدلی برای بهره برداری بهینه در حوزه آبخیز چلگرد توسعه داده شود. مدل ارائه شده مبتنی بر تعیین مساحت بهینه در کاربری های اراضی مختلف و همچنین موقعیت مکانی بهینه آنها می باشد. در این تحقیق یک مدل فازی ارائه شده است. در این مدل حداقل سازی مقدار فرسایش خاک و حداکثرسازی مقدار سود به ترتیب در اولویت می باشند. به علاوه محدودیت های مدل فوق منابع تولید شامل آب و زمین و همچنین مسائل اقتصادی و اجتماعی هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارائه شده روشی کارآمد در بهینه سازی کاربری اراضی و توسعه پایدار منطقه بوده و می تواند موجب افزایش سود تا 37 % و کاهش فرسایش تا 4/2 % شود.
    کلیدواژگان: مدیریت حوزه آبخیز، برنامه ریزی آرمانی فازی، تخصیص چند هدفه اراضی، توسعه پایدار
  • محمد جواد اسدالله زاده *، امیر حسین خوشگفتارمنش، مژگان سپهری صفحات 271-281
    کمبود آهن و روی در بسیاری اراضی زیر کشت گندم جهان به ویژه در خاک های آهکی رایج است. مصرف خاکی کود های شیمیایی یک راهکار ارزان و آسان برای مقابله با کمبود عناصر کم مصرف است اما محدودیت های اقتصادی، محیطی و زراعی، کارآیی مصرف کود در خاک های آهکی را کاهش می دهد. بنابراین یافتن راهکارهای موثر و مناسب برای بهبود کارآیی مصرف کود و یا قابلیت استفاده این عناصر فلزی در خاک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر قارچ اندوفایت Piriformospora indica و کاربرد سولفات روی بر عملکرد وزن خشک و قابلیت استفاده روی و جذب آن توسط گندم، به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در گلخانه پژوهشی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. عوامل آزمایش شامل دو رقم گندم دوروم و روشن (Triticum aestivum L. cvs)، دو سطح کود روی (صفر و 15 میلی گرم بر کیلوگرم ZnSO4/7H2O) و دو سطح تلقیح و عدم تلقیح با قارچ P. indica بودند. نتایج نشان داد، تلقیح گیاه با قارچ P. indica به ترتیب جذب آهن ریشه و شاخساره را 25 % و 27 % و جذب روی ریشه و شاخساره را 46 % و 26 % افزایش داد. به طور کلی تلقیح ریشه با P. indica سبب افزایش عملکرد وزن خشک ریشه و شاخساره و بهبود جذب آهن و روی توسط هر دو رقم گندم مورد مطالعه شد. بنابراین به نظر می رسد تلقیح ریشه با قارچ P. indica می تواند به عنوان یک راهکار موثر و سازگار با محیط زیست برای بهبود جذب روی و آهن مورد توجه قرار گیرد. اگر چه تحقیقات تکمیلی برای روشن شدن تمام جنبه های این راهکار ضروری می باشد.
    کلیدواژگان: Piriformospora indica، سولفات روی، گندم، کمبود آهن و روی
|
  • F. Masoudi, M. Shirvani * Pages 1-13
    Water and soil pollution with heavy metals has become a worldwide environmental issue. Therefore, development of efficient and low-cost methods for removal of metals from water or metal stabilization in soil has been identified as priority research areas. Biochar, produced from plant biomass and agricultural wastes, has recently been used to remove heavy metals from aqueous solutions as an effective sorbent. In this study, biochars were made from pyrolysis of palm tree residues at different temperatures of 200, 400 and 600 °C. The prepared biochars were then used to remove Ni from aqueous solutions in batch systems without pH adjustment and with pH adjustment at 7. To investigate Ni sorption rate, kinetic experiments were also carried out at a Ni concentration of 10 mg/L. The results of kinetic tests showed that the biochar prepared at 600 °C had more Ni sorption rate with equilibration time of about 5 h. Power function and Elovich models were the best equations fitted the kinetic data. Langmuir and Freundlich isotherms described sorption of Ni on the sorbents very well. According to the Langmuir model predictions, the biochar produced at 600 °C and the palm raw residues had highest and the lowest capacity to sorb Ni from the solution, respectively, and the biochars produced at 200°C and 400°C were intermediate in this respect. Both the capacity and affinity of the biochars for Ni sorption increased with pH. Overall, under the experimental conditions applied in this study, the biochar prepared at 600 °C showed the highest efficiency for Ni removal from aqueous solution.
    Keywords: Biosorption, Char, Heavy Metals, Soil, Water Pollution
  • R. Mostafazadeh *, Sh. Mirzaei, P. Nadiri Pages 15-28
    The SCS-CN developed by the USDA Soil Conservation Service is a widely used technique for estimation of direct runoff from rainfall events. The watershed CN represents the hydrological response of watershed as an indicator of watershed potential runoff generation. The aim of this research is determining the CN from recorded rainfall-runoff events in different seasons and analyzing its relationship with rainfall components in the Jafarabad Watershed, Golestan Province. The CN values of 43 simultaneous storm events were determined using SCS-CN model and the available storm events of each season have been separated and the significant differences of CN values were analyzed using ANOVA method. The Triple Diagram Models provided by Surfer software were used to analyze the relationships of CNs and rainfall components. Results showed that the mean values of CN were 60 for summer and winter seasons and the CN values in the spring and autumn seasons were 50 and 65, respectively. The inter-relationships of CN amounts and rainfall characteristic showed that the high values of CNs were related to high rainfall intensities (>10 mm/hr) and rain-storms with total rainfall more than 40 mm. Also the CN values were about >70 for the storm events with 40-80% runoff coefficient values.
    Keywords: Curve Number, Rainfall characteristics, Runoff coefficient, SCS, CN Method, The Jafarabad Watershed, Triple Diagram Model
  • A. R. Keshtkar *, H. Shariatmadari, H. R. Naseri, M. Tazeh Pages 29-42
    Nowadays, inappropriate land use and degradation of natural resources have led to increase of flood, soil erosion etc. In such critical conditions, an integrated planning in natural resource management with the goal of control, reclamation and conservation seems to be necessary and these kinds of purposes can be reached by an integrated watershed management. Comprehensive management of watersheds is a coordinated and harmonic management of physical, biological, social and economic systems, which provides conditions that minimize the negative impact on resources while safeguarding the interests of the community. In this research, in line with the goals of resource management, the impacts and consequences of physical, economic and ecological criteria on vegetation condition changes were evaluated with focus on elimination of flood and soil erosion issues in Nahrein watershed (with the area of 18800 ha located in Tabas). The evaluation was done by considering four management activities: management of grazing, planting, seeding, and sowing. The prioritization of the scenarios was carried out using analytical hierarchy process (AHP) technique. Then, based on the suggestions and comments from relevant experts, the evaluation of available options was done by pairwise comparison matrix method. After calculations, economic criteria was selected as the most important criteria and management activity of sowing and scenario No. 16 were introduced as the most appropriate reform plan and scenario for the study area which is selected based on available criteria.
    Keywords: Biologic management, Multi criteria decision making, Watershed management
  • Najime Rashidi *, Mehdi Naderi, Shoja Ghorbani Dashtaki Pages 43-55
    Nowadays application of soil conditioners for mitigation and reduction of runoff is a current method. Considering the advantages of Polyacrylamide (PAM), this study was arranged to evaluate impacts of this soil conditioner on soil infiltration rate, runoff and erosion control. To fulfill the goal, a factorial experiment in a completely randomized design was carried out with four PAM treatments (0, 6, 10, 20 kgha-1), three slope levels (3, 6 and 9 %), three irrigation treatments and three replications. Surficial (0-10 cm) soil samples were collected from Shahrekord University campus and poured into square plots (55×55cm) with 15 cm depth, after pretreatments. The plots were treated with a simulated rainfall intensity of 36 mm.h-1 for 15 minutes and the attributed runoff, sediment load and drained water were collected and measured. The results showed significant differences among the runoff and soil erosion of control and of PAM treated soils. PAM minimized the raindrop negative impacts on soils and improved water infiltration and diminished the attributed runoff. Soil treatment with PAM as a soil conditioner significantly reduced soil erosion and sediment yield in all treatments.
    Keywords: Erosion, Infiltration, Polyacrylamide, Rainfall simulation, Runoff, Silty loam
  • M. Sadeghian, H. Karami *, S. F. Mousavi Pages 57-70
    Nowadays, greater recognition of drought and introducing its monitoring systems, particularly for the short-term periods, and adding predictability to these systems, could lead to presentation of more effective strategies for the management of water resources allocation. In this research, it is tried to present appropriate models to predict drought in city of Semnan, Iran, using time series, adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and artificial neural networks (MLP and RBF). For these modeling processes, average monthly meteorological parameters of rainfall, temperature, minimum temperature, maximum temperature, relative humidity, minimum relative humidity, maximum relative humidity and SPI drought index were used during the period 1966 to 2013. The results showed that among the many developed models, the ANFIS model, with input data of average rainfall, maximum temperature, SPI and its last-month value, 10 rules and Gaussian membership function, showed appropriate performance at each stage of training and testing. The values of RMSE, MAE and R at training stage were 0.777, 0.593 and 0.4, respectively, and at testing stage were 0.837, 0.644 and 0.362, respectively. Then, the input parameters of this model were predicted for the next 12 months using ARIMA model, and SPI values were predicted for the next 12 months. The ANN and time series methods with low difference in error values were ranked next, respectively. The input parameters SPI and temperature had better performance and rainfall parameter had weaker performance.
    Keywords: Adaptive neuro, fuzzy inference system, Artificial neural network, Prediction of drought, Time, series
  • S. Pishyar, H. Khosravi *, A. Tavili, A. Malekian Pages 71-84
    In this study, to study the status of water resources degradation in Kashan region, Isfahan Province, eight indices including: drop in groundwater, water salinity, irrigation efficiency, Well-to-Qanat development ratio, the pumping time, shortage of water supplies for animals and humans and the water negative balance were selected according to previous studies conducted on desertification in Iran and the world. Existing evaluation models were determined. Desertification map of the study area was provided according to MEDALUS model and selected indices. The selected indices were weighted using a multi-criteria decision method and each index having weight more than 0.5 were selected as the most effective indices of desertification. Again, the desertification status map of the study area was prepared by the most effective indices. Finally, the two desertification maps were compared. The results showed that the drop in groundwater, water salinity, the pumping time and water negative balance have the most effect on water resources degradation among selected indices. The results of comparing two groundwater degradation maps showed that based on map provided with eight indices, 87.78 and 8.30 percent of the total area are classified in critical conditions c and b, respectively. While the map provided by the most effective indicators shows that 99.15% of the total area is classified in the critical condition "c" and just 0.849% is classified in the critical condition "b". It can be concluded that to assess desertification status, it is better to first determine the indicators by weighting and prioritizing methods. This will identify the indicators that have not had a significant effect on the desertification phenomenon in the area and prevent their impact on desertification classes and reduction of scores.
    Keywords: Desertification, Indices, MEDALUS, TOPSIS
  • E. Rahimi *, P. Tahmasebi, E. Omidzadeh Ardali Pages 85-97
    The present study was conducted to assess effect of dung beetles function in the soil water infiltration performance on the part of rangeland of university of Sharekord in the form of a completely randomized design within one year. Therefore, the meshes consisted of both large and small size were used and filled with cattle, sheep and goat dung in six treatments (presence of dwellers, tunellers and absence of roller beetles- presence of dwellers, tunellers and small rollers and absence of large rollers- present of dwellers, rollers and small tunellers and presence of large tunellers- presence of dwellers and small tunellers, absence of large tunellers and rollers- presence of dwellers, tunellers and small rollers, absence of tunellers and large rollers- absence of beetle) with four replications. The soil water infiltration was measured using double ring. The results illustrated that the maximum function of the dung beetles in the soil water infiltration of states with cattle and goat dung application was calculated at the investigated possible treatment of presence of dwellers, presence of large and small tunneler and absence of large roller beetles and, presence of small roller beetles (10.27 and 8.97 cm/hr respectively) and the state with sheep dung application was calculated at the investigated possible treatment of presence of dwellers, absence of large tunellers and presence of small tunellers and also presence of large and small rollers, respectively (7.97 cm/hr). The results of the effect of manure on the total amount of water infiltration in the soil by dung beetles from all treatments showed the greatest amount of water infiltration in the soil, dung beetles were related to performance of dung beetles by removing goat (40.47 cm/hr), cattle (39.77 cm/hr) and sheep (38.07 cm/hr) dung. Functional groups of dung beetles by removing and importing livestock dung to the soil influence the infiltration rates in pastures soils.
    Keywords: Circulation of Nutrients, Function Insects, Removal of Dung, Water Infiltration
  • Y. Choopan, A. Khashei Siuki *, A. Shahidi Pages 99-109
    Limited water resource in arid and semi-arid areas is one of the most important problems in the agricultural sector. Therefore, the use of non-conventional water resources becomes more important. For this reason, a study was conducted on barley to evaluate the effect of irrigation with sugar plant wastewater as a factorial randomized complete block design field experiment. Treatments include water well I1, wastewater I2, combined water and wastewater I3 (the ratio of seven to one, according to local practice) in two levels of without water stress S1 and %75 water stress S2 and treatment I1S1 was considered as control. The results showed changes in surface tension of %1 had a statistically significant effect on plant height, grain yield and root length. As well changes of irrigation water in the level of %1 had a statistically significant effect on plant height, grain protein yield and root length. Maximum grain yield was obtained in treatment I1S1 with the weight of 4034 kg per hectare and lowest grain yield was obtained in treatment I2S2 with the weight of 1564 kg per hectare. The lowest and highest percentages of protein content were observed in treatment I1S1 for 12.37% and treatment I2S2 for 13.47%, respectively. The plant height showed the highest amount in control treatment, i.e. 82.87 Cm.
    Keywords: Grain protein, Plant height, Root length, Water stress, Wastewater
  • S. Zahedi *, K. Shahedi, M. Habibnejhad Roshan, K. Solaimani, K. Dadkhah Pages 111-127
    Soil depth is a major soil characteristic commonly used in distributed hydrological modeling in order to present watershed subsurface attributes. It strongly affects water infiltration and accordingly runoff generation, subsurface moisture storage, vertical and lateral moisture movement, saturation thickness and plant root depth in the soil. The objective of this study is to develop a statistical model that predicts the spatial pattern of soil depth over the watershed from topographic and land cover variables derived from DEM and satellite image, respectively. A 10 m resolution DEM was prepared using 1:25000 topographic maps. Landsat8 imagery, OLI sensor (May 06, 2015) was used to derive different land cover attributes. Soil depth, topographic curvature, land use and vegetation characteristics were surveyed at 426 profiles within the four sub-watersheds. Box Cox transformations were used to normalize the measured soil depth and each explanatory variable. Random Forest prediction model was used to predict soil depth using the explanatory variables. The model was run using 336 data points in the calibration dataset with all 31 explanatory variables (18 variables from DEM and 13 variables from remote sensing image), and soil depth as the response of the model. Prediction errors were computed for validation data set. Testing dataset was done with the model soil depth values at testing locations (93 points). The Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient (NSE) for testing data set was 0.689. The results showed that land use, Specific Catchment Area (SCA), NDVI, Aspect, Slope and PCA1 are the most important explanatory variables in predicting soil depth.
    Keywords: DEM, Prediction statistical model, random forest, Soil depth
  • S. M. Seyedian, M. Karami Moghadam *, Y. Ramezani Pages 129-141
    The study of flow patterns in front of intake has been attracted the attention of researchers during the past decades to explore the mechanism of flow and sediment entry to the intake. In this study, the separation and stream tube dimensions were investigated in water intakes installed to rectangular and trapezoidal main channel. These researches were carried out with experimental and fluent models. The results of experimental and fluent models have a good conformity. It was found that, in trapezoidal main channel, the stream tube width decreases near the bed and increases near the surface and separation dimensions reduced and led to reduction of sediment entry and increase of efficiency.
    Keywords: Flow pattern, Fluent, Rectangular, trapezoidal main channel, Separation, Stream tube
  • M. Isazadeh, P. Mohammadi *, Y. Dinpazhoh Pages 143-159
    Statistical analysis and forecast discharge data play an important role in management and development of water systems. The most fundamental issues of statistical analysis and forecast discharge in Iran are lack of data in long term period and lack of stream flow data in gauging stations. Considering the issues mentioned in this study, we tried to estimate the daily data flow (runoff) of Santeh gauging station in Kordestan province using the nearby hydrometric and meteorological stations data. This estimation occurred based on the sixteen different input combinations, including data of daily flow of hydrometric stations Safakhaneh and Polanian and daily runoff in Santeh precipitation gauging station. In this research, the daily flow estimation of the Santeh station in each of the months of the year was evaluated for sixteen different combinations and artificial neural network models and multiple linear regressions. The performance of each model was evaluated with the indicators RMSE, CC, NS and t-student statistic. The results showed good performance of both models but the performance of the artificial neural network model was better than the regression model in estimation of the daily runoff in the most months of the year. Mean error of artificial neural network and multiple linear regression models was respectively estimated as 6.31 and 8.07 m3/s in the months of the year. It should be noted that the artificial neural network, for each sixteen combination used, had better result than the regression model.
    Keywords: Artificial Neural Network, Estimating missing data, Multiple linear regression, Santeh station
  • R. Amirnia, J. Jalilian, E. Gholinezhad *, S. Abaszadeh Pages 161-176
    To evaluate the effect of supplemental irrigation and seed priming on yield and some quantity and quality characteristics of vetch (Vicia dasycarpa) rainfed maragheh cultivar, an experiment was carried out at the Research Farm of Faculty of Agriculture, University of Urmia, West Azarbaijan province, Iran, during 2011. The experiment was laid out using split-plot, based on Randomized Complete Block design in three replicates. The factors studied were: Supplemental irrigation at four levels: without supplemental irrigation (I1), 1 time of supplemental irrigation (I2), 2 times of supplemental irrigation (I3) and 3 times of supplemental irrigation (I3). The subplot included four levels of seed priming: Control (C), Water (W), Phosphate (P) and Nitroxin (N). Plant height, pod number in stems, 1000-grain weight, wet and dry forage yield in the second and third harvest and fiber percentage in the second and third harvest, protein yield in the second and third harvest, biological yield and harvest index were influenced by the supplemental irrigation. Wet and dry forage yield in the second harvest and wet forage yield in the third harvest were highest in I4 with respectively 14.5, 16.72 and 3.56 (tons/hectare) yield and lowest with respectively 7.73, 7.47 and 2.06 (tons/hectare) yield. As a result, applying 2 times of supplemental irrigation and seed treatment with phosphate and nitroxin had positive effects on quality and quantity yield of vetch and they could improve the quantity and quality of Vetch forage.
    Keywords: Bio, fertilizer, Fiber percentage, Forage plant, Protein percentage, Water deficit
  • K. Nosrati *, M. Majdi Pages 177-188
    The soil pollution especially in urban soils is projected to increase drastically and its effects on chemical cycles are yet to be known. Approaches to measure air and water quality are well established, but urban soil quality assessment has received little attention. Soil quality assessment can help as a way to better understand the pollution increase outcomes in urban environments and to establish approaches and integrated soil quality assessment protocols in urban planning and landscape management. Considering lack of information in urban soil quality of Iran, the objective of this study was to assess soil quality under urban land use effect using minimum data set in western part of Tehran. In view of this, 56 soil samples were collected in three land use types of agricultural, parks and urban landscapes, and vacant urban lots and 12 physicochemical properties were measured. The results of analysis of variance (one-way ANOVA) showed that under influence of the land use types, organic carbon, total nitrogen, lime, bulk density and sodium have significant differences. The factor analysis was used to select minimum data set and the results showed that two factors with eigenvalues more than one, explaining more than 68% of total variance, have the most loading factors on organic carbon and sodium. Finally, soil quality indicator (SQI) was determined and compared in different land use types. The results showed that SQI has significant difference in urban land use types and the least soil quality is related to vacant urban lots.
    Keywords: Factor analysis, Minimum data set, Soil quality, Tehran city
  • A. Vali *, F. Roustaei Pages 189-200
    Wind erosion is the most important geomorphic process and the main cause of the landscape change in arid and semi-arid areas. This paper focuses on the Dust Storm Index (DSI) with the aim of monitoring wind erosion in Central Iran using meteorology data. The trend of standardized DSI and its three factors which are sever dust storm, moderate dust storm and local dust events were studied using Man-Kendal non-parametric test. It was found that wind erosion is accelerating in recent years. Compared to primary 20 years (1965-1985) DSI rate has been three times more than 30 years ago (1985-2014). The central and southern parts of Central Iran show the highest severity of wind erosion and the severity of DSI decreases by approaching the north. Therefore, considering the sensitivity of these areas, in addition to taking into account prevention programs, they should also be considered in regeneration and control programs.
    Keywords: Central Iran, Dust Storm Index, Mann, Kendal test, Wind erosion
  • R. Samiei Fard *, H. Matinfar Pages 201-214
    Reflectance spectroscopy is a fast and safe method to predict soil physicochemical and biological properties in low cost ways. Traditional methods to determine soil properties require spending a lot of time and money so that farmers are generally reluctant to use the results of laboratory measurements in soil and water management. Reflectance spectroscopy in the spectral range of 400-2500 nm (VNIR) is an alternative method for estimating the soil properties. The aim of this study was to evaluate the results of laboratory spectrometer to estimate the concentration of Lead (Pb) and Nickel (Ni) in soils irrigated with water from treatment of urban sewage sludge of Rey city and finally to compare these results with the results of measurements of atomic absorption spectrometry. In this study, the Partial Linear Square Regression (PLSR) model was used to estimate the concentration of heavy metals and Residual Mean Square Error (RMSE) was used to evaluate the performance of this model. In this research, after spectral corrections related to elimination of the water absorption bands as well as elimination of the inefficient spectrum from heavy metals estimations, the methods of estimating these elements were studied through mathematical derivation of spectral values and also the acquisition of the continuum removal spectra. The results show that the estimated values from first derivate spectra are more consistent with the results of atomic absorption spectrometers.
    Keywords: Reflectance Spectroscopy, Atomic Adsorption Spectroscopy, Heavy Metals, PLSR, Visible, Near Infrared
  • Z. Bigdeli_A.Golchin * . T. Mansouri Pages 215-228
    To assess the effects of different levels of soil lead on mineralization of organic carbon and nitrogen, a factorial pot experiment was conducted using litter bag method. The factors examined were different levels of soil lead (0, 25, 50, 100, and 200 mg kg-1soil) and incubation periods (1, 2, 3 and 4 months) in three replications. At the end of incubation periods, the litter bags were pulled out of the pots and the weights of plant residues remained in bags were measured. The plant residues were also analyzed for organic carbon and nitrogen. Organic carbon and nitrogen losses were calculated by subtracting the remaining amounts of organic carbon and nitrogen in one incubation time interval from those of former one later incubation time interval. The results showed that the losses of organic carbon from wheat residues and carbon decomposition rate constant decreased as the levels of soil lead increased over than 25 and 50 mg/kg of soil respectively. The losses of organic nitrogen was more affected by lead pollution and decreased as the levels of soil lead increased, but nitrogen decomposition rate constant decreased as the levels of soil lead increased over than 25 mg/kg. The losses of organic carbon and nitrogen in 200 mg Pb/ kg of soil were 3.2 and 11.7 % lower than control treatment. The results of this research indicate that contamination of soil by lead increases residence time of organic carbon and nitrogen in soils and slows down the cycling of these elements.
    Keywords: Heavy metals, Incubation period, Litter bag, Lead, Organic carbon, nitrogen mineralization
  • M. Naserian, A. Masjedi * Pages 229-241
    River bend due to particular pattern, called 'Vortex Flow,' has greater erosion than straight path. Occurrence of scour around bridge abutment on curved paths is one of the main reasons for destruction of bridges. Riprap is one of the methods to control the scouring around the bridge abutment. The purpose of this study was to assess stability of the riprap around the bridge abutment at 180 degree river bend. In order to study stability of riprap around the bridge abutment, experiments were done in a laboratory flume made of Plexiglas under 180 degree bend, 2.8 m in central radius, 0.6 m in width and R/B=4.67. In this research, several experiments were done by placing a bridge abutment with vertical winged wall made of Plexiglas surrounded by a series of riprap. Experiments were done by three different types of riprap with different density 1.7, 2.1 and 2.42, four different diameters 4.76, 9.52, 12.7 and 19.1 mm and four rates of discharge under pure water condition. In each experiment, flow depth was measured in terms of moving threshold and failure threshold and then the formulas were calculated by using data obtained. The results showed that the relative diameter of riprap increased with increasing Froude number in terms of moving threshold and failure threshold. Finally, the suitable formula to estimate diameter of riprap around the bridge abutment at 180 degree bend were presented in terms of moving threshold and failure threshold.
    Keywords: 180 degree bend, Bridge abutment, Riprap, Secondary flow
  • A. A. Sabziparvar *, S. Ebrahimzadeh, M. Khodamoradpour Pages 243-254
    The most important factor in determining crop water requirement is estimation of evapotranspiration (ET). Majority of the methodsestimate ET apply series of relatively complex formula,which is then used to determine crop evapotranspiration (ETc). The parameters used in aforesaid methods are: Solar radiation, wind speed, humidity, etc. Unfortunately, in Iran and many countries, long-term records of these parameters are not readily available. The purpose of this study is to calculate the Selianinov Hydrothermic Index that merely requires daily temperature and precipitation data in order to determine correlation coefficients (r) versus ET and Crop Water Requirement (CWR) of some agricultural crops of Iran. First, the Selianinov index is calculated from daily precipitation and temperature during the growth season. Further, the results are correlated against both ETc and CWR. The model results indicate inverse (negative) strong exponential and polynomial relations between the dependent and independent variables. Coefficient of determination (R2) for polynomial equations (on average 0.84) in all crops was better than exponential equations (on average 0.72). Correlation between Selianinov index and CWR indicates that coefficient of determination in both equations was close together (0.83 for polynomial equations and 0.82 for exponential equations).
    Keywords: Correlation equations, Crop coefficient, Crop water requirement, Evapotranspiration, Iran, Selianinov Hydrothermal Index
  • A. Honarbakhsh, M. Pajoohesh, M. Zangiabadi, M. Heydari * Pages 257-270
    Nowadays, human interferences in the natural resources cause the loss of these resources and lead to destructive floods, soil erosion and other various environmental, economic and social damages. Furthermore, increasing growth of population and climate change intensify the destructions. Thus management and planning through land use optimization is essential for the proper utilization, protection and revival of these resources. The purpose of this study is to couple the fuzzy goal programming and multi objective land allocation optimization approaches to develop a model for watershed management and planning in Chelgerd watershed. The proposed model is based on optimum area determination in various land uses and also their optimum local situation. In this research, a fuzzy model has been proposed. In this model, minimizing the amount of soil erosion and maximizing the amount of profit are priorities, respectively. Moreover, production resources including water and land as well as economic and social problems are limitations of the mentioned model. Results obtained show that the proposed model is an efficient model in land use optimization and sustainable area development and can increase profit to 37% and decrease sedimentation to 2.4%, respectively.
    Keywords: Fuzzy Goal Programming, Multi Objective Land Allocation, Sustainable Development, Watershed Management
  • M. J. Asadollahzadeh *, A.H. Khoshgoftarmanesh, M. Sepehri Pages 271-281
    Iron (Fe) and zinc (Zn) deficiency is common in wheat growing areas of the world particularly in calcareous soils. Soil application of chemical fertilizers is considered as a cost-effective and easy approach to combat micronutrient deficiency. However, due to economic, environmental, and agronomic constrains, efficiency of soil fertilization is low in most calcareous soils. Therefore, finding proper and effective approaches to improve fertilizer use efficiency and/or soil availability of metal nutrients is of great importance. This research was performed to investigate the effect of endophyte fungus Piriformospora indica and Zn-sulfate application on root and shoot dry matter yield and uptake of Fe and Zn by wheat. The experiment was set up in a completely randomized factorial design; each treatment contained three replicates. Two wheat cultivars (Triticum aestivum L. cvs. Durum and Rushan) were exposed to two Zn fertilizer rates (0 and 15 mg/kg ZnSO4.7H2O) and were inoculated with and without P. indica. Results showed that inoculation with P. indica increased root and shoot uptake of Fe (25 and 27%, respectively) and Zn (46 and 26%, respectively). In general, inoculation of roots with P. indica resulted in significant increase of shoot and root dry matter yield and uptake of Fe and Zn by both studied wheat cultivars. Infection of wheat roots with P. indica seems to be an effective and environment-friendly approach to improve Fe and Zn uptake in calcareous soil; although further research is needed to clarify all aspects of this approach.
    Keywords: Fe, Zn deficiency, Piriformospora indica, Zinc sulphate, wheat