فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و دوم شماره 2 (پیاپی 62، اردیبهشت 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/01
  • تعداد عناوین: 20
|
  • مهری سلیمی، الهه معتمدی*، بابک متشرع زاده، داریوش داودی، حسینعلی علیخانی، حسین میرسیدحسینی صفحات 301-312

    بخش چشمگیری از نیتروژن موجود در کودهای نیتروژن دار به دلیل بالا بودن سرعت حل شوندگی در آب، به بخش های زیرین خاک نفوذ می کند و از دسترس گیاه خارج می شود. برای جلوگیری از این هدر رفت روش های گوناگونی مورد استفاده قرار گرفته که یکی از پرکاربردترین روش ها، استفاده از پوشش برای کاهش سرعت حل شوندگی در آب است. هدف از این پژوهش تولید کودهای کندرها نانوکامپوزیت پلیمری نشاسته (به لحاظ تطابق با محیط زیست و تجزیه پذیری آن) و بررسی اثر مقایسه‎ای این کودها، بر رشد و پاسخ های تغذیه‎ای گیاه گوجه فرنگی می باشد. در ابتدا دو فرمولاسیون کود اوره پوشش دهی شده با نانوکامپوزیت پلیمری نشاسته حاوی نانوذرات بیوچار (A) و نانوکامپوزیت پلیمری نشاسته بدون حضور نانوذرات (B) سنتز شدند. پس از مشخصه یابی کودهای سنتز شده، به منظور بررسی اثرات آنها بر خصوصیات رشدی گوجه فرنگی، کودهای A، B و اوره معمولی با دو غلظت 180 و 420 کیلوگرم در هکتار (60 و 140 میلی گرم در کیلوگرم) به صورت طرح فاکتوریل بر پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کرج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات، زمان رهاسازی کود را به دلیل تعامل مطلوب پلیمر و پرکننده افزایش می دهد، به طوری که میزان رهاسازی نیتروژن از کود A  بعد از 21 روز در pH، 2، 6 و 10 به ترتیب 46/49، 52/18 و 13/45 درصد نسبت به کود B کاهش یافت. افزایش غلظت کود مورد استفاده در اکثر صفات تفاوت معنی داری ایجاد نکرد؛ اما کودهای سنتزشده اثر معنی داری بر خصوصیات رشدی گیاه داشتند. کارآیی مصرف نیتروژن و بازیابی ظاهری نیتروژن با استفاده از این کودها افزایش یافت؛ علاوه بر این، درصد نیتروژن کل و میزان نیترات موجود در اندام هوایی در گیاهان تیمار شده با کود های کندرها در مقایسه با اوره به ترتیب افزایش و کاهش یافتند. میزان کارآیی مصرف نیتروژن در تیمارهای کودی A و B  با کاربرد 420 کیلوگرم در هکتار، به ترتیب 85/7 و 68/14 درصد نسبت به کود اوره افزایش نشان داد.

    کلیدواژگان: زیست تخریب پذیر، کود کندرها، نانوبیوچار، نانوکامپوزیت، نشاسته
  • مجتبی محمدی، حسن وقارفرد، رسول مهدوی نجف آبادی*، پیمان دانش کار آراسته، سید محمدجعفر ناظم السادات صفحات 313-327

    برآورد رواناب ناشی از وقوع بارندگی، گامی بسیار مهم در برنامه ریزی منابع آب به ویژه در آبخیزهای فاقد ایستگاه های هیدرومتری است. بنابراین پژوهش در ارتباط با مدل هایی که بتواند در این حوضه ها و با کمترین خطا، جریان رودخانه را شبیه سازی نمایند یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. در این مطالعه به شبیه سازی بارش- رواناب آبخیز سد استقلال میناب با استفاده از روش های داده کاوی و مقایسه عملکرد آنها و ارایه مناسب ترین مدل بارش- رواناب برای این منطقه پرداخته شد. برای این منظور از هشت مدل داده کاوی شامل الگوریتم جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی، مدل الگوریتم های ارتقای شدید گرادیان، مدل درختی M5، مدل اسپلاین چند متغیره رگرسیون انطباقی، مدل فرایند گوسی، مدل بیزی جمعی رگرسیون درختی استفاده گردید. به منظور ارزیابی مدل های مورداستفاده در این تحقیق از معیارهای ارزیابی ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق و همچنین نمودار تیلور استفاده شده است . نتایج  نشان داد که  مدل اسپلاین چند متغیره رگرسیون انطباقی، بهترین عملکرد را در بین مدل ها برای شبیه سازی دبی ماهانه آبخیز مورد مطالعه داشته است. مدل ماشین بردار پشتیبان نیز با مقدار خطای جذر میانگین مربعات (RSME) برابر 73/7 مترمکعب در ثانیه عملکرد مناسبی داشته است. بقیه مدل ها نیز عملکرد نسبتا نزدیک به هم داشته اند، به طوری که مدل الگوریتم های ارتقای شدید گرادیان با مقدار 98/9 مترمکعب در ثانیه بالاترین و مدل اسپلاین چند متغیره رگرسیون انطباقی با مقدار 7/7 مترمکعب در ثانیه کمترین مقدار RMSE را داشته اند. در ادامه با وارد نمودن مقادیر دمای سطح دریا خلیج فارس (PGSST) به فرایند شبیه سازی به بررسی اثر این پارامتر بر نتایج شبیه سازی پرداخته شد. نتایج نشان داد که مقادیر PGSST موجب بهبود نتایج شبیه سازی رواناب در منطقه مورد مطالعه نگردید.

    کلیدواژگان: بارش-رواناب، داده کاوی، میناب، دمای سطح دریا، خلیج فارس
  • حمید زارع ابیانه، سرور اسمعیلی* صفحات 329-344

    نیاز آبی گیاهان یا تبخیر و تعرق (ET) یکی از مولفه های اصلی بیلان آب و عامل کلیدی در برنامه ریزی آبیاری برای بهبود راندمان آب مصرفی اراضی فاریاب است. روش های متفاوتی برای تعیین تبخیر و تعرق به صورت مستقیم یا لایسیمتری و غیرمستقیم یا محاسباتی پیشنهاد شده است. تشت تبخیر یکی از روش های غیرمستقیم، ساده و مناسب برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع و گیاه اصلی است که نشان دهنده اثرات توام پارامترهای جوی چون دمای هوا، رطوبت هوا، تابش و باد است. در این پژوهش با استفاده از داده های هواشناسی20ساله (97-1378) کل ایستگاه های سینوپتیک استان کردستان، مقدار ضریب تشت با استفاده از روش های: (1989) ,Cuenca (1998) Raghuwanshi & wallender , Modified Snyder ,(2008),Mohamed et al (1991), Allen and Pruitt (1992) ,Snyder (1998),Orang (1995)Pereira ,(1990) Christiansenو  (1997) FAO-24  برآورد گردید. به منظور ارزیابی دقت تخمین تبخیر و تعرق حاصل از روش تشت تبخیر، از روش فایو پنمن مانتیث 56 استفاده شد. برای ارزیابی دقت مدل ها و انتخاب بهترین مدل از 4 شاخص خطاسنجی؛ (RMSE)، (MAE)، (MBE) و آزمون t استفاده شد. نتایج نهایی نشان داد که در مقیاس روزانه، ماهانه و فصلی روش های (1997)  FAO-24 و  (1990) Christiansen  بهترین عملکرد و روش های (1998) Raghuwanshi & wallender و (1991)  Allen and Pruitt بدترین عملکرد را داشتند.

    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق گیاه مرجع، ضریب تشت، فائو پنمن مانتیث، استان کردستان
  • سیروس شاکری*، مجید باقرنژاد، عبدالصمد غلامی، ابوالفضل آزادی صفحات 345-360

    شرایط غرقابی عامل مهمی است که بر روی خصوصیات خاک موثر است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر شرایط غرقاب بر کانی های رسی ثانویه خاک و همچنین عنصر منگنز در خاک های زیر کشت طولانی مدت برنج استان فارس بود. برای انجام این مطالعه، در هر منطقه دو خاکرخ یکی دارای کاربری کشت برنج و دیگری بکر بر روی مواد مادری آهکی و لندفرم مشابه حفر شدند. نتایج کانی شناسی بخش رس خاک ها نشان داد که نوع کانی ها در هر دو کاربری مشابه، اما مقدار نسبی آنها متفاوت است. به نظر می رسد که کشت طولانی مدت برنج فقط بر کمیت کانی های رسی تاثیرگذار بوده است به نحوی که در خاک های شالیزاری مقدار اسمکتیت زیاد بود. اما در اراضی بکر غیرشالیزاری مقادیر کانی های ایلیت، کلریت و پالیگورسکیت افزایش داشتند. ایلیت و کلریت در هر دو نوع کاربری مشاهده شد و با افزایش عمق، مقدار آنها نیز به علت حضورشان در مواد مادری افزایش نشان داد. تبدیل ایلیت به اسمکتیت در افق های سطحی خاک های شالیزار منجر به افزایش مقدار نسبی اسمکتیت شد اما مقدار اسمکتیت با افزایش عمق کاهش یافت. همچنین نتایج نشان داد که در اراضی شالیزار مقادیر منگنز قابل استفاده (Mnex)، شبه کل (Mnt) و اکسید منگنز با تبلور ضعیف (Mno) بیشتر از اراضی غیرشالیزاری بوده و در افق های سطحی شالیزارها بیشترین میزان را نشان می دهد. کشت طولانی مدت برنج همچنین موجب کاهش مقدار اکسید منگنز پدوژنیک (Mnd) و شکل های متبلور (Mncry) آن ها نسبت به خاک های بکر مجاور شد.

    کلیدواژگان: کانی های رسی، شکل های منگنز، خاک های شالیزاری و غیرشالیزاری
  • فرید فروغی*، راحیل ابراهیم پور صفحات 361-377
    یکی از مهمترین مواردی که همواره سلامت جوامع بشری را با تهدید مواجه ساخته آلودگی مواد غذایی به فلزات سنگین و رسیدن به محدوده خطر است. برای انجام این تحقیق در یک مطالعه موردی و کار آزمایشگاهی مقادیر عناصر سنگین (Cd،Zn ،Cu ،Pb ، Mn ، NiوFe) و پتانسیل خطر آنها برای سلامت انسان از طریق مصرف نمک دریاچه مهارلو و معدن کرسیا برای دو گروه پذیرنده کودک و بزرگسال بررسی گردید. برای انجام این تحقیق از دریاچه مهارلو و معدن نمک کرسیا نمونه گیری شد و عناصر سنگین آن تعیین گردید. مقادیر ورود روزانه عناصر به بدن تعیین و با مقدار مرجع مقایسه شد. مقادیر پتانسیل خطر برای تمامی عناصر نمک دریاچه مهارلو برای بزرگسال و کودک کمتر از یک بود. این گفته به این معنی است که خطر ناشی از فلزات مورد بررسی در محدوده قابل قبول قرار دارد. برای نمک کرسیا مقادیر پتانسیل خطر برای فلز Pb و گروه کودک بیشتر از یک و برای بقیه فلزات (کودک و بزرگسال) کمتر از مقدار یک بود و نشان می دهد که احتمال بروز آثار سوء بیماری های غیر سرطانی برای کودکان وجود دارد. در بین فلزات مورد بررسی، برای نمک دریاچه مهارلو و نمک کرسیا بیشترین مقدار پتانسیل خطر (برای میانگین نمونه ها) برای فلز Pb و کمترین آن برای فلز Zn به دست آمد. مقدار شاخص خطر پذیری برای فلزات مورد بررسی برای بزرگسال و کودک، برای نمک مهارلو کمتر از یک و برای نمک کرسیا بیشتر از یک بود که نشان می دهد اثرات سوء بیماری های غیر سرطانی به دلیل مصرف عناصر سنگین ناشی از مصرف نمک کرسیا وجود دارد. مقدار آستانه نمک مصرفی برای سطح خطر 1، خطر مزمن ناچیز برای نمک مهارلو برای کودک و بزرگسال به ترتیب برابر 8/1003 و 4/4133 mg/day و برای نمک کرسیا برای کودک و بزرگسال به ترتیب برابر 2/13 و 5/543 mg/day تعیین گردید.
    کلیدواژگان: ارزیابی خطر، آلودگی زیست محیطی، فلزات سنگین، دریاچه مهارلو، کرسیا
  • علیرضا راهب*، احمد حیدری، بهاره کریم زاده صفحات 379-394
    با توجه به اینکه بخش عمده ای از ایران را مناطق خشک و نیمه خشک فرا گرفته است، چگونگی تشکیل عوارض خاک ساخت موجود در خاک در فهم بهتر مباحث علوم خاک در این مناطق بسیار مهم و تاثیرگذار است. مواد مادری یکی از عوامل اصلی کنترل کننده خصوصیات خاک در مناطق خشک و نیمه خشک است. بازالت و شیشه آتشفشانی از جمله سنگ های آذرین حاوی کانی های حساس به هوازدگی هستند. محصولات هوازدگی آنها به صورت کانی های ثانویه و کاتیون های مختلف در خاک انباشته می شوند و مصرف این محصولات طی فرآیندهای مختلف به تشدید هوازدگی و تشکیل و تکامل خاک خواهد انجامید. در این تحقیق ویژگی های مورفولوژی و فیزیکوشیمایی خاک های تشکیل شده بر روی سنگ مادر بازالت در هشت خاکرخ در منطقه نیمه خشک البرز میانی مورد مطالعه قرار گرفت و سپس خصوصیات میکرومورفولوژیکی در شش مقطع نازک مطالعه شد. مشاهدات میکرومورفولوژی شواهد مختلفی از وقوع فرآیند های هوازدگی را نشان داد. تشکیل پوشش های زیرسطحی و گرهک های اکسید آهن و منگنز، ساختمان میکروسکوپی مکعبی و تحول آن در خاکرخ های مختلف از مکعبی نیمه زاویه دار به مکعبی زاویه دار، پوشش های رسی لایه لایه که نشان از رسوب دوره ای این لایه ها در شرایط مساعد داشت، و تشکیل انواع عوارض خاک ساخت کربناتی مانند گرهک ها، پوشش ها و پوشش های زیرسطحی، پرشدگی حفرات با کریستال های میکریتی و اسپاریتی همگی حاکی از وجود دوره های متناوب خشک و مرطوب و اثر این دوره ها در پیشرفت فرآیند های هوازدگی دارد. از دیگر نتایج جالب توجه در مطالعه میکرومورفولوژی خاک های منطقه موردمطالعه، حجم زیاد رس تولید شده در برخی از خاکرخ ها به علت شدت هوادیدگی بیشتر شیشه آتشفشان بود.
    کلیدواژگان: بازالت، تشکیل خاک، عوارض خاکساخت، میکرومورفولوژی
  • نیلوفر محمدی، عطاالله خادم الرسول* صفحات 395-407

    یکی از مهمترین آلاینده های آلی، هیدروکربن های نفتی هستند که غالبا از طریق صنایع نفت وارد محیط زیست پیرامونی می شوند. در این پژوهش تاثیرات زیوپلانت و زغال زیستی باگاس به عنوان اصلاح کننده های آلی-معدنی و آلی بر برخی از ویژگی‏های فیزیکی و مکانیکی خاک‏های آلوده، در محدوده‏ی میدان نفتی اهواز-منطقه ی بهره برداری نفت و گاز کارون ارزیابی شد. پس از بازدید‏های میدانی و نمونه برداری به روش سیستماتیک کاملا تصادفی درون بلوک، نمونه‏ های خاک مناطق آلوده به هیدروکربن های نفتی، به گلدان منتقل و سپس تیمارهای آزمایشی در سطوح 2، 4 و 6 درصد وزنی به خاک افزوده شدند. نمونه‏ خاک های آلوده، برای مدت زمان 100 روز انکوباسیون شدند و در طول دوره ی انکوباسیون رطوبت خاک در سطح 25 و 50 درصد ظرفیت زراعی (FC) تنظیم گردید. پس از اتمام دوره ی انکوباسیون پارامتر‏های پایداری خاکدانه، شاخص تردی خاکدانه، حدود آتربرگ و کلاس آبگریزی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد در اثر افزودن زیوپلانت با سطح 6 درصد و رطوبت 50 درصد FC، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD) از 3/1 میلی متر در تیمار شاهد به حدود 6/0 میلی متر کاهش یافته است. برای هر دو تیمار، با افزایش سطح تیمار، شاخص تردی افزایش یافت که این افزایش در سطح رطوبتی 50 درصد FC بیشتر بوده است؛ ولیکن در سطح 6 درصد، کاهش در شاخص تردی خاکدانه مشاهده شده است. افزودن زغال زیستی در سطوح 2 و 4 درصد، MWD را کاهش داده است؛ درحالی که افزودن 6 درصد زغال زیستی منجر به افزایش MWD، به عنوان شاخص پایداری خاکدانه ای شده است. نتایج نشان داد که افزودن تیمارهای زیوپلانت و زغال زیستی باگاس سبب افزایش رطوبت حدروانی و حدخمیری خاک و در نتیجه کاهش شاخص خمیرایی (Plastic index, PI) شده اند. در مجموع، تیمارهای آلی-معدنی بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک تاثیرگذار بوده است. بدین ترتیب نیاز است مقدار و چگونگی افزودن تیمارها به خاک لحاظ شده و به عنوان راهکاری مدیریتی در هرم تصمیم گیری دیده شود.

    کلیدواژگان: شاخص تردی خاکدانه (FI)، حدود آتربرگی، اصلاح ساختمان خاک، پایداری خاکدانه ای، شاخص خمیرایی
  • فرشاد احمدی، محمدامین مداح* صفحات 409-420

    پیش بینی متغیرهای هیدرولوژیک و به ویژه بارش نقش بسیار مهمی در مدیریت و برنامه ریزی منابع آبی داشته و از این رو توسعه روش هایی که بتواند تخمین دقیقی از آن را به دست دهد همواره مورد توجه محققان بوده است. در این پژوهش از داده های بارش ایستگاه سینوپتیک اهواز در دوره آماری 2018-1961 برای توسعه مدل های هیبریدی موجک Kstar (WKstar) و برنامه ریزی بیان ژن (WGEP) استفاده شد. عملکرد مدل های به کار رفته با شاخص های آماری ضریب همبستگی (CC)، نش- ساتکلیف (NS)، کلینگ گوپتا (KGE) و ضریب ویلموت (WI) مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا مدل های منفرد Kstar و GEP با ورودی های بارش تاخیر یافته تا چهار ماه قبل و شماره ماه ها اجرا شدند. نتایج نشان داد که هر دو مدل با تاخیر زمانی یک ماه (الگوی M1) به بیشترین دقت رسیده اما عملکرد آنها بسیار ضعیف و غیرقابل قبول بود. با توجه به اینکه هر دو مدل با الگوی M1 بهترین عملکرد را داشته اند از این رو بارش های یک ماه قبل با استفاده از پنج تابع موجک مختلف به زیرسری های تقریب و جزییات تجزیه شده و مجددا به مدل ها معرفی شدند. نتایج نشان داد که عملکرد مدل های هیبریدی موجک نسبت به حالت منفرد بسیار بهبود یافته به طوری که شاخص NS از 139/0 به 607/0 افزایش یافت. همچنین بهترین عملکرد مدل های هیبریدی WKstar و WGEP با ورودی های تابع موجک دابچیز چهار و سطح تجزیه دو به دست آمده و از نظر آماری اختلاف معنی داری بین دو مدل هیبریدی توسعه یافته وجود نداشت، اما با استفاده از نمودار ویولونی مشخص گردید که مدل WKstar برای پیش بینی بارش های ایستگاه سینوپتیک اهواز مناسب تر می باشد.

    کلیدواژگان: سطح تجزیه، ضریب ویلموت، موجک مادر، نمودار ویولونی
  • محبوب صفاری*، سید مرتضی موسوی راد، محمدجواد حسنی، محمدصادق غضنفری مقدم، مرجان شاکری، نجمه نظری صفحات 421-437

    سدهای باطله معادن به عنوان یکی از ارکان مهم و غیرقابل اجتناب هر معدن، به عنوان یکی از منابع آلوده کننده محیط زیست نواحی مجاور هر معدن محسوب می شوند که از دیدگاه زیست محیطی توجه کمتری به آن شده است. پژوهش حاضر به منظور بررسی اثرات زیست محیطی سد باطله معدن مس چهارگنبد سیرجان، بر تغییرات مقادیر کمی برخی آلاینده های خاک های مجاور سد باطله این معدن انجام گرفت. در این پژوهش، با توجه به موقعیت منطقه، شش نمونه رسوب از سد باطله و نه نمونه خاک سطحی برداشت و مقادیر کمی آلاینده های سرب، آنتیموان، روی، کادمیم، آرسنیک و مس اندازه گیری و شاخص های آلودگی هر عنصر (فاکتور غنی شدگی،فاکتور زمین انباشت و فاکتور آلودگی) انجام شد و مقادیر کمی هر عنصر در خاک با استاندارد حفاظت محیط زیست مقایسه گردید. نتایج مقادیر آلاینده ها در رسوبات، نشان از غنی شدگی قابل توجه عناصر مس و آنتیموان در نمونه های رسوبات سد باطله داشت. بر اساس مقادیر استاندارد آلایندگی خاک، به استثنا مقادیر بالای مس (38-125 میلی گرم بر کیلوگرم) و آرسنیک (2/7-8/17 میلی گرم بر کیلوگرم) در برخی نمونه ها، مقادیر مشاهده شده سرب، روی، کادمیم و آنتیموان در همه نمونه های خاک ، پایین تر از حد استاندارد حفاظت محیط زیست مشاهده شد. با توجه به نتایج شاخص های آلودگی خاک، دو عنصر آنتیموان و آرسنیک دارای غنی شدگی و انباشتگی بالاتری نسبت به سایر عناصر بودند که دخالت عوامل انسان زا (سد باطله) بر مقادیر کمی این عناصر را نشان می دهد. نتایج این پژوهش نشان داد، علی رغم مقادیر بالای مس در نمونه های خاک های سطحی (با توجه به ماهیت کانسار رگه ای مس منطقه)، منطقه مجاور سد، آلوده به سایر عناصر بالقوه آلاینده نمی باشد، هرچند که غنی شدگی دو عنصر آرسنیک (4-3/15) و آنتیموان (3-9/5) می تواند زنگ خطری جدی برای آلودگی منطقه به این عناصر در سال های آتی باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، پیشنهاد می گردد که تغییرات آلودگی سدهای باطله به عنوان یکی از منابع آلاینده محیط زیست نواحی مجاور معادن، به صورت مستمر بررسی و تمهیدات مدیریتی مناسبی اعمال گردد.

    کلیدواژگان: عملیات معدنی، فاکتور غنی شدگی، زمین انباشت، آلودگی، استاندارد محیط زیست
  • فواد مطوری، مهدی بهداروندی عسکر*، محمد انصاری قوجقار، احسان پارسی صفحات 439-450
    در این پژوهش با استفاده از روش اندازه گیری مستقیم، نیروی جریان در کانال مرکب با پوشش گیاهی سنجیده شده است. پوشش گیاهی مورد استفاده در این تحقیق از جنس PVC در نظر گرفته شد. پنج قطر متفاوت با مقادیر 20، 25، 30، 40 و 50 میلی متر، دو فاصله طولی 12 و 15 سانتی متر و دو  فاصله عرضی 6 و 8 سانتی متر با توجه به چیدمان های منظم و نامنظم و محل قرارگیری پوشش گیاهی به عنوان متغیرهای موردبررسی در این پژوهش استفاده گردید. جهت اندازه گیری مستقیم نیرو از نوع خاصی از فلوم هیدرولیکی به نام فلوم هیدرولیکی لبه چاقویی استفاده شد. بر اساس نتایج حاصل از آزمایش ها مشخص گردید با افزایش قطر پوشش گیاهی مقدار نیروی جریان بیشتر شده که این امر به علت افزایش حجم پوشش گیاهی و کاهش سطح مقطع عرضی جریان بوده است. به علاوه در ارتباط با اثر فواصل طولی و عرضی پوشش گیاهی می توان گفت با افزایش این فواصل مقدار نیروی جریان روندی کاهشی داشت که علت این امر را می توان کاهش حجم پوشش گیاهی و جریان های ثانویه ناشی از آن را عنوان نمود.
    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، روش اندازه گیری مستقیم، کانال مرکب، فلوم لبه چاقویی، نیروی جریان
  • حسینعلی علیخانی*، سمیه امامی، حسن اعتصامی صفحات 451-467

    بیوفیلم‏های پریفایتیک و یا پریفایتون، میکروبیوم‏هایی متشکل از یک ماتریکس پیچیده شامل انواع  اتوتروف و هتروتروف از جمله انواع مختلف جلبک، باکتری، قارچ، پروتوزویرها، و متازوآ می‏باشند. بیوفیلم‏ های (پره‏ های زیستی) پریفایتیک معمولا در بسیاری از اکوسیستم‏های آبی مانند دریا، دریاچه‏ها، رودخانه‎ ها، نهرها، برکه‏ ها و طی گزارش‏ های سال‏های اخیر در شالیزارها حضور داشته و  نقش مهمی در تولیدات اولیه، تعاملات شبکه غذایی همچون چرخه کربن، فسفر و برخی دیگر از عناصر غذایی ایفا می‎کنند. بیوفیلم‏های پریفایتیک به تغییرات محیطی بویژه مواد مغذی و نور به سرعت پاسخ می دهند و می توانند به عنوان شاخصی از وجود اختلالات و شرایط نامساعد در اکوسیستم‎های آبی استفاده شوند. در سال‏های اخیر، علایق تحقیقاتی در زمینه استفاده از پریفایتون در کنترل منابع آلودگی غیر نقطه‎ای (فراگیر)، تصفیه آب‎های آلوده و تداخل در وضعیت عناصر غذایی افزایش یافته است. اگرچه اثرات پریفایتون بر کیفیت آب و ارتباط آن با جریان‏های آبی توسط محققان بررسی شده است، اما درک ما در مورد عملکرد آن‏ها در شالیزارها و تاثیر آن بر چرخه‎ های عناصر غذایی محدود است. در مقاله مروری حاضر سعی شده است تا یک جمع‏بندی از تحقیقات انجام شده در مورد پریفایتون و تاثیر آن‏ها بر چرخه عناصر غذایی و بویژه بر رشد گیاه برنج در شالیزارها ارایه گردد.

    کلیدواژگان: شالیزار، پریفایتون، جلبک، سیانوباکتری، فسفر
  • پریسا الماسی، علیرضا مقدم نیا **، شهرام خلیقی سیگارودی*، علی سلاجقه، سعید سلطانی کوپائی صفحات 469-482

    کاربرد مدل های هیدرولوژیکی در حوزه های آبخیز همواره مورد توجه محققین منابع آب بوده است. این موضوع در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل پیچیدگی بیشتر فرآیندهای هیدرولوژیکی در این مناطق، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق کارایی مدل هیدرولوژیکی توزیعی WetSpa در حوزه آبخیز نیمه خشک مندرجان ارزیابی شده و آنالیز حساسیت و تحلیل عدم قطعیت پارامترهای مدل نیز با استفاده از نرم افزار PEST انجام شده است. هم چنین کارایی فیلتر کالمن توسعه یافته در بهبود نتایج بررسی شده است. ضریب Nash-Sutcliffe برای دوره های واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر 63/0 و 58/0 حاصل شد و موید این است که مدل WetSpa عملکرد مناسبی در شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز مندرجان داشته است. نتایج تحلیل حساسیت نیز نشان دهنده حساسیت بالای پارامترهای ضریب افت آب زیر زمینی (Kg) و رطوبت اولیه خاک (K_ss) و حساسیت پایین پارامترهای حداکثر ذخیره آب زیرزمینی (G_max) و حداکثر شدت بارش (P_max) در منطقه مورد مطالعه می باشد. نتایج تحلیل عدم قطعیت هم به طور کلی با نتایج تحلیل حساسیت مطابقت داشته و بیانگر قطعیت بالای پارامترهای حساس و قطعیت کم پارامترهای غیر حساس است. نتایج حاصل از اعمال فیلتر کالمن نیز نشان دهنده بهبود نتایج می باشد. به طوری که ضریب Nash-Sutcliffe از 63/0 به 71/0در دوره واسنجی و از 58/0 به69/0 در دوره اعتبارسنجی افزایش یافت.

    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، مدل WetSpa، عدم قطعیت، واسنجی، فیلتر کالمن توسعه یافته
  • مجتبی یحیی آبادی*، محسن دهقانی صفحات 483-495

    به منظور بررسی تاثیر کودهای مختلف آلی بر عملکرد و برخی ویژگی های فیزیولوژیک سیب زمینی در شرایط تنش خشکی، آزمایشی به صورت کرت های یک بار خرد شده درقالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1397 در منطقه براآن اصفهان اجرا شد. تیمارهای اعمال شده، شامل تنش خشکی بر اساس کسری از ظرفیت زراعی و یا تخلیه مجاز رطوبتی (45 درصد کاهش رطوبتی به عنوان شاهد، 55، 65 و 75 درصد کاهش رطوبتی درکرت های اصلی) و تیمار کودهای آلی شامل ورمی کمپوست (7 تن در هکتار)، کمپوست زباله شهری (15 تن در هکتار)، کود دامی (50 تن در هکتار) و شاهد (بدون مصرف کود) در کرت های فرعی، قرار گرفتند. نتایج نشان داد تنش خشکی باعث کاهش عملکرد و اجزای آن و کاهش میزان کلروفیل برگ شد (01/0≥p). مقایسه میانگین ها نشان داد که عملکرد سیب زمینی در تیمار ورمی کمپوست و بدون تنش خشکی، به 33 تن در هکتار رسید. برهمکنش تیمار ورمی کمپوست و آبیاری پس از 65 درصد تخلیه ظرفیت زراعی (کاهش 20 درصد از آب مصرفی)، منجر به تولید کل سیب زمینی (23 تن در هکتار) شد. در این شرایط تنش، تیمار کمپوست نیز موجب تولید سیب زمینی به میزان 21 تن در هکتار گردید. در برهمکنش ورمی کمپوست و آبیاری پس از 75 درصد تخلیه مجاز رطوبتی خاک (کاهش 30 درصد از آب مصرفی)، کلروفیل برگ به 12 میلی گرم در گرم رسید که وضعیتی هم سطح با عدم کاربرد ورمی کمپوست در تیمار بدون تنش خشکی ایجاد شد. همچنین بیشترین میزان پرولین در برهمکنش تیمار تنش خشکی 65 درصد تخلیه مجاز رطوبتی  و تیمارهای کمپوست و ورمی کمپوست بترتیب با 2/21 و 24 میلی گرم در گرم اندازه گیری شد. در مجموع، با کاربرد کودهای آلی می توان به کاهش اثرات منفی تنش خشکی، کمک کرد.

    کلیدواژگان: کم آبیاری، ورمی کمپوست، کمپوست، کود دامی، سیب زمینی
  • معین هادی*، سعید جلیلی، وحید مونس خواه، ابوالفضل مجنونی هریس صفحات 497-506
    بیش از نیمی از اراضی کشاورزی در مناطق اقلیمی خشک و نیمه خشک، تحت کشت دیم هستند. متغیرهای اقلیمی بسیاری بر عملکرد محصولات دیم تاثیرگذارند که متغیرهای مربوط به بارش مهم ترین آن ها هستند. هدف مطالعه حاضر، تعیین توابع عملکرد گندم دیم در ایستگاه های تبریز، سراب و مراغه واقع در شرق حوضه دریاچه ارومیه با در نظر گرفتن تغییرات متغیرهای اقلیمی در طول مراحل مختلف رشد گندم دیم می باشد. به منظور مدل سازی عملکرد با استفاده از روش رگرسیون چندمتغیره، از متغیرهای بارش، تعداد رویداد های بارش موثر، کمبود بارش گیاهی، کمبود بارش مرجع و تبخیر-تعرق در شرایط دیم در طول شش مرحله رشد گندم دیم شامل جوانه زنی، اتمام جوانه زنی تا آغاز گل دهی، مرحله گل دهی، اتمام گل دهی تا آغاز پر شدن دانه، مرحله پر شدن دانه و کل فصل رشد استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، به طور کلی نوسانات بارش بیش ترین تاثیر را بر نوسانات عملکرد دارد. لذا شناسایی رژیم بارش و آنالیز مشخصات بارش در ارزیابی نوسانات عملکرد محصولات دیم حایز اهمیت است. در بین مراحل رشد نیز نوسان صفات مورد بررسی در کل فصل رشد نقش بیش تری در تعیین توابع عملکرد دارد. توابع عملکرد با استفاده از متغیرهایی که همبستگی معنی داری با عملکرد داشتند، تعیین شد. برای این منظور از داده های 22 سال و 3 سال به ترتیب برای واسنجی و صحت سنجی استفاده شد. نتایج ارزیابی ضریب کارآیی مدل و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده حاکی از کارآیی بهتر روش همزمان در برآورد عملکرد گندم دیم سراب (55/0= EF و 19/0NRMSE =) و دقت متوسط روش گام به گام در برآورد عملکرد گندم مراغه و تبریز است. در مراغه و تبریز روش گام به گام به ترتیب با مقادیر متوسط خطای نسبی 21 درصد و 6/15 درصد و در سراب نیز روش همزمان با متوسط خطای نسبی 5/16 درصد نتایج بهتری در برازش عملکرد داشتند.
    کلیدواژگان: بارش، روش گام به گام، روش همزمان، عملکرد، همبستگی
  • فهیمه جعفری مهدی آباد، محمد جعفری*، علیرضا مقدم نیا، مظاهر معین الدینی، ابراهیم علایی، محمدرضا صبور، محمد عبدالهی عزت آبادی صفحات 507-522

    امروزه در سراسر جهان اثرات محیط زیستی به عنوان یکی از مهمترین ابعاد توسعه پایدار، تاثیرات بسزایی در تصمیم گیری های راهبردی دارد. مدیریت منابع آب به دلیل رابطه دوسویه با توسعه پایدار و تسهیل کننده این مسیر، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، از جمله حساس ترین اقدامات است. یکی از اهداف اصلی LCA ارزیابی پیامدهای محیط زیستی انتشارات است. در این مقاله با استفاده از این رویکرد به این مسئله پرداخته می شود که انتخاب اقدامات مکانیکی آبخیزداری جهت مدیریت منابع آب، تا چه حد با محیط زیست سازگار است. لذا جریان مواد و انرژی و اثرات محیط زیستی تمامی مراحل چرخه حیات یک واحد سامانه پخش سیلاب (واقع در حوزه آبخیز دیفه در دشت رفسنجان) با استفاده از رویکرد چرخه حیات و بر اساس روش IMPACT 2002+ در نرم افزار سیماپرو مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد سازه خاکی موجود در سامانه پخش سیلاب، با تعلق 34/91 درصد از بارهای محیط زیستی مرحله ساخت و 2/55 درصد از کل اثرات به میزان kPt 37/8 ، به عنوان نقاط داغ یک سامانه پخش سیلاب محسوب می شود. یافته های مطالعه نمایان ساخت که پیامدهای محیط زیستی انتشارات در طی چرخه حیات این سامانه kPt 2/15 است. مرحله ساخت با بیشترین مقدار اثرات محیط زیستی در تمامی طبقات اثر به جز تخریب منابع 2/39 درصد، مرحله استفاده 3/31 درصد، استخراج و بهره وری مواد 3/23 درصد و مرحله حمل و نقل 93/0 درصد از بارهای محیط زیستی را به خود اختصاص می دهند. مقادیر پیامدهای محیط زیستی در طبقات اثر سوء بر سلامت انسان، تغییر اقلیم، تخریب منابع و تخریب اکوسیستم سامانه پخش سیلاب به ترتیب kPt 63/6 ، 54/3، 06/3 و 94/1 است. نتایج این تحقیق جهت ارزیابی اثرات محیط زیستی سازه های مختلف نیز مفید خواهد بود. در نهایت پیشنهاد می شود توسعه ارزیابی چرخه حیات و رویکرد ساختمان سبز در مدیریت جامع حوزه آبخیز که برای خود رسالت حفاظت از منابع طبیعی کشورمان را قایل هستند، از جمله انتخاب دبی طرح با ملاحظات محیط زیستی، مقادیر و نوع مواد و تجهیزات سازگار با محیط زیست پیاده سازی گردد.

    کلیدواژگان: ارزیابی چرخه حیات، محیط زیست، سامانه پخش سیلاب، حوزه آبخیز دئفه رفسنجان
  • محسن سلیمانی بابرصاد*، عباس صفائی، روزبه آقامجیدی صفحات 523-538
    آبشستگی موضعی اطراف پایه های پل یکی از علل تخریب آنها می باشد. از این رو جهت کاهش و کنترل این پدیده، تحقیقات گسترده ای صورت گرفته و راهکارهایی در این راستا ارایه گردیده است. این راهکارها شامل دو بخش مستقیم و غیرمستقیم بوده که در این تحقیق با تعریف سناریوهایی، بررسی هر دو روش و تاثیر توامان آنها انجام شد. در این مطالعه، روش استفاده از کابل که باعث تغییر در الگوی جریان اطراف پایه می گردد، بعنوان روش غیر مستقیم و آستانه که باعث انحراف خطوط جریان از روی بستر می شود،  به عنوان روش مستقیم در نظر گرفته شدند. از این رو حالت های مختلف از آستانه، در جلوی پایه، پشت پایه و کابل دور پایه با گام های نسبی برابر 33/0، 50/0 و 67/0 در شرایط آب زلال مورد بررسی قرار گرفت. در بهترین حالت، پایه دارای آستانه در جلو و گام کابل 33/0، دارای کمترین مقدار آبشستگی  می باشد. این پایه با میزان 63% بیشترین مقدار کاهش عمق آبشستگی در بین سایر سناریوها را داراست. در همین راستا پایه آستانه در پشت و گام کابل 33/0، دارای کاهش 45 درصدی می باشد که نشان می دهد در شرایط یکسان با جابجایی آستانه از پشت پایه به جلو پایه، 18 درصد عمق آبشستگی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: آبشستگی، پایه پل، آستانه، کابل، آب زلال
  • خدیجه فیضی، علی اشرف امیری نژاد*، مختار قبادی صفحات 539-547
    در این تحقیق، اثرات متقابل تنش سرب، اسید سالیسیلیک و بیوچار بر ویژگی های رشدی ریحان (Ocimum basilicum L.) بررسی شد. آزمایش به صورت فاکتوریل، در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار، در گلخانه دانشگاه رازی انجام گرفت. تیمارها شامل بیوچار کلزا در سه سطح (0، 1 و 3 درصد وزنی)، اسید سالیسیلک در سه سطح (0، 100 و 200 میکرومولار) و سرب در سه سطح (0، 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم از نمک نیترات سرب) بودند. نتایج نشان داد که بیشترین ارتفاع بوته، قطرساقه، وزن تر و خشک اندام هوایی، سطح برگ، وزن تر و خشک ریشه و حجم ریشه در تیمار 200 میکرومولار اسید سالیسیلیک، سه درصد بیوچار و شاهد سرب دیده شد. همچنین، کاربرد همزمان اسید سالیسیلیک و بیوچار، غلظت سرب اندام هوایی در گیاه ریحان را کاهش داد، بطوری که کمترین غلظت سرب اندام هوایی (67/0 میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار 200 میکرومولار اسید سالیسیلیک، سه درصد بیوچار و شاهد سرب مشاهده شد. در مقابل، بیشترین مقدار پرولین بخش هوایی (4/44 میلی مول بر گرم) در تیمار شاهد اسید سالیسیلیک و بیوچار و سطح 200 میلی گرم بر کیلوگرم سرب به دست آمد. بطورکلی، کاربرد اسید سالیسیلیک و بیوچار توانست بطور قابل ملاحظه ای اثرات تنش سرب بر ویژگی های رشدی ریحان را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: گیاه دارویی، پرولین، عناصر سنگین، ویژگی های رشدی
  • زهرا قنبری، نسرین قربان زاده*، محمدباقر فرهنگی، مریم خلیلی راد صفحات 549-562

    آلودگی منابع خاک و آب به فلزهای سنگین نه تنها در تولید محصولات کشاورزی سالم بلکه در سلامت اکوسیستم نیز به یک مسئله جدی تبدیل شده است. فرایند رسوب کربنات کلسیم تحریک شده میکروبی یک روش کم هزینه و سازگار با محیط زیست در راستای کاهش آلودگی منابع آب و خاک است. هدف این پژوهش جداسازی باکتری های بومی و موثر در تولید زیستی کربنات کلسیم به منظور حذف فلز روی از محلول های آلوده بود. غربال گری و جداسازی باکتری های بومی تولیدکننده اوره آز و ال-آسپاراژیناز انجام شد و سپس تغییرات آمونیاک، pH و قابلیت هدایت الکتریکی و همچنین حذف روی از محلول آلوده با کاربرد دو باکتری جدا شده در حضور باکتری شاخص Sporosarcinapasteurii مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در حضور هر سه باکتری مقدار آمونیاک تولید شده، pH و قابلیت هدایت الکتریکی نسبت به شاهد (بدون مایه زنی باکتری) افزایش معنی داری پیدا کرد (p ≤0.01). کارایی جدایه تولید کننده اوره آز جدا شده در حذف روی از محلول آلوده تقریبا به اندازه کارایی باکتری Sporosarcinapasteurii بود اما کارایی جدایه تولیدکننده ال-آسپاراژیناز بومی بالاتر از آن ها بود. Sporosarcinapasteurii حذف 32/51، 94/65، 36/70 درصدی و جدایه تولید کننده اوره آز حذف 49/65 و 07/68 و 46/71 درصدی را نسبت به مقدار اولیه روی به ترتیب در غلظت های 5/0، 2 و 4 میلی مولار نشان دادند و جدایه تولیدکننده ال-آسپاراژیناز در غلظت های 5/0، 2، 4 و 8 میلی مولار روی به ترتیب 29/96، 88/93، 06/97 و 32/97 درصد روی را حذف نمود. بنابراین به نظر می رسد باکتری های بومی تولیدکننده اوره آز و ال-آسپاراژیناز می توانند در زیست پالایی روی از محیط های آبی آلوده با فرایند رسوب کربنات کلسیم تحریک شده میکروبی مفید و کارآمد باشند.

    کلیدواژگان: زیست پالایی، فلزهای سنگین، کلسیت، معدنی شدن زیستی
  • سیده مرضیه حسینی، حامد مازندرانی زاده*، بیژن نظری صفحات 563-576

    سد طالقان تامین کننده اصلی آب موردنیاز بخش کشاورزی دشت قزوین است. مقدار آب تخصیص یافته از سد طالقان به این دشت به دلایل گوناگون از جمله افزایش تخصیص آب شرب شهر تهران کاهش یافته است. کاهش آب تخصیص یافته از یک سو و نوسان قیمت محصولات کشاورزی به دلیل وقفه زمانی بین تصمیم کشاورز به تولید و عرضه آن به بازار از سوی دیگر، سبب شده کشاورزان نسبت به درآمد آینده خود نامطمین باشند. کشاورزان برای مقابله با نا اطمینانی قیمت محصولات کشاورزی و تامین معیشت خویش، علی رغم کاهش آب تخصیص یافته، با تثبیت سطح و ترکیب الگوی کشت اقدام به تخلیه آب زیرزمینی نموده اند. در این پژوهش به منظور کمک به افزایش تاب آوری کشاورزان و حفظ منابع آب زیرزمینی اقدام به بهینه سازی الگوی توزیع آب با پیش بینی قیمت و بهینه سازی همزمان الگوی کشت و توزیع آب با پیش بینی قیمت با استفاده از الگوریتم ژنتیک شده است. برای پیش بینی قیمت محصولات کشاورزی دارای خرید تضمینی شامل گندم، جو، چغندرقند و کلزا از ANN و قیمت ذرت علوفه ای، گوجه فرنگی، یونجه، نخود، لوبیا، سیب زمینی، ذرت دانه ای و عدس از روش تابع تقاضا معکوس استفاده شده است. کشش قیمتی تقاضا برای محصولات ذرت علوفه ای، گوجه فرنگی، یونجه، نخود، لوبیا، سیب زمینی، ذرت دانه ای و عدس به ترتیب 508/0-، 111/1-، 954/0-، 914/0-، 374/0-، 529/0-، 363/0- و 332/0- برآورد شد. بررسی دو شاخص MAE و RSME بیانگر توانایی خوب تابع تقاضا معکوس و ANN در پیش بینی قیمت بود. همچنین نتایج نشان داد استفاده از مدل های بهینه سازی توزیع آب با پیش بینی قیمت موجب 25% افزایش درآمد و مدل بهینه سازی همزمان الگوی کشت و توزیع آب با پیش بینی قیمت موجب 160% افزایش درآمد شبکه نسبت به وضعیت کنونی خواهد شد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، الگوی کشت، باز توزیع آب، خرید تضمینی، گندم
  • علی عطایی*، نادر قلی ابراهیمی، حسین اسدی، منوچهر گرجی صفحات 577-595
    لجن فاضلاب مواد نیمه جامد حاصل از ترسیب ذرات معلق در جریان تصفیه فاضلاب ها است. به دلیل حجم بسیار زیاد لجن تولیدشده، روش های مختلفی برای دفع آن ها پیشنهاد شده است و از آنجایی که غلظت عناصر غذایی این مواد زیاد است، استفاده به عنوان کود در زمین های کشاورزی یک راهکار موردتوجه است. با این وجود حضور آلاینده های مختلف به طور قابل توجهی باعث محدودیت استفاده از لجن به عنوان کود و اصلاح کننده خاک شده است. با توجه به سمیت زیاد آلاینده های آلی و عوارض جبران ناپذیر حضور آن ها در محیط زیست، هدف این مقاله، بررسی تنوع آلاینده های آلی موجود در لجن و حدود مجاز آن برای استفاده در اراضی کشاورزی، سرنوشت این آلاینده ها در خاک و انواع روش های اندازه گیری آن است. هیدروکربن های حلقوی چندهسته ای، بی فنیل های چندکلره، دی اتیل هگزیل فتالات، نونیل فنل و نونیل فنل اتوکسیلات، آلکیلوبنزن سولفانات خطی، هالیدهای آلی، دی بنزو دی اکسین ها و فوران های چند کلره از مهم ترین آلاینده های آلی شناخته شده در لجن  فاضلاب هستند. این آلاینده ها می توانند توسط ذرات جامد خاک جذب، توسط موجودات خاکزی تجزیه، یا همراه با آب یا ذرات خاک در مسافت های طولانی انتقال یابند. عصاره گیری از نمونه لجن، پاکسازی عصاره و اندازه گیری آن ها با دستگاه کروماتوگرافی گازی یا مایع، مراحل تعیین غلظت آلاینده های آلی در لجن است. استفاده از روش های جدید در عصاره گیری همانند اولتراسونیک، شرایط تحت فشار و ماکروویو، باعث افزایش سرعت استخراج و کاهش مصرف حلال ها و مواد شیمیایی مورد نیاز و تعداد مراحل آزمایش شده است. این تحقیق ضمن معرفی انواع آلاینده های آلی و روش های آزمایشگاهی اندازه گیری آن در لجن فاضلاب به بررسی حدود مجاز آلاینده های آلی در محیط زیست و اراضی کشاورزی می پردازد، بطوریکه برای تصویب و وضع قوانین و مقررات مرتبط با کیفیت لجن و کاربرد آن در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آلاینده های نوظهور، آنالیز دستگاهی، حد مجاز، ترکیبات آلی
|
  • Mehri Salimi, Elaheh Motamedi *, Babak Motesharezadeh, Daryoush Davoodi, HosseinAli Alikhani, Hossein MirSeyed Hosseini Pages 301-312

    A significant part of the nitrogen fertilizers due to the high solubility in water, penetrates into the lower parts of the soil and become unavailable to the plant. To prevent nitrogen losses, various methods have been used, of which coatings is the most widely used methods to reduce the rate of dissolution in water. The objective of the current study was to produce novel slow release fertilizers (SRFs) using starch-based polymer nanocomposites (in terms of environmental compatibility and degradability) and to investigate the comparative efficiency of these samples on the growth and nutritional responses of tomatoes. Firstly, two formulations of urea fertilizer coated with starch-based polymer nanocomposite reinforced with biochar nanoparticles (A) and pristine polymer without nanoparticles (B) were synthesized. Then, the effects of two levels (180 and 420 kg/ha or 60 and 140 mg/kg) synthesized SRF samples (A and B) and un-coated urea granule fertilizer (as a control) on morphological characteristics of tomatoes were investigated. A factorial design based on the completely randomized blocks with three replications was performed at Agricultural Biotechnology Research Institute, Karaj. The results showed that the presence of nanoparticles increases the release time of urea from the coating layer, and it was prolonged with increasing the amount of NCNPs because of favorable interfacial polymer-filler interactions. So that, the nitrogen release rate from sample A, at pH= 2, 6 and 10, was respectively decreased 49.46, 18.52 and 45.13% as compared to sample B. Moreover, application of SRF samples increased nitrogen use efficiency, nitrogen agronomic efficiency and apparent nitrogen recovery. So that, the nitrogen use efficiency in fertilizer treatments A and B with usage of 420 kg/ha was respectively increased 7/85 and 14/68% compared to urea fertilizer.

    Keywords: biodegradable, Nanobiochar, Nanocomposite, Slow release fertilizer, starch
  • Mojtaba Mohammadi, Hassan Vagharfard, Rasool Mahdavi Najafabadi *, Peyman Daneshkar Arasteh, MohammadJafar Nazemosadat Pages 313-327

    Estimating runoff created by rainfall is a very important step in water resources planning, especially in ungauged River Basins. Therefore, research on models simulating the river flow with minimum error in the river basins is necessary. In this study, rainfall-runoff simulation of Minab watershed was done using data mining methods and their performance was compared to present the proper one. For this purpose, eight data mining algorithms including Model Tree (MT), Random Forest (RF), Support Vector Machines (SVM), Bayesian Ridge Regression (BRR), Gaussian Process (GP), Extreme Gradient Boosting (XGB), Artificial Neural Network (ANN), and Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) were used. Coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE) and Taylor diagram were used to evaluate the model performance. The results indicated that the MARS model had the best performance among the all models to simulate the monthly discharge of the Minab watershed. Also, the SVM model with (RSME =7.73) has a good performance. The other models also performed relatively close to each other (The XGB model with 9.98 had the highest and the MARS model with 7.7 had the lowest RMSE). Then, by entering the values of sea level temperature (PGSST) in the simulation process, the effect of this parameter on the simulation results was investigated. The results showed that PGSST values did not improve the runoff simulation results in the study area.

    Keywords: Rainfall-runoff, Data Mining, Minab watershed, sea surface temperature, Persian Gulf
  • Hamid Zare Abyaneh, Soror Esmaeili * Pages 329-344

    Plant water requirement or evapotranspiration (ET) is one of the main components of water balance and a key factor in irrigation planning to improve water use efficiency of agricultural lands. Different methods have been proposed to determine evapotranspiration directly using lysimeter and indirectly using computational methods. Evaporation pan is one of the indirect, simple and suitable methods for estimating the evapotranspiration of the reference plant and the main plant, which shows the combined effects of atmospheric parameters such as air temperature, air humidity, radiation and wind. In this study, using 20-year meteorological data (1999-2018) of the all synoptic stations in Kurdistan province, the value of pan coefficient was estimated using the methods Cuenca (1989), Raghuwanshi & wallender (1998), Modified Snyder, Mohamed et al (2008), Allen and Pruitt (1991), Snyder (1992), Orang (1998), Pereira (1995), Christiansen (1990) and FAO-24 (1997). In order to evaluate the accuracy of estimating evapotranspiration obtained from pan evaporation mehod, the FAO Penman-Mantith 56 method was used. To evaluate the accuracy of the models and to select the best one, four indicators; (RMSE), (MAE), (MBE) and t-test were used. The final results showed that on a daily, monthly and seasonal basis, the methods of FAO-24 (1997) and Christiansen (1990) had the best performance and the methods of Raghuwanshi & Wallender (1998) and Allen and Perot (1991) had the worst performance.

    Keywords: Reference Plant Evapotranspiration, Pan coefficient, FAO Penman Monteith, Kurdistan province
  • Sirous Shakeri *, Majid Baghernejad, Abdolsamad Gholami, Abolfazl Azadi Pages 345-360

    Waterlogging is an important factor, affecting soil properties. This research was conducted to evaluate the effect of waterlogging on secondary soil clay minerals, as well as manganese (Mn) of paddy soils with long-term rice cultivation in Fars province. In each region, two soil profiles in paddy and non-paddy fields were digged on calcareous parent materials and the same landform in a pairwise manner. Analysis of the clay mineralogy indicated that the long-term rice cultivation seems to have an influence on the quantity of clay minerals, as indicated by higher smectite in paddy soils. But, higher chlorite, illite and palygorskite was found in non-paddy soils. Clay minerals were probably affected more by parent materials and less by the aquatic condition. Chlorite and illite were observed in both paddy and non-paddy soils and increased with depth due to their presence in parent rocks. Transformation of illite to smectite in the A horizon increased relative abundance of smectite but it decreased with depth. The results showed that the paddy soils have more available Fe and Mn (extracted by DTPA), total Fe and Mn (extracted by HNO3), and poorly crystalline Fe and Mn oxides (extracted by Ammonium oxalate), compared to the non-paddy soils and the surface horizons of paddy soils showed the highest rates. Also, the long-term cultivation of rice decreased the content of pedogenic (extracted by Citrate-Bicarbonate-Dithionite) and crystalline Mn oxides.

    Keywords: Clay minerals, Manganese forms, Paddy, non-paddy soils
  • Farid Foroughi *, Rahil Ebrahimpour Pages 361-377
    One of the most important issues that has always threatened the health of human societies is the contamination of food with heavy metals and reaching the danger limit. To conduct this research in a case study and laboratory work, the amounts of heavy metals (Cd, Zn, Cu, Pb, Mn, Ni and Fe) and their Target hazard quotient of human health through salt consumption of Maharloo Lake and Korsia salt mine were investigated for both child and adults groups. For this study, Maharloo Lake and Korsia salt mine were sampled and their heavy metals were determined. The daily intake of metals was determined and compared with the reference value. The target hazard quotient, THQ for all metals of Maharloo Lake salt for adults and child was less than one. This means that the hazards of the proposed metals are within the acceptable limits. For korsica salt, the THQ for lead metal (for child group) was more than one and for other metals (child and adult groups) was less than one, indicating that non-cancerous adverse effects were likely to occur in childs. Among the proposed metals, the highest THQ was obtained for lead metal and the lowest one for zinc metal for Maharloo salt and korcia salt mine. The Hazard index for adults and child was less than one for Maharloo salt and more than one for Korsia salt, indicating that there are adverse effects of non-cancerous diseases due to the consumption of heavy elements caused by the consumption of this salt. Salt consumption threshold for hazard level 1, which is negligible in terms of chronic hazard, for Maharloo Lake salt, for child and adults were 1003.8 and 4133.4 mg/day and for Korsica salt for child and adults were 13.2 and 543.5 mg/day, respectively.
    Keywords: risk assessment, Environmental Pollution, Heavy metals, Maharloo lake, Korsia
  • Alireza Raheb *, Ahmad Heidari, Bahareh Karimzadeh Pages 379-394
    As regards Iran is covered by many arid and semi-arid regions, the formation of soil-pedogenic features are very important and effective to have a better understanding of the topics of the soil sciences in these regions. Parent material is one of the main factors controlling soil properties in arid and semiarid regions. Basalt and volcanic glass are among igneous rocks that contain minerals susceptible to weathering minerals. Their weathering products are deposited as secondary minerals and different cations in the soil and the consumption of weathering products accelerate the weathering, soil formation and evolution during these processes. In this study, morphological and physicochemical properties of eight soil profiles formed on basalt rocks in semiarid region of middle Alborz were investigated and micromorphological properties were studied in six thin sections. Micromorphological observations showed different evidences of the occurrence of weathering processes. Formation of hypocoating and nodules of iron oxide and manganese, cubic microstructure and its evolution in different soils from semi-angular to angular cubic, layered clayey clusters indicating periodic deposition of this. Also, the layers were in favorable conditions, and the formation of a variety of pedogenic carbonate effects such as nodules, coating and hypocoating, cavities filled by micritic and sparite crystals were suggested alternating dry and wet periods, and the effect of these periods on progresses in weathering processes. One of the unanticipated consequences in the micromorphological study was the large volume of clay produced in some soil profiles due to the greater weathering intensity of volcanic glass.
    Keywords: basalt, soil formation, pedogenic carbonate effects, Micromorphology
  • Nilufar Mohammadi, Ataallah Khademalrasoul * Pages 395-407

    One of the most important groups of environmental contaminants is petroleum hydrocarbons which usually come from oil and gaseous industrial. In this study, the effects of Zeoplant and Biochar of Bagasse as an organic-mineral and organic amendments were investigated on the soil physical and mechanical properties in Oil fields of Ahvaz. Soil sampling was performed using systematic sampling (randomized in the block), then the soil samples were put in the pots and 2, 4 and 6 % (by weight) of treatments added to the soils. The incubation time was 100 days and during this time the moisture level adjusted on 25 and 50% of field capacity (FC). After incubation, the soil aggregate stability, friability index (FI), Atterberg limits and soil permeability were measured using standard methods. Our results revealed that the mean weight diameter (MWD) was decreased from 1.3 mm for the blank to 0.6 mm for 6% of Zeoplant treatment at 50% of FC. Moreover, for both treatments friability index was increased which was higher for 50% of FC, while for 6% of Zeoplant, FI was declined. Also, the application of 2 and 4% of biochar decreased the MWD as an index of soil aggregate stability. Results depicted that the application of Zeoplant and Bagasse Biochar increased liquid limit (LL) and plastic limit (PL) and consequently decreased the plastic index (PI). In general, the application of organic-mineral treatments to the soil was effective on soil physical and mechanical properties; therefore the quantity and quality of the above treatment must be considered as a component of decision pyramid.

    Keywords: Friability index (FI), Atterberg limits, soil structure amendment, aggregate stability, plastic index (PI)
  • Farshad Ahmadi, MohammadAmin Maddah * Pages 409-420

    Predicting hydrological parameters, especially rainfall, has played a very important role in water resources management and planning. Therefore, the development of methods giving accurate estimates has always been of interest to researchers. In this study, precipitation data from the Ahvaz synoptic station in the period of 2018-1961 were used to develop Kstar and Gene Expression Programming wavelet hybrid models (WKstar and WGEP). The performance of the applied models was evaluated using statistical indices, including the correlation coefficient (CC), Nash-Sutcliffe (NS), Kling–Gupta (KGE) and the Willmott Index (WI). Initially, the Kstar and GEP individual models were implemented, with a delay in precipitation input up to four months ago and month numbers. Results showed that both models achieved maximum accuracy with a time delay of one month (M1 senario), but their performance was very low and unacceptable. Regarding that both models with the M1 pattern have the best performance, so the M1 inputs decomposed by five different wavelet functions to detail and approximat subsets and were represented to the models. The results showed that the performance of wavelet hybrid models was significantly improved, so that the NS index increased from 0.139 to 0.607. In addition, the best performance of WKstar and WGEP hybrid models was obtained with the inputs of the Daubechies wavelet of order four and the decomposition level two. Also, there was no significant difference between the two developed hybrid models statistically, but using the violin plot it was found that the WKstar model is more suitable for predicting precipitation at the Ahvaz synoptic station.

    Keywords: Decomposition Level, Mother wavelet, Willmott index, Violin plot
  • Mahboub Saffari *, Seyed Morteza Moosavirad, MohammadJavad Hassani, MohammadSadegh Ghazanfari Moghadam, Marjan Shakeri, Najmeh Nazari Pages 421-437

    Mine tailings dams, as one of the important and unavoidable parts of any mine, are considered as a sources of environmental pollution in the areas adjacent to each mine, which has received less attention from an environmental point of view. The present study was conducted to investigate the environmental effects of the tailings dam of Chahar Gonbad copper mine on changes in quantities of some soil pollutants adjacent to the tailings dam of this mine. In this study, according to the location of the region, six samples of sediment from the tailing dam and nine samples of topsoil were collected and the amounts of Pb, Sb, Zn, Cd, As and Cu; as well as soil pollution indices of each element (enrichment factor (EF), Geo-accumulation factor (Igeo), and contamination factor (CF)) were measured and compared with the environmental protection standard. The results of pollutants in sediments showed significant enrichment of Cu and Sb elements in tailings dam sediment samples. Based on the standard values ​​of soil pollution, with the exception of high levels of Cu (38-135 mg kg-1) and As (7.2-17.8 mg kg-1) in some samples, the observed levels of Pb, Zn, Cd and Sb in all soil samples were lower than the environmental protection standards. According to the results of soil pollution indices, the two elements Sb and As had higher EF and Igeo than the other elements, which shows the effect of anthropogenic factors (tailings dam) on amounts of these elements. The results of this study showed, despite the high amounts of Cu in the soil surface samples (due to the nature of the Cu vein deposit in the region), the area adjacent to the dam is not contaminated with other pollutants, although EF of As (4-15.3) and Sb (3-5.9) can be a serious alarm to pollute the area with these elements in the coming years. Based on the obtained results, it is suggested that changes in the pollution of tailings dams as one of the sources of environmental pollution in the areas adjacent to the mines, be continuously assessed and appropriate management measures be applied.

    Keywords: Mining operations, enrichment factor, Geo-accumulation, Pollution, environmental standard
  • Foad Maturi, Mehdi Behdarvandi Askar *, Mohammad Ansari Ghojghar, Ehsan Parsi Pages 439-450
    In this research, using direct measurement method, the flow pressure in the composite channel with vegetation has been measured. The vegetation used in this study was made of PVC. Five different diameters with values ​​of 20, 25, 30, 40 and 50 mm, two longitudinal distances of 12 and 15 cm and two transverse distances of 6 and 8 cm according to the regular and irregular arrangement and the location of vegetation as the proposed variables were used in this study. For direct measurement of force, a special type of hydraulic flume called "knife edge hydraulic flume" was used. Based on the results of the experiment, it was found that with increasing vegetation diameter, the flow force increases, which is due to increasing the volume and reduction of the cross-sectional area of the vegetation. In addition, due to the effect of longitudinal and transverse distances of vegetation, it can be said by increasing these distances, the flow force rate showed a decreasing trend. This is due to the reduction of vegetation volume and the secondary flows caused by vegetation cover.
    Keywords: Composite channel, direct measurement method, flow force, knife edge flume, vegetation
  • HosseinAli Alikhani *, Somayeh Emami, Hassan Etesami Pages 451-467

    Periphyton or periphytic biofilms are microbiomes consisting of a complex matrix including autotrophic and heterotrophic types such as algae, bacteria, fungi, protozoa, metazoa, etc. Periphytic biofilms are commonly found in many aquatic ecosystems such as the sea, lakes, rivers, streams, ponds and paddy fields and play an important role in primary production, food network interactions such as carbon cycle, phosphorus and some other nutrients. Periphytic biofilms respond quickly to environmental changes, especially nutrients and light, and can be used as an indicator of disturbances and adverse conditions in aquatic ecosystems. In recent years, research interests in using periphyton for controljng the non-point source pollution, treating contaminated water, and interferencing nutrient have increased. Although the effects of periphyton on water quality and its relationship to water flows have been investigated by researchers, our understanding of their function in paddy fields and their effect on nutrient cycles is limited. In the present article, an attempt has been made to present a summary of the research done on periphyton and their effect on the nutrient cycle, especially on rice plants' growth in paddy fields.

    Keywords: Paddy field, Periphyton, Algae, cyanobacteria phosphorus
  • Parisa Almasi, Alireza Moghaddam Nia *, Shahram Khalighi Sigaroodi, Ali Salajeghe, Saeed Soltani Koopaei Pages 469-482

    The application of hydrological models in watersheds has always been considered by water resources researchers. This subject is of special importance in arid and semi-arid regions due to the greater complexity of hydrological processes in these region. In this research, the efficiency of WetSpa distributed hydrological model in Menderjan semi-arid basin has been evaluated and the sensitivity analysis and uncertainty analysis of the model parameters have been performed using PEST software.  Moreover, the efficiency of the Extended Kalman filter in improving the results has been investigated. The Nash-Sutcliffe coefficient for the calibration and validation periods was 0.63 and 0.58, respectively, confirming that the WetSpa model has a good performance in runoff simulation in Menderjan basin. The results of sensitivity analysis also show the high sensitivity of Kg and K_ss parameters and the low sensitivity of G_max and P_max parameters in the study area. Moreover, the results of uncertainty analysis are generally consistent with the results of sensitivity analysis and indicate the high certainty of sensitive parameters and the low certainty of non-sensitive parameters. The results of applying Kalman filter also show the improvement of the results. So that the Nash-Sutcliffe coefficient increased from 0.63 to 0.71 in the calibration period and from 0.58 to 0.69 in the validation period.

    Keywords: Sensitivity analysis, WetSpa model, Uncertainty, calibration, Extended Kalman filter
  • Mojtaba Yahyaabadi *, Mohsen Dehghani Pages 483-495

    In order to investigate the effect of different organic fertilizers on yield and some physiological characteristics of potato under drought stress conditions, an experiment was conducted in the form of split plots, based on randomized complete block design with three replications in 2018 at Baraan region in Isfahan. The applied treatments include drought stress based on the fraction of Allowable Water (AW) or Management allowed Deplition (MAD= 45% as a control, 55%, 65% and 75% in main plots) and organic fertilizers including vermicompost (7 ton ha-1), municipal waste compost (15 ton ha-1), cow manure (50 ton ha-1) and control (without fertilizer application) were in the sub-plots. Results showed that the drought stress reduced yield and its components and reduced leaf chlorophyll content (p≤0.01). Comparison of means showed that potato yield in vermicompost treatment without drought stress reached 33 tons per hectare. Intraction of vermicompost and irrigation after 65% depletion of AW (reduction of 20% in water consumption), led to the production of 23 tons per hectar potato. Under these stress conditions, compost treatment also resulted in potato production of 21 tons per hectar. The interaction of vermicompost and irrigation after 75% depletion of AW (30% reduction of water consumption), Leaf chlorophyll reached 12 mg/g, the same as situation at no application of vermicompost and drought stress. Also, the highest amount of proline was measured in the interaction of MAD=65% and compost and vermicompost treatments with 21.2 and 24 mg/g, respectively. In general, the application of organic fertilizers could help to reduce the negative effects of drought stress.

    Keywords: Deficit irrigation, vermicompost, compost, Cow manure, potato
  • MOEIN HADI *, SAEID JALILI, Vahid Mouneskhah, ABOLFAZL MAJNOONI HERIS Pages 497-506
    More than half of the agricultural lands in arid and semi-arid climates are rainfed. Many climatic variables affect the yield of rainfed crops, among them rainfall is the most important variable. The aim of the present study is to determine the yield functions of rainfed wheat in Tabriz, Sarab and Maragheh stations located in the east of Lake Urmia basin, considering the changes of climatic variables during different stages of rainfed wheat growth. In order to model the yield using multivariate regression method, some precipitation variables such as, number of effective precipitation events, vegetation precipitation deficit, reference precipitation and evapotranspiration deficit in rainfed conditions during six stages of rainfed wheat growth including germination; End of germination until the beginning of flowering; Flowering stage; Finishing flowering until the seeds start to fill; Seed filling stage and whole growing season were used. In general, based on the obtained results, precipitation fluctuations have the greatest effect on wheat yield. Therefore, identifying the precipitation regime and analyzing its characteristics is important for assessing yield fluctuations of rainfed crops. Among the growth stages, the fluctuation of the proposed traits in the whole growth season has a greater role in determining yield functions. Yield functions were determined using variables that had a significant correlation with yield. For this purpose, 22-year and 3-year data were used for calibration and validation, respectively. The results of the model efficiency coefficient and normalized root mean square error indicated better effeciency of Enter method in the Sarab (EF=0.55 and NRMSE=0.19) and the Moderate accuracy of Stepwise method in estimating the rainfed wheat yield in Maragheh and Tabriz. In Maragheh and Tabriz, the Stepwise method with average relative error values of 21% and 15.6%, respectively, and in Sarab, the Enter method with an average relative error of 16.5% had better results in yield fitting.
    Keywords: Correlation, Enter method, Rainfall, Stepwise method, yield
  • Fahime Jafari Mehdiabad, Mohammad Jafari *, Alireza Moghaddam Nia, Mazaher Moeinaddini, Ebrahim Alaiee, MohammadReza Sabour, Mohammad Abdolahi Ezzatabadi Pages 507-522

    Nowadays, around the world, environmental impacts, as one of the most important dimensions of sustainable development, play a significant role in strategic decision makings. Water resources management is one of the most sensitive measures due to its bi-directional relationship with sustainable development and also as a facilitator of this path, especially in arid and semi-arid regions. One of the main purpose of the LCA approach is to assess the environmental impact of emissions. In this study, environmental compatibility of mechanical watershed management measures to manage water resources is investigated by using this approach. Therefore, material flow, energy and environmental impacts of all stages of the life cycle of one unit of flood spreading system (located in Daefeh watershed in Rafsanjan plain) were analyzed based on IMPACT 2002+ method available in the Simapro software. The results showed that the earthen structure of the flood spreading system with 8.37 kPt environmental impact is the hot spot of this system (Mostly due to the earthworks), including 91.34% of environmental burdens in the construction phase and 55.2% of the total emission effects. The findings of this research showed that the environmental consequences of emissions during the life cycle of this system were 15.2 kPt. Construction process stage (with the highest amount of environmental burdens in each impact category except for resource depletion) 39.2%, use stage 31.3%, extraction and productivity of materials 23.3% and transportation stage 0.93% of Environmental burdens were allocated in this study. The environmental consequences of emissions in the categories of adverse effects on human health, climate change, resource depletion and ecosystem depletion of the flood spreading system are 6.63, 3.54, 3.06 and 1.94 kPt, respectively. Also the results of this study will be useful for evaluating the environmental effects of different structures. Finally, it is suggested that in the integrated watershed management, which is responsible for protecting our nation's natural resources, life cycle assessment approach be developed and the green building approach could be implemented, such as selecting the design discharge with environmental considerations, selecting quantities and types of environmentally friendly materials.

    Keywords: Life Cycle Assessment, environment, Flood Spreading System, Daefeh watershed in Rafsanjan plain
  • Mohsen Solimani Babarsad *, Abbas Safaei, Roozbeh Aghamajidi Pages 523-538
    Local scouring around the bridge pier is the leading causes of their destruction. Thus, to reduce and control this phenomenon, numerous researches have been done and many solutions have been suggested. These solutions are classified in two parts, direct and indirect protections methods. In this study, by definition different scenarios, both protection methods and their combined effects were investigated. In this research, cable around piers, as an indirect method, and sill as a direct method were used. Different locations of the sill (front and back of the pier) and the cable around the pier with relative pitch equal to 0.33, 0.50 and 0.67 in clean water conditions were investigated. In the best case, the pier with a front sill and a relative cable pitch of 0.33, has the least amount of scouring. This pier has the highest amount of scour depth reduction with 63% among the other scenarios. In this regard, the pier with a back sill and a relative cable pitch of 0.33, showed 45% reduction in scouring. This indicates that under the same conditions, with the sill movement from the back to the front of the pier, scouring depth parameter improved 18 percent.
    Keywords: scour, Pier, Sill, cable, Clear Water
  • Khadijeh Feyzi, Ali Asshraf Amirinejad *, Mokhtar Ghobadi Pages 539-547
    In this research, the interaction of Pb stress, salicylic acid (SA) and biochar (BC) on growth parameters of basil crop (Ocimum basilicum L.) were investigated. This experiment was conducted as a factorial, based on a complete randomized design with three replications in greenhouse of Razi University. Treatments included canola biochar at three levels (0, 1 and 3% by weight), SA at three levels (0, 100 and 200 μM) and Pb at three levels (0, 100 and 200 mg/kg Pb(NO3)2). Results showed that the highest plant height, stem diameter, fresh and dry plant weight, leaf area, fresh and dry root weight, and root volume were observed in the treatment of 200 μM SA, 3% BC and Pb control. Also, the simultaneous application of SA and BC reduced Pb concentration in basil, so that the lowest one (0.67 mg/kg) was found in the treatment of 200 μM SA, 3% BC and Pb control. In contrast, the highest proline content (44.4 mmol/g) was obtained in 200 mg/kg of Pb and control of SA and BC. In general, the application of SA and BC could significantly reduce Pb-induced stress on growth characteristics in basil.
    Keywords: growth characteristics, Heavy metals, Medicinal Herb, proline
  • Zahra Ghanbari, Nasrin Ghorbanzadeh *, MohammadBagher Farhangi, Maryam Khalili Rad Pages 549-562

    Heavy metal pollution in soil and water resources has become a serious problem not only in the production of healthy agricultural products, but also in the ecosystem health. Microbially induced calciumcarbonate precipitation (MICP) is a low-cost and environmentally friendly methods for reducing water resources and soil pollution. The aim of this study was to isolate native and efficient bacteria in the biological production of calciumcarbonate in order to remove zinc from contaminated solution. Isolating and screening native bacteria, producing urease and L-asparaginase, was accomplished.  Then, the changes in ammonia, pH and electrical conductivity (EC), as well as removal of zinc from the contaminated solutions were studied using these two efficient isolated bacteria in the presence of sporocarsina pasteurii. The results showed that in the presence of all three bacteria, the amount of produced ammonia, pH and EC in the culture media increased significantly compared to the ones in the control (without bacterial inoculation) (p < /em>≤0.05). The efficiency of isolated urease-producing strain in removal of zinc from the contaminated solution was almost equal to that of sporosarcina pasteurii, while the efficiency of isolated L-asparaginase-producing strain was more. Sporosarsina pasteurii removed 51.32, 65.94 and 70.36% and urease producing strain removed 65.49, 68.07, and 71.46 of zinc in the solutions containing 0.5, 2 and 4 mM Zn, respectively. However, L-asparaginase-producing strain removed 96.29, 93.88, 97.06 and 97.32% of zinc in solution containing 0.5, 2, 4 and 8 mM Zn, respectively. Therefore, it seems native urease- and L-asparaginase-producing bacteria can be useful and efficient in Zn bioremediation of contaminated solutions by MICP process.

    Keywords: Biomineralization, bioremediation, Calcite, Heavy metals
  • Seyedeh Marzieh Hoseini, Hamed Mazandarani Zadeh *, Bijan Nazari Pages 563-576

    Taleghan Dam is the main supplier of required water to the agricultural sector of Qazvin plain. The amount of water allocated from Taleghan Dam to this plain has decreased for various reasons, including increasing the allocation of drinking water to Tehran. The reduction of allocated water and the fluctuation prices of agricultural products due to the time lag between the farmer's decision to cultivate and offer it to the market, make farmers to be uncertain to their future earnings. In order to deal with the uncertainty of the prices of agricultural products and their livelihood, despite the reduction of allocated water, farmers have started to discharge the groundwater by stabilizing the cultivated area and combining the cultivation pattern. In this study, in order to increase farmers' resilience and preserve groundwater resources, water distribution pattern with price prediction and simultaneous water cultivation and distribution pattern with price prediction has been optimized using genetic algorithm. For predicting the price of agricultural products with guaranteed purchase such as wheat, barley, sugar beet and rapeseed the ANN model was ued. For predicting the price of maize, tomato, alfalfa, peas, beans, potatoes, corn and lentils, the reverse demand function method was used. The price elasticity of demand for maize, tomato, alfalfa, peas, beans, potatoes, corn and lentils were estimated -0.508,-1.111,-0.954,-0.914,-0.374,-0.529,-0.363 and -0.332, respectively. MAE and RSME indeces indicated the ability of reverse demand function and ANN in price forecasting. The results also showed that the use of water distribution optimization models with price forecasting will increase revenue by 25% and the simultaneous optimization model of water cultivation and distribution model with price forecasting will increase network revenue by 160% compared to the current situation.

    Keywords: Optimization, Cultivation pattern, water reallocation, Guaranteed purchase, Wheat
  • Ali Ataee *, Nadergholi Ebrahimi, Hossein Asadi, Manouchehr Gorji Pages 577-595
    Sewage sludge is a semisolid residual material resulting from the sedimentation of the suspended solid during the wastewater-treatment processes. Since large amounts of sludge are being produced, different ways of disposal have been introduced. One tempting option is to use it as fertilizer in agricultural fields due to its high contents of inorganic nutrients and organic materials. However, the presence of contaminants considerably restricts the application of sewage sludge for the fertilisation and reclamation of soils. Because of the high toxicity of organic pollutants and their irreparable effects on the environment, the aim of this study was to investigate the diversity of organic pollutants in sewage sludge, their limit values for agricultural lands, and the fate of them in the soil. Also methods of analysis of organic trace compounds have been compiled. Some of the most frequently detected contaminants in sewage sludge are polycyclic aromatic hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, di-ethylhexylphthalate, nonylphenol and nonylphenol ethoxylates, linear alkylbenzene sulphonates, adsorbable organic halides, polychlorinated dibenzodioxins and furans. These pollutants in the soil may undergo sorption by mineral particles, degradation by soil organisms or transportation with water or soil particles over long distances. Extraction of the sludge sample, subsequent clean-up of the extract and final analysis by either gas or liquid chromatography are methodologies for determining the concentration of organic pollutants in sewage sludge. Novel techniques in extraction such as ultrasonic extraction, microwave-assisted extraction, and pressurized liquid extraction require less solvents reagents and smaller sample siz, are more automated and reduce the number of analytical steps. This study show a better understanding of variety of organic pollutants in sewage sludge, their analytical methods and limit values that is imperative to restricting legislation and specification suitable properties of sludge for land application.
    Keywords: Emerging contaminants, Instrumental analysis, Limitation values. Organic Compounds