فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و سوم شماره 8 (پیاپی 80، آبان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/14
  • تعداد عناوین: 15
|
  • محمد انصاری قوجقار، جواد بذرافشان*، شهاب عراقی نژاد صفحات 1695-1714

    تاثیر پدیده گرد و غبار در ایران آن قدر وسیع است که بیش از نیمی از استان های کشور را به نحوی با مسایل و محدودیت-های این پدیده طبیعی درگیر کرده است که، علاوه بر اثرهای زیست محیطی، موجب اختلال در اجرای طرح های توسعه پایدار ملی شده و تاکنون پیامدهای منفی زیادی به دنبال داشته و خواهد داشت. این پژوهش سعی بر ارایه نوعی مدل ترکیبی جدید با استفاده از فرامدل های هیبریدی هوش مصنوعی و همچنین فرامدل های هیبریدی باکس جنکینز جهت پیش بینی و مدل سازی شاخص FDSD (فراوانی روزهای همراه با طوفان های گرد و غبار)، در هفت ایستگاه سینوپتیک استان خوزستان با طول دوره آماری 40 سال (2020-1981) داشته است. الگوریتم های هیبریدی پیش بینی به کار رفته در این پژوهش شامل W-ANFIS، AF-SVM، ARIMA-NARX، SARIMA-SETAR می باشند. نتایج پیش بینی نشان داد که کاهش عملکرد مدل های هیبریدی جهت پیش بینی شاخص FDSD با کاهش فراوانی روزهای همراه با طوفان های گرد و غبار رابطه مستقیمی دارد. به نحوی که ضریب همبستگی برای داده های آزمایشی در فرامدل های AF-SVM و W-ANFIS به ترتیب از مقادیر 991/0 و 985/0 به 985/0 و 958/0 و ضریب نش ساتکلیف نیز به ترتیب از 977/0 و 960/0 به 973/0 و 952/0 کاهش یافته است. همچنین ضریب RMSE به ترتیب از ایستگاه آبادان تا دزفول برای دو فرامدل ذکر شده از مقدار 135/0 و 151/0 به 140/0 و 179/0 و ضریب MAE نیز به ترتیب از مقدار 054/0 و 068/0 به 060/0 و 093/0 افزایش یافته است. ضریب همبستگی برای داده های آزمایشی در فرامدل-های باکس جنکینز SARIMA-SETAR و ARIMA-NARX نیز به ترتیب از مقادیر 967/0 و 951/0 به 958/0 و 941/0 و ضریب نش ساتکلیف نیز به ترتیب از 945/0 و 923/0 به 938/0 و 913/0 کاهش یافته است که نشان دهنده ضعیف شدن عملکرد فرامدل های هیبریدی با کاهش فراوانی طوفان های گرد و غبار در استان خوزستان می باشد. همچنین با برازش چهار فرامدل هیبریدی بر روی شاخص FDSD نشان داده شد که فرامدل هیبریدی AF-SVM نسبت به سایر روش ها از عملکرد بهتری برخوردار بود. به نحوی که در همه ایستگاه های مورد مطالعه دارای ضریب همبستگی و نش ساتکلیف بیشتر و ضریب ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدرمطلق خطا کمتری می باشد که نشان دهنده برتری این فرامدل هیبریدی نسبت به سایر فرامدل ها برای پیش بینی شاخص FDSD در استان خوزستان می باشد. نتایج این مطالعه می تواند جهت مدل سازی طوفان های گرد و غبار در سایر مناطق کشور نیز مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: پیش بینی، شاخص FDSD، AF-SVM، W-ANFIS، الگوریتم های هیبریدی باکس جنکینز
  • مهری سلیمی، الهه معتمدی، بابک متشرع زاده*، حسینعلی علیخانی، حسین میر سیدحسینی صفحات 1715-1726

    امروزه به منظور افزایش کارآیی مصرف کودها و کاهش آلودگی محیط زیست، تولید و مصرف کودهای آهسته رهش مورد توجه قرار دارد. هدف از انجام این پژوهش کاربرد سه روش روتاری درام (A)، سنتز هیدروژل همزمان (B) و دو مرحله ای (C) برای کاهش سرعت حلالیت کود اوره با استفاده از نشاسته به عنوان یک منبع ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست و بررسی اثر مقایسه‎ای این کودها، بر رشد و پاسخ های تغذیه‎ای گیاه گوجه فرنگی بود. در ابتدا کودها به سه روش سنتز شدند. نتایج نشان داد که میزان رهاسازی اوره پس از 6 ساعت از کودهای A، B و C در مقایسه با اوره معمولی به ترتیب 22/29، 33/87 و 08/32 درصد کاهش یافت. مقایسه روش های پوشش دهی نشان داد که بیشترین مقدار وزن خشک (ریشه و اندام هوایی)، طول ساقه، میزان کلروفیل و تعداد برگ و شاخه های جانبی در تیمار کودی C مشاهده شد. کارآیی مصرف نیتروژن و بازیابی ظاهری نیتروژن در تیمار کودی C به ترتیب 54/36 و 04/27 درصد نسبت به اوره افزایش یافت. بنابراین استفاده از نشاسته به عنوان یک بیوپلیمر طبیعی در ساختار این کودها باعث کاهش اتلاف نیتروژن و آلودگی محیط زیست می شود.

    کلیدواژگان: پوشش دهی، روتاری درام، کود آهسته رهش، گوجه فرنگی، نانوکامپوزیت
  • پیمان اسکافی، محمد محمودیان شوشتری، محسن سلیمانی بابرصاد*، محمدحسین پورمحمدی، بهروز دهان زاده صفحات 1727-1741
    تجربه طولانی مدت احداث پل بر روی رودخانه ها و تخریب آنها و بررسی علل تخریب مهندسان را به این نتیجه رسانده است که در طراحی پل ها باید مسایل مربوط به ابشستگی اطراف پایه را بسیار مورد توجه قرارداد. در تحقیق حاضر اثر توسعه طولی پایه، اثر زاویه عمودی ورودی پایه، اثر ضخامت پایه و شکل دماغه پایه برای رسوب با قطر متوسط 2/1 میلی متر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش بر روی پایه هایی با زوایای (45،60،75 و 90) انجام شد. نتایج نشان داد که زاویه دماغه تاثیر زیادی بر ماکزیمم عمق ایجاد شده دارد. هر چه زاویه دماغه کمتر در نظر گرفته شد، عمق آبشستگی و ابعاد چاله نیز کاهش یافت و در نهایت مشاهده گردید که در  زاویه 45 درجه بدون دماغه تا 51% برای پایه با ضخامت 30 میلی متر و 79% برای پایه 15 میلی متری و 89% با دماغه مثلثی با ضخامت 30 میلیمتر کاهش عمق آبشستگی نسبت به شاهد داشته است. از بین دماغه-های مثلثی و دایره ای، دماغه مثلثی در تمامی شرایط مورد بررسی، دارای عملکرد بهتری در محافظت پایه به میزان 4/96 درصد عمق آب شستگی بوده است. همچنین با کاهش ضخامت پایه، مقاومت در برابر جریان و بالطبع آن خلع و کاهش فشار در پشت پایه کاسته شده و در نتیجه آب شستگی به میزان 3/8 درصد در شرایط مشابه کاهش  نشان داده است. کلیه مراحل آزمایشگاهی این تحقیق در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان در سال 1399 انجام گردید.
    کلیدواژگان: آب شستگی، پایه پل، عمق آبشستگی، آب زلال
  • آرمین انصارشوریجه، علی رئیسی استبرق* صفحات 1743-1756

    در این کار تحقیقاتی بهسازی یک خاک رسی آلوده شده به MTBE با استفاده از GGBS فعال شده به وسیله منیزیم اکسید و  آهک آبدیده مورد مطالعه قرار گرفت. خاک آلوده به MTBE در آزمایشگاه با غلظت 25/2 g (MTBE) /kg (soil) به طور مصنوعی تهیه گردید و GGBS فعال شده با آهک آبدیده با درصدهای مختلف به آن اضافه شد. آزمایش هایی شامل حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت تک محوری و SEM روی نمونه هایی  از خاک طبیعی ، آلوده و اختلاط یافته با مواد افزودنی مذکور صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که مواد افزودنی مورد استفاده موجب افزایش مقاومت خاک طبیعی و آلوده می گردد و این بهسازی تابعی از درصد مواد مورد استفاده و زمان عمل آوری می باشد. به طور کلی اضافه نمودن مواد افزودنی مورد استفاده باعث افزایش 14 تا22 درصدی مقاومت با افزایش درصد اختلاط و زمان عمل آوری می گردد. علاوه بر این مقاومت خاک طبیعی با درصد ثابت مواد افزودنی و زمان عمل آوری یکسان حدود 3 تا 7 درصد بیشتر از خاک آلوده می باشد. مقایسه اثر دو ماده افزودنی روشن نمود که آهک اثر بیشتری در بهسازی نسبت به GGBS فعال شده دارد. نتایج SEM نیز روشن نمود که بهسازی تحت اثر تولید مواد سیمانی کننده ناشی از هیدراسیون این مواد افزودنی می باشد.

    کلیدواژگان: آلاینده، بهسازی، متیل ترت بوتیل اتر، GGBS، آهک
  • غزاله سادات ذریه، احمد تاج آبادی پور*، ابراهیم ادهمی، پیمان عباس زاده دهجی صفحات 1757-1772
    پرکاربردترین روش برآورد نیاز فسفری گیاهان، کاربرد کود های شیمیایی فسفری است؛ ولی کارایی پایین، هزینه بالا و پیامدهای زیانبار زیست محیطی دارد. هنگامی‏‎که بتوان با بهره گیری از باکتری های گشاینده فسفر و قارچ میکوریز فراهمی منابع فسفر را افزایش داد، غلظت فسفر و پارامترهای رشد گیاه نیز ممکن است افزایش یافته و تحول بزرگی در تغذیه فسفری گیاهان ایجاد نماید. هدف پژوهش کنونی، بررسی امکان بهره گیری از سویه های برتر باکتری های گشاینده فسفات جداسازی شده از ریزوسفر درختان پسته، قارچ میکوریز و منابع فسفاته بر رشد و جذب فسفر نهال‎های پسته در شرایط گلخانه‎ای بود. آزمایش به‎گونه فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در سال 1398 انجام شد. تیمارها شامل چهار منبع فسفر (شاهد، منو‎کلسیم فسفات، تری‎کلسیم فسفات، خاک فسفات)، چهار سطح باکتری (شاهد،  Serratia odorifera،Pseudomonas fluorescens و Pseudomonas brassicacearum) و دو سطح قارچ میکوریز (شاهد و قارچ میکوریز شامل ترکیب  Funneliformis mosseae، Rhizophagus intradices، Rhizophagus irregularis و Glomus caledonium) بود. تجزیه واریانس داده ها برهمکنش باکتری های گشاینده فسفر، منابع فسفاتی و قارچ میکوریز بر شاخص های رویشی پسته را معنی دار نشان داد. هر سه جدایه باکتری پیامدهای مثبتی در افزایش شاخص‎های رویشی داشتند. همچنین مایه‎زنی قارچ میکوریز همراه با مایه‎زنی باکتری افزایش معنی دار 44 درصدی وزن خشک ریشه را نشان داد. بیشترین نسبت اندام هوایی به ریشه با کاربرد خاک فسفات و تری‎کلسیم فسفات دیده شد که نسبت به شاهد به‎ترتیب 19 و 37 درصد افزایش یافت. مایه‎زنی نهال‎های پسته با قارچ میکوریز غلظت فسفر ریشه، ساقه و برگ را به‎ترتیب 90، 104 و 122 درصد افزایش داد. بنابراین باکتری های گشاینده فسفات به‎ویژه سودوموناس‎ها و قارچ میکوریز نقش بسزایی در افزایش کارایی کود فسفر مورد استفاده و کاهش مصرف کود، افزایش رشد و جذب فسفر نهال‎های پسته را داشتند.
    کلیدواژگان: پسته، فسفر، سراتیا، سودوموناس، قارچریشه
  • رهام محتشمی*، نصرت الله حیدرپور صفحات 1773-1784
    آبیاری تکمیلی به عنوان یک ساز وکار سودمند اقتصادی در وضعیت محدودیت آب و افزایش کارایی مصرف آب، مطرح است. این پژوهش با هدف تاثیر آبیاری تکمیلی بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب کلزا، به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی گچساران در دو سال 96- 1395 و 97- 1396 اجراء شد. رژیم های آبیاری در چهار سطح (بدون آبیاری (I1)، آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی (I2)، آبیاری تکمیلی در مرحله پرشدن دانه (I3)، آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی + پرشدن دانه (I4)،) در کرت اصلی، ارقام هایولا و شیرالی در کرت های فرعی اعمال شد. صفات مورد بررسی شامل تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن هزار دانه، عملکرد زیستی، عملکرد دانه، شاخص برداشت عملکرد روغن و کارایی مصرف آب بودند. نتایج تجزیه آماری (ANOVA) نشان داد با آبیاری تکمیلی تعداد غلاف در بوته از 88 در شرایط دیم به 120 با دو بار آبیاری تکمیلی رسید که معادل36 درصد افزایش داشت. آبیاری تکمیلی شاخص برداشت را از 1/24 به 9/27درصد افزایش داد که معادل 4/12 درصد افزایش بود. با آبیاری تکمیلی عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک افزایش یافت بهطوری که میانگین عملکرد دانه از 782 در شرایط دیم به 2378 با دو بار آبیاری تکمیلی و عملکرد بیولوژیک از 3228 به 8350 کیلوگرم در هکتار رسید. بالاترین کارایی مصرف آب (73/0 کیلوگرم در متر مکعب) از تیمار I4 و کم ترین آن (39/0 کیلوگرم در متر مکعب) از تیمار I1، به دست آمد. در مجموع نتایج نشان داد آبیاری تکمیلی عملکرد دانه، شاخص برداشت، عملکرد روغن و کارایی مصرف آب را به ترتیب 83، 12، 7 و 23 درصد افزایش داد. در صورت کشت کلزا در شرایط دیم با انجام آبیاری تکمیلی در دو مرحله گلدهی و پرشدن دانه می توان به عملکرد بالایی دست یافت.
    کلیدواژگان: پرشدن دانه، دیم، گلدهی، عملکرد روغن
  • میثم زرین فر* صفحات 1785-1812
    در این مقاله توانایی و عملکرد دو مدل رفتاری خاک غیراشباع مقایسه شده است. یک مدل رفتاری در چارچوب پلاستیسته کلاسیک و مدل رفتاری دیگر در چارچوب پلاستیسته تعمیم یافته قرار دارند. مدل های انتخاب شده تاثیر منحنی نگهداشت آب را بر رفتار خاک غیراشباع در نظر می گیرند. ابتدا برای هر مدل رفتاری برنامه ای در قالب زبان فرترن نوشته شد. در مرحله بعدی برنامه نوشته شده به وسیله داده های آزمایشگاهی صحت سنجی شد. در انتها، 8 مسیر تنشی- مکشی متفاوت مدل سازی شد تا نقاط ضعف و قوت مدل های رفتاری مشخص گردد. نتایج نشان داد که هر دو مدل توانایی مدل سازی بارگذاری در مکش ثابت، افزایش تنش تسلیم و کاهش تغییر شکل خاک با افزایش مکش را دارا هستند. در سیکل های خشک شدگی-ترشدگی، تغییرات تنش تسلیم در مدل Sun et al., 2007 نسبت به مدل EBSZ انطباق کمتری با داده های آزمایشگاهی دارد و مدل Sun et al., 2007 توانایی مدل کردن بعضی ویژگی های مهم خاک غیراشباع را ندارد. مدل EBSZ نمی تواند کاهش حجم ناگهانی (گسیختگی) خاک غیراشباع را در زمان کاهش مکش شبیه سازی نماید. استفاده از مدل EBSZ در تحلیل های تغییر شکل خاک غیراشباع ممکن است در جهت اطمینان نباشد.
    کلیدواژگان: مدل رفتاری، خاک غیراشباع، مدل سازی عددی، پلاستیسیته
  • سعید جلیلی*، مسعود پارسی نژاد، پیمان دانشکار آراسته صفحات 1813-1829

    شاخص سطح برگ پارامتر مهمی در کنترل فرآیندهای مختلف بین اتمسفر- گیاه- خاک بوده و به دلیل اهمیت آن در مدلسازی های مختلف، اندازه گیری سریع آن در مقیاس های مختلف همواره مورد توجه بوده است. استفاده از شاخص های گیاهی (VIs)  از روش های مرسوم تخمین شاخص سطح برگ بوده و هریک از این شاخص ها حساسیت های متفاوتی در مقادیر مختلف شاخص سطح برگ در طول دوره رشد گیاه از خود نشان می دهند. هدف این مطالعه برآورد شاخص سطح برگ با استفاده از شاخص های گیاهی تفاضلی نرمال شده (NDVI)، گیاهی تفاضل (DVI)، تفاوت وزن (WDVI)، شاخص گیاهی تعدیل شده خاک (SAVI)، تفاضلی نرمال شده سبز (NDVIg)، تفاضلی نرمال شده آب (NDWI)، شاخص گیاهی تعدیل شده خاک بهینه (OSAVI)، پوشش گیاهی ارتقاء یافته (EVI)، شاخص طیف گسترده پویا (WDRVI) و گیاهی تفاضلی سبز (GDVI) و مقایسه با مقادیر میدانی شاخص سطح برگ در طول دوره رشد گیاه ذرت علوفه ای تحت تراکم کشت های مختلف و کاربرد مالچ کاه و کلش طی فصل رشد 1399 در کرج بود. بر اساس نتایج به دست آمده حساسیت شاخص های گیاهی به شاخص سطح برگ در مراحل مختلف رشد یکسان نبوده و شاخص هایی مانند DVI، WDVI و GDVI در مراحل اولیه رشد و شاخص های NDVIg، NDWI و EVI در مراحل میانی رشد از حساسیت بالایی در برآورد شاخص سطح برگ از خود نشان دادند و در نهایت شاخص OSAVI بر اساس معیارهای R2، RMSE و متوسط نویز معادل (NE) به ترتیب معادل 91/0، 98/0 مترمربع بر مترمربع و 8/1 به عنوان شاخص برتر در برآورد شاخص سطح برگ معرفی شدند.

    کلیدواژگان: ذرت، شاخص سطح برگ، شاخص های گیاهی، لندست8، OSAVI
  • محمدسعید جعفری نجف آبادی، آرش تافته*، نیاز علی ابراهیمی پاک صفحات 1831-1848

    یکی از اهداف مهم توسعه گلخانه ها در کشور ارتقای بهره وری تولید و بالابردن بهره وری آب و کود است. فلفل دلمه ای نیز از مهم ترین محصولات گلخانه ای در سراسر جهان بوده و دارای ارزش اقتصادی بالایی است. این پژوهش به منظور ارایه برنامه ریزی آبیاری و کودآبیاری برای فلفل گلخانه ای از طریق پایش رطوبت و شوری خاک ناحیه ریشه، در سال 1400 در استان البرز شهرستان چهارباغ انجام شد. برای این منظور سه تیمار آبیاری I1، I2 و I3 (100، 80 و 60 درصد نیاز آبی گیاه) و سه تیمار کودآبیاری F1، F2 و F3 (150، 100 و 50 درصد نیاز کودی گیاه) در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. مجموع آبیاری اندازه گیری شده برای تیمارهای I1، I2 و I3 به ترتیب برابر 397، 318 و 238 میلیمتر بود. مقادیر نیاز آبیاری شبیه سازی شده توسط سامانه نیاز آبیاری گیاهان زراعی و باغی با مقادیر اندازه گیری شده مورد مقایسه قرار گرفت و شاخص های آماری RMSE، NRMSE، MBE، D و EF به ترتیب برابر 55/38، 21/0، 1/21-، 99/0 و 95/0 به دست آمد. نتایج نشان داد تاثیر تیمار آبیاری، کودآبیاری و اثر متقابل آنها بر عملکرد فلفل گلخانه ای معنادار بود. حداکثر عملکرد فلفل در تیمار I1F1 برابر 38/114 تن بر هکتار و حداقل آن در تیمار I3F1 برابر 96/40 تن بر هکتار به دست آمد. همچنین حداکثر بهره وری آب در تیمار I2F2 برابر 05/31 کیلوگرم بر مترمکعب و حداقل آن در تیمار I3F1 برابر 19/17 کیلوگرم بر مترمکعب رخ داد. گرچه بهترین عملکرد در تیمار I1F1 به دست آمد؛ اما بهترین بهره وری آب در تیمار I2F2 حاصل شد و عملکرد محصول در این دو تیمار تفاوت معناداری نداشت. نتیجه گیری کلی نشان می دهد که کم آبیاری 20 درصد با پایش رطوبت ناحیه ریشه در تولید فلفل گلخانه ای توصیه می شود اما مصرف کود باید با پایش شوری ناحیه ریشه کنترل شود.

    کلیدواژگان: فلفل، کم آبیاری، گلخانه، نیاز آبی، نیاز کودی
  • کامله آقاجانلو* صفحات 1849-1862
    تغذیه گرایی یک مشکل زیست محیطی جهانی است که خطری جدی برای حفظ کیفیت آب دریاچه سدها، سلامت انسان و اکوسیستم های آبی به شمار می رود. شاخص های تعیین وضعیت تغذیه ای توده های آبی امکان اتخاذ تصمیم و پیاده سازی استراتژی های مدیریتی در مورد کنترل تغذیه گرایی را فراهم می کنند. برای ارزیابی وضعیت تغذیه گرایی دریاچه سدعلویان درطی سال های 1394 الی 1398 از شاخص های TSI و TLI و تجزیه و تحلیل آماری برروی پارامترهای فسفرکل (TP)، نیتروژن کل (TN)، کلروفیل.آ (Chl.a) و عمق سکی (SD) استفاده شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل پارامترها نشان داد ارزش شاخص TSI کل و TLI کل برای دریاچه در سال 1398 به ترتیب 5/53 و 8/4 می باشد و به این ترتیب دریاچه در رده یوتروفیک جای گرفت. TN عامل اصلی حادتر شدن کیفیت آب در فصل بهار بود در حالی که در فصل پاییز TP سهم بیشتری در نزول سطح کیفی آب داشت. علاوه بر این، تفاوت بین شاخص ها نشان می دهد که در کل دوره آماری مورد مطالعه، فسفر عاملی نیست که بهره وری جلبک را محدود کند و مقدار میانگین 8/8 برای نسبت TN/TP تاکید می کند که TN عامل محدودکننده تولید اولیه می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد علاوه بر جلبک ها که مانع عبور نور به سطوح پایین تر دریاچه می شوند، کدورت غیرجلبکی نیز می تواند رشد فیتوپلانکتون ها را تحت تاثیر قرار دهد. روند تغییرات پارامترهای نیتروژن کل، فسفرکل و کلروفیل.آ صعودی ارزیابی گردید که ضرورت کنترل پارامترهای مغذی ورودی به مخزن سد علویان جهت حفظ کیفیت آب مخزن را طلب می کند.
    کلیدواژگان: تغذیه گرایی، کدورت غیرجلبکی، نیتروژن کل، فسفرکل
  • سحر اختیاریان، سیما محمدی*، افسانه عالی نژادیان بیدآبادی صفحات 1863-1884
    اگرچه استفاده از کود در خاک های فقیر جهت افزایش حاصلخیزی خاک و رشد بهینه گیاهان امری ضروری است، اما در سال های اخیر استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی باعث آسیب های زیست محیطی فراوانی شده است. به همین جهت تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر دو نوع ماده اصلاح کننده آلی (پوسته برنج) و معدنی (زیولیت کلینوپتیلولیت) بر برخی ویژگی های خاک در سال 1399 در گلخانه دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل اصلاح کننده-های آلی با سه سطح (یک، سه و پنج درصد وزنی)، معدنی با سه سطح (سه، پنج و ده درصد وزنی) و تیمار شاهد و سه زمان مختلف انکوباسیون (30 (شاهد)، 60 و 90 روز) بودند. قبل از شروع سه زمان مذکور، یک ماه انکوباسیون برای به تعادل رسیدن مواد اصلاحی و خاک نیز اعمال شد. نتایج نشان داد که کاربرد هر دو اصلاح کننده باعث افزایش معنی دار میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، تخلخل، رطوبت وزنی، هدایت الکتریکی، اسیدیته، نیتروژن کل، نسبت کربن به نیتروژن و تنفس میکروبی نسبت به شاهد شد. تیمار 5 درصد وزنی پوسته برنج باعث افزایش معنی دار میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (7/26 درصد) نسبت به شاهد شد، اما اثر کاهشی روی جرم مخصوص ظاهری و آب گریزی نسبت به تیمار شاهد نشان داد. آب گریزی تیمار 10 درصد وزنی زیولیت و 3 درصد وزنی پوسته برنج حدود 8/37 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت. با گذشت زمان میزان جرم مخصوص ظاهری، تخلخل، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل و تنفس میکروبی روند کاهشی داشت، اما زمان بر اسیدیته و نسبت کربن به نیتروژن خاک اثر افزایشی داشت. نسبت کربن به نیتروژن در دوره انکوباسیون 60 و 90 روز نسبت به شاهد، به ترتیب به میزان 04/7 و 32/17 درصد افزایش معنی دار داشته است. نتایج آنالیز داده ها نشان داد که تاثیر زمان بر آب گریزی، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و رطوبت وزنی معنی دار نگردید.
    کلیدواژگان: اصلاح کننده های خاک، حفاظت خاک، پایداری خاکدانه، زمان انکوباسیون
  • کیومرث روشنگر*، سینا داودی صفحات 1885-1900
    پیش بینی کیفیت آب نقش مهمی در پایش زیست -محیطی، پایداری اکوسیستم و آبزی پروری ایفا می کند. روش های پیش بینی سنتی نمی توانند غیر خطی و غیر ثابت بودن کیفیت آب را به خوبی نشان دهند. در مطالعه حاضر پارامتر کیفی اکسیژن محلول در آب با استفاده از روش های هوشمند ماشین بردار پشتیبان (SVM)، رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) و روش حافظه طولانی کوتاه-مدت (LSTM) بر روی سه ایستگاه متوالی بر روی رودخانه ساواناه واقع در ایالات متحده آمریکا مدل سازی شد. بدین منظور شش پارامتر هیدرولیکی و هیدرولوژیکی جریان شامل دمای آب، کدورت، دبی، میانگین سرعت جریان، pH و رسانایی ویژه در مدت هفت سال (2015-2021) به صورت روزانه به عنوان پارامترهای ورودی، جهت مدل سازی اکسیژن محلول به کار گرفته شدند. نتایج نشان دهنده برتری کامل روش یادگیری عمیق بر روش های یادگیری ماشین بود. با توجه به نتایج بدست آمده روش حافظه طولانی کوتاه-مدت برای مدل آخر که شامل تمامی پارامترها بود در ایستگاه سوم با دارا بودن ضریب همبستگی و ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب 981/0R= و 956/0DC= و 034/0RMSE= برای داده های آزمون از عملکرد بهتری برخوردار بود. در نهایت با انجام تحلیل حساسیت، با حذف پارامتر دمای آب، مشخص گردید معیارهای ارزیابی DC، به میزان 14% کاهش و RMSE، به میزان 100% افزایش داشت. بنابراین دمای آب به عنوان تاثیرگذارترین پارامتر در پیش بینی اکسیژن محلول در آب معرفی شد.
    کلیدواژگان: پارامتر اکسیژن محلول، حافظه طولانی کوتاه-مدت، رگرسیون فرآیند گاوسی، کیفیت آب، ماشین بردار پشتیبان
  • یاسمن آورند، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، نادر پیرمرادیان صفحات 1901-1920
    در این مطالعه مدل برنامه ریزی چندهدفه فازی برای تخصیص بهینه آب آبیاری و کاربری زمین تحت عدم قطعیت چندگانه پیشنهاد شد. در مدل توسعه یافته در این مطالعه، تاثیر میزان بارندگی موثر در تعیین نیاز آبیاری محصولات تحت کشت و همچنین محدودیت منابع آب سطحی و زیرزمینی در محدوده مطالعاتی تالش، خارج از شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود، در نظر گرفته شد. محدوده مطالعاتی تالش به سه ناحیه آبیاری آستارا، تالش و رضوانشهر تقسیم شد. نتایج مدل بهینه در α-cutهای مختلف (صفر، 2/0، 4/0، 6/0، 8/0 و 1) مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر تخصیص یافته آب سطحی و زیرزمینی نشان داد که بیشترین مقادیر کمبودها در ماه های خرداد و تیر و در ناحیه تالش به وقوع می پیوندد، به طوری که در حد بالا و پایین α-cut=0.8 به ترتیب 7/1 و 7/2 برابر ناحیه آستارا و 2/1 و 8/1 برابر ناحیه رضوانشهر است. همچنین، نسبت مصرف آب زیرزمینی در سه ناحیه آستارا، تالش و رضوانشهر به ترتیب 4/13، 1/58 و 5/28 درصد در حالت بهینه است و در اکثر ماه های خشک سال 100 درصد آب زیرزمینی مجاز مصرف می شود که با توجه به عدم دسترسی بسیاری از کشاورزان منطقه به منابع آب سطحی باید به دنبال روش هایی برای دسترسی بیشتر کشاورزان به آب سطحی بود. بنابراین نتایج این مطالعه می تواند هشداری برای مسیولان و برنامه ریزان منطقه باشد که در برنامه ریزی های آینده برای انتخاب بهترین تصمیم در مورد استفاده از نوع منبع آب آبیاری این مسیله را در نظر بگیرند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، آب سطحی، آب زیرزمینی، نیاز آبیاری
  • امین محمدزاده شعبه گر، محمدرضا شریفی*، فریدون رادمنش، بهزاد منصوری صفحات 1921-1936

    شبیه سازی سامانه، با ساختارهای متفاوت و با استفاده از رویکردها و الگوریتم های مختلف صورت می گیرد. الگوریتم ها روش های هوشمند پردازش داده در یادگیری ماشین هستند که می توانند عوامل ناشناخته در یک پدیده وابسته به زمان را شناسایی نمایند. در تحلیل پدیده های تصادفی از جمله روش هایی که می تواند تصمیم گیری را ساده تر کند؛ استفاده از الگوریتم های ترکیبی است. به کمک این روش، مدیریت داده دقیق تر و شناخت بیشتری از سامانه مورد مطالعه بدست می آید. از آنجایی که بررسی مولفه روند می تواند در شبیه سازی پدیده های هیدرولوژیکی موثر باشد و در تفسیر رابطه بین فرآیندهای هیدرولوژیکی و تغییرات محیطی در مناطق مورد مطالعه کمک موثری نماید؛ مدل های فضای حالت این مزیت را دارند که سامانه را به صورت انعطاف پذیر و پویا مورد بررسی و تحلیل قرار دهند. لذا این مقاله در نظر دارد به کمک روش ترکیبی به بهبود راندمان مدل های سری زمانی فضای حالت Kalman Filter، ETS، BATS،TBATS  بپردازد و با مقایسه با مدل باکس-جنکینز نشان دهد کدامیک از این مدل ها، قابلیت بهتری در شبیه سازی دبی ماهانه رودخانه دارد. این مقایسه در سه ایستگاه آب سنجی سپیددشت سزار، تنگ پنج بختیاری و تله زنگ در حوضه آبریز دز واقع در استان خوزستان از سال 1386تا 1399 انجام شده است. نتایج این بررسی براساس معیار های ارزیابی مدل (RMSE، MAE و R2)، نشان داد فضای حالت نسبت به مدل باکس جنکینز (کلاسیک) بهتر عمل نموده و در بین مدل های فضای حالت، مدل سطح موضعی (فیلتر کالمن) عملکرد بهتری داشته، به طوری که در مرحله صحت سنجی، ایستگاه آب سنجی سپیددشت سزار 21/39 RMSE=، 79/0 R2=و در ایستگاه تنگ پنج بختیاری 89/57 RMSE= ،76/0R2= و در ایستگاه تله زنگ 41/113RMSE= و 73/0=R2 بدست آمد.

    کلیدواژگان: سری زمانی، مدل های فضای حالت، روش ترکیبی، دبی ماهانه، حوضه آبریز دز
  • سمیه جنت رستمی*، سید کاوه صادق پور صفحات 1937-1955
    این مطالعه در شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود انجام شد. شالیزارهای برنج و باغات چای به عنوان محصولات کشاورزی مورد بررسی انتخاب شدند. عملکرد زیست محیطی با مجموعه ای از موضوعات زیست محیطی از جمله تغییراقلیم، تغذیه گرایی و غیره ارزیابی شد. عملکرد اقتصادی نیز با استفاده از کل ارزش افزوده محصولات نهایی سیستم اندازه گیری شد. در نهایت، با ارزیابی شاخص اکو-بهره وری موضوعات تاثیرگذار زیست محیطی، سیستم مورد مطالعه ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مهم ترین موضوعات تاثیرگذار زیست محیطی، تغییرات آب و هوایی، سمیت انسانی، سمیت زیست محیطی آبزیان و کاهش سوخت های فسیلی به دلیل استفاده زیاد از کودها و آفت کش های شیمیایی، احتراق سوخت دیزل در ماشین آلات کشاورزی و پمپ های آب است. به طوری که، سهم هر یک از پارامترهای نامبرده به ترتیب 9/48، 9/47 و 4/2 درصد در مقدار اثرات موضوع تغییر اقلیم بدست آمد. علاوه بر این، در ارزیابی اثرات زیست محیطی دو محصول چای و برنج شاخص های نوع I، II و III تعریف شد که با توجه به مقادیر بدست آمده به طور کلی به دلیل بالاتر بودن اثرات زیست محیطی باغات چای نسبت به شالیزارهای برنج، شاخص های نوع I، II و III باغات چای بیشتر از شالیزارهای برنج بدست آمد. به عنوان مثال در موضوع اثرات تغییر اقلیم، نسبت شاخص نوع I، II و III چای به برنج به ترتیب 4/1، 2/4 و 7/2 محاسبه شد. علاوه بر این، سود اقتصادی محصول برنج در هر هکتار تقریبا 70 درصد بیشتر از چای بوده است، اما سود اقتصادی به ازای هر مترمکعب مصرف آب برنج به دلیل مصرف بالای آب در برنج، تنها 8 درصد بیشتر از چای بوده است. در نهایت، مقایسه شاخص های اکو-بهره وری موضوعات مختلف نشان داد که کمترین شاخص اکو-بهره وری برای تغییر اقلیم و کاهش سوخت های فسیلی به دست آمد. علاوه بر این، آنالیزها نشان داد که علی-رغم بیشترین اثرات زیست محیطی شالیزارهای برنج، به دلیل سود اقتصادی بالاتر نسبت به چای، بیشترین شاخص اکو-بهره وری مربوط به شالیزارهای برنج است.
    کلیدواژگان: اکو-بهره وری، سامانه های آب کشاورزی، اثرات زیست محیطی، عملکرد اقتصادی
|
  • Mohammad Ansari Ghojghar, Javad Bazrafshan *, Shahab Araghinejad Pages 1695-1714

    The impact of dust phenomenon in Iran is so vast that it has involved more than half of the country's provinces in some way with the issues and limitations of this natural phenomenon. In addition to the environmental effects, it has disrupted the implementation of national sustainable development plans and so far, it has had many negative consequences. This research tries to present a new hybrid model using artificial intelligence hybrid metamodels as well as Box Jenkins hybrid metamodels to predict and model the FDSD index (frequency of days with dust storms), in seven synoptic stations of Khuzestan province with length The statistical period has been 40 years (1981-2020). The hybrid prediction algorithms used in this research include W-ANFIS, AF-SVM, ARIMA-NARX and SARIMA-SETAR. The prediction results showed that the decrease in the performance of hybrid models to predict the FDSD index has a direct relationship with the decrease in the frequency of days with dust storms. So that the correlation coefficient for experimental data in AF-SVM and W-ANFIS hypermodels from 0.991 and 0.985 to 0.985 and 0.958, respectively, and Nash Sutcliffe coefficient has also decreased from 0.977 and 0.960 to 0.973 and 0.952, respectively. Also, the RMSE coefficient from Abadan station to Dezful for the two metamodels from 0.135 and 0.151 to 0.140 and 0.179 respectively, And the MAE coefficient has also increased from 0.054 and 0.068 to 0.060 and 0.093, respectively. Correlation coefficient for test data in Box Jenkins SARIMA-SETAR and ARIMA-NARX hypermodels also from 0.967 and 0.951 to 0.958 and 0.941 respectively and the Nash Sutcliffe coefficient has also decreased from 0.945 and 0.923 to 0.938 and 0.913, respectively, which indicates the weakening of the performance of hybrid metamodels with the decrease in the frequency of dust storms in Khuzestan province. Also, by fitting four hybrid hypermodels on the FDSD index, it was shown that AF-SVM hybrid hypermodel had better performance than other methods. In a way, in all studied stations, the correlation coefficient and Nash-Sutcliffe coefficient are higher and the root mean square error coefficient and the mean absolute value of the error are lower, which shows the superiority of this hybrid meta-model over other meta-models for predicting the FDSD index in Khuzestan province. The results of this study can be used to model dust storms in other western regions of the country.

    Keywords: Prediction, FDSD Index, AF-SVM, W-ANFIS, Box Jenkins hybrid algorithms
  • Mehri Salimi, Elaheh Motamedi, Babak Motesharezadeh *, Hossein Ali Alikhani, Hossein Mirseyed Hosseini Pages 1715-1726

    Today, in order to increase the efficiency of fertilizer use and reduce environmental pollution, the production and consumption of slow-release fertilizers is considered. The objective of the current study was to apply three methods of rotary drum (A), insitu hydrogel synthesis (B) and two-stage (C) to reduce the solubility rate of urea fertilizer using starch as a cheap and environmentally friendly source and evaluation the comparative efficiency of these samples on the growth and nutritional responses of tomatoes. At first, fertilizers were synthesized in three methods. Then, the effects of synthesized samples (A,B and C) were compared with un-coated urea granules on morphological characteristics of tomatoes. A factorial based on completely randomized blocks design were utilized with three replications in 2020 in greenhouse conditions, at 180 and 420 kg/ha of each fertilizer treatment. The results showed that urea release rate after 6 hours from synthesized (A, B and C) fertilizers was reduced 87.33, 32.08 and 29.22%, respectively compared to un-coated urea. Comparison of coating methods showed that the highest amount of dry weight (roots and shoots), stem length, chlorophyll content and number of leaves and lateral branches were observed in C fertilizer treatment. Nitrogen use efficiency and apparent nitrogen recovery in C fertilizer treatment increased 36.54 and 27.04% compared to urea, respectively. The use of starch as a natural biopolymer in the structure of these fertilizers reduces nitrogen loss and environmental pollution.

    Keywords: Coating, Nanocomposite, Slow release fertilizer, Rotary Drum, Tomato
  • Peiman Eskafi, Mohammad Mahmoudian Shoushtari, Mohsen Solimani Babarsad *, Mohammadhossein Pourmohammadi, Behrouz Dahanzadeh Pages 1727-1741
    Engineers in recent decades have come to the conclusion that the design of bridges should be based not only on structural considerations but also on the impact of flow on bridges due to the long-term experience of building bridges over rivers. In this study, we investigated the effects of the longitudinal development of the pier, the vertical angle of the pier, the pier thickness, and the shape of the base nose for sediment with an average diameter of 1.2 mm. Experiments were performed on piers with angles (45, 60, 75 and 95). The results showed that the angle was different from different points along with the distance between the hole and the pier, and the scour depth was above the maximum depth created. At an angle of 45 degrees without a nose, the scour depth was reduced by 51% for the base with a thickness of 30 mm, 79% for the pier with a thickness of 15 mm, and 89% for the triangular nose with a thickness of 30 mm. Among the triangular and long noses, the triangular nose in all the studied conditions was better reduced by 96.4% scours depth. In addition, as the thickness of the pier decreased, the pressure applied to the pier decreased and, as a result, scouring decreased by 8.3%.
    Keywords: scour, Bridge Pier, Scouring Depth, Clear Water
  • Armin Ansar Shourijeh, Ali Raeesi Estabragh * Pages 1743-1756

    In this research, the improvement of a clay soil contaminated with MTBE using GGBS activated by magnesium oxide and slaked lime was studied. Contaminated soil with MTBE was artificially prepared in the laboratory with a concentration of 2.25 g (MTBE)/kg (soil) and activated GGBS with slaked lime was added to it with different percentages. Experiments including Atterberg limit, compaction, uniaxial strength and SEM were conducted on samples of natural soil, contaminated and those which were mixed with the mentioned additives. The results showed that the used additives increase the strength of natural and contaminated soil and this improvement is a function of  percentage of the used materials and the curing time. In general, adding the used additives increases the strength by 14-22% by increasing the mixing percentage and curing time. In addition, the strength of natural soil with a same percentage of additives and the same processing time is about 3 to 7% higher than contaminated soil. Comparison of the effect of two additives clarified that lime has a greater effect in improving than activated GGBS. The SEM results also clarified that the hydration of the additives cause producing the cementitious materials which improves the mechanical behavior of the soil.

    Keywords: Pollutant, improvement, methyl tert-butyl ether, GGBS, lime
  • Ghazaleh Sadat Zorriyeh, Ahmad Tajabadi Pour *, Ebrahim Adhami, Payman Abbaszade Dahaji Pages 1757-1772
    The most common method to supply phosphorus for plants is the use of phosphate chemical fertilizers that have low efficiency, high cost and harmful environmental effects. If the availability of phosphorus can be increased by using phosphorus-soluble bacteria and mycorrhiza, the phosphorus concentration and plant growth parameters may also increase and make a major change in the phosphorus nutrition of plants. The aim of this study was to investigate the possibility of using superior strains of phosphate-solubilizing bacteria isolated from rhizosphere of pistachio trees, mycorrhiza and phosphate sources on the growth and phosphorus uptake of pistachio seedlings in greenhouse conditions. The experiment was performed as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications in 2019. Treatments included four sources of phosphorus (control, monocalcium phosphate, tricalcium phosphate, and soil phosphate), four levels of bacteria (control, Serratia odorifera, Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas brassicacearum) and two levels of mycorrhiza (control and mycorrhiza (Funneliformis mosseae, Rhizophagus intradices, Rhizophagus irregularis and Glomus caledonium)). Analysis of variance of the data showed significant interactions between phosphorus-soluble bacteria, phosphate sources and mycorrhiza on pistachio growth indices. All three bacterial isolates had positive effects on increasing vegetative indices. Also, mycorrhiza inoculation along with bacterial inoculation showed a significant increase of 44% in root dry weight. The highest shoot to root ratio was observed with application of soil phosphate and tricalcium phosphate which increased by 19% and 37% compared to control respectively. Inoculation of pistachio seedlings by mycorrhiza increased root, stem and leaf P concentration by 90%, 104% and 122% respectively. Therefore, phosphate-solubilizing bacteria especially Pseudomonas SP and mycorrhizal fungi played an important role in increasing the efficiency of phosphorus fertilizers and reducing fertilizer use, increasing growth and phosphorus uptake of pistachio seedlings.
    Keywords: Pistachio, Phosphorus, Ceratia, Pseudomonas, Mycorrhiza
  • Raham Mohtashami *, Nosratollah Haidarpour Pages 1773-1784
    Supplemental irrigation is considered as a beneficial economic mechanism in the situation of water constraint and increase water use efficiency of canola. The aim of this study was to evaluate the effect of supplemental irrigation on yield, yield components and water use efficiency. This research was carried out at split plots in a randomized complete block design with three replications at Gachsaran Agricultural Research Station in 2017-18 and 2018-19. Irrigation regimes applied in four levels (without irrigation (I1), supplemental irrigation at flowering stage (I2), supplemental irrigation at grain filling stage (I3), supplemental irrigation at flowering stage + grain filling (I4)) in main plot, Hyola and Shirali cultivars were sown in the subplot. The studied traits including number of pods per plant, number of seeds per pod, 1000 seed weight, biological yield, grain yield, harvest index and water use efficiency. Results of ANOVA showed that the number of pods per plant increased from 88 in rainfed conditions to 120 with two supplemental irrigations, which increased by 36%. The supplemental irrigation increased the harvest index from 24.1 to 27.9 percent, which was an increase of 12.4 percent. Increasing the frequency of supplemental irrigation increased the grain yield and biological yield, so that the two supplemental irrigations increased the average grain yield from 782 in rainfed conditions to 2378 and increased biological yield from 3228 to 8350 kg ha-1. The highest water use efficiency (0.73 kg m3) was obtained from treatment I4 and the lowest (0.39 kg m3) was obtained from treatment I1. Overall, the results showed that supplemental irrigation increased grain yield, oil yield, harvest index and water use efficiency 83, 12, 7, and 23 percent, respectively. In case of canola cultivation in rainfed conditions, high yield can be achieved by supplemental irrigation in two stages of flowering and grain filling.
    Keywords: Dryland, Flowering, Grain filling, oil yield
  • Meysam Zarinfar * Pages 1785-1812
    In this paper, the ability and performance of two unsaturated soil constitutive models are compared. One constitutive model is in the context of classical plasticity, and the other constitutive model is in the context of generalized plasticity. The selected models consider the effect of water retention curve on the unsaturated soil behavior. First, a program in FORTRAN language is written for each constitutive model. In the next step, the written program is validated with the experimental results. Finally, eight different suction-stress paths are modeled to identify the strengths and weaknesses of the constitutive models. The results showed that both models could simulate the loading at constant suction, increasing the yield stress and decreasing the soil deformation with an increase of suction. In drying–wetting cycles, the variation of the yield stress of the Sun et al., 2007 model is less consistent with experimental data than the variation of the yield stress of the EBSZ model, and Sun et al., 2007 Model cannot simulate some important properties of unsaturated soils. The EBSZ model cannot simulate a sudden volume reduction (failure) under decreasing suction in unsaturated soils. Using the EBSZ model in the deformation analysis of unsaturated soil may not be reliable.
    Keywords: Constitutive model, Unsaturated soil, Numerical simulation, Plasticity
  • Saeid Jalili *, Masoud Parsinejad, Peyman Daneshkar Arasteh Pages 1813-1829

    Leaf area index is an important parameter in controlling different processes between atmosphere-plant-soil and due to its importance in various modeling, its rapid measurement at different scales has been considered. The use of vegetation indices (VIs) is one of the common methods for estimation leaf area index and each of these indices shows different sensitivities in various values of leaf area index during plant growth period. The aim of this study was to estimate leaf area index using Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Difference Vegetation Index (DVI), Weighted Difference Vegetation Index (WDVI), Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI), Green Normalized Difference Vegetation Index (NDVIg), Normalized Difference Water Index (NDWI), Optimized Soil Adjusted Vegetation Index (OSAVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), Wide Dynamic Range Vegetation Index (WDRVI) and Green Difference Vegetation Index (GDVI) and comparison with measured leaf area index during the growth period of maize under different crop densities and the application straw mulching during 2020 growing season in the Karaj. Based on the results, the sensitivity of vegetation indices to leaf area index weren't same at different growth stage and indices such as DVI, WDVI and GDVI at the initial growth stage and NDVIg, NDWI and EVI at the mid growth stage showed high sensivity to estimation of leaf area index. Finally, OSAVI index With R2, RMSE and average noise equivalent (NE) of 0.91, 0.98 (m2/m2) and 1.8, respectively, considered as the best index for leaf area index estimation.

    Keywords: leaf area index, Landsat 8, maize, OSAVI, Vegetation indices
  • MohammadSaeed Jafari Najafabadi, Arash Tafteh *, Niazali Ebrahimipak Pages 1831-1848

    One of the important goals of the development of greenhouses in the country is to improve production efficiency and increase water and fertilizer efficiency. Bell pepper is also one of the most important greenhouse products around the world and has a high economic value. This research was carried out to provide irrigation and fert fertigation scheduling for greenhouse peppers through monitoring soil moisture and salinity in the root zone in 1400 in Alborz province, Chaharbagh city. The treatments include three irrigation treatments I1, I2 and I3 (100, 80 and 60% of the plant's water requirement) and three fertigation treatments F1, F2 and F3 (150, 100 and 50% of the plant's fertilizer requirement, respectively) in the form of a randomized complete block design in three replications. The total amount of irrigation measured for treatments I1, I2 and I3 was 397, 318 and 238 mm, respectively. The irrigation requirement values simulated by the irrigation requirement system of agricultural and garden plants were compared with the measured values, and the statistical indices RMSE, NRMSE, MBE, d and EF were calculated to be 38.55, 0.21, and -21.1, 0.99 and 0.95 respectively. The results showed that the effect of irrigation, fertigation and their mutual effect on the yield of greenhouse pepper was significant. The maximum yield of pepper in the I1F1 treatment was 114.38 tons/ha and the minimum in the I3F1 treatment was 40.96 tons/ha. Also, the maximum water productivity in the I2F2 treatment was 31.05 kg/m3 and the minimum in the I3F1 treatment was 17.19 kg/m3. Although the maximum yield was obtained in the I1F1 treatment, the maximum water productivity was obtained in the I2F2 treatment, and the product yield was not significantly different in these two treatments. The general conclusion shows that 20% deficit irrigation is recommended by monitoring the moisture of the root zone in greenhouse pepper production, but the fertilizer should be controlled by monitoring the salinity of the root zone.

    Keywords: Deficit irrigation, Fertilizer requirement, Greenhouse, pepper, Water requirement
  • Kameleh Aghajanloo * Pages 1849-1862
    Eutrophication is a global environmental problem that poses a serious risk to the conservation of dams lake water quality, human health and aquatic ecosystems. Indicators for determining the nutritional status of water bodies allow to make decision and to implement management strategies for controlling eutrophication. TSI and TLI indices and statistical analysis on phosphorus (TP), nitrogen (TN), chlorophyll.a (Chl.a) and Secchi depth (SD) parameters were used to assess the Eutrophic state of Alaviyan Dam Reservoir during 1394 to 1398. The results of parameter analysis showed that the values of total TSI and total TLI index for the lake in 1398 were 53.5 and 4.8, respectively, and thus the lake was placed in the eutrophic category. TN was the main cause of worsening water quality in spring, while in autumn TP had a greater portion in declining water quality. In addition, the differences between the indices indicate that during the study period, phosphorus is not a factor that limits algal productivity and the mean value of 8.8 for the TN / TP ratio emphasizes that TN is the limiting factor of primary production. Studies also showed that in addition to algae, which block light from passing to lower levels of the lake, non-algal turbidity can also affect the growth of phytoplankton. The parameters of total nitrogen, total phosphorus, and chlorophyll-a. showed increased trend, which requires input nutrient controls into Alaviyan reservoir to preserve the water quality.
    Keywords: Eutrophication, Non-algal turbidity, Total nitrogen, Total phosphorus
  • Sahar Ekhtiarian, Sima Mohammadi *, Afsaneh Alinezhadian-Bidabadi Pages 1863-1884
    Although the use of fertilizer in poor soils is essential for increasing soil fertility and optimal growth of plant, but in recent years, chemical fertilizers have caused a lot of environmental damages. Thus, this study was conducted to investigate the effect of organic matter (Rice Husk) and mineral modifiers (Clinoptilolite Zeolite) on some soil properties. For this purpose, an experiment was performed in 2020 in the greenhouse faculty of the agricultural and natural resources of lorestan university. Test treatments include: 1- organic modifiers with three level (1, 3, 5 wool weight) and mineral modifiers with three level (3, 5, 10 wool weight) and control treatment 2- three different incubation time (30 as control, 60, 90 days). Before starting the proposed times, one month incubation was applied to the soil to adjust the soil material. The result showed that the use of both modifiers increased average weight of the aggregate diameter, porosity, weight moisture, electrical conductivity, total nitrogen, acidity, carbon ratio to nitrogen and microbial respiration compared to the control. The average weight of aggregate diameter increased by 26.7% compared to the control. But, the amount of bulk density and the hydrophobicity of the samples were decreased as compared to the control treatment. 10% weight of zeolite and 3% weight of rice shell treatment reduced hydrophobicity by about 37.8% compared to the control. Over time, the amount of bulk density, porosity, electrical conductivity, organic carbon, total nitrogen and microbial respiration showed a reduction trend, but the soil acidity and carbon ratio to nitrogen had an increasing trend. The carbon/nitrogen ratio during the incubation period of 60 and 90 days, significantly increased by 7.04 and 17.32% compared to the control. The result of data analysis showed that the effect of time on hydrophobic and average weight of the aggregate diameter and weight moisture was not significant.
    Keywords: aggregate stability, Soil modifiers, soil conservation, Times of incubation
  • Kiyoumars Roushangar *, Sina Davoudi Pages 1885-1900
    Water quality forecasting plays an important role in environmental monitoring, ecosystem sustainability and aquaculture. Traditional forecasting methods cannot show the non-linearity and instability of water quality well. In the present study, the water quality parameter of dissolved oxygen was modeled using intelligent Support Vector Machine (SVM), Gaussian Process Regression (GPR) and Long Short-Term Memory (LSTM) methods on three consecutive stations on Savanah River located in USA. For this purpose, six different flow hydraulic and hydrological parameters including water temperature, turbidity, discharge, mean water velocity, pH and specific conductivity were used daily for seven years (2021-2015) as input parameters to model dissolved oxygen. The results showed the complete superiority of the deep learning method over the machine learning methods. According to the results, the long short-term memory method for the last model, which included all parameters, in the third station with correlation coefficient, coefficient of determination and root mean square error, respectively R = 0.981, DC = 0.956 and RMSE = 0.034 for test data performed better. Finally, by performing sensitivity analysis, by removing the water temperature parameter, it was found that DC evaluation criteria decreased by 14% and RMSE increased by 100%. Therefore, water temperature was introduced as the most influential parameter in predicting dissolved oxygen in water.
    Keywords: Dissolved Oxygen parameter, Long Short-Term Memory, Water quality, Support vector machine, Gaussian process regression
  • Yasaman Avarand, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh, Nader Pirmoradian Pages 1901-1920
    In this study, a fuzzy multi-objective planning model was used for the optimal allocation of irrigation water and land use under multiple uncertainties. The effect of effective rainfall for determining the irrigation requirement of cultivated crops and also the limitation of surface water and groundwater resources were taken into account in the developed model in the Talash study area, which is located outside the Sefidroud irrigation and drainage network. The study area of Talesh was divided into three irrigation areas: Astara, Talesh, and Rezvanshahr. Then, the results of the optimal model were investigated at different levels of α-cut (0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1). Allocated amounts of surface water and groundwater showed that maximum shortages occurred in June and July in Talash area, So that the shortage of Talash area in the upper and lower bounds of a-cut=0.8 was 1.7 and 2.7 times more than Astara area as well as 1.2 and 1.8 times more than Rizvanshahr area, respectively. The optimal ratio of groundwater consumption to the total allocated water in Astara, Talesh, and Rezvanshahr areas were 13.4%, 58.1%, and 28.5% respectively. Also, 100% of the allowable groundwater is consumed in most of the dry months of the year. Due to the unavailability of surface water resources to many farmers in this area, proper approaches should be given to the farmers for more access to surface water. Therefore, the results of this study could be a warning for the regional manager and planners to consider this issue in future planning to select the best decision regarding the use of the type of irrigation water resource.
    Keywords: Optimization, surface water, Groundwater, irrigation requirement
  • Amin Mohammadzadeh Shobegar, Mohammadreza Sharifi *, Fereydoon Radmanesh, Behzad Mansouri Pages 1921-1936

    System simulation is done with different structures and by using different approaches and algorithms. Algorithms are intelligent methods of data processing in machine learning that can identify unknown factors in a time-dependent phenomenon. In the analysis of random phenomena, among the methods that can make decision-making easier is the ensemble algorithms. With the help of this method, more accurate data management and more knowledge of the studied system is obtained. Since, investigation of the trend component can be effective in simulating hydrological phenomena and help in interpreting the relationship between hydrological processes and environmental changes in the study areas; State space models have the advantage of analyzing the system flexibly and dynamically. Therefore, this article aims to improve the efficiency of Kalman Filter, ETS, BATS, and TBATS state space time series models with the help of an ensemble method and by comparing with the Box-Jenkins model, to show which of these models has a better capability in simulating the monthly discharge of the river. This comparison has been done in three water measuring stations of Sepiddasht Cesar, TangPanj Bakhtiari and Telezang in Dez catchments located in Khuzestan province since 1386 to 1399. The results of this study, based on the model evaluation criteria (RMSE, MAE and R2), showed that the state space performed better than the Box-Jenkins model (classical), and among the state space models, the local level model (Kalman filter) performed better. So that in the validation stage, RMSE = 39.21and R2 = 0.79 in Sepiddasht Cesar water measuring station, RMSE = 57.89 and R2 = 0.76 in TangPanj Bakhtiari station and RMSE = 113.41 and R2= 0.73 in Telezang station were obtained.

    Keywords: time series, state space models, ensemble method, monthly discharge, Dez catchments
  • Somaye Janatrostami *, Kave Sadeghpour Pages 1937-1955
    This study was done in Sefidrood Irrigation and Drainage Network. Paddy rice and tea gardens were selected as agricultural products. The environmental performance of the system was evaluated by selected environmental impacts categories such as climate change, Eutrophication, etc. Economic performance was also determined by using the total added value of the system's final products, according to water use and the adopted management practices. Finally, the value of area vulnerability was evaluated by assessing the eco-efficiency of these categories. The results showed that the most important environmental impact categories were climate change, human toxicity, aquatic eco-toxicity, and fossil fuels depletion because of high use of fertilizers and chemical pesticides, the combustion of diesel fuels in agricultural machinery and water pumps. So that the ratio percentage of the mentioned parameters were 48.9, 47.9, and 2.4% of the impact values of the climate change group, respectively. Furthermore, type I, II, and III indexes were defined for the environmental impact assessment of tea and rice, by which the tea indices were accordingly higher than those of rice due to their higher environmental impacts. For example, in the climate change group, the ratio of type I, II, and III indexes of tea to rice was calculated to be 1.4, 4.2, and 2.7, respectively. In addition, the economic performance of rice per hectare was approximately 70% more than the one of tea, however, the economic performance per cubic meter of water consumption in rice was only 8% more than the one in tea, due to high water consumption. Finally, the comparison of eco-efficiency indexes of different groups showed that the lowest eco-efficiency was obtained for climate change and fossil fuels depletion. In addition, the analysis showed that despite of the greatest environmental impacts of rice, the highest eco-efficiency index was related to rice due to higher economic performance compared to tea.
    Keywords: Eco-Efficiency, Agricultural water systems, Environmental impact, Economic performance