فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و چهارم شماره 5 (آذر و دی 1396)
  • سال بیست و چهارم شماره 5 (آذر و دی 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/10/30
  • تعداد عناوین: 17
|
  • عبدالله طاهری تیزرو *، مهرانه خدامرادپور، محمد جواد مشهدیان صفحات 1-24
    سابقه و هدف
    مدل سازی اقلیم منطقه ای برای ریزمقیاس نمایی به داده های شرایط مرزی از یک مدل گردش کلی نیازمند است. مدل سازی اقلیمی منطقه ای نیز در واقع یک روش زیر مقیاس نمایی دینامیکی است. هدف از این پژوهش بررسی عملکرد طرحواره ی سطح CLM4.5 جفت شده در مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4 در برآورد مولفه های بودجه ی انرژی و آبی با استفاده از سناریوی جدید RCP (RCP4.5) در محدوده ی دشت تویسرکان است. بدین منظور مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4 جفت شده با طرحواره ی سطح CLM4.5 با استفاده از خروجی های مدل گردش کلی HadGEM2 در محدوده ی دشت تویسرکان برای دو دوره ی پایه (1999-2005) و چشم انداز (2015-2025) اجرا می شود. سپس عملکرد مدل در دوره ی پایه ارزیابی شده و مولفه های بیلان آب و توازن آب سطحی در دوره ی چشم انداز، با توجه به اهمیت منابع آب در منطقه ی مورد مطالعه، بررسی می شوند.
    مواد و روش ها
    در دوره ی پایه بارندگی، دما و رواناب شبیه سازی شده توسط مدل با مقادیر اندازه گیری شده در ایستگاه های موجود در منطقه در مقیاس زمانی روزانه مقایسه شدند. هم چنین عملکرد مدل توسط شاخص های ضریب کارایی مدل، ضریب همبستگی، اریبی، میانگین قدر مطلق خطا و مجذور میانگین مربعات خطا بررسی شد. بارندگی شبیه سازی شده با مشاهدات 6 ایستگاه موجود در منطقه مقایسه شد، همچنین دمای اندازه گیری شده در ایستگاه سینوپتیک همدان- فرودگاه به منظور ارزیابی دما مورد استفاده قرار گرفت. برای صحت سنجی رواناب نیز تنها ایستگاه آب سنجی موجود در خروجی حوضه مورد بررسی قرار گرفت. پیش بینی ها با استفاده از سناریوی RCP4.5 از گزارش پنجم هیات بین الدول تغییر اقلیم انجام گرفتند. در دوره ی چشم انداز تغییرات زمانی و مکانی مولفه های بیلان آب سطحی شامل بارندگی، تبخیر-تعرق و رواناب بررسی شدند و سپس معادله ی توازن آب سطحی در حوضه مورد ارزیابی قرار گرفت.
    یافته ها
    نتایج ارزیابی عملکرد مدل در دوره ی پایه نشان می دهد که مدل دارای بهترین عملکرد در برآورد بارندگی (برای 5 ایستگاه نخست) و دما به دلیل ضرایب کارایی مناسب و خطاهای کوچک است. در رابطه با رواناب، ضریب کارایی مثبت اما به نسبت کوچک است، ضریب همبستگی نیز دارای مقدار قابل قبولی است که نشان از عملکرد نسبتا مناسب مدل در برآورد رواناب دارد. در نخستین سال دوره ی چشم انداز (2015) بیشترین مقادیر بارندگی در بخش های شرقی و مرکزی (نواحی مرتفع) و کمترین مقادیر در جنوب غرب دشت اتفاق می افتد. پیش بینی بارندگی در 10 سال آینده (2016- 2025) نشان از کاهش بارندگی در بیشتر بخش ها، به جز بخش کوچکی در شرق و جنوب، دارد که بیشترین مقادیر کاهش (حدود 12%)، در شمال شرق و مرکز دشت است. از آنجا که بارندگی تعیین کننده ی میزان رطوبت در دسترس است بالتبع توزیع مکانی و تغییرات تبخیر-تعرق، مشابه بارندگی است. بیشترین مقادیر رواناب در شرق و شمال شرق (بخش مرتفع) دشت اتفاق افتاده و در دوره ی 10 ساله ی 2016-2025 یک افزایش 30 تا 50 درصدی در بخش شرقی و یک کاهش 10 تا 20 درصدی در بخش مرکزی اتفاق خواهد افتاد. ارزیابی بیلان آب سالانه نشان می دهد که در 7 سال توازن آبی برقرار بوده اما در 3 سال باقی مانده (2017، 2023 و 2024) اختلاف ها میان طرفین معادله ی بیلان آب محسوس هستند.
    نتیجه گیری
    با توجه به مساحت کوچک حوضه و دوره ی زمانی کوتاه چشم انداز که در آن آثار تغییر اقلیم قابل تشخیص نیست حصول مقدار متوسط 3/1 میلی متر اختلاف در معادله ی بیلان برای این دوره ی 10 ساله می تواند حاکی از عملکرد مطلوب مدل در برقراری توازن آبی حوضه باشد. به طور کلی می توان نتیجه گرفت علی رغم بهبود توازن آب، عملکرد طرحواره ی سطح هنوز در پارامتره سازی بودجه ی آبی، به ویژه رواناب مطلوب نیست، در حالی که در برآورد بودجه ی انرژی، با توجه به برآورد خوب در شبیه سازی میانگین دما، عملکرد مناسبی دارد.
    کلیدواژگان: اعتبار سنجی مدل های اقلیمی، مدل اقلیمی منطقه ای RegCM4، شاخص های ارزیابی مدل، توازن آبی، طرحواره سطح CLM4.5
  • مهدی اروجلو، سید مهدی هاشمی شاهدانی*، عباس روزبهانی صفحات 25-47
    سابقه تحقیق و
    هدف
    اتخاذ تصمیم مناسب و ارائه راهکارهای بهبود عملکرد شبکه های آبیاری نیازمند شناخت توانایی ها و نقاط ضعف اجزا آن می باشد. این تحقیق در ابتدا به شناسایی خطرات و تهدیدهای طبیعی، انسان ساز و عملکردی پیش روی سامانه اصلی انتقال آب در شبکه های آبیاری پرداخته و سپس با ارائه یک چارچوب سیستماتیک اقدام به تحلیل ریسک سامانه مذکور کرده است. روش تحلیل ریسک کاربرد گسترده در ساختارهای مشابه مانند شبکه های آبرسانی و جمع آوری فاضلاب دارد اما تاکنون از این رویکرد در شبکه های آبیاری استفاده نشده است. تحقیق پیشرو در بخش اول به دنبال توسعه یک مدل سلسله مراتبی جامع برای شبکه های آبیاری بوده است به گونه ای که ساختار مذکور برای تمامی شبکه های آبیاری موجود با سطوح مختلف بهره برداری و تنوعی که در سازه های انتقال، کنترل و تحویل آب وجود دارد قابل استفاده می باشد. در بخش دوم به تحلیل ریسک خطرات شناسایی شده پرداخته است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق خطرات تهدیدکننده عملکرد هریک از اجزا شبکه با انجام مطالعات کتابخانه ای، بازدید میدانی و مصاحبه با خبرگان، مشخص گردیده است. احتمال وقوع خطرات، پیامدهای وقوع هریک از خطرات و آسیب پذیری اجزای سامانه انتقال شبکه مذکور در قالب پرسشنامه دریافت گردید و ریسک خطرات و اجزا محاسبه گردیده است. با توجه به عدم صراحت موجود در دریافت نظر کارشناسی در این تحقیق محاسبات بر اساس اعداد فازی مثلثی انجام گردید و در نهایت جهت ملموس بودن خروجی های مدل برای بهره برداران از روش مرکز سطح برای تبدیل اعداد فازی به صریح استفاده گردیده است. در این مطالعه جهت مشخص کردن وزن اجرا شبکه، خطرات تهدیدکننده سیستم و معیارهای ارزیابی شدت اثر و آسیب پذیری روش تحلیل سلسله مراتبی فازی (FAHP) بهره گرفته شد. همچنین در مراحل مختلف تحقیق جهت تجمیع ریسک روش مجموع وزین ساده به عنوان روش تجمیع انتخاب شد.
    یافته ها
    نتایج این تحقیق حاکی از این موضوع است که در سطح خطرات، به ترتیب 5 خطر پر ریسک عبارت اند: عملیات نگه داری ضعیف در کانال اصلی با ریسک 758/1، خرابکاری در ماژول نیرپیک با ریسک 67/1، عملیات نکهداری ضعیف در سازه های تقاطعی با ریسک 618/1، خطای نیروی انسانی کم تجربه و کالیبراسیون نادقیق در دریچه های قابل بهره برداری به ترتیب با ریسک 54/1 و 4/1. بر اساس نتایج تجمیع ریسک در ساختار سلسله، در سیستم انتقال از بین سازه های انتقال، تنظیم و تحویل، سازه های تحویل با ریسک 966/1 به عنوان بحرانی سازه معرفی شد؛ بین دو منبع آب مخزن و چاه مقدار ریسک به ترتیب 274/1 و 99/0 بدست آمد که گویای بحرانی تر بودن مخزن نسبت به چاه می باشد. در سطح سیستم ها، سیستم انتقال نسبت به سیستم تامین با مقدار عددی 937/1 دارای ریسک بیشتری است. نتایج تحلیل حساسیت مدل تحلیل ریسک گواه این مطلب بود که تغییر 10 درصدی ناحیه همپوشانی توابع فازی مورد استفاده در نمره دهی، ریسک کل را به میزان 2/1 و 12/2 درصد به ترتیب در حالت کاهش و افزایش ناحیه همپوشانی تغییر داد و در اولویت بندی اجزا و خطرات پر ریسک تغییر مشاهده نشد.
    کلیدواژگان: تحلیل ریسک، سلسله مراتبی فازی، ارزیابی شبکه آبیاری
  • حمیدرضا بوستانی * صفحات 49-71
    سابقه و هدف
    روی یک عنصر غذایی کم مصرف ضروری است که گیاهان عالی جهت رشد نرمال و توسعه کمی و کیفی، به آن نیاز دارند. pH بالا، مقدار کم ماده آلی و مقدار بالای کربنات کلسیم در خاک از مهترین عواملی هستند که سبب کاهش زیست فراهمی روی در خاک می شوند. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر تلقیح قارچ مایکوریزا آربوسکولار و کاربرد دو نوع کود آلی و بیوچار حاصل از آن ها بر توزیع شکل های شیمیایی روی با استفاده از عصاره گیری دنباله ای در خاک آهکی پس از برداشت ذرت بود.
    مواد و روش ها
    جهت انجام این پژوهش مقدار مناسبی خاک از لایه سطحی (0-30 سانتی متری) یک خاک آهکی برداشته و سپس هواخشک نموده و از الک 2 میلی متری عبور داده شد. آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه انجام شد. فاکتور اول شامل کود آلی در پنج سطح (بدون کود آلی (C)، کود گوسفندی (SM)، کود مرغی (PM)، بیوچار کود گوسفندی (SMB) و بیوچار کود مرغی (PMB) هر یک 2 درصد وزنی) و فاکتور دوم تلقیح قارچی در سه سطح (عدم تلقیح (NG)، تلقیح با قارچ فونلیفورمیس موسه (FM) و تلقیح با قارچ گلوموس ورسیفرم (GV) ) بود. بیوچارها با استفاده از گرماکافت کودهای آلی (دمای 500 درجه سلسیوس به مدت 4 ساعت) در شرایط اکسیژن محدود تولید شدند. پس از اعمال تیمارها به خاک، بذور ذرت در گلدان های پلاستیکی کاشته شد و به مدت 10 هفته نگهداری شد. برای تعیین شکل های شیمیایی روی در خاک پس از کشت ذرت از روش سینگ و همکاران استفاده گردید. این روش عنصر روی را به هفت شکل مختلف در خاک شامل شکل محلول وتبادلی، کربناتی، آلی، متصل به اکسیدهای منگنز، متصل به اکسیدهای آهن بی شکل، متصل به اکسیدهای آهن کریستالی و باقی مانده جداسازی می کند.
    یافته ها
    با کاربرد تیمار های قارچی، غلظت شکل های محلول وتبادلی و آلی افزایش و غلظت روی متصل به اکسیدهای آهن کریستالی و بی شکل به طور معنادار نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت. بیشترین افزایش غلظت شکل های محلول و تبادلی (9/31 درصد) و آلی (9/12 درصد) در تیمار تلقیح شده با قارچ GV مشاهده شد. ترتیب تاثیر کاربرد تیمارهای آلی مختلف، بر افزایش غلظت هر یک از شکل های شیمیایی روی، متفاوت بود، هرچند تاثیر تیمار بیوچار کود مرغی (PMB) نسبت به دیگر تیمارهای آلی در افزایش غلظت اکثر شکل های شیمیایی روی (کربناتی (1/81 درصد)، آلی (42 درصد)، روی متصل به اکسیدهای منگنز (15 درصد) و اکسیدهای آهن بی شکل (1/14 درصد)) بیشتر بود. توزیع شکل های شیمیایی روی بومی خاک به صورت: باقی مانده << اکسیدهای آهن کریستالی < اکسیدهای آهن بی شکل< کربناتی< اکسیدهای منگنز< آلی< محلول و تبادلی بود، درحالی که بر اثر کاربرد قارچ GV و تیمارهای آلی PM و SMB توزیع شکل های شیمیایی روی در خاک به صورت: باقی مانده << اکسیدهای آهن کریستالی < اکسیدهای آهن بی-شکل< کربناتی< اکسیدهای منگنز< محلول و تبادلی< آلی تغییر یافت. همبستگی مثبت و معنا داری بین شکل های محلول وتبادلی، کربناتی، اکسیدهای آهن بی شکل و کریستالی روی در خاک با روی عصاره گیری شده به وسیله DTPA وجود داشت که نشان دهنده نقش موثر این چهار شکل شیمیایی در تامین روی مورد نیاز گیاه می باشد. نتایج اثر متقابل تیمارها نشان داد که تاثیر کاربرد هم-زمان قارچ و کود آلی بر غلظت هر یک از شکل های شیمیایی روی متفاوت و بستگی به نوع کود آلی و قارچ مایکوریز کاربردی داشت.
    نتیجه گیری
    کاربرد هر دو گونه قارچ مایکوریزا آربوسکولار سبب تبدیل روی از شکل های کمتر قابل استفاده به شکل های با قابلیت استفاده بیشتر در خاک شد و تاثیر قارچ GV به مراتب بیشتر از FM بود. همچنین روی افزوده شده بر اثر کاربرد کودهای آلی به خاک، در شکل هایی با پتانسیل زیست فراهمی بیشتر تمرکز یافت و تاثیر تیمار PMB نسبت به سایر تیمارها مشهودتر بود.
    کلیدواژگان: گلوموس ورسیفرم، فونلیفورمیس موسه، بیوچار کود مرغی، عصاره گیری دنباله ای
  • مریم اعتمادیان، اکبر حسنی*، مهدی نورزاده حداد، مهرداد حنیفه ئی صفحات 73-91
    سابقه و هدف
    تاثیر کاربرد اسیدهای آلی و معدنی در خاک های آهکی ایران به طور کامل بررسی نشده است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر کاربرد اسیدهای آلی استیک، سیتریک و اگزالیک اسید و اسیدهای معدنی سولفوریک و فسفریک بر مقدار pH و EC خاک و همچنین رهاسازی عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان در محلول خاک می باشد.
    مواد و روش ها
    برای بررسی رهاسازی عناصر غذایی توسط اسیدهای آلی و معدنی از دو نمونه خاک آهکی با بافت لومی استفاده شد. عصاره گیری از خاک ها با محلول های اسیدهای سیتریک، اگزالیک، استیک، سولفوریک و فسفریک با غلظت های 1، 5 و 10 میلی مولار (25 میلی لیتر محلول و 10 گرم خاک) و آب مقطر به عنوان شاهد به مدت یک ساعت انجام شد. مقدار pH و قابلیت هدایت الکتریکی محلول ها بلافاصله پس از عصاره گیری اندازه گیری شد. غلظت نیترات، آمونیوم، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، روی، مس و منگنز در عصاره اندازه گیری شد.
    یافته ها
    به طور کلی با کاربرد اسیدها مقدار pH محلول خاک پس از گذشت یک ساعت بین 03/0 تا 66/1 واحد کاهش نشان داد.. تیمار اسید فسفریک با غلظت 10 میلی مولار در هر دو نمونه خاک بیشترین کاهش pH را نشان داد. تیمارهای مختلف اسیدهای آلی و معدنی بر مقدار فسفر؛ پتاسیم، کلسیم، منیزیم، نیترات، آمونیوم و عناصر کم مصرف استخراج شده از خاک ها تاثیر مثبت معنی دار داشت. بیشترین غلظت فسفر(بجز عصاره گیر اسید فسفریک)، کلسیم، منیزیم و آمونیوم استخراج شده به ترتیب با مقادیر 23/4، 2797،1078 و 2/67 میلی گرم بر کیلوگرم خاک و همچنین بیشترین روی و مس استخراج شده با مقادیر 61 و 74 میکروگرم بر کیلوگرم خاک در تیمار اسید استیک 10 میلی مولار در خاک 2 دیده شد. بیشترین مقدار پتاسیم و نیترات آزاد شده به ترتیب با مقادیر 673، 247 میلی گرم بر کیلوگرم خاک از تیمار 10 میلی مولار اسید فسفریک در خاک 2 به دست آمد. بیشترین مقدار آهن و منگنز استخراج شده نیز به ترتیب با مقادیر 5420 و 10320 میکروگرم بر کیلوگرم خاک در تیمار اسید سیتریک 10 میلی مولار در خاک 2 دیده شد.
    نتیجه گیری
    نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که کاربرد اسیدهای آلی و معدنی در خاک بسته به نوع اسید باعث رهاسازی برخی عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان در زمان کوتاهی (یک ساعت) در محلول خاک می شود. همچنین از بین اسیدهای به کار رفته اسید فسفریک بیشترین تاثیر را در کاهش مقدار پی اچ خاک داشت.
    نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که کاربرد اسیدهای آلی و معدنی در خاک بسته به نوع اسید باعث رهاسازی برخی عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان در زمان کوتاهی (یک ساعت) در محلول خاک می شود. همچنین از بین اسیدهای به کار رفته اسید فسفریک بیشترین تاثیر را در کاهش مقدار پی اچ خاک داشت.
    کلیدواژگان: اسید استیک، اسید اگزالیک، اسید سولفوریک، اسید سیتریک، اسید فسفریک
  • شهرام محمود سلطانی*، ناصر دواتگر، مریم شکوری، مریم پیکان صفحات 93-109
    سابقه و هدف
    فسفریکی از عناصر غذایی اصلی محدود کننده تولیدات کشاورزی در خاک های شالیزاری بسیاری از مناطق برنج خیز جهان است. در شمال ایران نیز خاک های شالیزاری از کمبود مدیریت متعادل و مناسب کودهای فسفره رنج می برند. شیمی فسفر در این اراضی بدلیل تاثیر فرآیند های شیمیایی و بیولوژیکی موثر بر قابلیت دسترسی آن (از طریق تاثیر بر شکل های گوناگون فسفر) پیچیده می باشد. بنابراین شکل-های گوناگون فسفر نقشی بسیار حیاتی درظرفیت تامین فسفر قابل دسترس خاک به ویژه در خاک های شالیزاری بازی می کند. در نتیجه برای درک و آگاهی ازغلظت فسفر قابل استفاده در خاک داشتن اطلاعات دقیق از پراکنش مکانی شکل های مختلف آن و عامل های موثر در آن در بهینه سازی مدیریت فسفر، قابلیت تحرک و جابجایی آن ضروری است. هدف این پژوهش بررسی تغییرات مکانی فسفر قابل دسترس ، آلی وشکل های گوناگون فسفر معدنی، و نیز خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مهم و موثر بر آنها در مقیاس ناحیه ای یا مزرعه ایی برای دست یابی به امکان مدیریت بهتر کودی می باشد.
    مواد و روش ها
    این پژوهش در شالیزارهای شهرستان صومعه سرا در استان گیلان به اجرا در آمد. نمونه های خاک سطحی (صفر تا 30 سانتیمتری) برپایه پراگندگی جغرافیایی یکنواخت (شبکه 2×2 کیلومتر) از 103 مزرعه برنج تهیه و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک مانند بافت ، اسیدیته گل اشباع، کربن آلی، کربنات کلسیم معادل وگنجایش تبادل کاتیونی، فسفر قابل دسترس و فسفر آلی آنها تعیین گردید. همچنین جداسازی و تعیین شکلهای گوناگون شیمیایی فسفر معدنی(فسفر محلول، فسفر پیوند یافته با آهن و آلومینیم، فسفر پیوند یافته با کلسیم) با روش عصاره گیری متوالی فسفر اندازهگیری شدند. آماره های توصیفی با استفاده از نرم افزار (نسخه 16) SPSS و محاسبات آمار-مکانی با نرم افزار GS+ (نسخه 1/5 ) و پهنه بندی با نرم افزار Arc GIS (نسخه 9.1) صورت پذیرفت.
    یافته ها
    فسفر پیوند یافته با آلومینیوم و آهن (به ترتیب 194و 132) دارای بیشتربن و pH خاک (10.6) دارای کمترین ضریب تغییرات (CV) است. کلاس همبستگی (نسبت واریانس قطعه ای به آستانه) در داده های مطالعه شده نشان از وابستگی مکانی متوسط تا قوی است. همچنین مقدار کم تا متوسط واریانس قطعه ای (0.04 تا 3.2) در نوسان بوده و حاکی از فواصل شبکه نمونه برداری مناسب برای ویژگی های خاک و شکلهای فسفر می باشد. تحلیل نیم تغییرنما ها نشان می دهد که دامنه تاثیر متغیرها از 2700 متر تا 6000 متر در نوسان می باشند. بر پایه همبستگی مکانی و خطی بیشترین غلظت فسفرقابل دسترس منطبق با فسفر پیوندیافته با آهن (Fe-P) (0.94) و فسفر پیوندیافته با آلومینیوم (Al-P) (0.84) و کربن آلی (0.4) بود.
    نتیجه گیری
    با توجه به مشخص شدن ارتباط قوی بین فسفر قابل استفاده و شکل های فسفر پیوند یافته آهن و آلومینیم از یکسو و ارتباط آن با ویژگی پایه کربن آلی، تعیین محدوده همبستگی مکانی این ویژگی ها می تواند در بهبود مدیریت مصرف فسفر در اراضی شالیزاری موثر واقع شود. ابقای بقایای گیاهی از طریق اجرای عملیات شخم کم عمق در دو هفته بعد از برداشت برنج می تواند ضمن مخلوط کردن بقایای گیاهی با تقویت شرایط اکسیدی و تجزیه گیاه، موازنه فسفر را در خاک مثبت و از مصرف زیاد کود فسفر جلوگیری کند. با توجه به مصرف کم و یا عدم مصرف کودفسفاته در ناحیه مطالعه شده به نظر می رسد عملیات مدیریتی غرقاب کردن خاک های شالیزاری با ایجاد شرایط احیا، تغییر واکنش خاک و پایداری کانی های فسفاته بر وضعیت فسفرقابل دسترس موثر خواهند بود.
    کلیدواژگان: خاکهای شالیزاری، تغییر پذیری مکانی، شکلهای فسفر معدنی
  • ستار قبادی، هیراد عبقری *، مهدی عرفانیان صفحات 111-127
    سابقه و هدف
    خشکسالی حالتی نرمال و مستمر از نوسانات اقلیم است. اگرچه بسیاری به اشتباه آن را واقعه ای طبیعی و نادر می دانند، اما این پدیده در واقع از ویژگی های اصلی و تکرار شونده اقلیم های متفاوت به شمار می آید. از دیدگاه هواشناسان، تفاوتی بین مناطقی با توزیع زمانی متفاوت بارندگی در یک یا چند فصل وجود ندارد، و تنها میزان کل بارش در طول یک سال آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. غالبا خشکسالی ها از خشکسالی هواشناسی شروع شده و به ترتیب خشکسالی هیدرولوژیکی، خشکسالی کشاورزی و سرانجام خشکسالی اقتصادی-اجتماعی را در پی دارد. یکی از مهمترین دغدغه های امروزه در بسیاری از کشورهای جهان بخصوص کشورهای خاورمیانه تامین آب در راستای تداوم توسعه پایدار می باشد. یکی از مهمترین مشکلاتی که بشر به خصوص در سال های اخیر با آن مواجه شده است، بحران آب و وقوع خشکسالی می باشد، بر این اساس تقریبا هر پنج سال یک دوره خشکسالی دو تا سه ساله را در کشور شاهد هستیم. این خشکسالی ها باعث کاهش منابع آب های سطحی و زیرزمینی و کاهش میزان آب قابل استفاده می گردد و به همین دلیل بررسی وضعیت خشکسالی در مدیریت بهینه منابع آب حائز اهمیت خواهد بود، و هدف از این مطالعه پایش خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی با استفاده از شاخص های SPI وSDI در غرب دریاچه ارومیه می باشد.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش پس از بررسی های لازم و تکمیل خلا های آماری موجود، تعداد 10 ایستگاه هواشناسی و پنج ایستگاه هیدرومتری و با طول دوره آماری 32 سال استفاده شد. آزمون کلموگروف-اسمیرونوف برای تعیین مناسب ترین توزیع و بررسی نرمال بودن برروی داده های حجم جریان و بارندگی انجام گرفت. پس از تعیین همبستگی، انطباق طبقات شاخص بارندگی استاندارد شده و شاخص خشکسالی جریان رودخانه با دادن کدهای یک تا هشت به طبقات مختلف اقلیمی و محاسبه مجموع، توان دوم قدر مطلق، تعیین گردید. توزیع مکانی شدت خشکسالی های بدست آمده از شاخص های SDI و SPI در سری های زمانی مهر-آذر (سه ماهه)، مهر-اسفند (شش ماهه) و مهر–شهریورسال 1379-1380 نشان داده شده است. از آزمون همبستگی اسپیرمن برای مشخص کردن روابط خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی براساس سری های زمانی شاخص های SPI و SDI استفاده شد. در سری زمانی سه ماهه، حالت های مختلف بدون تاخیر، تاخیر یک ماهه، تاخیر دو ماهه و تاخیر سه ماهه بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در نظر گرفته شد.
    یافته ها
    نتایج آزمون کلموگروف-اسمیرنوف نشان می دهد که همه سری های زمانی از توزیع نرمال پیروی می کند. نتایج آزمون کلموگروف-اسمیرنوف نشان می دهد که در بیشتر ایستگاه های هیدرومتری برای دوره های مهر- آذر مناسب ترین توزیع نرمال و در سایر دوره های زمانی توزیع لوگ نرمال و در ایستگاه های هواشناسی توزیع گاما مناسب ترین توزیع برای برازش داده ها می باشند. نتایج ارزیابی همبستگی اسپیرمن و عدم انطباق طبقات شاخص های SPI و SDI برای کل منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد که بیشترین همبستگی این دو شاخص در دوره های مهر- شهریور می باشد. براساس تجزیه و تحلیل همبستگی اسپیرمن بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی، بیشترین مقدار همبستگی در دوره فروردین- خرداد SPI با شهریور– مرداد SDI برابر 67/0 می باشد.
    نتیجه گیری
    این پژوهش با هدف پایش خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی با استفاده از شاخص های SPIو SDI و لحاظ کردن تاخیرهای متفاوت در غرب دریاچه ارومیه انجام گرفت. توزیع های نمایی، گاما، یکنواخت، لوگ نرمال و نرمال مورد تست قرار گرفت و از توزیع لوگ نرمال و گاما به ترتیب برای تولید SDI و SPI انتخاب شد. توجه به نوسانات شدید میزان بارندگی در سال های اخیر و تاثیراتی که بر حجم جریان عبوری دارد، تدوین و اجرای موثر برنامه ها و بهره برداری بهینه از منابع آب و آگاهی از تاثیر زمانی خشکسالی هواشناسی بر نوسانات حجم جریان عبوری می تواند خسارات وارده بر منابع آب را تا حد زیادی کاهش داده و گام موثری در احیاء دریاچه ارومیه باشد.
    کلیدواژگان: خشکسالی، دشت ارومیه، SPI، SDI
  • محمد موسوی بایگی *، ابراهیم اسعدی اسکویی، محمدرضا یزدانی، امین علیزاده صفحات 129-145
    سابقه و هدف
    دما یکی از اساسی ترین فراسنج های هواشناسی است که کاربردهای فراونی در علوم و فنون کشاورزی دارد. هدف از انجام این پژوهش مقایسه داده های ثبت شده در یک ایستگاه هواشناسی سینوپتیک استاندارد (هواشناسی کشاروزی رشت) و دمای ثبت شده در شالیزار و در ارتفاع میانگین سایه انداز برنج است.
    مواد و روش ها
    برای این منظور دمای شالیزار در پناهگاه هواشناسی استاندارد، با دو روش دماسنجی و دمانگاری و در ارتفاع 65 سانتی متری اندازه گیری شد و با داده های ایستگاه هواشناسی کشاورزی در مجاورت مزرعه مقایسه شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که روند تغییرات دما در طول فصل در ایستگاه و مزرعه و در تمام اندازه گیری ها افزایشی است اما میزان افزایش در بیشینه ها بیشتر از کمینه ها است. نتایج مقایسات میانگین نشان می دهد که توسعه سایه انداز موجب بوجود آمدن اختلافات معنی دار در اندازه گیری های مزرعه و ایستگاه می گردد. اختلافات در دمای بیشینه بیشتر از دماهای کمینه هستند و نشان دهنده این است که خرد اقلیم مزرعه بر کاهش بیشینه های دما موثرتر است. اختلاف دماسنجی (روزانه) مزرعه و ایستگاه در کل فصل بین دمای میانگین و بیشینه به ترتیب 1/1 و 6/1 درجه سلسیوس می باشد، اما کمینه ها اختلاف معنی دار ندارند. درجه روز رشد (GDD) محاسبه شده از سه منبع اندازه گیری این تحقیق با یکدیگر اختلاف معنی دار دارند و نشان دهنده اهمیت دقت در محاسبه این فراسنج در هواشناسی کشاورزی است. پیش از پایان مرحله رشد (مرحله دوم) اختلاف معنی داری بین دماسنجی در مزرعه و ایستگاه وجود ندارد و داده های ایستگاهی مستقیما به جای داده های مزرعه ای قابل استفاده اند. بیشترین اختلافات در مرحله میانی رشد و مرحله انتهایی (9/0 و 3/2 درجه سلسیوس در میانگین و 4/1 و 9/2 درجه سلسیوس در بیشینه) دیده می شوند. بیشینه و میانگین دمای کل دوره در ایستگاه با ضرایب تبیین 79/0 و 74/0 به مقادیر مزرعه ای تبدیل می گردند. با قطع آبیاری و ورود گیاه به مرحله رسیدگی کامل دوباره شباهت بین اندازه گیری های مزرعه ای و ایستگاهی بیشتر می شود. به دلیل تداوم بیشتر دماهای کمینه نسبت به دمای بیشینه و وجود زمان کافی برای تطبیق سنجنده، کمینه های ثبت شده در دمانگار نسبت به بیشینه ها اختلاف کمتری با داده های دماسنجی در ایستگاه دارند.
    نتیجه گیری
    تکمیل پوشش گیاهی و سایه انداز شالیزار موجب بوجود آمدن اختلاف معنی دار در مزرعه و ایستگاه می شود و این اختلاف در بیشینه بیش از کمینه است. درصورت به کارگیری داده های دمانگار و استخراج بیشینه و کمینه چنانچه تداوم دما در ساعاتی طولانی تر باشد احتما مشاهده نتایج دقیق تر در گراف دمانگار بیشتر است. اگرچه روند افزایش دما در هر دو فراسنج بیشینه و کمینه افزایشی است اختلاف دمای بیشینه و کمینه در تمامی روش های اندازه گیری در طول فصل افزایش می یابد. وقوع بارندگی باعث کاهش اختلاف دمای بیشینه و کمینه می گردد. با قطع آبیاری و ورود گیاه به مرحله رسیدگی اختلاف ایستگاه و مزرعه معنی دار نیست.
    کلیدواژگان: دمای ایستگاه، دمای شالیزار، دماسنجی، دمانگاری، کمینه و بیشینه دما
  • حمید زارعی، علی نجفی نژاد *، محسن حسینعلی زاده، کامبیز علیپور صفحات 147-162
    سابقه و هدف
    یکی از اشکال مهم فرسایش خندقی که معمولا در اراضی زراعی تشکیل شده و توسعه پیدا می کند، فرسایش خندقی موقتی است. تحقیقات نشان داده است که خندق های موقتی سالانه 2 تا 90 مترمکعب در هکتار در سال خاک را از دسترس خارج می کنند. با توجه به رسوب زایی بالای نهشته های لسی و سطح بالای زیرکشت اراضی استان گلستان، شناخت و بررسی عوامل موثر در فرسایش خندقی موقتی و روند گسترش آن بیش از پیش ضروری است. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی کارآیی مدل فرسایش خندق موقتی (EGEM) برای برآورد فرسایش خندقی موقتی در آبخیز ایکی آغزلی بوده است.
    مواد و روش ها
    آبخیز ایکی آغزلی با مساحتی معادل 703 هکتار در شرق استان گلستان و شمال کشور در محدوده حوزه آبخیز بزرگ گرگانرود استقرار یافته است. میزان بارندگی سالیانه در منطقه به طور متوسط 424 میلی متر و میانگین دمای سالیانه معادل 7/15 درجه سانتی گراد می باشد. ابتدا از طریق بازدیدهای میدانی در طی سه مرحله به فاصله سه ماه، 12 خندق موقتی شناسایی و با ثبت موقعیت آنها ازطریق GPS، اقدام به ثبت مورفومتری و نمونه برداری خاک در قسمت سر هر خندق شد. علاوه بر خصوصیات مورفومتریک و برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، مرز آبخیز مشرف به هر خندق موقتی نیز تعیین شد. ارزیابی کارآیی مدل EGEM با استفاده از آزمون خی در محیط نرم افزار R، با مقایسه متغیرهای مشاهداتی متوسط سالانه فرسایش و عرض خندق های موقتی با خروجی متناظر مدل، انجام شد.
    یافته ها
    متوسط تلفات خاک ناشی از فرسایش خندقی موقتی 7/156 تن در سال برای کل خندق های موقتی بدست آمد. عمق این خندق ها بین 10 تا 45 سانتی متر و عرضی بین 15 تا 60 سانتی متر در اندازه گیری نهایی ثبت شد. متوسط تلفات خاک برای 12 خندق موقتی به ازای هر خندق 76/3 تن در هکتار تعیین شد. نتایج نشان داد که بین متوسط سالانه فرسایش خندقی اندازه گیری شده و برآورد شده با مدل، اختلاف معنی داری در سطح پنج درصد برقرار است، در حالی که بین متوسط سالانه عرض خندق های موقتی با خروجی متناظر مدل، اختلاف معنی داری مشاهده نشد. مدل EGEM توانایی برآورد نرخ فرسایش خندقی موقتی در آبخیز ایکی آغزلی را در سطح قابل قبول ندارد، در حالی که برای عرض خندق های موقتی کارآیی قابل قبولی را دارا است.
    نتیجه گیری
    در مجموع با عنایت به نتایج این پژوهش، می توان مطرح نمود که در طول انجام این تحقیق، خندق های موقتی با بارش های پاییزه و همزمان با عملیات خاکورزی (4 خندق موقتی) و در اواخر زمستان (8 خندق موقتی) تشکیل شد. می توان دلایلی چون شدت بارندگی، شرایط رطوبت قبلی خاک، خاکورزی در امتداد شیب دامنه در منطقه مورد مطالعه را در این مهم دخیل دانست. با توجه به این نتایج توصیه می شود برای بررسی دقیق تر فرسایش خندقی موقتی در آبخیز ایکلی آغزلی، EGEM برای هر بارش منفرد، مورد ارزیابی قرار گرفته و با نتایج متوسط سالانه تلفات خاک مورد مقایسه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: نهشته لسی، مدل فرسایش خندق موقتی، خصوصیات مورفومتریک، آزمون خی
  • یوسف رمضانی*، عباس خاشعی سیوکی، محمد ناظری تهرودی صفحات 163-177
    سابقه و هدف
    شاخص تراکم (CI) در واقع شاخصی جهت بررسی خصوصیات آماری بارش های روزانه می باشد. توزیع نامتعادل بارش می تواند موجب کاهش عملکرد محصولات زراعی از طریق کاهش ذخیره رطوبت موجود در زمین و افزایش تعداد دوره های آبیاری گردد. علاوه بر این توزیع نامتعادل بارندگی به معنی بروز خشک سالی بوده و ممکن است بارشی کمتر از مقدار میانگین منطقه سبب بروز سیلاب های خطرناک نیز گردد. بنابراین هدف از تحقیق حاضر بررسی تغییرات الگو توزیع بارش روزانه در سطح حوضه دریاچه ارومیه می باشد.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه از 42 ایستگاه باران سنجی جهت بررسی تراکم بارش حوضه دریاچه ارومیه استفاده شده است. شاخص تراکم (CI) و منحنی غلظت مرتبط با آن در حقیقت برای تعیین میزان کمیت نابرابری یک پارامتر از یک متغیر خاص می باشد. شاخص تراکم توسط یک منحنی غلظت (منحنی لورنز) تعریف می شود. در واقع منحنی لورنز یک مفهوم مورد استفاده در نظریه های اقتصادی است که جهت بررسی تغییرات زمانی – مکانی در سری های زمانی بارش روزانه و غلظت آن استفاده شده است.
    یافته ها
    نتایج بررسی شاخص تراکم (CI) در سطح حوضه دریاچه ارومیه در دوره آماری مورد بررسی در فصل بهار نشان داد که CI>0.6 در هیچ یک از قسمت های منطقه مورد مطالعه مشاهده نمی شود. اکثر مناطق حوضه دریاچه ارومیه را در این فصل (بهار) مقادیر CI بین 0.4 و 0.5 تشکیل داده است. در این فصل (بهار) در هیچ یک از مناطق حوضه مورد مطالعه بارش های تهاجمی و هولناک مشاهده نگردید. در فصل پاییز در منطقه مورد مطالعه همانند فصل بهار در هیچ یک از ایستگاه های مورد مطالعه CI>0.6 مشاهده نگردید. در فصل زمستان نیز همانند دو فصل بهار و پاییز قسمتی از مناطق جنوب و شمال شرق دریاچه ارومیه و هم چنین منطقه ای از شمال شرق حوضه مورد مطالعه در دوره آماری مورد بررسی دارای متوسط CI بین 5/0 تا 6/0 هستند که نشان دهنده غلظت بالای بارش روزانه و بی نظمی در توزیع بارش روزانه در این مناطق است. هم چنین می توان نتیجه گرفت که مقدار بارش روزانه مناطق ذکر شده به طور منظم در بین روزهای دارای باران تقسیم نشده است. بیشتر مناطق حوضه مورد مطالعه را CI بین 4/0 تا 5/0 تشکیل داده است. در فصل تابستان مناطق جنوبی حوضه دریاچه ارومیه از شدت نامنظم بارش برخوردار بوده که می توان نتیجه گرفت که 70 درصد بارش های نزولی در این فصل، فقط در 25 درصد از روزهای بارانی (روزهای دارای بارش) صورت گرفته است. در این فصل مناطق شمال شرق و جنوب دریاچه ارومیه، منطقه ای در شمال شرق حوضه و هم چنین یک ایستگاه در جنوب غرب دریاچه ارومیه دارای توزیع تراکم نامنظم در توزیع بارش تابستانه می باشند. در مقیاس سالانه بیشتر مناطق حوضه دریاچه ارومیه از تراکم متوسط برخوردار می باشند.
    نتیجه گیری
    در این مطالعه شاخص تراکم (CI) به منظور تحلیل پراکندگی و ساختار بارش روزانه در حوضه دریاچه ارومیه (در دوره آماری 2013 تا 1984) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بررسی شاخص تراکم در سطح حوضه مورد مطالعه نشان داد که بارش روزانه حوضه دریاچه ارومیه در هیچ یک از ایستگاه های مورد مطالعه در وضعیت منظم و به شدت نامنظم قرار ندارد. تمامی ایستگاه-های مورد مطالعه در وضعیت نسبتا منظم، تراکم متوسط و نسبتا نامنظم از نظر توزیع بارش روزانه قرار دارند. در این بین بیشتر ایستگاه های مورد مطالعه از نظر توزیع بارش روزانه در طبقه تراکم متوسط قرار دارند. در فصول پاییز، زمستان، بهار، تابستان و در مقیاس سالانه به ترتیب حدود 74، 90، 81، 74 و 84 درصد ایستگاه های باران سنجی مورد مطالعه تراکم متوسط بارش را شامل می-شدند.
    کلیدواژگان: الگوی بارش، تراکم بارش، دریاچه ارومیه، خشک سالی هواشناسی، منحنی لورنز
  • سهیلاسادات هاشمی * صفحات 179-194
    سابقه و هدف
    پتاسیم عنصر ضروری برای رشد گیاه می باشد و قابلیت استفاده و شکل های آن، تحت تاثیر ویژیگی های خاک، کانی شناسی رس و نوع کشت است. پتاسیم در خاک به چهار شکل محلول، تبادلی، غیرتبادلی و ساختاری وجود دارد. پتاسیم غیرتبادلی و ساختاری مربوط به محتوی برخی کانی ها همانند فلدسپارها و میکاها می باشد، در حالی که پتاسیم تبادلی به شکل یون-های جذب شده بر روی کانی های رس و مواد آلی مشخص می شود. پتاسیم محلول کمتر از یک درصد پتاسیم کل است. گیاهان در نیاز به پتاسیم متغییر و مقادیر متفاوتی از پتاسیم را جذب می کنند. اطلاعاتی در زمینه وضعیت پتاسیم خاک های استان لرستان و کرمانشاه و ارتباط با کانی شناسی رس تحت کشت های زراعی متفاوت وجود ندارد. بنابراین هدف از این مطالعه تعیین شکل های پتاسیم در برخی از خاک های مناطق درود، گیان و کنگاور تحت کشت های زراعی متفاوت و آنالیز کانی شناسی رس خاک های مورد مطالعه، برای یافتن ارتباط بین شکل های متفاوت پتاسیم و کانی شناسی رس بود.
    مواد و روش ها
    در بررسی حاضر، سه منطقه مختلف شامل گیان، درود و کنگاور، انتخاب گردیدند. سپس 15 سری خاک با ویژگی های و تاریخچه کشت زراعی متفاوت انتخاب، و خاک رخ ها حفر و تشریح شدند. خاک های انتخابی تحت کاربری مرتع، کشت گندم، برنج، ذرت، کلزا، چغندرقند و انگور بودند. نمونه های خاک از افق های مختلف، جمع آوری گردید و ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی خاک ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. شکل های مختلف پتاسیم شامل: محلول، تبادلی، غیرتبادلی و کل تعیین شد.
    یافته ها
    همه خاک ها آهکی بوده و در رده اینسپتی سولز طبقه بندی شدند. محتوی رس، سیلت، کربنات کلسیم معادل و موادآلی به ترتیب دارای دامنه بین 2/53-5/27، 8/49-21، 3/50 – 3/15 و 8/1 – 7/0 درصد بود. مقدار پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی و کل در خاک های مورد مطالعه به ترتیب دارای دامنه 62-3، 676-105، 2083-32 و 9333-3600 میلی گرم بر کیلوگرم بودند. نتایج نشان داد که میانگین مقدار پتاسیم محلول (mg/kg 2/44)، پتاسیم غیر تبادلی (mg/kg 4/1585) و پتاسیم کل (mg/kg 7251) در خاک-های شالیزار بالاترین بوده، که ممکن است بدلیل محتوی رس بالا و مقدار کربنات کلسیم پایین منطقه باشد. در حالی که مقدار پتاسیم تبادلی در کشت ذرت (mg/kg 4/676) بالاتر بود. مطالعات کانی شناسی نشان داد که کانی های اسمکتیت (30-20 درصد)، ورمی-کولیت (50-30 درصد) در سطح خاک، و کانی ایلیت (20-10 درصد) در افق های زیرسطحی از کانی های رسی عمده هستند. ارتباط معنی داری بین پتاسیم تبادلی و مواد آلی و محتوی رس مشاهده شد. شکل های متفاوت پتاسیم در خاک های مورد مطالعه به محتوی ایلایت و ورمی کولایت در جزء رس وابسته بودند.
    نتیجه گیری
    نتیجه گیری شد که بیشتر خاک های مطالعه شده، مقدار قابل توجهی از شکل های متفاوت پتاسیم را داشتند. خاک-های غرقاب، بالاترین مقادیر پتاسیم محلول، غیرتبادلی و کل را نسبت به غیرغرقاب ها دارا بودند. بنظر می رسد که ایلایت و ورمی-کولایت کانی های عمده نگهداری پتاسیم در شالیزارها هستند. کشت زراعی به دلیل تقاضای متفاوت پتاسیم و عملیت کشاورزی، اثر معنی داری بر وضعیت پتاسیم خاک های مطالعه شده داشت. به طور کلی توصیه می شود که تناوب زراعی و کانی شناسی رس برای مدیریت بهتر کوددهی پتاسیم، بایستی مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: ایلایت، پتاسیم تبادلی، پتاسیم کل، کشت برنج، ورمی کولایت
  • سهراب عزیزپور، علی شاهنظری*، میرخالق ضیا تبار احمدی، فاطمه کاراندیش صفحات 195-209
    سابقه و هدف
    استفاده از روش های حفظ ذخیره رطوبت خاک همراه با اعمال شیوه های مدیریت آبیاری نقش مهمی در سازگاری با مساله کم آبی و بحران آب خواهد داشت. لذا هدف از این پژوهش بررسی اثر همزمان اعمال کم آبیاری بخشی ریشه و ورمی کمپوست بر میزان آب مصرفی، عملکرد، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت و محتوای نسبی آب برگ (RWC) گیاه ذرت در منطقه ساری می باشد.
    مواد و روش ها: این آزمایش در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی به روش کرت یکبار خرد شده و در سه تکرار طی دو فصل زراعی در سال های 1393 و 1394 به اجرا درآمد. تیمارهای آزمایش شامل تیمار آبیاری کامل و کود شیمیایی (FIT1) به عنوان تیمار شاهد، تیمار آبیاری کامل و 50 درصد کود شیمیایی+ 5/5 تن ورمی کمپوست در هکتار (FIT2)، تیمار آبیاری کامل و 11 تن ورمی کمپوست در هکتار (FIT3)، تیمار کم آبیاری تنظیم شده در سطح 65 درصد و کود شیمیایی (DIT1)، تیمار کم آبیاری تنظیم شده در سطح 65 درصد و 50 درصد کود شیمیایی+ 5/5 تن ورمی کمپوست در هکتار (DIT2)، تیمار کم آبیاری تنظیم شده در سطح 65 درصد و 11 تن ورمی کمپوست در هکتار (DIT3)، تیمار کم آبیاری بخشی ریشه در سطح 65 درصد و کود شیمیایی (PRD1)، تیمار کم آبیاری بخشی ریشه در سطح 65 درصد و 50 درصد کود شیمیایی+ 5/5 تن ورمی کمپوست در هکتار (PRD2)، تیمار کم آبیاری بخشی ریشه در سطح 65 درصد و 11 تن ورمی کمپوست در هکتار (PRD3) بود. به منظور تعیین مقدار رطوبت خاک از رطوبت سنج TDR مدل TRIME-FM استفاده شد.
    یافته ها
    نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد اثر تیمارهای آبیاری بر همه ی پارامترهای فیزیولوژیکی در نظر گرفته شده در این تحقیق معنی دار بود. اثر تیمارهای کودی بر همه ی پارامترها به جز RWC معنی دار بود. بیشترین میزان عملکرد، برای تیمار FIT، در دو سال 1393 و 1394 به ترتیب برابر با 8 و 2/8 تن در هکتار به دست آمد. اعمال تیمار PRD باعث افزایش معنی دار عملکرد، عملکرد بیولوژیک و RWC در مقایسه با تیمار DI شد. استفاده از ورمی کمپوست به صورت تلفیقی با کود شیمیایی باعث افزایش عملکرد، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت شد. اعمال ورمی کمپوست باعث افزایش RWC در مقایسه با تیمار کود شیمیایی شد.
    نتیجه گیری
    در راستای سازگاری با مساله کم آبی، اعمال تیمار PRD2 توصیه می شود زیرا نسبت به کاربرد جداگانه PRD و ورمی-کمپوست، باعث صرفه جویی بیشتر در مصرف آب (3/26 درصدی) شد و با تیمار FIT2 اختلاف معنی داری از نظر عملکرد و سایر پارامترهای فیزیولوژیکی ذرت نداشت.
    کلیدواژگان: عملکرد، شاخص برداشت، محتوای نسبی آب برگ، ذرت
  • مجید باقری *، علیرضا واعظی صفحات 211-226
    سابقه و هدف
    نگهداری آب در خاک و افزایش محتوای رطوبتی خاک در پیرامون ریشه اولین راه برای افزایش عملکرد محصول به ویژه در زمین های دیم است. روش های کشاورزی همراه با ویژگی های ذاتی خاک (بافت خاک، ساختمان خاک و...) می توانند بر نگهداری آب در خاک و در نتیجه تولید محصول موثر باشند. بسیاری از دیمزارهای ایران در منطقه نیمه خشک واقع شده و معمولا در جهت شیب شخم خورده که رواناب را تسریع کرده و از این رو فرسایش خاک افزایش می یابد. تغییر جهت شخم از موازی شیب به روی خطوط تراز اولین راهکار برای حفظ آب در خاک است. با این حال تغییر جهت شخم با توجه به برخی از محدودیت های مزرعه و مشکلات رفت و آمد ماشین ها کمتر امکان پذیر است. انتخاب فاصله ردیف مناسب در کشتزار دیم شخم خورده در جهت موازی شیب برای حفاظت آب و خاک و تولید محصول حائز اهمیت است. لذا این مطالعه با هدف بررسی دو فاصله ردیف رایج و دو جهت شخم بر نگهداری آب و عملکرد محصول در کشتزارهای دیم در منطقه نیمه خشک انجام شد.
    مواد و روش ها
    این مطالعه در کشتزاری دیم با شیب حدود 10 درصد در استان زنجان طی دوره رشد گندم پاییزه از مهر 1394 تا تیر 1395 انجام شد. در مجموع 12 کرت آزمایشی (5/1 متر × 5 متر) به منظور بررسی اثرات دو فاصله ردیف (25 سانتی متر و 20 سانتی متر) و دو جهت کشت (موازی شیب و روی خطوط تراز) بر محتوای آب خاک و عملکرد دانه گندم انجام شد. خصوصیات خاک با استفاده از روش های رایج آزمایشگاهی تعیین شد. محتوای رطوبتی خاک با استفاده از دستگاه انعکاس سنجی حوزه زمانی (TDR) طی دوره رشد اندازه گیری شد. تغییرات فصلی محتوای رطوبتی خاک برای تیمارهای مختلف طی دوره رشد تعیین شد. رابطه بین عملکرد دانه گندم و محتوای رطوبتی خاک برای تیمارهای مختلف شخم تعیین شد. برای تعیین عملکرد دانه گندم، بوته-های گندم از سطح کرت در اوایل تیر با دست برداشت شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که محتوای رطوبتی خاک و عملکرد دانه گندم تحت تاثیر جهت شخم (به ترتیب 001/0>p و 01/0>p) و فاصله ردیف کشت (به ترتیب 001/0>p و 05/0>p) قرار گرفتند. میانگین محتوای رطوبتی خاک در روش شخم روی خطوط تراز نزدیک به 16 درصد بیشتر از مقدار آن در روش شخم در جهت شیب بود. میانگین محتوای رطوبت خاک در شرایط تیمار کشت با فاصله ردیف 25 سانتی متر 4/14 درصد بود که حدود 11 درصد بیشتر از مقدار آن در شرایط کشت با فاصله ردیف 20 سانتی متر بود. در تمام فصول محتوای رطوبت حجمی خاک در تیمارهای شخم خورده روی خطوط تراز و فاصله ردیف کشت 25 سانتی متر بیشتر از مقدار آن در روش شخم موازی شیب و فاصله ردیف 20 سانتی متر بود. در فصل بهار بیش ترین اختلاف رطوبتی خاک بین دو جهت شخم (57/2 درصد) و دو فاصله ردیف کشت (6/1 درصد) مشاهده شد. عملکرد دانه گندم در روش شخم روی خطوط تراز (1330 کیلوگرم در هکتار) و فاصله ردیف کشت 25 سانتی متر (1200 کیلوگرم در هکتار) بود که حدود 40 و 11 درصد بیشتر از مقدار آن در روش شخم موازی شیب و فاصله ردیف 20 سانتی متر بود. روابط معنی داری بین عملکرد دانه و محتوای رطوبتی خاک در دو جهت شخم و دو فاصله ردیف کشت مشاهده شد.
    نتیجه گیری
    این مطالعه نشان داد که جهت شخم در مرتبه اول و فاصله ردیف کشت در مرتبه دوم به عنوان عوامل موثر بر محتوای رطوبتی خاک و عملکرد دانه گندم هستند. بکارگیری فاصله ردیف کشت 25 سانتی متر همراه با روش شخم روی خطوط تراز بهترین اقدام برای افزایش نگهداری آب در خاک و افزایش عملکرد دانه گندم است. اهمیت این دو روش کشت در فصل بهار با بارش های شدید و پیاپی، آشکار است.
    کلیدواژگان: تغییرات فصلی، روش های کشت، منطقه نیمه خشک، نگهداشت آب
  • هدی قاسمیه*، نوید دهقانی، سیدجواد ساداتی نژاد، خلیل قربانی، امیراحمد دهقانی صفحات 227-240
    سابقه و هدف
    دما و بارش به عنوان دو متغیر مهم هواشناسی، خصوصا در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح هستند. در نتیجه، تعیین مقدار این متغیرها، تغییرات آن ها و پیش بینی این پدیده ها به منظور برنامه ریزی دقیق تر در مدیریت بخش های کشاورزی، اقتصادی و اجتماعی، ضروری می باشد. امروزه عدم تطابق مقیاس مکانی و زمانی مورد نیاز در مدل های بررسی کننده تاثیر تغییر اقلیم با خروجی مدل های GCM و نیاز به بررسی روند تغییر در متغیرهای حدی هواشناسی در مقیاس منطقه ای، باعث شده است تا روش های ریز مقیاس نمایی مختلفی توسعه یابند. از این رو هدف از این تحقیق، مقایسه تطبیقی مدل های داده کاوی در ریزمقیاس نمایی بارش و دما براساس داده های مدل گردش عمومی NCEP است.
    مواد و روش ها
    منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، حوضه آبخیز بازفت صمصامی است. این حوضه، یکی از زیرحوضه های کارون شمالی است که در شمال غربی استان چهارمحال و بختیاری واقع شده است. ایستگاه های باران سنجی و هیدرومتری مرغک در خروجی آن واقع شده است. در این پژوهش، کارایی چهار روش درخت تصمیم (M5)، نزدیک ترین همسایه (KNN)، روش پرسپترون چندلایه (MLP) و رگرسیون خطی ساده (SLR) برای مدل سازی بارش و دمای ماهانه ایستگاه مرغک در دوره آموزش 1990-1971 و دوره آزمون 1991-2000 با استفاده از پارامترهای خروجی NCEP مورد ارزیابی قرار گرفت.
    یافته ها
    نتایج مدل سازی بارش ماهانه با استفاده از مدل های مذکور نشان داد که خروجی همه مدل ها به جز مدلKNN ، مقادیر منفی را برای بارش ارائه می کنند. پیش بینی بارش توسط مدل درخت تصمیم در ماه های میلادی ژانویه، مارس، آوریل و دسامبر، دارای میانگین کمتری نسبت به مقادیر مشاهده شده (P) است. این وضعیت در سایر مدل ها نیز تا حدودی مشاهده می شود. همچنین با توجه به این که حد پایین بارش صفر است، از کم بودن مقادیر پیش بینی شده نسبت به مقادیر مشاهده شده می توان نتیجه گرفت که مقادیر حدی بیشینه بارش با این مدل ها به خوبی پیش بینی نشده است. پیش بینی بارش توسط همه مدل ها در همه ماه ها به جز ماه مه، دارای انحراف معیار کمتری نسبت به مقادیر مشاهده شده (P) است.
    نتایج پیش بینی دمای ماهانه نیز نشان داد که تنها خروجیMLP ، مقادیر منفی را برای دمای ماهانه ارائه می کند که این می تواند به دلیل خاصیت برون یابی و تعمیم در روش پرسپترون چند لایه باشد. همچنین انحراف معیار به دست آمده از تمامی مدل ها در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل، ژوئیه، اوت، اکتبر، نوامبر و دسامبر بیشتر از انحراف معیار دمای مشاهده شده است. نتایج تحلیل های آماری نیز نشان داد که مدل درخت تصمیم در مرحله آزمون با توجه به معیارهای ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین خطای اریب و ضریب همبستگی نسبت به مدل های دیگر، برآورد بهتری برای بارش و دمای ماهانه داشته است. اگرچه نتایج ضریب تعیین این مدل در مرحله آزمون برای برآورد دمای ماهانه، ضعیف تر از بارش ماهانه می باشد.
    نتیجه گیری
    نتایج بررسی کارایی چهار مدل KNN، M5، SLR و MLP در مدل سازی بارش و دمای ماهانه ایستگاه هواشناسی مرغک با داده های خروجی مدل NCEP، حاکی از ضعف این مدل ها در ریزمقیاس نمایی بارش و دمای ماهانه بود. بنابراین با وجود برتری نسبی مدل درخت تصمیم M5 نسبت به سایر مدل ها، استفاده از مدل های داده کاوی مذکور برای پیش بینی بارش و دما در ایستگاه مرغک توصیه نمی شود.
    کلیدواژگان: ریزمقیاس نمایی، درخت تصمیم (M5)، نزدیک ترین همسایه (KNN)، روش پرسپترون چند لایه (MLP)، رگرسیون خطی ساده (SLR)
  • احسان صفری، جواد مظفری * صفحات 241-254
    سابقه و هدف
    بحران آب در سال های اخیر سبب استفاده از پساب ها در سال های اخیر در بخش کشاورزی شده است. با توجه به نیاز روزافزون به پساب ها در کشاورزی، تصفیه پساب ها در کشور با هدف استفاده درکشاورزی در حال اجرا می باشد. بنابراین بررسی کاهش آلاینده های موجود در پساب ها ضروری می باشد. در این پژوهش استفاده از فیلترها و جاذبهای طبیعی نظیر زئولیتها، پرلیت و رزینهای آنیونی برای بهبود ویژگی های پساب مورد بررسی قرار میگیرد.
    مواد و روش ها
    این پژوهش در 18 ستون پی وی سی به منظور بررسی اثر فیلترهای ترکیبی، شامل زئولیت اصلاح شده، پرلیت و رزینهای آنیونی در کاهش آلودگی پساب خروجی انجام شد. واحدهای آزمایشی از لوله های پی وی سی با قطر 5/10 سانتیمتر و ارتفاع 60 سانتیمتر ساخته شدند. برای جلوگیری از خروج ذرات خاک، پنج سانتیمتر کف هر ستون از فیلتر ماسه ای پر شد. بر روی فیلتر ماسه ای به ارتفاع 40 سانتیمتر، خاک یا خاک ترکیب شده با زئولیت، پرلیت و رزین آنیونی به صورت مخلوط یا لایه به لایه پر شده است. آزمایشها در مجموع 9 تیمار با دو تکرار انجام گردید. طرح آماری شامل دو فاکتور روش کاربرد فیلتر ترکیبی (لای های و مخلوط) و درصد وزنی ذرات به کار رفته در فیلتر می باشد. اولین فاکتور، استفاده از زئولیت، پرلیت و رزین در دو خالت مخلوط و لایه به لایه و دومین فاکتور درصد زئولیت، پرلیت و رزین در دو سطح 2 و 4 درصد وزنی می باشد. تزریق پساب به داخل خاک به طریق غرقابی و 10 مرتبه با تناوب هفتگی تکرارگردید. آب خروجی پس از 24 ساعت از آبیاری جمع آوری گردید. اندازهگیری اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی زهآب خروجی از ستونهای آزمایش در آزمایشگاه صورت گرفت.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که تیمار لایه ای شامل زئولیت، پرلیت و رزین با چهار درصد وزنی، بیشترین اثر را در میان تیمارها دارد. بطوریکه مقدار BOD5 تا بیش از 47 درصد و COD بیش از 16 درصد کاهش یافته است. تیمار شاهد نیز کمترین تاثیر را با کاهش 2/36 درصدی برای BOD5 و 26/12 درصدی برای COD داراست. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از زئولیت، پرلیت و رزین به شکل مخلوط سبب کاهش BOD5 و COD نسبت به تیمار شاهد می شوند، اما تیمارهای لایه ای توانایی بیشتری در کاهش دارند. علاوه بر این، تاثیر پرلیت بیشتر از زئولیت در کاهش BOD5 و COD زهآب خروجی میباشد و هرچه درصد وزنی ذرات بکار رفته بیشتر باشد تاثیر آن بیشتر است.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد فیلترهای استفاده شده نسبت به تیمار شاهد، سبب کاهش بیشتری در مقادیر BOD5و COD می شوند. اما تغییر درصد وزنی فیلترها از 2 به 4 درصد وزنی، تاثیر چندانی بر میزان خروجی BOD5 و COD نداشته است. بیشترین مقدار کاهش BOD5 و COD برای فیلتر لایه ای حاوی زئولیت، پرلیت و رزین با درصد وزنی چهار درصد و کمترین آن برای فیلتر زئولیت با درصد وزنی 2 درصد می باشد. یکی از دلایل توانایی بیشتر برای جذب BOD5 و COD در ستون های لایه ای، سرعت کمتر گذر آب از این ستون هاست. لایه های زئولیت، پرلیت و رزین در ستون های خاک، از عبور مواد آلی جلوگیری می کنند و با کاهش غلظت این مواد، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی و بیوشیمیایی کاهش می یابد. مقایسه مقدار خروجی BOD5 و COD از ستون های آزمایشی نسبت به مقدار اجازه داده شده آن ها برای استفاده در کشاورزی، نشان داد که پساب خروجی قابلیت استفاده در کشاورزی را پیدا می کند.
    کلیدواژگان: پساب، فیلتر ترکیبی، BOD5، COD
  • علی صالحی جیریایی*، سید اسدالله محسنی موحد، جواد مظفری صفحات 255-267
    سابقه و هدف
    از جمله راه های اجرای آبیاری سطحی، آبیاری جویچه ای می باشد که مخصوص کشت های ردیفی است. در این روش آب بوسیله حرکت در جویچه ها، در اختیار گیاه قرار می گیرد و گیاه مورد نظر در روی پشته ها کشت می شود. میزان راندمان آبیاری در این روش پایین است و در بعضی مناطق به زیر 30 درصد می رسد. روش های زیادی تاکنون جهت افزایش راندمان این نوع آبیاری پیشنهاد شده است که به دلایل مختلف تا کنون به صورت فراگیر اجرا نشده است. بر روی روش آبیاری جویچه ای با پوشش نیم لوله سوراخدار که در این پژوهش پیشنهاد شده تا کنون هیچ گونه کار تحقیقی و عملی گزارش نشده است.
    موادو روش ها
    این تحقیق در دو مرحله انجام گرفته است. مرحله اول تحقیق در آزمایشگاه بر روی نیم لوله سوراخ دار انجام گرفت. مرحله دوم تحقیق در گلخانه صورت گرفت که در آن شاخص های عملکرد راندمان آب مورد نیاز، راندمان کاربرد، نسبت نفوذ عمقی، یکنواختی توزیع و نسبت رواناب پایاب در روش پیشنهادی با روش آبیاری جویچه ای معمول در یک شیار خاکی ایجاد شده در یک فلوم مورد مقایسه قرار گرفته است. در این تحقیق نیم لوله انتخابی از جنس پلی اتیلن به طول 4 متر و قطر 250 میلیمتر بود که در آزمایشگاه سوراخهائی به قطر 5 میلی متر و به فواصل 20 سانتیمتر در کف آن ایجاد شد. پس از گذراندن جریان آب از نیم لوله سوراخ دار با 3 دبی مختلف، 3 شیب مختلف و در3 مدت زمان مختلف، آبهای خروجی از سوراخها اندازه گیری شد. در این تحقیق ارتباط میزان دبی عبوری از نیم لوله، شیب کف و مدت زمان کارکرد سیستم در مقایسه با حجم آب خروجی از سوراخها بررسی شد. از آنجاییکه درصد شیب کف پارامتری بدون بعد است لذا در تحلیل ها و در مقایسه نتایج آزمایشات، به جای دبی از نسبت دبی(دبی رواناب تقسیم بر دبی ورودی به سیستم) و به جای زمان از نسبت زمان(زمان پیشروی تقسیم برزمان کارکرد سیستم)استفاده شده است.
    یافته ها
    نتایج مرحله اول تحقیق بر روی نیم لوله سوراخ دار در آزمایشگاه، نشان داد در حالتی که نسبت دبی (3020/0)، نسبت زمان (272/0) و شیب (6/2 درصد ) باشد بهترین یکنواختی توزیع نسبت به حالت های دیگر وجود دارد. در این حالت عمق نفوذ تقریبا یکنواختی از ابتدا تا انتها به دست آمد. در مرحله دوم، لوله سوراخ دار در کف شیار خاکی ایجاد شده در فلومی در داخل گلخانه و با شیب 6/2 درصد و نسبت دبی عبوری 302/0 و نسبت زمانی 272/0 مورد آزمایش قرار گرفت و با جویچه ای در خاک معمولی در داخل فلوم با شرایط مساوی مقایسه شد. درشاخصهای عملکرد پنج گانه بدست آمده برای هر دو آزمایش مشخص شد که انجام آزمایش با لوله سوراخ-دار هر چند که دارای مقدار رواناب بیشتری نسبت به روش معمول است، اما سایر موارد از جمله یکنواختی توزیع، بسیار مناسب تر از حالت آبیاری معمول می باشد.
    نتیجه گیری
    بهترین حالت بدست آمده از تحلیل نتایج، زمانی است که شیب 62/2 درصد، دبی ورودی 31/3 برابر دبی رواناب و مدت زمان کارکرد سیستم نیز 67/3 برابر زمان پیشروی باشد. این روش در مزارع کوچک که قابلیت اجرای سیستم های تحت فشار وجود ندارد، در دبی های کم که به علت حرکت کند آب تلفات نفوذ عمقی زیاد است و مدت زمان آبیاری و هزینه کارگری افزایش می یابد، در مزارعی که تعداد قطعات زمینهای کشاورزی زیاد است و به صورت خرده مالکی اداره می شوند بسیار قابل استفاده می باشد. لذا از منظر اقتصادی و اجتماعی و عدم پیچیدگی، بسیار کاربردی و قابل لمس برای کشاورزان می باشد.
    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، آبیاری با لوله های سوراخ دار، آبیاری سطحی
  • صدیقه بطالب لویی*، فرید مر، گونار جکس، بهمن خلدبرین، سروش مدبری صفحات 269-280
    سابقه و هدف
    غلظت بالای یون فلوئور در منطقه پشت کوه دشتستان استان بوشهر، باعث بروز بیماری فلوروسیس دندانی در ساکنین این منطقه شده است. غلظت بالای این یون در گیاه می تواند یکی از مسیرهای ورود این عنصر را به بدن فراهم می کند که این امر در کنار جذب فلوئور از منابع آب نیز می تواند احتمال بیماری فلوروسیس دندانی شدید در ساکنین منطقه پشت کوه دشتستان، استان بوشهر افزایش دهد. هدف از این پژوهش، تعیین غلظت فلوئور در خاک و انباشت احتمالی آن در گیاه بود.
    مواد و روش ها
    پشت کوه دشتستان بخشی از شهرستان دشتستان است در شرق و جنوب شرق شهرستان برازجان در استان بوشهر قرار گرفته است. به منظور بررسی مقدار فلوئور در خاک، از خاکهای نخلستان و مزارع گندم 34 نمونه خاک برداشت شد. برای تعیین احتمالی ارتباط pH و مقدار فلوئور در نمونه های خاک، pH در خاک اندازه گیری شد. همچنین جهت بررسی و تعیین غلظت فلوئور در گیاه، 14 نمونه گندم به تفکیک اندام ریشه و برگ - ساقه به همراه 10 نمونه خرما نمونه برداری و آنالیز شدند. اندازه گیری فلوئور در نمونه های خاک و گیاه به روش ذوب قلیایی و با استفاده از الکترود گزینشی فلوئور )متروم سویس مدل 78 یون سنج) انجام شد.
    یافته ها
    غلظت فلوئور در ریشه گندم با میانگین 30 میلی گرم بر کیلوگرم بیشتر از غلظت فلوئور در برگ - ساقه با میانگین 19 میلی گرم بر کیلوگرم است. غلظت فلوئور در خرما با میانگین 10 میلی گرم بر کیلوگرم، حاکی از انباشت بالای این یون در خرما را دارد. pH خاک عامل مهمی در زمین شیمی خاک های فلوئور دار می باشد. pH نمونه های خاک منطقه پشت کوه دشتستان با میانگین 03/8، pH بالایی را نشان می دهد. در شرایط فوق، یون فلوئور در خاک از حالت غیر متحرک خارج می شود و فلوئور موجود در خاک در این شرایط شسته شده و وارد آب و بافت گیاه می شود. همبستگی بالای pH و غلظت فلوئور در خاک، تاییدی بر این موضوع است. همچنین به دلیل نزدیک بودن شعاع یونی فلوئور به هیدروکسیل تبادل یونی بین این دو یون در شرایط pH بالا رخ می دهد.
    نتیجه گیری
    غلظت بالای فلوئور در خرما باعث جذب بالای فلوئور توسط ساکنین منطقه پشت کوه دشتستان می شود که از این لحاظ در وضیعت نگران کننده ای قرار دارند. بر اساس نتایج به دست آمده از غلظت بالای فلوئور در خاک و گیاهان، امکان انتقال این عنصر به چرخه غذایی بسیار بالا می باشد. شناسایی منابع آب با غلظت بالای فلوئور در منطقه در روند شناخت مناطق با منابع آب کم فلوئور کمک بسیاری می کند.
    کلیدواژگان: فلوراید، گندم، تحرک پذیری، زیست دسترس پذیری
  • گزارش کوتاه علمی
  • پیمان مختاری مطلق*، محمد علی غلامی سفیدکوهی، حسین شریفان صفحات 281-289
    سابقه و هدف
    محدودیت منابع آب کشور و اختصاص سهم بزرگی از آن به بخش کشاورزی و منابع طبیعی، افزایش کارایی مصرف و صرفه جویی آب را امری ضروری و حیاتی نموده است. در این زمینه استفاده از فن آوری نوین با کاربرد برخی مواد افزودنی مانند پلیمرهای سوپرجاذب به خاک در کاهش تنش های خشکی در مناطق خشک و نیمه خشک می تواند نقش مهمی ایفا می کند. پلیمرهای سوپرجاذب باعث افزایش ظرفیت نگهداری خاک و در نتیجه بهبود راندمان کاربرد آب در مزرعه می شود. آبیاری سطحی به دلیل سادگی، از رایج ترین روش های آبیاری به شمار می آید. تعیین پارامترهای نفوذ آب در خاک، یکی از گام های اساسی در طراحی و مدیریت سیستم های آبیاری سطحی است. هدف از انجام این مطالعه بررسی تاثیر سوپر جاذب بر روش های مختلف تخمین ویژگی های نفوذپذیری در آبیاری جویچه ای بر اساس سطوح ترکیب شده پلیمر سوپرجاذب در مزرعه مورد مطالعه می باشد.
    مواد و روش ها
    آزمایش در مزرعه آموزشی پردیس دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان واقع در شهرستان گرگان در شرایط بدون کشت انجام شد. در این تحقیق از چهار سطح ترکیبی 0، 7، 11 و 16 گرم پلیمر سوپرجاذب آ-200 با خاک در مترمربع در عمق 25 سانتی متر خاک و مقدار شدت جریان آب معادل 75/0 لیتر بر ثانیه در نظر گرفته شد. آزمایش در چهار تکرار آبیاری با طرح آماری کاملا تصادفی انجام شد. در این پژوهش دقت چهار روش برآورد نفوذ شامل روش های دونقطه ای الیوت و واکر، بنامی و افن، یک نقطه ای شپارد و همکاران و یک نقطه ای والیانتزاس و همکاران در صورت افزودن سوپر جاذب به خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار SIRMOD و مدل هیدرودینامیک کامل، مراحل آبیاری شبیه سازی شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که کمترین میانگین خطای نسبی (RE) در پیش بینی مقدار آب نفوذ یافته در روش الیوت و واکر برابر با 88/1 و بیشترین خطای نسبی (RE) در روش شپارد و همکاران برابر با 79/20 درصد شد. نتایج مطالعه نشان داد که در پیش بینی زمان پیشروی میانگین خطای استاندارد در روش الیوت و واکر با 02/1 درصد کمترین درصد خطا و بیشترین مقدار آن با 13/22 درصد در روش شپارد و همکاران بود و در پیش بینی زمان پسروی روش الیوت و واکر (62/1 درصد) دارای کمترین خطای استاندارد بود.
    نتیجه گیری
    نتایج این مطالعه نشان داد که در پیش بینی حجم آب نفوذ یافته، زمان پیشروی و زمان پسروی در آبیاری جویچه ای، رابطه الیوت و واکر بهترین برآورد را داشت و افزایش غلظت پلیمر سوپر جاذب و مراحل آبیاری درصدهای خطا در روش الیوت واکر و روش شپارد و همکاران، در مراحل پیشروی و پسروی روند کاهشی را نشان داد.
    کلیدواژگان: آبیاری سطحی، پسروی، پلیمر آ، 200، پیشروی، نرم افزار SIRMOD
|
  • Mehraneh Khodamorad Pour, Mohammad Javad Mashhadian, Abdoolah Taheri * Pages 1-24
    Background And Objectives
    In regional and local climate studies usually coarse-resolution outputs of global climate models are downscaled to produce necessary fine scale data. Regional climate modeling is a dynamical downscaling method. In this study HadGEM2 general circulation model outputs have been downscaled by RegCM4 Regional Climate Model coupled CLM4.5 land surface scheme. The model was run over Toyserkan plain for a reference period (1999-2005) for model evaluation and a projection period (2015-2025). In the projection period, regarding to the importance of water resources in the study area, water budget components and surface water balance equation have been evaluated.
    Materials And Methods
    For the reference period, daily modeled precipitation, temperature and runoff were compared with observed values at available meteorological stations in the region. Modeling efficiency, correlation coefficient, bias, mean absolute error and root mean squared error statistical indices were used to evaluate model’s simulations. Modeled precipitation was compared with observations of 6 available stations in the region, Observed temperatures of the station of Hamedan- Airport were also used for modeled temperature verification; For runoff verification, the only river station at the outlet of the catchment was used. Projections are based on RCP4.5 scenario of the Fifth Assessment Report of Intergovernmental panel on climate change. For the projection period spatiotemporal variations of surface water budget components including precipitation, evapotranspiration and runoff have been studied and water balance equation in the catchment has been evaluated.
    Results
    Model evaluation results showed that the model has its worst performance for runoff, because of low modeling efficiency and relatively large errors while has its best performance in simulating precipitation (especially for the first five stations) and temperature. Finally, the model shows its best performance for temperature and precipitation respectively, regarding to more positive efficiency, higher correlation and smaller errors. For the first year of projection period (2015) the highest values of precipitation occur in eastern and central parts while the lowest values occur in southwestern part of the catchment. Through the next 10 years (2016-2025), precipitation decreases in most parts except small parts in east and south of the catchment. The highest values of precipitation decrease (about %12) also occur in northeastern and central parts. Since the amount of precipitation determines available moisture, spatial distribution and variation of evapotranspiration are same as those for precipitation. The highest values of runoff occur in eastern and northeastern (high elevation) parts and during 2016-2025 a %30-50 increase in eastern part and a %10-20 decrease in central part will occur. Annual water budget evaluation shows that for 7 years there is a water balance, but for the remaining 3 years (2017, 2023 and 2024) differences between two sides of the water balance equation are large.
    Conclusion
    Considering small area of the catchment and short time of projection period that does not allow to detect impacts of climate change, small amount of mean 10-year difference between two sides of the equation (1.3 mm) shows that the model performance in estimating water balance for the catchment is acceptable. Generally, although the water balance estimation has been improved, the land surface scheme has shortcomings in water budget parametrization especially for runoff. But regarding to improvement of mean temperature simulation, model has an appropriate performance in simulating the energy budget.
    Keywords: Verification of climate models, RegCM4 Regional Climate Model, Model evaluation indices, Water balance, CLM4.5 land surface scheme
  • Mehdi Hashemi * Pages 25-47
    Background And Objectives
    Making an appropriate decision and providing solutions to improve the performance of irrigation networks require being aware of abilities and weakness of its components. This study initially identifies the upcoming treats, including natural, human-caused and operational hazards against the main water conveyance system in irrigation networks then presents a systematic framework assess the risk of irrigation network. Risk assessment method is widely used in the similar system such as urban water-supply system or wastewater collection, but so far it is not used in irrigation networks. This study at the first part has developed an integrated hierarchical such a way that it’s applicable for all of the irrigation districts considering different levels of operation and diversity of conveyance, regulation and delivery structures. At the second part assesses the risk of identified hazards.
    Materials And Methods
    by doing library research, field study and interview with experts, treating hazards of each component are identified. Likelihood, consequences of treating hazards and vulnerability of component against the hazards are determined by using questionnaires, and the risk of the component is calculated. To deal with the uncertainty of expert’s opinion, the calculation is based on triangular fuzzy numbers, and finally, in order to make the results of the model tangible, fuzzy numbers transform to crisp numbers. To obtain the weight of the component, treating hazards, consequence criteria, and vulnerability criteria method of the fuzzy analytic hierarchical process was employed and to aggregate, the result of risk assessment the method of simple order weighted was conducted.
    Results
    the result of risk assessment revealed that at hazards level, the five riskiest hazard are: poor maintenance in the main canal with risk of 1.758, vandalism in Nyrpic module with risk of 1.6, poor maintenance in intersection structures with risk of 1.618, untrained operators’ error and inaccurate calibration in operation able gates with the risk of 1.54 and1.4. The result of risk aggregation according to hierarchical structure showed that in conveyance system among conveyance, regulation and delivery structures, the third one is the most critical structure with the risk of 1.966. Between two source of water supply, reservoir and well, the risk was obtained 1.274 and 0.99 respectively and indicated the criticality on the reservoir in compare with well. In the systems level conveyance system with the risk of 1.937 has the most risk. The result of model sensitivity analyses indicated that the change of overlap area in fuzzy membership, used in scoring stage, changed caused 1.2% and 2.12% change in decrease and increase mode respectively and the prioritization of the component and the riskiest hazards have no changes.
    Conclusion
    According to the founding of this research and determined risk value, hazards prioritization revealed that pain part of risky hazards generally categorized in hazards group which is related to the operation so concentration to an operation method and risk reduction of this threatening can bost the Reliability of system performance. Considering capability of the proposed model in determining the probability of hazard occurrence, multidimensional consequence and assessing the vulnerability of component against the hazards and also rectifying shortcomings of other conventional assessment methods applying the proposed model as a decision support method during management process and making decision recommended.
    Keywords: risk assessment, fuzzy hierarchical system, irrigation network assessment
  • Hamidreza Boostani * Pages 49-71
    Background And Objectives
    Zinc (Zn) is an essential micronutrient that the higher plants require it for normal growth and quality and quantity development. High soil pH, low amount of soil organic matter and high calcium carbonate content are the most important factors that led to a decrease of Zn bioavailability in soil. The aim of this research was to investigate the effects of arbuscular mycorrhizae fungi inoculation and application of two types of organic manures and their derived biochars on distribution of Zn chemical forms in a calcareous soil after corn cultivation using a sequential extraction procedure.
    Materials And Methods
    To do this research, appropriate amount of soil from the surface layer (0-30 cm) of a calcareous soil was collected, air dried and passed through 2mm sieve. A factorial experiment as a completely randomized design was performed with three replications under greenhouse conditions. The first factor including organic manure at five levels (without organic manure (C), sheep manure (SM), poultry manure (PM), sheep manure biochar (SMB) and poultry manure biochar (PMB) each at 2 % w/w) and the second factor was fungal inoculation at three levels (non-inoculation (NG), inoculation with Funneliformis mosseae (FM) and Glomus versiform (GV)). Biochars were produced using the pyrolysis of organic manures (500 0C during 4 h) in the limited oxygen conditions. After applying treatments to the soil, corn seeds (Zea mays L.) were planted in plastic pots and held for 10 weeks. Sequential extraction procedure of sing et al. was used to determine the zinc chemical forms in the soil after corn cultivation. This procedure separate the soil Zn into 7 different fractions including: soluble笗Ⅺ砞榹 (WsEx-Zn), carbonatic (Car-Zn), Organic (OM-Zn), Manganese oxide (MnOx-Zn), Amorphous iron oxides (AFeOx-Zn), Crystalline iron oxides (CFeOx-Zn) and Residual (Res-Zn).
    Results
    The concentration of WsEx and OM fractions of Zn were significantly increased and Zn concentration in AFeOx and CFeOx forms were significantly decreased compared to control by application of fungi treatments. The greatest increase of Zn concentration in WsEx (31.9 %) and OM (12.9 %) forms were observed in the GV treatment. The sequence of effect of various organic treatments application on enhancement of Zn concentration in each chemical forms were different however, the effect of PMB treatment on increasing the concentration of most Zn chemical forms (Car-Zn (81.1 %), OM-Zn (42 %), MnOx-Zn (15 %) and AFeOx-Zn (14.1 %)) was more than the other organic treatments. Distribution of native Zn chemical fractions were as follows: Res >> CFeOx > AFeOx > Car > MnOx > OM > WsEx whereas the distribution of Zn chemical fractions as influenced by application of GV, PM and SMB treatments were changes in this way: Res >> CFeOx > AFeOx > Car > MnOx > WsEx > OM. There were positive and significant correlations between WsEx-Zn, Car-Zn, AFeOx-Zn and CFeOx-Zn fractions with DTPA extractable Zn, which is indicating the effective role of these fractions in the supply of required Zn plant. The results of interaction effects of treatments showed that the effect of simultaneous application of fungi and organic manure on the concentration of each Zn chemical fractions was different and depended on type of organic manure and mycorrhizae fungi applied.
    Conclusions
    Application of both species of arbuscular mycorrhizae fungi caused the conversion of Zn from less available forms to fractions with more bioavailability in the soil and the effect of the GV species was considerably more than the FM species. Also, Zn added to the soil as affected by application of organic manures, concentrated in fractions with more bioavailability and the effect of the PMB treatment was more obvious than the other treatments.
    Keywords: Glomus versiform, Funneliformis mosseae, Poultry manure biochar, Sequential extraction
  • Akbar Hassani *, Mehdi Nourzadeh Haddad Pages 73-91
    Background And Objectives
    Effect of organic and inorganic acids in calcareous soils of Iran has not been properly investigated. The aim of this study was to evaluate the effect of organic acids of acetic, citric and oxalic acid and mineral acids of sulfuric and phosphoric acid on the soil pH and EC and release of essential nutrients in soil solution.
    Materials And Methods
    To investigate for releasing nutrient by organic and inorganic acids, the two calcareous loamy soil samples were used. Extraction of soil with solutions of citric, acetic, oxalic, sulfuric and phosphoric acid in concentrations of 1, 5 and 10 mM (25 ml of solution and 10 grams of soil) and deionized water as control for 1 hours was done. The pH value and electrical conductivity of solutions were measured immediately after extraction. Concentrations of potassium, phosphorus, calcium, magnesium, ammonium, nitrate, iron, zinc, copper and manganese was measured in the obtained extract.
    Results
    In general, the pH value of the soil extractions decreased after one hour between 0.03 to 1.66 unit. The pH reduction was almost the same in both soils. The pH value was reduced with increasing acid concentration. Phosphoric acid treatment with 10 mM concentration in both soil samples showed the greatest decrease in pH. Various concentrations of organic and inorganic acids had a significant positive effect on released phosphorus, potassium, calcium, magnesium, nitrate, ammonium and micronutrients. The highest released P, Ca, Mg and ammonium with amount of 4.23, 1078, 2797 and 67.2 mg per kg of soil respectively and also the highest amount of Zn and Cu with amount of 61 and 74 µg per kg of soil was seen in 10 mM concentration of acetic acid in soil 2. The highest released K and nitrate with amount of 673 and 247 mg per kg of soil respectively was seen in 10 mM concentration of phosphoric acid in soil 2. The highest released Fe and Mn with amount of 5420 and 10320 µg per kg of soil respectively was seen in 10 mM concentration of citric acid in soil 2.
    Conclusion
    The results of this study showed that the use of organic and inorganic acids in the soil, depend on acid type caused the release of essential nutrients in short time (1 hour) in the soil solution. Also phosphoric acid has the greatest effect on soil pH reduction.
    The results of this study showed that the use of organic and inorganic acids in the soil, depend on acid type caused the release of essential nutrients in short time (1 hour) in the soil solution. Also phosphoric acid has the greatest effect on soil pH reduction.
    Keywords: acetic acid, citric acid, oxalic acid, phosphoric acid, sulfuric acid
  • Shahram Mahmoud Soltani * Pages 93-109
    Background And Objectives
    Phosphorus (P) has been one of the major nutrients limiting agricultural production in many rice growing regions of the world, and certainly this is the case in north of Iran, where soils deficient in proper and balanced P management in the cultivated paddy fields. Phosphorus (P) chemistry in paddy soils is complicated due to various chemical and biological processes involve in its availability through various P fraction pools. Therefore, P fractions play a crucial role on soil available P supplying capacity especially in paddy fields. Proper and effective managerial practices of P and assessment of their effects on rice production requires an understanding of their variability in concentration across the fields. The spatial variability of soil properties and P content is the outcome of the interaction of several soil characters and processes and in agricultural fields involves also effects of management practices. Thus, the objective of this study was to conduct a large-scale analysis of the spatial variability of available and organic P, and also inorganic P fractions, and the important physical and chemical soil characters on P factions’ distribution for better fertilizers managerial practices.
    Materials And Methods
    This experiment was conducted at Some-e-Sara city in Guilan province. Soil samples were collected from 103 paddy fields with uniform geographical distribution in grids of 2x2 km. Soil samples were analyzed to determine available P, organic P, their effective physical and chemical properties (Texture, pH, CEC, T.N.V, Clay and O.C), and also sequentially extracted to determine inorganic P fractions(soluble P, Al-P, Fe-P and Ca-P). Descriptive and spatial variability analysis, and mapping was done by using SPSS (ver. 16), GS (ver. 5.1) and Arc GIS (Ver. 9.1), respectively.
    Results
    The highest coefficients of variation belonged to available P and its controlling P fractions, Al and Fe bounded P, about 132 and 194, respectively, whereas, pH showed the lowest CV, 10.6. The nugget to sill ratio ranged from 12 to 60% for almost all the studied data sets, showing moderate to strong pattern of spatial dependence. The small to moderate nugget effects also indicate that the sampling grid used was proper to reflect the spatial dependence of the studied soil properties and P fractions. Analysis of semivariogram corresponding to experimental data sets showed that the values for the range of spatial dependence of the semivariogram models varied from 2700 to 6000 m. Based on the results obtained from linear correlation analyses and spatial distribution maps, available P strongly correlated with both Al and Fe-P fractions and OC, about 0.84, 0.94 and 0.40, respectively.
    Conclusions
    Based on the results obtained from linear correlation analyses and spatial distribution maps, available P strongly correlated with both Al and Fe-P fractions and OC. Therefore, we concluded that determination of spatial correlation’s area of these soil chemical properties can effectively improve P fertilizers management in paddy fields. In this case, incorporation of remained rice straw with soil through shallow ploughing two weeks after grain harvesting enhance the oxidative condition of soil and consequent better straw decomposition increase the soil available P balance. These two mechanisms considerably decrease application of P fertilizers. Moreover, due to lack of, and/ or, insufficient P application in studied area, continuous flooding influence on available P condition by altering soil oxidative status to reduced, naturalizing the pH, and increasing P minerals stability.
    Keywords: paddy soils, Spatial variability, Phosphorus fractions
  • Hirad Abghari *, Mehdi Erfanian Pages 111-127
    Background And Objectives
    Drought is a normal and continuous feature of climate. Although, Most of people consider as a rare and random event, But this phenomenon are main features and iterative in the different climate. From the perspective of meteorologists, there is no difference between Regions and temporal distribution rainfall in one or several seasons, only the amount of precipitation during the water year is especially important. Droughts often started from meteorological drought and hydrological drought, and goes to socio-economic drought. One of the problems that humanity is facing, especially in recent years, is the water crisis and drought. Almost every five years, a period of two or three-year drought in the country have been seen. This droughts reduced the groundwater and surface water resources and leading to reduce the amount usable water. This shows important of water resources management, the aim of this study is drought monitoring in the meteorological and hydrological aspect using the SPI and SDI indices in the West of Lake Urmia.
    Materials And Methods
    In this study, inspections and completing of the statistical gaps considered, and the number ten meteorological stations and five hydrometric stations with a length of 32 years selected. The Kolmogorov–Smirnov (K–S) used to check the goodness of fit for the precipitation and stream flow data using means of an adjusted normal distribution. After determine the correlation, Determined compliance classes between Standardized Drought Index and Stream-flow Drought Index with giving codes between one to eight climatic different classes introduced and calculate the sum of The Square for absolute value the difference between classes. The spatial distribution of drought severity obtained from the SDI and SPI indices in October–December (3-month), Oct–March (6-month) and 12-month (Year) of the 1999-2000 was shown. The Spearman correlation test was further applied to explore the relationships between meteorological droughts and hydrological droughts based on the SPI and SDI series respectively. Different combinations of periods including no-lag, 1 month-lag, 2 month-lag, and 3 month-lag between the meteorological and hydrological droughts considered.
    Results
    Kolmogorov-Smirnov test results, showed that all of the series follow a normal distribution. The results of the goodness-of-fit K-S test showed that the log-normal distribution was the best fit probability distribution for the stream flow series and normal distribution for the period October-December and in other period's gamma distribution, was the best fit probability distribution for the precipitation series. The results of Spearman correlation and non-compliance between indices SPI and SDI For the entire study area shows, the highest correlation is related to the period of October-June. The Spearman correlation analysis was applied to explore the relationships between meteorological and hydrological droughts which indicated a strong correlation between Apr–Jun -SPI series and the May–Jul -SDI series with a value of 0.67.
    Conclusion
    This study aimed at Monitoring droughts meteorological and hydrological using the SPI and SDI indices by considering the different delays in the West of Lake Urmia the K–S test was applied to all time series to test which distribution fitted the time series best. The exponential, gamma, uniform, log-normal and normal distributions were tested, and ultimately, the latter was used log-normal and gamma distributions, respectively to calculate the SDI and SPI. Considering to fluctuations intense in rainfall in recent years, its impact is evident in the volume flow of passing, so the effective development and implementation of programs and utilization of water resources and of the effects of drought when the flow volume fluctuations can greatly Reduction transmission losses incurred.
    Keywords: drought, SDI, SPI, Uremia Plain
  • Ebrahim Asadioskouei, Mohammad Reza Yazdany, Amin Alizadeh, Mohammad Moosavi * Pages 129-145
    Background And Objective
    Temperature is one of the most basic meteorological parameters of frequency applications in agricultural science and technology. The aim of this study was to compare the data recorded in a standard synoptic weather station (Rasht agro meteorology station) and temperature recorded in rice fields and in the average canopy height of rice.
    Material and
    Methods
    For this purpose, the temperature of paddy field installed in standard screen box is measured in 65 cm in height using thermograph and thermometer, and it was compared with the data of the Agricultural Meteorological Station in the vicinity of the farm.
    Results
    Results show that temperature changes during the season at the station and farm and in all measurements are incremental, but the increase in the maximum is higher than the minimum. The mean comparisons of the canopy have a significant difference in measurements of farm and the station. Differences in maximum temperature are greater than the minimum temperatures, indicating that the effect of farm microclimate on reducing the maximum temperature is more effective. The differences of field (daily) thermometer and stations in the whole season were between 1.1 and 6.1 degrees Celsius respectively in average temperature and maximum, but no significant difference in minimum is seen. In this study, growing degree days (GDD) calculated from three sources has significant differences and reflects the importance of accuracy in the calculation of these parameters in agricultural meteorology. Before the end of the growth phase (Phase II) there is no significant difference between the thermometer in field and station, so station data can be used directly instead of field data. Most differences are seen in the middle stage and end-stage growth (0.9 and 2.3 degrees Celsius on average and 1.4 and 2.9 degrees Celsius of the maximum). Maximum and mean temperatures of the whole period at stations with coefficients of determination values, 0.79 and 0.74, can be converted to farm temperature. By stopping irrigation and entering to complete maturity, the similarity between the field and the station records become greater. Because minimum temperatures last longer than the maximum and there is sufficient time for thermometer to be adjusted to the environment, the registered minimum in the thermograph has less difference than the maximum data in comparison of the same elements in stations.
    Conclusion
    Development of canopy causes significant differences between data recorded in paddy field and station and difference in maximum temperature is more than minimum temperature. The accuracy of data which is measured by thermograph and to extract maximum and minimum temperatures, it is important to consider the persistence of the temperature, If the temperature continues longer hours it has probably more accurate results. However both maximum and minimum temperatures have increasing trend, the difference between maximum and minimum increase during the season in all methods. Rain reduces the difference between the maximum and minimum temperature. With the interruption of irrigation and reaching maturity stage, the difference between the station and the farm is not meaningful.
    Keywords: minimum, maximum temperature, temperature of paddy field, temperature of station, thermograph, thermometry
  • Mohsen Hosseinalizadeh, Ali Najafi Nejad* Pages 147-162
    Background And Objectives
    An important form of gully erosion which usually develops in farmlands is ephemeral gully erosion. Researches have shown that soil loess due to ephemeral gullies is around 2 to 90 m3.h1.yr1. Given the high soil loess of loess deposits and intensive cultivated lands in Golestan province, assessment of factors affecting the development of ephemeral gullies is of great importance. The main objective of this study is the efficiency assessment of the Ephemeral gully erosion model (EGEM) to estimate gully erosion in the Iky-Aghzly watershed.
    Materials And Methods
    The area of Iky-Aghzly watershed is around 703 hectares, located in the basin of the Gorganroud (Golestan province). Its mean annual precipitation and temperature is 424 mm and 15.7 ºC, respectively. Through field reconnaissance in three stages (seasonally), 12 ephemeral gullies were identified and their locations recorded by GPS. Morphometric characteristics recordings and soil sampling were conducted in the head of gullies as well. Apart from measuring of morphometric characteristics and soil physicochemical properties, physical specifications of watershed adjacent to each gully was calculated. EGEM efficacy was validated by Chi-square test in R software, by comparing the observed variables (mean annual soil erosion and width of ephemeral gullies) with the same variables estimated by the model.
    Results
    The average soil loss caused by ephemeral gully erosion was around156.7 t yr-1 for all ephemeral gullies. The depth and width of gullies was between 10 to 45 cm and 15 to 60 cm in the last measurements. The average soil loss per each ephemeral gully was around 3.76 to 12 t h-1.
    The results showed that there is a significant difference at the 5% level between the measured annual average gully erosion rate and estimated erosion by the model. But the annual average width of ephemeral gullies corresponding to the model output variable, was not significantly different. The rate of ephemeral gullies erosion estimated by The EGEM is not acceptable in the Iky Aghzly watershed, while the width of ephemeral gullies (EGEM) was near the observed width.
    Conclusion
    Generally, according to the results of this research, it can be concluded that the ephemeral gullies were formed coinciding with the autumn rains and tillage (4 ephemeral gullies) and in the late winter (8 ephemeral gullies (.The reasons for ephemeral gullies emerging are rainfall intensity, antecedent soil moisture content, tillage along the slopes in the study area. According to these results, for accurate assessment of EGEM as event-based model in Iky-Aghzly watershed, individual participations is recommended.
    Keywords: loess deposits, Ephemeral gully erosion model, Morphometric characteristics, Chi-square
  • Yousef Ramezani *, Abbas Khashei-Siuki, Mohammad Nazeri Tahrudi Pages 163-177
    Background And Objectives
    Concentration Index (CI) is actually an index to examine the statistical characteristics of daily precipitation. This concept could be also used in irrigation planning and designing new systems. Unbalanced distribution of precipitation could reduce the agricultural crops yield through reduction of moisture in soil and increment of irrigation periods. Besides, unbalanced distribution of precipitation means drought. The precipitation less than regional average may cause dangerous floods since soil moisture will reduce and vegetation will be destroyed. The aim goal of this study is evaluation the distribution and concentration of daily rainfall in the basin of Lake Urmia.
    Materials And Methods
    In this study used the 42 rain gaging station in Urmia Lake basin to evaluation the daily precipitation concentration. Concentration Index (CI) and related concentration curve are in fact used to define inequality quantity of a parameter from a specified variable. For example, it could be used in statistics to determine improved level of health subside for poor people in different countries as well as precipitation dispersion in an area or country. Concentration Index is defined by a concentration curve (Lorenz Curve). The Lorenz curve is actually a concept used in economic theories to examine the temporal-spatial changes in time series of daily precipitation and concentration
    Results
    The results of CI index in Lake Urmia basin during the statistical period in spring showed that CI>0.6 is not observed in none of the areas under study. Majority of Lake Urmia areas in spring had the CI values between 0.4 and 0.5. In this season (spring), aggressive and terrifying precipitations were observed in none of the basin areas. As spring in the study under area in autumn, CI> 0.6 was not observed in any of the stations studied. In winter as well as spring and autumn, a part of the South and the Northeast of Lake Urmia and also an area of the Northeast of basin had average CI between 0.5 and 0.6 in statistical period and show the high concentration of daily precipitation and irregularity in distribution of daily precipitation in these areas. It can be concluded that the amounts of daily rainfall in listed areas were not divide into rainfall days. The CI in most of the areas under study were between 0.4 and 0.5. The southern areas of Lake Urmia basin had severe irregular precipitation in summer and it could be concluded that 70% of rainfalls in this season occurred only in 25% of rainfall days. In this season the Northeast and South regions of Lake Urmia, an area in Northeast of Lake as well as a station in the Southwest of lake had irregular distribution of precipitation in summer. In annual scale, most of the Lake areas had average concentration. In annual scale, similar to seasonal scale, Northeast and South of lake had more irregular concentration compared to other areas.
    Conclusion
    In this study to evaluation the concentration and pattern of daily precipitation in Urmia Lake basin in period of 1984-2013 used the concentration index (CI). The results of concentration index in basin area showed that daily precipitation in Lake Urmia basin was not in regular and severe irregular situation in none of the stations under study. The entire stations surveyed were in relatively regular, average concentration and relatively irregular situation in terms of daily precipitation distribution. Most of the studied stations were in average concentration category in terms of daily precipitation concentration. In autumn, winter, spring and summer in annual scale, almost 74, 90, 81, 74 and 84% of stream-gaging stations showed average precipitation concentration.
    Keywords: precipitation pattern, precipitation concentration, Lake Urmia, meteorological drought, Lorenz curve
  • Soheila Sadat Hashemi * Pages 179-194
    Background And Objectives
    Potassium (K) is an essential element for plant growth and its forms and availability may be affected by soil properties, clay mineralogy and crop cultivation. Potassium exists as four forms in soil including soluble, exchangeable, non- exchangeable and structural. The non-exchangeable and structural K are related to the content of some minerlas like feldspars and micas; while exchangeable K is defined as K ions adsorbed on clay minerals and organic matter. Soluble K constituted
    Materials And Methods
    In the current investigation, three different areas incluging Gyan, Droud and Kangavar were selected. Then 15 soil series with different properties and crop cultivation history were selected and soil profiles were dugged and described. The selected soils were under cultivation of orchard, wheat, rice, maize, canola, sugar beet and grape. Soil samples were collected from different horizons and physicochemical and mineralogical characteristics were measured in the laboratory. Different forms of K including soluble, exchangeable, non-exchangeable and total were determined.
    Results
    All soils were calcareous and classified as Inceptisols. The contents of clay, silt, calcium carbonate equivalent and organic matter ranged 27.5-53.2, 21-49.8, 15.3-50.3 and 0.7-1.8 percentage, respectively. The contents of soluble, exchangeable, non-exchangeable and total K in the studied soils ranged 3-62, 105-676, 32-2083 and 3600-9333 mg/kg, respectively. Results indicated that the mean contents of soluble (44.2 mg/kg), non-exchangeable (1585 mg/Kg) and total K (7251 mg/Kg) were the highest in paddy soil may be due to the higher clay content and lower content of calcium carbonate content; while the exchangeable K content was the highest in the soils under maize cultivation (676.4 mg/Kg). Mineralogical analysis indicated that smectite (20-30%), vermiculite (30-50%) and illite (10-20%) are the predominant clay minerals in the surface and subsurface horizons, respectively. Significant relationships were observed between exchangeable K and organic matter and clay contents. Different forms of K in the studied soils was also correlated with illite content of the clay fraction.
    Conclusion
    It is concluded that most studied soils had considerable contents of different K forms. The paddy soils had higher contents of soluble, non-exchangeable and total K than non paddy soils. It seems that illite and vermiculite are the predominant K-bearing minerlas in paddy soils. Crop cultivation had significant effects on K status of the studied soils due to different K demand and agricultural practices. Generally, it is recommended that crop rotation and clay mineralogy should be considered for better management of K fertility.
    Keywords: Illite, Exchangeable K, Total K, Rice cultivation, Vermiculite
  • Ali Shahnazari * Pages 195-209
    Background And Objectives
    Using soil moisture storage techniques, simultaneously with irrigation management practices play an important role in coping with the problem of water shortage and water crisis. Therefore, the aim of this study was to evaluate the simultaneous effect of partial root zone drying and vermicompost on the water use, yield, biological yield, harvest index and leaf relative water content (RWC) of maize in sari.
    Materials And Methods
    The experiment was arranged in split plots based on complete randomized block with 3 replications were carried out during years 2015 to 2016. The experiment treatments were full irrigation and chemical fertilizer (FIT1) as control treatments, full irrigation and 50% chemical fertilizer 5.5 tons per ha of vermicompost (FIT2), Full irrigation and 11 tons per ha of vermicompost (FIT3), deficit Irrigation and chemical fertilizer (DIT1), deficit irrigation and 50% chemical fertilizer 5.5 tons per ha of vermicompost (DIT2), deficit irrigation and 11 tons per ha of vermicompost (DIT3), partial root zone drying irrigation and chemical fertilizer (PRD1), partial root zone drying irrigation and 50% chemical fertilizer 5.5 tons per ha of vermicompost (PRD2), partial root zone drying irrigation and 11 tons per ha of vermicompost (PRD3); while in DI and PRD 65% water of FI was irrigated. TDR access tubes were installed in the soil profile to measure soil water content.
    Results
    The results showed that the effect of irrigation treatments was significant on all physiological parameters considered in this study. The effect of fertilizer treatments was significant on all parameters except RWC. The highest yield was attained in FIT2 treatment, equal with 8 and 8.2 tons per ha in 2015 and 2016, respectively. The PRD treatments was caused to significant increase in yield, biological yield and RWC compared with the DI treatment. The use of vermicompost in combination with chemical fertilizer increased yield, biological yield and harvest index. Vermicompost increased RWC was compared to chemical fertilizer.
    Conclusion
    simultaneous use of PRD and vermicompost was saved more water (26.3 %) than using them separately. Compared with FIT2 treatment was no significant difference in the values of yield and other physiological parameters of maize. Therefore, PRD2 is recommended to compatibility with the problem of water shortage.
    Conclusion
    simultaneous use of PRD and vermicompost was saved more water (26.3 %) than using them separately. Compared with FIT2 treatment was no significant difference in the values of yield and other physiological parameters of maize. Therefore, PRD2 is recommended to compatibility with the problem of water shortage.
    Keywords: Yield, Harvest index, leaf relative water content, maize
  • Majid Bagheri *, Alireza Vaezi Pages 211-226
    Background And Objectives
    Water retention in the soil and increasing soil water content in the rhizosphere is the first way to enhance crop yield particularly in the dry-farming lands. Agricultural practices along with intrinsic land characteristics (topography, soil, etc.) can affect the water retention in the soil and in consequence crop production. Most of these lands in Iran are located in semi-arid regions and are usually ploughed along the slope which accelerates the water runoff, hence increasing soil erosion. The change of plough direction from slope direction to contour line is the first strategy for water retention in the soil. However, there is no possible for the changing plough direction due some limitations in the farm and restriction on the movement of cultivation machines. The choice of proper row spacing is important in the dry-farming lands ploughed in the slope direction for water conservation as well as crop production. Therefore this study was carried out to investigate the effect of two common row spacing in two plough directions on the water retention and wheat grain yield in a dry-farming land in semi-arid region.
    Materials And Methods
    The study was conducted in a dry-farming land with 10% slope steepness in Zanjan during winter wheat growth period from October 2015 to June 2016. A total of 12 plots (1.5 m × 5 m) were installed to study the effect of two row spacing (20 cm and 25cm) in two plough directions (up to down slope and on the contour line) on the soil water content (SWC) and wheat grain yield (WGY). Soil properties were determined using the common methods in the lab. SWC was determined by a Time- Domain Reflectometry (TDR) interval during the growth period. Seasonal variation of SWC for different treatments were determined during the growth period. WGY for different row spacing and plough directions was related to SWC. Wheat plants were harvested from all plot surfaces to determine WGY early June.
    Results
    Results indicated that both SWC and WGY were significantly affected by plough direction (P
    Conclusion
    The study revealed the plough direction in the first order and the row spacing in the second order are the major factor controlling SWC as well as WGY in the dry-farming lands. Application 25 cm row spacing with contour line plough is the best cultivation method for increasing water retention and achieving higher WGY. The importance of these two cultivation methods is obvious in spring when rainfalls are intensive and frequent.
    Keywords: Seasonal variation, Cultivation methods, Semi-arid region, Water retention
  • Hooda Qasemiye * Pages 227-240
    Background And Objectives
    Temperature and rainfall are two important meteorological variables, especially in arid and semi-arid areas. As a result, determining the value of these variables, their changes and prediction of these phenomena are necessary for more precise planning in the management of agricultural, economic and social sectors. Nowadays, incompatibility of temporal and spatial scales required in investigated models on the effect of climate change with GCM outputs and the need to assess the change trend in meteorological threshold variables at the regional scale has led to develop various downscaling methods. So, the aim of this study is the comparative comparison of data mining models in downscaling of rainfall and temperature based on data of NCEP general circulation model.
    Material and
    Methods
    The study area in this research is bazoft- e- Samsami watershed. This basin is one of the northern Karun sub-basins located in the northwest of Chaharmahal and Bakhtiari province. Marghak rain gauge and hydrometric stations are located at its outlet.
    In this study, the performance and efficiency of four methods including decision tree (M5), Nearest Neighbor (KNN), Multilayer Perceptron (MLP) and Simple linear regression (SLR) were evaluated for modeling monthly rainfall and temperature of Marghak station during the training period of 1971-1990 and The 1991-2000 test period using NCEP output parameters.
    Results
    Monthly rainfall modeling results using mentioned models showed that the output of all models except the KNN model provides negative values for rainfall. The rainfall prediction by M5 model in January, March, April and December is lower than the observed values (P). This situation is also somewhat seen in other models. Also, given that the minimum rainfall is zero, it can be concluded from the low predicted values rather than observed values that the maximum limit of rainfall with these models is not well predicted. The prediction of rainfall by all models in all months except May has a lower standard deviation than the observed values (P).
    The predicted results of monthly temperature also showed that only MLP output provides negative values for the temperature, which can be due to the extrapolation and generalizationin in MLP method. Also, The standard deviation obtained from all models in January, February, March, April, July, August, October, November and December is more than standard deviation of observed temperature. The results of statistical analyzes also showed that M5 than the other models in the test stage according to RMSE, MBE and R2 have better estimates for rainfall and monthly temperature. Although the results of determination coefficient (R2) in the test stage for monthly temperature estimation are weaker than monthly rainfall.
    Conclusion
    The results of the efficiency of four models of KNN, M5, SLR and MLP in monthly rainfall and temperature modeling in Marghak meteorological station with NCEP output data showed that these models were weak in downscaling the monthly rainfall and temperature. Therefore, despite the relative superiority of M5 model compared to other models, the use of these data mining models is not recommended to predict rainfall and temperature variables in Margak station.
    Keywords: Downscaling, Decision Tree (M5), Nearest Neighbor (KNN), Multilayer Perceptron (MLP), Simple Linear Regression
  • Ehsan Safare, Javad Mozafari * Pages 241-254
    Introduction
    In recent years, water crisis has caused wastewater using in agriculture section. According to the welcome and the need to use wastewater and recycled water in agriculture, more wastewater treatment plants in the country with the aim of reuse of wastewater in agriculture, are designed and implemented. Treatment action cause to the amount of organic material to be refined. So, Investigation of wastewater pollution reduce is necessary .In this Investigation, the use of filters and natural absorbent such as zeolite, perlite and anionic resin to improve wastewater characteristics will be examined.
    Material and
    Methods
    This study was conducted in 18 PVC columns to evaluate the combination filters, including modified zeolite, perlite and anion resins to reduce pollution in wastewater. Test units are made of PVC pipe internal diameter 10.5 cm and a height of 60 cm. Five centimeters bottom of each column were filled out using a sand filter to prevent soil particles. On the sand filter, to a height of 40 cm of soil or soil combined with modified zeolite, perlite and anion resin as mixed or layers was filled. The experiment consisted of nine treatments and two replications. The statistical plan was conducted in a completely randomized plan with two factors. The first factor, the use of modified zeolite, perlite and resin include of two mixed and layer by layer types and the second factor is the percentage of modified zeolite, perlite and resin in two levels 2 and 4 weight percent. To measure BOD5 and COD, wastewater was injected in columns 10 times the frequency of weekly. Drainage wastewater collect from columns 24 hours after were irrigated. After the ninth round took a leaching. Then the samples were transferred to the laboratory for the measurement of BOD5 and COD.
    Result and
    Discussion
    The results show that layer treatment including zeolite, perlite and resin with 4 weight percent, has the highest effect among all treatments. As amount of BOD5 and COD declined more than 47 and 16 percent, respectively. Control treatment has the lowest effect with 36.2 percent for BOD5 and 12.26percent for COD, too. Also, results show the use of zeolite, perlite and resin to form of mixed, cause to reduce the BOD5 and COD than the control column, but the layer column are more able to reduce them. Moreover, effect of perlite is more than to zeolite to decline BOD5 and COD and more weight percent of used particles cause more effect of them.
    Conclusion
    The results show, used filters decline more in BOD5 and COD than to control treatment. But weight percent change of filters from 2 to 4 percent doesn’t have a lot of effect on BOD5 and COD.
    Application of combination filter as layer by layer including zeolite, perlite and resin with 4 weight percent has most effect on reduce of output BOD5 and COD and the lowest of effect is for zeolite filter with 2 weight percent. One of the reasons for higher ability to remove BOD5 and COD wastewater in layer column is slower passing of water from this column. Zeolite, perlite and resin layers in the soil column prevent the cross of organic material and due to the low concentration of organic matter in the drainage water, chemical and biochemical oxygen demand was reduced. Also, compare of the BOD5 and COD amount of output from test columns to the amount authorized for use in agriculture shows that its value is less than the allowed limit.
    Keywords: Wastewater, Combination filter, BOD5, COD
  • Ali Salehi Jiryaee * Pages 255-267
    Introduction
    One of the ways to carry out surface irrigation is furrow irrigation, which is special for row crops. In this way the water by coming in parallel furrow, placed at the disposal of the plant and the intended plant are grown in ridges. In this method the irrigation efficiency is low and in some areas reach under thirty percent. Many methods have been proposed to increase the efficiency of this type of irrigation that has not been implemented yet due to various reasons. No experimental and practical work has been performed yet on the method of furrow irrigation with perforated half-pipe which is proposed in this research.
    Material and
    Methods
    This research has been done in two steps. The first step was performed on a perforated half-pipe in the laboratory. The second step was performed in a greenhouse experiment in which performance indicators of water requirement efficiency, application efficiency, deep percolation ratio, distribution uniformity, and tail water ratio in the proposed method were compared with those of ordinary furrow irrigation in a created furrow of soil on a flume. In this study the choice of a half-pipe polyethylene 4 m long, which has a diameter of 250 mm holes in the laboratory with whole distance of 20 cm and a diameter of 5 mm on bed has been created. After discharge from the tube at three different times, 3 different discharges and 3 different slopes, water outlet holes were measured. In this study, the relationship between the discharge pipe, tube and floor slope time system performance was evaluated in comparison with the value of water delivered. Since the percentage of the floor slope is a dimensionless parameter, therefore, in the analyses and comparison of the experiment results, the ratio of discharge (runoff discharge divided by inflow rate) instead of discharge and the ratio of time (advance time divided by the time of system operation) instead of time is used.
    Result and desiccation: The results of the first step of the research on the perforated half-tube in the laboratory showed that there is the best uniformity of distribution compared to other modes when the discharge ratio, time ratio, and gradient are respectively (0.3020), (272/0) and (2.6%). In this case, the depth of infiltration was almost uniform from beginning to end. In the second stage, the perforated half-pipe was tested in the sandy soil furrow in a flume in the greenhouse, as well as the sandy furrow was tested alone and the results were compared. In these tests the slope of 2.6%, flow ratio of 0.302 and times ratio of 0.272 were adjusted. The five key performance indicators were calculated for both rigorous testing revealed that even experiments with perforated pipe that has higher runoff than in the usual method, but others including distribution uniformity is much better than a usual irrigation.
    Conclusion
    The best results obtained from the data analysis are when the slope is 2.62%, the discharge rate is 3.31 times the tail water runoff and the operating time of the system is 3.67 times the advance time. This method is used in small farms where pressure irrigation systems cannot be applied, also in low flows that water movement is slow and deep percolation losses are high, and the duration of irrigation and labor costs increases, in farms where the number of agricultural land is high and they are managed in a small way, the method is very usable. Therefore, from an economic and social perspective, and simple to implement, it is very practical and suitable for farmers.
    Keywords: furrow irrigation, furrow irrigation with perforated half-pipe, surface irrigation
  • Sediqe Batalablooei * Pages 269-280
    High concentrations of fluorine ion in the Dashtestan area of the Bushehr province, has given rise to the prevalence of dental fluorosis among the local population. The high concentration of this ion in plants provides one possible mechanism for it to enter the body. This, along with the absorption of fluoride from water, can lead to a higher probability of acute fluorosis for the local population. The main objective of this research is to study the fluoride concentration in soil, and its probable bioaccumulation in plants.
    Material and
    Methods
    Dasthestan's Posht-e-kooh is part of the Dashtestan's district, situated to the east and souteast of the Burazjan district in the Bushehr province. In order to measure the concentration of fluorine in the soil, thirty-four in-situ soil samples were collected from the date orchards and wheat farms. To find the correlation between soil pH and fluoride concentration, soil pH was also measured. In addition, 14 wheat samples and 10 date samples were collected and analyzed for fluoride. Separate samples were taken from the root, stem, and leaf. The F- concentrations in plant and soil samples were determined using the alkaline fusion method with a fluoride ion-selective electrode (Metrohm Swiss model 781 ion meter).
    Results
    The average fluoride concentration found in dates is 10.0 mg/kg; whereas wheat roots and shoots contain on average 30.0 and 19.0 mg of fluoride per kg, respectively. In the present study, we have found relatively high F- concentrations in dates and wheat, which are staple foods for the population of Bushehr. The average F- content in dates of 10 mg/kg is much higher than the mean value of 2.9 mg/kg reported for Southern Algeria. The uptake of the fluorine ion by plants is controlled by many factors, such as soil type, pH and the clay content of the soil due to direct contact between soil and water. There is no available report regarding the soil of the Algerian region mentioned above. The F- content of wheat is also high, and approximately 10 mg/kg higher in the roots compared to the shoots. The soil in the study area has a pH of 8.03, which means that F- can be absorbed by the plants. F- can be absorbed (transported) from the soil into the stem through fine hair rootlets, and some can reach the leaves. Acidity is the most important factor in the geochemistry of fluoride-bearing soil. An average soil pH of 8.03, shows high alkalinity. High pH value promotes the exchange of OH- anion in the groundwater and F- in some of the minerals present in the soil, which facilitates the leaching of fluoride from the soil into the plant. X-ray diffraction analysis has confirmed the presence of fluoride-bearing minerals in the study area.
    Conclusion
    Considering the importance of fluoride for the health of teeth and bones, the high concentration of fluoride in dates resulting in a high intake of fluoride by the people living in posht-e-kooh of Dashtestan is cause for great concern. The high concentration of fluoride in the soil and local plants, implies a high probability of fluorine entering the food cycle. Identifying sources of water with high concentrations of fluoride, is an important step in tackling the health problems facing the local population.
    Keywords: Fluoride, Wheat, Mobility, Bioavailability
  • Peyman Mokhtari Motlagh *, Hossein Sharifan Pages 281-289
    Background And Objectives
    Limitation of water resources in the country and devoted the large amount of it to agricultural and natural resources, would be a crucial and vital issue in increasing the efficiency pattern and water use. In this regard, applying modern technology such as super absorbent polymer may play the significant role in decreasing the dry stress in the arid and semi-arid regions Super Absorbent Polymers lead to increase soil water capacity and thus improve the water application efficiency. Surface irrigation, due to its simplicity, is regarded as the most common method of irrigation. Determination of the parameters of water infiltration in soil, is one of the essential steps in the designing and the management of surface irrigation systems. The purpose of this study is precision the impact of super absorbent polymer analysis in estimating infiltration parameters methods in furrow irrigation and choosing the best method based on combination of superabsorbent polymers in the field of the study.
    Materials And Methods
    The experiment were performed in the educational farm of the Gorgan university of Natural Resources and Agriculture in a no cultivation conditions. In this research four combinations of superabsorbent polymer A200 with soil which were composed of 0, 7, 11, 16 gram of polymers in square at a depth of 25 cm and the electric current of 0.75 liter per second were considered. The experiment were arranged as randomized complete design with four replications. In this research accuracy of four infiltration methods consist of Elliott and Walker two-point method, Benami and Ofen advance method, Shepard et al., and Valiantzas et al., one-point methods. Then, it simulated by SIRMOD software and full hydrodynamic model in different steps of irrigation such as advance phase, Recession phase and infiltrated volume in furrow irrigation.
    Results
    Ithe results showed that the minimum average relative error (RE) in prediction of infiltrated water is devoted to Elliott and Walker and Shepard et al. methods with 1.88 and 20.8 percent minimum and maximum respectively for estimating total infiltrated volume.in the other hand, results indicated that the average standard error in prediction of advance phase time is devoted toElliott and Walker method is 1.02 percent which is the minimum percentage of error and maximum of percentage of error is 22.13 percent in the method of Sheppard et al; and in prediction the the time of recession phase Elliott and Walker method (1.62 percent) had the minimum standard error.
    Conclusion
    The results of this research showed that Elliott and Walker method has the best evaluation in prediction of the volume of infiltrated water, advance phase and recession phase and so increasing the amount of polymers and irrigation stages showed that Elliott and Walker two-point method and and Shepard et al., one- point method has the decreasing trend in error percent. .
    Keywords: A200 polymer, Advance phase, Recession phase, SIRMOD software, Surface irrigation