فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال هشتم شماره 1 (پیاپی 29، پاییز 1397)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 29، پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/16
  • تعداد عناوین: 9
|
  • علی محمدی ترکاشوند *، الناز خان باباخانی، محمدعلی محمودی صفحات 1-10
    بافت خاک یکی از مهم ترین ویژگی های خاک است که بر روی بسیاری از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مانند ظرفیت نگهداری آب، ظرفیت تبادل کاتیونی، حاصلخیزی خاک و تهویه خاک اثر می گذارد. امروزه از فناوری هوش مصنوعی مانند شبکه های عصبی و عصبی فازی برای حل مسائل مربوط به مدل سازی سیستم ها و فرآیند ها استفاده می شود. در این پژوهش کارآیی شبکه های عصبی مصنوعی در پیش بینی بافت خاک بررسی شد. بدین منظور 150 نمونه خاک از عمق 15- 0 سانتی متری از حوزه آبخیز سد گاوشان در استان کردستان جمع آوری گردید. موقعیت جغرافیایی، ارتفاع و درصد شیب در هر نقطه ثبت شد. بافت خاک در آزمایشگاه به روش هیدرومتری اندازه گیری شد. با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی رابطه بین طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع و شیب و درصد هر کدام از گروه های ذرات خاک با استفاده از نرم افزار MATLAB به دست آمد. دقت شبکه ساخته شده با استفاده از شاخص های آماری مانند شاخص ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) ، شاخص نسبت خطای متوسط هندسی (GMER) و ضریب همبستگی (R) ارزیابی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که کارآیی روش استفاده شده برای برآورد مقدار شن و رس خاک نسبتا یکسان و برای برآورد مقدار سیلت کم تر بود؛ با این حال در سطح برآورد بافت خاک روش استفاده شده از کارآیی بالایی برخوردار نبود.
    کلیدواژگان: بافت خاک، رس، سیلت، شبکه عصبی مصنوعی، شن
  • لاله پرویز* صفحات 11-24
    استفاده بهینه از آب آبیاری نیاز به برنامه ریزی دقیق آبیاری دارد و برآورد دقیق ضریب گیاهی به خصوص در مقیاس های وسیع پیش نیاز آن است. هدف از این تحقیق مقایسه برخی از رویکردهای پیش پردازش داده های ورودی به شبکه عصبی مصنوعی: رگرسیونی و کاهش داده (تحلیل مولفه های اصلی و چرخشی) در برآورد ضریب گیاهی با شاخص های NDVI، RI، TVI، MSAVI، SAVI، mTVI، EVI، MNDVI، TVX، NVSWI در جهت مدل سازی ضریب گیاهی گندم در استان آذربایجان شرقی بود. مقایسه عملکرد رویکرد کاهش داده و رگرسیون بیانگر کاهش معیارهای خطا در رویکرد کاهش داده بود، به عنوان نمونه درصد افزایش آماره RMSE از حالت چرخشی به رگرسیون 8/11 و از حالت تحلیل مولفه های اصلی به رگرسیون 7/22 بود. رویکردهای مورد استفاده در برآورد ضریب گیاهی از تخمین بیش برآوردی برخوردار بودند به طوری که میزان افزایش متوسط ضریب گیاهی دوره صحت سنجی از ضریب گیاهی فائو به رویکرد پیش پردازش با رگرسیون، تحلیل مولفه های اصلی و چرخشی به ترتیب 7/13، 7/6 و 6/4 درصد بوده است. بنابراین استفاده از چرخش در تحلیل کاهش داده میزان دقت تخمین را بالا می برد. کاهش 13/39 درصد ضریب همبستگی از شاخص MSAVI نسبت بهNDVI ، حاکی از این است که شاخص های توسعه یافته براساس شرایط منطقه در افزایش کارایی برآورد ضریب گیاهی با تصاویر ماهواره ای از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.
    کلیدواژگان: پیش پردازش، چرخشی، شاخص های توسعه یافته، کاهش داده
  • هادی رمضانی* ، بهنام آبابایی، عباس کاویانی صفحات 25-48
    بررسی تغییر اقلیم کمک شایانی در مدیریت منابع آب و تولیدات کشاورزی خواهد کرد. افزایش دما یکی از جنبه های قطعی تغییر اقلیم محسوب می گردد. محدودیت تعداد ایستگاه های هواشناسی و کیفیت و طول دوره داده های اقلیمی از مهمترین عوامل محدودکننده در بررسی تغییرات اقلیمی است. بهره گیری از داده های پایگاه های اطلاعاتی شبکه بندی شده از راهکارهای رفع این محدودیت است. در این مطالعه از داده های پایگاه اطلاعاتی CRU TS (نسخه 01/4) شامل میانگین های ماهانه متوسط، کمینه و بیشینه روزانه دما در سطح کشور برای تحلیل روند تغییرات متوسط های سالانه، فصلی و ماهانه با استفاده از آزمون من-کندال اصلاح شده استفاده شد. نتایج نشان می دهند در دوره 2016-1987 (دوره دوم) نسبت به دوره 1986-1957 (دوره اول) ، متوسط روزانه دما در مقیاس سالانه و در مناطق مختلف کشور، بین 4/0 تا 2/1 درجه سانتی گراد افزایش داشته است. متوسط روند افزایش دما در طول سه دهه اخیر در سطح کشور، 39/0 درجه سانتی گراد در دهه (17/1 درجه سانتی گراد در سی سال) برآورد شد. افزایش کمینه روزانه دما در مقیاس سالانه در طول دوره دوم، بیش تر از افزایش متوسط روزانه دما و در حدود 23/1 درجه سانتی گراد در سی سال بوده است. بررسی روند تغییرات میانگین های فصلی نشان می دهد که فصول زمستان و بهار، به خصوص در استان های غربی و شمال غربی کشور، بیش ترین روند افزایش دما را طی سه دهه اخیر تجربه کرده اند. نتایج این تحقیق وقوع تغییرات معنی دار در دما در فصول زمستان، بهار و تابستان را که اهمیت زیادی برای کشاورزی کشور دارند تایید می کنند.
    کلیدواژگان: آزمون من-کندال، تغییر اقلیم، دمای بیشینه، دمای کمینه، میانگین سالانه و فصلی
  • مسعود سلیمانی، سعید حمزه*، رامین پاپی صفحات 49-72

    گردو به عنوان یکی از محصولات پربازده، نقش قابل توجهی در وضعیت اجتماعی و اقتصادی کشاورزان در بسیاری از مناطق کشور دارد و با توجه به بازده اقتصادی این محصول در سال های اخیر، شاهد افزایش چشمگیر سطح زیر کشت آن هستیم. درخت گردو بسیار به شرایط آب و هوایی وابسته است، بنابراین لازم است قبل از کشت آن که نیاز به سرمایه گذاری اولیه نسبتا بالایی دارد، اقداماتی در خصوص شناسایی مناطق مناسب و مستعد کاشت صورت گیرد. لذا هدف از انجام پژوهش حاضر ارزیابی و شناسایی اراضی مستعد برای کاشت گردو در سطح کل استان تهران جهت حصول بازده تولید مطلوب می باشد. بدین منظور از پارامترهای اقلیمی (شامل دما، رطوبت نسبی، بارندگی و سرعت باد) مربوط به 12 ایستگاه سینوپتیکی در داخل استان و 8 ایستگاه در استان های مجاور با طول دوره آماری 11 سال (2004 تا 2014 میلادی)، توپوگرافی و کاربری اراضی به منظور مکان یابی و پهنه بندی مناطق مستعد کشت گردوی ایرانی استفاده شده است. ابتدا از تمامی پارامترهای مورد نظر لایه اطلاعاتی رستری تولید شد. سپس با بررسی مطالعات پیشین و نظر کارشناسان در ارتباط با خصوصیات فیزیولوژیکی و نیازهای رویشی درخت گردو، آستانه های مطلوب و نامطلوب جهت رشد درخت تعیین و با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و تهیه پرسشنامه میزان ارجحیت و تاثیرگذاری هریک از پارامتر ها محاسبه شد. در ادامه با استفاده از تابع عضویت فازی کلیه لایه های اطلاعاتی نرمال سازی شده و در نهایت از طریق ابزار هم پوشانی فازی در محیط نرم افزار ArcGis، نقشه پهنه بندی نهایی تهیه و استخراج گردید. مطابق با این نقشه، از میان کل اراضی استان تهران 243882/9562 هکتار معادل 17/82 درصد جهت کاشت گردوی ایرانی دارای استعداد بسیار مناسب می باشد. همچنین نتایج نهایی حاکی از آن است که از میان پارامترهای موثر بر رشد گردو سه عامل دما، رطوبت نسبی و جهت شیب از تاثیر و اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.

    کلیدواژگان: پارامترهای اقلیمی، پهنه بندی، سامانه اطلاعات جغرافیایی، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، گردوی ایرانی
  • فهیمه رضی، علیرضا شکوهی * صفحات 73-88
    یکی از مسائلی که در مطالعات خشکسالی مورد بحث است توسعه مطالعات نقطه ای به گستره مکانی و به عبارت بهتر مطالعات منطقه ای خشکسالی می باشد. در بخش اول در این تحقیق به منظور بررسی اثر تغییرات ایجاد شده در توزیع احتمالاتی مقادیر بارندگی در روش SPI بر توزیع مکانی خشکسالی، ابتدا از بارش و سپس از SPI به عنوان داده پایه استفاده شد. نتایج به دست آمده برحسب مقیاس زمانی و روش مورد استفاده در تحلیل منطقه ای در حوضه آبریز تالاب انزلی کاملا متفاوت بود. نتایج به دست آمده نشان داد با کاهش تداوم زمانی مورد مطالعه به کم تر از 1 سال، درحالیکه با استفاده از شاخص SPI منطقه کاملا همگن است و کل حوضه عملا یک منطقه به حساب آورده می شود، از نظر بارش منطقه همگن به شمار نمی آید. نتیجه مهم به دست آمده آن بود که در تحلیل مکانی خشکسالی، برخلاف آنچه که مرسوم است باید ابتدا منطقه بندی بر اساس بارش صورت پذیرد و سپس در زون های به دست آمده خشکسالی مورد بررسی قرار گیرد. در بخش دوم تحقیق مقایسه ای بین سه روش معمول در تحلیل منطقه ای یعنی خوشه بندی سلسله مراتبی، خوشه بندی افرازی و گشتاورهای خطی بر روی مقادیر بارندگی و همین طور SPI صورت گرفت. نتایج نشان داد استفاده از روش گشتاورهای خطی در مقابل روش های خوشه بندی، در منطقه مورد مطالعه، مناسب تر است. نتیجه مهم به دست آمده از این بخش آن بود که با کاهش مقیاس زمانی مورد مطالعه تفاوت میان روش های منطقه بندی معنی دارتر و انتخاب روش منطقه بندی از اهمیت بیش تری برخوردار می گردد.
    کلیدواژگان: تحلیل خوشه ای، حوضه تالاب انزلی، گشتاورهای خطی، K-means، SPI
  • قاسم زارعی *، حمیدرضا سالمی، حمیدرضا شریفی صفحات 89-104
    بخش زیادی از کشت گندم ایران در مناطق خشک و نیمه خشک قراردارند و به علت کمبود آب به ویژه در مراحل انتهایی رشد، رقابت بین گندم و سایر محصولات، باعث تخصیص آب کم تری به مزارع گندم می گردد. در چنین شرایطی دستیابی به ارقامی از گندم با تراکم مناسب و کاربرد سامانه های آبیاری نوین به منظور افزایش عملکرد، از اهمیت بالایی برخوردار است. گرچه نیتروژن مهم ترین عنصر در عملکرد و کیفیت گندم است، لیکن مصرف بیش از حد کودهای نیتروژنه باعث اتلاف آن ها در اثر آبشویی، کاهش راندمان مصرف کود و آلودگی آب های زیرزمینی می گردد. این تحقیق در دو سال با طرح آماری اسپلیت-فاکتوریل اجرا شد. روش کوددهی به عنوان کرت اصلی و فاکتوریل رقم و تراکم کاشت در پلات های فرعی بودند. روش کوددهی نیتروژن در 3 سطح کوددهی به میزان توصیه کودی به روش دست پاش، کوددهی با آبیاری بارانی به میزان توصیه کودی و کوددهی با آبیاری بارانی با 30% کم تر از توصیه کودی در کرت های اصلی و فاکتوریل ارقام گندم پیشتاز، شیراز و بهار و تراکم کاشت 300، 400 و 500 دانه در مترمربع در کر تهای فرعی بودند. بیش ترین عملکرد دانه به مقدار kg/ha 6065، 5786 و 5943 به ترتیب در رقم پیشتاز، کوددهی با آبیاری بارانی به میزان توصیه کودی و تراکم برابر 400 بذر در مترمربع و کم ترین عملکرد دانه به مقدار kg/ha 5517، 5728 و 5576 به ترتیب در رقم شیراز، کوددهی با آبیاری بارانی با 30% کم تر از توصیه کودی و تراکم 500 بذر در مترمربع بود. مقایسه اثرات متقابل روش کوددهی، رقم در تراکم بذر نشان داد که بیش ترین عملکرد دانه مربوط به رقم پیشتاز به مقدار Kg/ha 6307 در تراکم کاشت 400 بذر در مترمربع و کوددهی با آبیاری بارانی به میزان توصیه کودی و کم ترین عملکرد دانه مربوط به رقم شیراز به مقدار kg/ha 5359 در تراکم کاشت 500 بذر در مترمربع و کوددهی با آبیاری بارانی با 30% کم تر از توصیه کودی بود. بیش ترین مقادیر پروتئین در روش های کوددهی، رقم و تراکم بذر مربوط به تیمارهای کوددهی با آبیاری بارانی به میزان توصیه کودی، رقم شیراز و تراکم 300 بذر در مترمربع به دست آمد. کم ترین مقادیر پروتئین مربوط به تیمارهای آبیاری بارانی با 30% کم تر از توصیه کودی، رقم بهار و تراکم 500 بذر در مترمربع بود. بیش ترین میانگین عملکرد دانه و درصد پروتئین در تیمار کوددهی با آبیاری بارانی به میزان توصیه کودی برابر kg/ha 5786 و %8/20 به دست آمد. عملکرد دانه به ازای هر کیلوگرم اوره مصرفی در سه تیمار کوددهی بترتیب 4/15، 5/15 و 8/22 کیلوگرم بود که نشانگر افزایش کارآیی مصرف کود نیتروژن در تیمار کوددهی در آبیاری بارانی با 30% کم تر از توصیه کودی است. کوددهی با آبیاری بارانی با 30% کم تر از توصیه کودی، استفاده از رقم پیشتاز و تراکم 400 بذر در مترمربع، مناسب ترین گزینه های آزمایش بودند.
    کلیدواژگان: آبیاری بارانی گندم، تراکم کاشت، کارآیی مصرف نیتروژن، کودآبیاری
  • فرخ اسدزاده *، کمال خسروی اقدم، لاله پرویز، حسن رمضان پور، نفیسه یغماییان مهابادی صفحات 105-116
    بررسی و پایش کاربری اراضی از پیش نیاز های اساسی در مطالعات حوضه آبخیز به شمار می آید چرا که برنامه ریزی مدیریتی منطقه ای وابسته به آگاهی در مورد نوع استفاده اراضی و تغییرات آینده است. در نتیجه مدل سازی و پیش بینی کاربری اراضی برای برنامه ریزی و مدیریت پایدار اراضی در آینده کشوری مانند ایران که بهره برداری از اراضی به سرعت در حال تغییر است، امری ضروری می باشد. در این راستا پژوهش حاضر، جهت آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی در دوره زمانی 15 سال و مدل سازی تغییرات برای بیست سال آینده، با استفاده از تخمینگر انتقال مارکوف با اطلاعات تصاویر ماهواره لندست 7 و 8 برای حوضه آبخیز روضه چای ارومیه انجام شد. براساس الگوریتم طبقه بندی نظارت شده با روش بیش ترین احتمال، کاربری اراضی به صورت هفت کلاس باغ، اراضی آبی، اراضی دیم، مراتع، مناطق مسکونی، دریاچه و اراضی شور با متوسط ضریب کاپا 88/0 و دقت کلی 9/0 برای سال های 2000 و 2015 استخراج شدند. بررسی تغییرات 15 ساله نشان داد که تغییرات کاربری های وابسته به آب در منطقه طی بازه زمانی یاد شده، کاهش داشته است. مدل سازی تغییرات کاربری اراضی منطقه با استفاده از تخمینگر انتقال مارکوف حاکی از آن است که کاربری های باغ، اراضی آبی و دیم، روستانشینی و منابع آب کاهش و کاربری های مراتع و اراضی شور در منطقه افزایش خواهند یافت (از سال 2020 تا 2035 درصد افزایش مساحت مراتع 11/13، درصد کاهش مساحت های زراعت آبی و باغات 51/32 و اراضی دیم 56/17). نتایج بیانگر استفاده نادرست از منابع آب، خاک و کاهش حاصلخیزی خاک منطقه مورد مطالعه می باشد که نیاز به برنامه ریزی دقیق جهت تمرکز فعالیت های جامع مدیریتی را آشکار می سازد.
    کلیدواژگان: بیش ترین احتمال، تخمینگر انتقال مارکوف، لندست، مدل سازی کاربری اراضی
  • نیازعلی ابراهیمی پاک *، محسن احمدی، اصلان اگدرنژاد، عباس خاشعی سیوکی صفحات 117-132
    این پژوهش به منظور ارزیابی عملکرد و زیست توده زعفران با استفاده از مدل رشد گیاهی AquaCrop تحت گزینه های مختلف کم آبیاری و مصرف زئولیت با استفاده از نتایج آزمایش سال 1392 و 1393 انجام شد. در تحقیق انجام شده، 36 داده اندازه گیری شده برای هر پارامتر تحت تیمارهای سطح آبیاری (عرف محلی: I1، کم آبیاری با کاهش 70 درصد نیاز آبی گیاه: I2 و آبیاری براساس نیاز آبی کامل گیاه: I3) و کاربرد زئولیت (صفر: Z0، 5/0 درصد: Z1، 1درصد: Z2 و 2 درصد: Z3 درصد وزنی خاک) به صورت تصادفی به دو دسته تقسیم شدند. دسته نخست (شامل70 درصد داده ها) به منظور واسنجی و دسته دوم (شامل 30 درصد داده ها) برای صحت سنجی مدل AquaCrop مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج شبیه سازی نشان داد در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی، تیمارهای شامل آبیاری عرف محلی بیش ترین اختلاف را با مقادیر اندازه گیری شده داشتند. در برخی موارد تیمارهای حاوی زئولیت این اختلاف را کاهش دادند لیکن رابطه معنی داری بین نتایج به دست آمده مشاهده نشد. آماره های RMSE، MBE و NRMSE برای شبیه سازی عملکرد زعفران در مرحله صحت سنجی به ترتیب برابر با 48/0 (کیلوگرم در هکتار) ، 21/0- (کیلوگرم در هکتار) و 09/0 و برای زیست توده در همین مرحله به ترتیب برابر با 9/151 (کیلوگرم در هکتار) ، 2/74 (کیلوگرم در هکتار) و 13/0 به دست آمدند. این مقادیر نشان دادند که این مدل دقت مناسبی برای شبیه سازی عملکرد و زیست توده زعفران داشت. کارایی این مدل با استفاده از مقادیر EF مطلوب بود به طوری که مقدار این آماره برای عملکرد در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برابر با 32/0 و 42/0 و برای زیست توده در همین دو مرحله به ترتیب برابر با 99/0 و 99/0 بود. براساس نتایج به دست آمده،این مدل دقت کافی برای شبیه سازی عملکرد و زیست توده زعفران در شرایط کم آبیاری و کاربرد زئولیت را داشت. بنابراین استفاده از این مدل، به عنوان یک مدل مطلوب گیاهی برای شبیه سازی زعفران پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: تنش آبی، زئولیت پتاسیک، سناریوهای آبیاری، مدل سازی گیاهی
  • محمد نبی جلالی، شیوا محمدیان خراسانی، مهدی سرایی تبریزی * صفحات 133-145
    حفاظت و توسعه پایدار خاک و آب یکی از ابر چالش های پیشروی کشورهاست. در این پژوهش پس از ساخت مدل هیدرولوژیکی نیمه توزیعی SWAT (ابزار ارزیابی خاک و آب) برای حوضه سد لتیان، ارزیابی رواناب در اثر تغییر اقلیم و تغییرات آب سبز با توجه به سناریوهای مدیریتی مورد بررسی قرار گرفته و پس از واردکردن اطلاعات بارش و دمای روزانه منطقه نسبت به شبیه سازی رواناب (1988 تا 2014) اقدام شده است. ایستگاه های هیدرومتری نجارکلا، لتیان، رودهن و زردره به عنوان نقطه کنترل، مورد واسنجی (1988-2010) و اعتبار سنجی (2014-2010) قرار گرفتند، نتایج شاخص های آماری ضریب تبیین (R2) و نش ساتکلیف (NS) نشان می دهد که شبیه سازی در این حوضه آبریز با دقت خوبی انجام شده است (نتایج بالای 6/0). نتایج آنالیز حساسیت با نرم افزار SWAT-CUP حاکی از آن بود که پارامتر PLAPS دارای بیش ترین حساسیت می باشد. واسنجی مدل نیز توسط نرم افزار SWAT-CUP با الگوریتم SUFI2 با تعداد تکرارهای 500 تایی انجام گرفت و در نهایت بهترین مقدار پارامترهای انتخابی به دست آمد. همچنین با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری توسط مدل اقلیمی Lars-WG اطلاعات اقلیمی آینده تحت دو سناریوی خوش بینانه RCP2. 6 و بدبینانه RCP8. 5 به مدل وارد شد سپس دو سناریوی مدیریتی در مدل SWAT اعمال گردید. در سناریوی اول، فرض شده است که 3 درصد از مرتع ضعیف به کاربری جنگلی تبدیل شود و درصد کاربری اراضی جنگلی به 18/3 درصد از کل مساحت برسد. همچنین در سناریوی دوم فرض شد که به کشاورزی دیم 5 درصد افزوده شود در این سناریوها مشخص گردید که با افزایش سطوح دارای پوشش گیاهی (جنگل یا کشاورزی) نفوذ به آبخوان افزایش خواهد یافت و این تغییرات عموما به صورت افزایشی خواهند بود، همچنین با کاهش تبخیر و تعرق در حوضه مواجه خواهیم بود. دلیل این امر ممکن است به علت افزایش سطح پوشش خاک و مقاومت در برابر تبخیر مستقیم از خاک و افزایش برگاب باشد. نتایج شبیه سازی میزان آب سبز در دوره زمانی (2021- 2040) نشان داد که نوع واحد اراضی تاثیری مستقیم بر میزان جریان آب سبز و ذخیره آب سبز خواهد داشت.
    کلیدواژگان: آب سبز، تغییر اقلیم، حوضه آبریز لتیان، سازگاری، SWAT
|
  • Elnaz Khanbabakhani, Mohammad Ali Mahmoodi, Ali Mohammadi Torkashvand* Pages 1-10
    Soil texture is one of the most important soil properties that affect many physico-chemical properties such as water storage, cation exchange capacity (CEC), soil fertility and soil ventilation. Today, artificial intelligence technology such as neural and neuro-fuzzy networks is used to solve problems in modeling systems and processes. For this purpose, 150 soil samples from a depth of 0 - 15 cm of Gavshan Dam watershed in the Kurdistan province were collected. The geographic locations, height and slope percent of every sampling point were recorded. The particle size distribution of samples was measured in the laboratory using hydrometer method. The longitude and latitude, height, slope percent and soil texture particles of training points were introduced to artificial neural networks to estimate soil texture particles by MATLAB software. The accuracy of model was evaluated by scoring, using statistical indicators such as root mean square error (RMSE), the ratio of geometric mean error (GMER) and correlation coefficient (R2). According to the results, the values for estimating sand and clay are approximately the same and for predicting the silt, less than sand and clay, and 37.0, although less error. The accuracy and accuracy of the model show that the neural network does not have any accuracy and accuracy in estimating the percentage of soil texture components and the soil texture mapping.
    Keywords: Artificial neural networks, Clay, Sand, Silt, soil texture
  • Laleh Parviz* Pages 11-24
    Optimal use of irrigation water requires to the precise irrigation planning and the accurate crop coefficient estimation is the prerequisite of that particularly in the global scale. The aim of research was the comparison of preprocessing approaches of artificial neural network: regression and data reduction (principle component analysis and rotation) for crop coefficient estimation using NDVI, RI, TVI, MSAVI, SAVI, mTVI, EVI, MNDVI and TVX for wheat crop coefficient of East Azarbaijan Province. The performance of regression and data reduction approaches indicated the error criteria decreasing of data reduction approach, for example RMSE increasing from rotation to regression and from principle component analysis to regression was 11.8 and 22.7%, respectively. The used approaches of crop coefficient estimation has overestimation as the average increase of crop coefficient in the validation period showed 7.7, 6.13 and 4.6% increasing of crop coefficient from FAO to the regression, principle component and rotation approaches, respectively. Therefore, using the rotation in the data reduction analysis increased the accuracy of estimation. Decreasing of correlation coefficient-39.13% - from MSAVI to NDVI indicated that the improved indices basis on the study area condition increased the performance of crop coefficient estimation using satellite images.
    Keywords: Preprocessing, Rotation, Improved Indices, Data Reduction
  • Behnam Ababaei*, Abbas Kaviani Pages 25-48
    Study of climate change helps in the management of water resources and agricultural production. Temperature increase is one of the most definite aspects of climate change. Limited number of weather stations and the quality and duration of records of weather variables are among the most important limiting factors in climate change studies. Application of gridded regional/global datasets is a promising option to overcome these limitations. In this study, temporal trends in annual, seasonal and monthly averages of daily minimum, mean and maximum temperatures were analysed using the data obtained from the CRU TS 4.01 gridded dataset and the Mann-Kendall (MK) test. The results show that over 1987-2016 (second period), long-term national annual average of daily mean temperature has increased by 0.4-1.2 °C across the country as compared to 1957-1986 (first period). Over the last here decades, temporal trend in annual average daily mean temperature was estimated at 0.39 °C.dec-1 (1.17 °C increase in 30 years). The observed increase in daily minimum temperature (1.23 °C in 30 years) over the second period was larger than the increase observed in daily mean temperature. Analysis of temporal trends in seasonal averages reveals that winter and spring, especially in the west and northwest, experienced the strongest positive trends over the last three decades. The results of this study confirm the occurrence of significant temperature changes in winter, spring and summer, which are important to the country’s agriculture sector.
    Keywords: Annual, seasonal average, Climate Change, Mann-Kendal test, Maximum temperature, Minimum temperature
  • Masoud Soleimani, Saeid Hamzeh *, Ramin Papi Pages 49-72

    As a highly productive product, walnut plays an important role in the social and economic condition of farmers in various regions across Iran, and there has been a dramatic increase in the area under cultivation of this product in recent years due to its economic return. Walnut trees are highly sensitive to the climate conditions. Therefore, before Cultivation of this product, which requires a relatively high initial investment, it is necessary to take certain measures to identify and assess suitable lands for planting walnut trees. Therefore, this study aims to identify and assess suitable lands for planting walnut in the entire of Tehran province that would result in a desirable production efficiency. For this purpose, this study uses climatic parameters (including temperature, relative humidity, precipitation, and wind speed) from 12 synoptic stations within Tehran Province and 8 stations from adjacent provinces for an 11-year statistical period (from 2004 to 2014), topography, and land use for site selection and zoning of suitable regions for cultivation of Persian walnut. First, raster data layers were generated using all the parameters under study. Then, through a review of literature and expert views on physiological properties and growth requirements of walnut, the desirable and undesirable thresholds for its cultivation were determined. Next, analytic hierarchy process (AHP) and a researcher-made questionnaire were used to calculate the effectiveness and priority of each parameter. Furthermore, a fuzzy membership function was used to normalize the data layers. Finally, the final zoning map was prepared and extracted using fuzzy overlay tools in ArcGIS. According to this map, an area of 243882.9562 hectares, equal to 17.82% of the entire area of Tehran Province proved very suitable for cultivation of Persian walnut. Moreover, the findings indicate that the three parameters of temperature, relative humidity, and aspect have a special significance and effect on the growth of walnut trees.

    Keywords: Analytical Hierarchy Process (AHP), Climatic Parameters, Information System (GIS), Persian Walnut, Zoning, Geographic
  • Fahimeh Razi, Alireza Shokoohi* Pages 73-88
    One important issue in drought studies is realizing the spatial pattern of drought events in a region through point estimation of the drought characteristics. In the first section of this research, in order to investigate the effect of probability distribution function transformation embedded in SPI, on the spatial distribution of drought, regional analysis was carried out using precipitation and SPI data, separately. The case study is the ​​Anzali wetland watershed in the north of Iran. The results in terms of the employed regional analysis method and time scale were different. The results showed that by decreasing the time scales to less than 1 year, while by the SPI index the region was completely homogeneous, the region was divided into different sub-regions using precipitation. The important conclusion drawn from this part of the research was the necessity of zoning the region via precipitation and then analyzing drought in the obtained regions. In the second part of the research, a comparison was made among three zoning methods including; L-moment, hierarchical and non-hierarchical clustering methods using precipitation and SPI, separately. Overall, L-moment was more successful than the other two clustering methods in detecting homogeneous regions in the study area. Finally, it was concluded that reducing events time scales sharpened the difference between the zoning methods; therefore, choosing an appropriate zoning method would be more important in monthly and seasonal time resolutions.
    Keywords: Anzali wetland watershed, Cluster analysis, K-means, L-moment, SPI
  • Ghasem Zarei* , Hamidreza Salemi, Hamidreza Sharifi Pages 89-104
    The large area of wheat cultivation in Iran is located in arid and semi-arid regions and due to water shortage in end growing stage, there is competition between wheat and other crops for water allocation. In these conditions, using suitable seeding density and modern irrigation systems for yield increasing is important. Although Nitrogen is the most important element for quantity and quality of wheat, but over using of Nitrogen base fertilizers causes leaching, decreasing fertilizers use efficiency and groundwater contamination. This research was conducted during two years with Split Factorial Design experiment. The treatments of this experiment were: Three fertilizers application methods (conventional fertilizers application with full recommended amount, fertigation method with sprinkler irrigation and full recommended amount, and fertigation method with sprinkler irrigation and 70% nutrition recommended), three wheat variety (Pishtaz, Shiraz, and Bahar) and three plant density (300, 400, and 500 seed in each square meter). In this study the amount of water use, fertilizer requirement in case of fertigation, suitable density and variety of wheat under these conditions (sprinkler irrigation and fertigation) were determined and recommended for the region. Statictical test was used for identifying of data variation uniformity. Since the variation uniformity hypothises verified, the combine analysis of data was possible. Therefore, combine statistical analysis for two year were used. Maximum grin yield 6065, 5786 and 5943 kg/h were belonging to Pishtaz, fertigation method with sprinkler irrigation and full recommended amount and 400 seed density per square meter, respectively. Minimum grin yield 5517, 5708 and 5576 kg/h were belonging to Shiraz, fertigation method with sprinkler irrigation and 70% nutrition recommended fertigation and 500 seed density per square meter, respectively. Mean intraction effect comparison between fertigation methods, varieties and seed densities showed that maximum grin yield (6307 kg/h) was belonging to Pishtaz, fertigation method with sprinkler irrigation and full recommended amount fertigation and 400 seed density per square meter. However, minimum grin yield (5359 kg/h) was belonging to Shiraz, fertigation method with sprinkler irrigation and 70% nutrition recommended fertigation and 500 seed density per square meter. The most protein percentage were belonging to Shiraz variey, fertigation method with sprinkler irrigation and full recommended amount fertigation and 300 seed density per square meter. Also the leats protein percentage were belonging to Bahar variey, fertigation method with sprinkler irrigation and 70% nutrition recommended and 500 seed density per square meter. Maximum grin yield (5786 kg/h) and protein (20.8%) was belonging to fertigation method with sprinkler irrigation and full recommended amount, respectively. The amount of produced grin per appllied one kg Urea were 15.4, 15.5, and 22.8 kg in three fertilizer treatments, respectively. Therefore, the Nitrogen use efficiency in fertigation with 70% nutrition recommended (fertigation method with sprinkler irrigation and 70% nutrition recommended) was high. Results showed that the fertigation method with sprinkler irrigation and 70% nutrition recommended, Pishtaz variety and 400 seed density per square meter were suitable treatments in this experiment.
    Keywords: Fertigation, Nitrogen use efficiency, Plant density, Wheat sprinkler irrigation
  • Farrokh Asadzadeh *, Kamal Khosravi Aqdam, Laleh Parviz, Hassan Ramazanpour, Nafiseh Yaghmaeian Mahabadi Pages 105-116
    Land use surveys and investigations are a prerequisite for the study of watersheds, because regional planning is dependent on the awareness about land use type and future changes. As a result, modeling and predicting of land use is essential for land planning and management in the future of a country such as Iran, where land use is changing rapidly In this regard, in order to reveal the land use changes in the 15 years and modeling the changes for the next 20 years, the markovin transmission estimator was used with Landsat 7 and 8 Landsat satellite imagery data from the Roze Chay basin of urmia. Based on the controlled classification algorithm with the maximum probability of land use as seven classes of land uses in this watershed were seven garden, irrigated farming, dry farming, grass land, residential area, water and salt marsh with a mean Kappa coefficient of 0.88 and overall accuracy of 0.9 for 2000 and 2015 were extracted. The changes of 15 years showed that the variation of water dependent uses in the region decreased during the mentioned time period (percentage reduction in the area of ​​agricultural crops and gardens, 32.51). The modeling of land use changes in the region with the markovin transmission estimator suggests that the use of gardens, arable and dry lands, villages and water resources will decrease, and the use of grass land and salt marsh will increase in the region (from 2020 to 2035 percent increase in area grass land 13.11 and the percentage of dry farming 17.56). The results indicate that soil and water resources are used improperly in the studied area, which requires comprehensive planning and management in the watershed.
    Keywords: Landsat, Land use modeling, Markovin transmission estimator, Maximum Likelihood
  • Niazali Ebrahimipak *, Mohsen Ahmadee, Aslan Egdernezhad, Abbas Khashei Suiki Pages 117-132
    This research was conducted to evaluate AquaCrop to simulate saffron (Crocus sativus L.) yield and biomas under water management and zeolite amounts using collected data during 2013-2015. Treatments consisted of irrigation (traditional: I1, deficit irrigation as 70% moisture depletion: I2 and full irrigation: I3) and zeolite rates (0: Z0, 0.5: Z1, 1: Z2 and 2: Z3 as weight percentage) divided into two groups. The first group (consisted of 70% data) was used to calibrate and the second one (consisted of 30% data) was considered to validate the accuracy of AquaCrop. The highest differences between measured and simulated data was found in traditional irrigation. Mentioned differences in some treatments with zeolite decreased. Nevertheless, there was no significant relation between those results. RMSE, MBE and NRMSE values for saffron yield were 0.48 (kg.ha-1), -0.21 (kg.ha-1), 0.09, respectively. These values for biomass were 151.9 (kg.ha-1), 74.2 (kg.ha-1) and 0.13, respectively. The aforementioned results showed that AquaCrop had a good accuracy to simulate saffron yield and biomass. Efficiency of the model was found in an appropriate range so that values of EF for calibration and validation stages were 0.32 and 0.42 for saffron yield, respectively, and were 0.99 and 0.99 for saffron biomass, respectively. Regarding the results, AquaCrop had a sufficient precision to simulate saffron yield and biomass under different irrigation and zeolite amounts. As an accurate crop growth model, it is recommended to use this model for simulating saffron yield.
    Keywords: Cropping model, Irrigation Scheduling, Potasic Zeolite, Water Stress
  • Mahdi Sarai Tabrizi*, Mohammad Nabi Jalali, Shiva Mohammadian khorasani Pages 133-145
    Conservation and sustainable development soil and water is one of the key challenges facing the countries. In this research, after the construction of semi-distributive hydrologic model SWAT (soil and water assessment tool) for Latian basin, Runoff assessment due to climate change and Changes in green water have been studied with regard to management scenarios. In this study, after entering rainfall data and daily temperature of the area, the runoff simulation (8811-2182) was introduced. The hydrometric stations of Najkarla, Latian, Rooden and Zarreh as a control poin Calibrated and validated. The results of the correlation coefficient and Nash-Sutcliffe that simulation in this catchment area has been done with good accuracy (higher than 1.0). Also, using the LarsWG climate model, the climate data of the future was subjected to two RCP 2.0 and pessimistic RCP1.8 scenarios, then two management scenarios are applied in the SWAT model. In the first scenario, it is assumed that %3 of the poor pasture will be converted into forestry and the percentage of land use will reach 81. %3 of the total area. Also, in the second scenario, it is assumed that rainfed agriculture would increase by 83. In these scenarios, it was determined that as the levels of vegetation (forest or agriculture) increase, the penetration of the aquifer would increase and these changes would generally be incremental. We will also be faced with the reduction of evaporation and overflow in the basin. The reason for this may be due to an increase in the level of soil cover, and the resistance to direct evaporation from the soil and the increase in leaf area. The simulation results of green water values showed that the unit of land would have a direct effect on the amount of green water flow and green water storage.
    Keywords: Adaptability, Climate Change, Green Water, Latian Basin, SWAT