فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاهم شماره 3 (مرداد 1398)
  • سال پنجاهم شماره 3 (مرداد 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/05/05
  • تعداد عناوین: 20
|
  • صفورا ناهیدان*، علی اکبر صفری سنجانی صفحات 515-525
    در سال های اخیر، کاربرد زغال زیستی در خاک های سرزمین های خشک و نیمه خشک به منظور افزایش کربن آلی خاک مورد توجه قرار گرفته است. با وجود این، گزارش های اندکی در ارتباط با پیامد زغال زیستی بر بازچرخ نیتروژن در خاک های چنین سرزمین هایی در دست است. هدف از پژوهش اخیر بررسی پیامد کاربرد کود گاوی و زغال زیستی آن بر برخی از فرآیندها و ویژگی های زیستی کارا در چرخه نیتروژن در یک خاک آهکی می باشد. بدین منظور مقادیر 0، 1، 2 و 5 درصد از کود گاوی و زغال زیستی آن به یک خاک آهکی افزوده شد و سپس برای 30 و 90 روز انکوباسیون گردید. یافته ها نشان داد که نیتروژن زیست توده میکروبی و فعالیت آنزیم اوره آز در خاک های تیمار شده به کود گاوی با شدت بیشتری در برابر خاک های تیمارشده به زغال زیستی افزایش می یابند. کاربرد زغال زیستی به میزان 2 و 5 درصد، کانی شدن نیتروژن را به میزان 5/20 و 3/32 درصد در زمان 30 روز و به میزان 103 و 106 درصد در زمان 90 روز انکوباسیون افزایش داد. افزودن 1 تا 5 درصد کود گاوی به خاک، افزایش کانی شدن نیتروژن را به میزان 38-235 درصد در زمان 30 روز و 105-214 درصد در زمان 90 روز انکوباسیون به همراه داشت. در 30 روز انکوباسیون، تنها کاربرد 5 درصد زغال زیستی، نیتریفیکاسیون را افزایش داد. در 90 روز انکوباسیون، کاربرد 1، 2 و 5 درصد زغال زیستی، افزایش نیتریفیکاسیون را به میزان10-50 درصد در برابر شاهد به همراه داشت. در برابر آن، افزودن کود گاوی به خاک باعث افزایش نیتریفیکاسیون به میزان 300-1500 و 39-95 درصد در برابر شاهد پس از 30 و 90 روز انکوباسیون شد. به طور کلی، یافته ها نشان داد که کاربرد زغال زیستی کود گاوی در برابر کود گاوی می تواند کانی شدن نیتروژن و نیتریفیکاسیون را کاهش داده و از آبشویی سریع نیترات جلوگیری نماید.
    کلیدواژگان: زغال زیستی کود گاوی، کانی شدن نیتروژن، آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون
  • علی گرجی زاده*، علی محمد آخوندعلی، علی شهبازی، علی مریدی صفحات 527-541
    برآورد ماهواره ای بارش مهم و ضروری است چرا که برای جبران اندازه گیری های محدود بارش باران در مناطقی که نظارت مستمر و پیوسته بارش ها با توجه به پراکندگی شبکه های باران سنجی وجود ندارد، کاربرد دارند. سیستم های برآورد بارش ماهواره ای می توانند اطلاعات را در مناطقی که اطلاعات باران سنجی در دسترس نیست ارائه دهند. لذا بررسی دقت این نوع داده ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه از داده های باران دو مجموعه داده بارش ماهواره ای PERSIANN-CDR و PERSIANN-CCS در بالا دست سد مارون (ایستگاه های باران سنجی دهنو، قلعه رییسی، ایدنک، مارگون) در سال های 2003 تا 2014 استفاده گردید و ارزیابی در مقیاس های روزانه، ماهانه، فصلی و سالانه انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که بارش سالانه در هر دو مجموعه داده در تمامی ایستگاه ها کم برآورد می شوند ولی مدل PERSIANN-CCS نسبت به PERSIANN-CDR تناسب نزدیک تری با داده های مشاهداتی دارد. در برآورد بارش فصلی، نتایج نشان دهنده مناسب تر بودن مدل PERSIANN-CCS در تخمین بارش و تشخیص وقایع بارش نسبت به مدل دیگر می باشد. در برآورد بارش ماهانه و روزانه نتایج نشان دهنده مناسب تر بودن داده های PERSIANN-CDR نسبت به مجموعه داده دیگر می باشد. همچنین با توجه به مقادیر POD (احتمال آشکارسازی) و FAR (شاخص هشدار اشتباه) برآورد شده مشخص گردید که از لحاظ شاخص POD، داده های روزانه بارش مدل PERSIANN-CCS و طبق شاخص FAR داده های بارش روزانه مدل PERSIANN-CDR عملکرد بهتری در آشکارسازی روزهای بارانی و غیر بارانی دارند.
    کلیدواژگان: تخمین بارندگی، داده های شبکه بندی شده، شاخص های ارزیابی، منطقه ایدنک
  • مرضیه حمیدی نیا، محمد حیدرنژاد*، محمدحسین پورمحمدی، علیرضا مسجدی، امین بردبار صفحات 543-553
    سرریزهای غیر خطی در بارهای آبی کم، ظرفیت تخلیه نسبتا بالایی داشته و در بارهای آبی زیاد به دلیل استغراق در کلید خروجی سرریز، راندمان آن ها کاهش می یابد. سرریزهای زیگزاگی از جمله سازه های هیدرولیکی است که برای تنظیم سطح آب و کنترل جریان در مخازن سدها استفاده می شوند. عملکرد سرریزهای زیگزاگی در بارهای زیاد جریان، به دلیل  تداخل تیغه های جریان، تلاطم و استغراق در کلید خروجی، مطلوب نمی باشد؛ از این رو، هدف این پژوهش بررسی اثر محل قرارگیری دیواره سپری بر استغراق ورودی سرریز است که برای این منظور از دیواره های سپری شیب دار با شیب های (1B'= و 5/0B'=) و طول های (cm 30= B و cm60= B) بر روی دو مدل سرریز زیگزاگی و کلید پیانویی با مقطع ذوزنقه ای استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع و طول دیواره های سپری باعث کاهش 50 درصدی ضریب آبگذری می گردد و راندمان سرریزها با افزایش دبی جریان به میزان 33 درصد افزایش می یابد. وجود این سپرها در سرریز زیگزاگی نسبت به کلید پیانویی با پلان مشابه، تا 30 درصد عملکرد بهتری را نشان داد. این تحقیق نشان داد که دیواره های سپری نصب شده در خروجی سرریز حدود 5 الی 10 درصد عملکرد بهتری نسبت به حالت نصب در ورودی از خود نشان می دهند، همچنین نتایج حاصله نشان می دهد سرعت جریان با ضریب آبگذری رابطه مستقیم دارد از این رو افزودن دیواره سپری به سرریزهای زیگزاگی و کلید پیانویی مشکل افت راندمان در دبی های بالا برای این سرریزها را به میزان 40 درصد مرتفع می سازد.
    کلیدواژگان: سرریز کلید پیانویی، سرریز زیگزاگی، دیواره ی سپری، استغراق ورودی، عملکرد هیدرولیکی
  • مهری سعیدی نیا*، علی حیدر نصرالهی، مجید شریفی پور صفحات 555-565
    برنامه ریزی آبیاری در شرایط وجود تنش آبی، بسیار حائز اهمیت می باشد. برای بررسی پدیده تنش آبی گیاهان، شاخص های متعددی ارائه شده است که یکی از آن ها شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) می باشد. به منظور بررسی توانایی این شاخص در برنامه ریزی آبیاری ذرت علوفه ای (رقم SC704) در سال زراعی 1396، تحقیقی در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی شامل چهار تیمار IR1: 100 درصد تامین نیاز آبی، IR2: 80 درصد تامین نیاز آبی با مدیریت کم آبیاری تنظیم شونده، IR3: 60 درصد تامین نیاز آبی با مدیریت کم آبیاری تنظیم شونده IR4: 50 درصد تامین نیاز آبی با مدیریت خشکی موضعی ریشه در منطقه خرم آباد، اجرا گردید. نتایج نشان داد، میزان شاخص تنش آبی، به صورت معنی داری تحت تاثیر میزان تنش آبی قرار گرفت. میزان حد مجاز شاخص CWSI برای تیمارهای IR1، IR2، IR3 و IR4 به ترتیب برابر 17/0، 21/0، 39/0 و 29/0 و میزان عملکرد به ترتیب برابر 21560، 19500، 12560 و 14860 کیلوگرم در هکتار حاصل گردید. در این تحقیق، بهترین تیمار، IR1 با کمترین میزان شاخص تنش آبی و بیشترین عملکرد و بدترین تیمار، IR3 با بیشترین میزان شاخص تنش آبی و کمترین عملکرد، به دست آمد. یافته ها نشان داد که بر اساس شاخص CWSI، میزان تنش آبی در تیمار IR4(PRD) نسبت به تیمار IR3(کم آبیاری تنظیم شونده با تامین 60 درصد نیاز آبی)کمتر می باشد (شاخص CWSI به اندازه 4/11 درصد کاهش و میزان عملکرد به اندازه 3/18 درصد افزایش یافته  است).  در این تحقیق رابطه بین عملکرد ذرت علوفه ای و شاخص CWSI با همبستگی بالایی حاصل گردید.  در نهایت، می توان بیان کرد که شاخص CWSI قابلیت بررسی میزان تنش آبی و برآورد میزان محصول تحت تنش آبی در گیاه ذرت علوفه ای را دارد .
    کلیدواژگان: تنش آبی، خشکی موضعی ریشه (PRD)، ذرت علوفه ای، شاخص CWSI، کم آبیاری تنظیم شونده
  • محمد جواد نحوی نیا، عبدالمجید لیاقت*، فریبرز عباسی صفحات 567-579
    این تحقیق به منظور ارزیابی شبکه حمودی در سطح  3079 هکتار از دیدگاه مفاهیم کلاسیک و جدید راندمان آبیاری انجام شد. بدین منظور ابتدا ورودی ها (آبیاری، بارش، آزادسازی های کانال) و خروجی های اصلی آب (تبخیر تعرق واقعی محصول، زهاب خروجی و نشت از کانال انتقال) طی سال های هیدرولوژیکی 1385 تا 1388 اندازه گیری یا برآورد شدند. سپس اقدام به برآورد راندمان آبیاری شبکه با استفاده از مفاهیم کلاسیک (راندمان کاربرد) و نئوکلاسیک (راندمان خالص و موثر) گردید. در نهایت سناریوهای مختلف تخصیص آب با لحاظ مفاهیم جدید راندمان مورد ارزیابی قرار گرفت. سناریوهای مورد ارزیابی شامل سه سناریوی 65، 75 و 85 درصد تامین نیاز آب مصرفی و دو سناریو بر اساس مفاهیم جدید شامل تامین کامل نیاز آبی گیاه و تامین درصدی از نیاز آبی که عملکرد محصول کاهش معنی داری پیدا نکند، می باشد. نتایج نشان داد که در شبکه آبیاری حمودی به دلیل جریان های زیرزمینی جانبی از اراضی مجاور و نشت از کانال ها، آب های خروجی به طور متوسط سالانه 16 درصد بیشتر از آب های ورودی می باشد. راندمان توزیع، کاربرد و کل شبکه به ترتیب 68، 53 و 44 درصد برآورد شد که بیانگر عملکرد آبیاری پایین در شبکه آبیاری حمودی می باشد. علیرغم حجم آب مصرفی زیاد شبکه، تبخیر و تعرق واقعی 19درصد کمتر از پتانسیل تبخیر و تعرق اندازه گیری شد، که نشان دهنده وجود تنش آبی و کاهش عملکرد محصول می باشد. ارزیابی سامانه های آبیاری سطحی با روش نئوکلاسیک نشان داد که راندمان خالص (77%) و موثر (65%) بیشتر از راندمان کلاسیک (53%) می باشند. نتایج این تحقیق نشان داد که  با اعمال سناریوهای مفاهیم جدید راندمان می توان بین 19 تا 47 درصد در تخصیص آب صرفه جویی نمود.
    کلیدواژگان: شبکه آبیاری، راندمان آبیاری، ضریب استفاده مصرفی آبیاری (ICUC) و حفاظت آب
  • هادی دهقان*، امین علیزاده، کاظم اسماعیلی، محمد نادریان فر صفحات 581-591
    جذب آب توسط ریشه عامل مهمی در پیش بینی تعرق گیاه و عملکرد محصول به شمار می رود. به طور کلی مدل های جذب آب ریشه به دو گروه کلان (تجربی) و خرد (فیزیکی) تقسیم بندی می شوند. مدل های فیزیکی به پارامترهای هیدرولیکی بیشتری نیاز دارند، در حالی که مدل های تجربی ساده تر و به اطلاعات ورودی کمتری نیاز دارند. هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد دو مدل تجربی و یک مدل فیزیکی برای پیش بینی جذب آب ریشه در گیاه گوجه فرنگی در شرایط گلخانه ای می باشد. بدین ترتیب  از روش عمومی عدم قطعیت تشابهات (GLUE) برای واسنجی مدل ها (پارامترهای هیدرولیکی خاک و جذب آب ریشه) استفاده شده است. نتایج تحلیل حساسیت مدل های مختلف نشان داد جذب آب ریشه به شرایط هیدرولیکی خاک حساس تر از خصوصیات ریشه می باشند. نتایج نشان داد از بین پارامترهای هیدرولیکی خاک، جذب آب ریشه نسبت به ضرایب شکل  و درصد رطوبت اشباع () حساسیت بیشتری نشان می دهد. از بین خصوصیات ریشه، حساس ترین پارامتر تراکم طولی ریشه می باشد. همچنین نتایج نشان داد مدل ون گنوختن در ترکیب با روش GLUE به خوبی توانسته است جذب آب ریشه را شبیه سازی کند، به طوری که آماره های ضریب تبیین (R2)، ضریب کارایی نش- ساتکلیف (N.S)، میانگین مجذور مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین مطلق خطا (MAE)، کارایی مدل سازی (ME)  و شاخص توافق (d) به ترتیب 79/0، 69/0، 12/14، 75/0، 69/0، 86/0 به دست آمد. تلفیق مدل های جذب آب ریشه به عنوان زیر مدل در مدل های اگروهیدرولوژیک، ابزاری مفید برای پیش بینی تعرق گیاه، عملکرد محصول و همچنین مدیریت آب در مزرعه می باشد.
    کلیدواژگان: پارامترهای هیرولیکی خاک، خصوصیات ریشه، گوجه فرنگی
  • سمانه محزونیه*، نوراله میرغفاری، محسن سلیمانی صفحات 593-602
    افزایش روزافزون پسماندها و مدیریت آن ها به عنوان یک معضل زیست محیطی و اقتصادی مهم در نظر گرفته می شود. در این مطالعه، لجن نفتی پالایشگاه نفت و پسماند لیگنوسلولزی ناشی از هرس درخت نارون به عنوان مواد اولیه در تهیه جاذب های کامپوزیتی استفاده شدند. جاذب های کامپوزیتی با استفاده از کربونیزاسیون در دمای C 500 و فعال سازی شیمیایی به وسیله کلرید روی در دمای C 800 تهیه گردید و کارایی آن ها برای حذف فورفورال از محلول های آبی بررسی شد. نتایج حاصل از آنالیز های جذب فورفورال، BET، SEM و FTIR نشان داد به علت تشکیل ساختار های حاوی میکروپور و مزوپور، کامپوزیت فعال شده دارای سطح ویژه و راندمان قابل ملاحظه بیشتری در مقایسه با کامپوزیت کربونیزه شده است. سطح ویژه برای کامپوزیت کربونیزه و فعال شده به ترتیب 53/3 و  m2/g7/691، و درصد جذب فورفورال 3/10و 7/96% به دست آمد. بر این اساس، جاذب کامپوزیتی فعال شده می تواند به عنوان جایگزینی برای کربن فعال تجاری در تصفیه فاضلاب استفاده شود.
    کلیدواژگان: آلودگی های نفتی، مدیریت پسماند، جذب، آلودگی آب
  • عقیل اخلاص پور، بیژن خلیلی مقدم*، محسن سلیمانی صفحات 603-613
    هدف از این پژوهش، بررسی غلظت فلزات سنگین منتشر شده از مجتمع فولاد خوزستان، در خاک و گیاهان اطراف این منطقه می باشد. بدین منظور نمونه برداری از برگ درختان، درختچه ها و گیاه علفی و خاک محیط ریشه (ریزوسفر) آن ها در جهت وزش باد غالب منطقه و عمود برآن در اطراف مجتمع فولاد انجام شد. نمونه‎های گیاه به دو دسته تقسیم و نیمی با آب مقطر و اسید هیدروکلریک شسته و نیمی دیگر بدون شستشو در نظر گرفته‏ شدند. غلظت عناصر سنگین: آهن، مس، کادمیم، سرب و روی در خاک و نمونه های گیاهی با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‏گیری شد. نتایج نشان داد که در جهت وزش باد غالب، میزان غلظت عناصر سنگین در برگ گیاهان حدود 5/1 برابر غلظت عناصر در برگ گیاهان عمود بر جهت وزش باد بود. همچنین غلظت فلزات سنگین در نمونه های گیاهی شسته شده کمتر از نمونه های بدون شستشو بود که بیانگر نشست فلزات سنگین بر روی گیاهان از طریق ذرات معلق هوا است. با توجه به یافته های این پژوهش می توان نتیجه گرفت که مجتمع فولاد خوزستان به عنوان یکی از منابع انتشار فلزات سنگین در منطقه است که انتشار آلاینده های مذکور از طریق باد محیط زیست شهر اهواز را تهدید می کند.
    کلیدواژگان: آلودگی، محیط زیست شهری، صنایع فولاد
  • عاطفه خوش بیان، زهرا شریعتمداری*، شهاب عراقی نژاد صفحات 615-624
    در این مطالعه  به منظور بررسی اثرات دو پارامتر اقلیمی بارش متوسط و دمای متوسط سالانه بر وضعیت منابع آبی نسبت به پارامتر جمعیت در هفت حوضه آبریز درجه دو واقع در حوضه  آبریز خلیج فارس و دریای عمان، از داده های مشاهده ای حدود 180 ایستگاه سینوپتیک در سطح حوضه آبریز مذکور و داده های تاریخی پروژه CORDEX برای دوره آماری 20 ساله (1986-2005میلادی) با در نظر گرفتن  سناریوهای اقلیمی RCP2.6, 4.5 ,8.5 استفاده شد. سپس، سه مدل اقلیمی EC_EARTH، CNRM و GFDL برای دوره های آتی (2006-2030) و (2031-2050)  بکار گرفته شد. در نهایت  توانایی هر مدل در برازش مقدار شاخص تنش آبی (بر اساس کمترین میزان خطا با دوره پایه) برای هر حوضه بررسی گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد هر سه مدل اقلیمی EC_EARTH، CNRM و GFDL، حوضه آبریز مند و کل-مهران را به ترتیب به عنوان بیشترین و کمترین میزان وضعیت منابع آبی نسبت به پارامتر جمعیت در دوره های آتی (2006-2030) و (2031-2050)،  تحت سه سناریوی RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و نسبت به شاخص تنش آبی مشاهدات پیش بینی کرده اند.
    کلیدواژگان: شاخص تنش آبی، سناریوهای اقلیمی RCP، جمعیت، CORDEX
  • زهرا آقاشریعتمداری*، بابک محمدی، روزبه موذن زاده صفحات 625-639
    تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین یکی از متغیرهای اصلی مورد استفاده در پروژه ها و مدل سازی های هیدرولوژی، کشاورزی، هواشناسی و اقلیمی می باشد. در این تحقیق قابلیت عملکرد روش تحلیل مولفه اصلی (PCA) و تئوری آنتروپی (EN) برای تعیین ورودی مدل های شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (MLP)، شبکه عصبی مصنوعی تابع پایه شعاعی (RBF)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و برنامه ریزی ژنتیک (GEP) در برآورد تابش خورشیدی در دو ایستگاه همدید کرمان و مشهد به ترتیب در حد فاصل سال های 1984 تا 2005 و 1980 تا 2004  مورد بررسی قرار گرفت. متغیرهای میانگین دما، میانگین کمبود فشار بخار آب اشباع، دمای کمینه، دمای بیشینه، ساعت آفتابی، رطوبت نسبی، دمای نقطه شبنم، فشار بخار ساعتی، دید افقی و محتوی بخار آب جو به عنوان ورودی روش های پیش پردازش انتخاب شدند. با توجه به نتایج به دست آمده در ایستگاه کرمان، مدل ENT-MLP با ریشه میانگین مربعات خطای برابر36/38 (Mj/m2) و ضریب تبیین 93/0 R2= بهترین عملکرد را داشته است. همچنین در ایستگاه مشهد مدل PCA-MLP با ریشه میانگین مربعات خطای برابر75/79  (Mj/m2) و ضریب تبیین 77/0 R2= بهترین عملکرد را داشته است. به طور کلی هر دو روش پیش پردازش تحلیل مولفه اصلی (PCA) و تئوری آنتروپی (EN) برای تعیین ورودی مدل های تخمین گر به منظور تخمین تابش خورشیدی روش  مناسبی تشخیص داده شدند.
    کلیدواژگان: پیش پردازش داده ها، تابش خورشیدی، تحلیل مولفه اصلی، تئوری آنتروپی، شبکه عصبی مصنوعی
  • حسن فروغی*، عبدعلیی ناصری، سعید برومندنسب، سعید حمزه، اسکات ب جونز صفحات 641-652
    بررسی فرآیندهای سطح زمین با استفاده از سنجش از دور نوری به طور عام به باند های الکترومغناطیسی قرمز، سبز، آبی (RGB)، مادون قرمز (NIR) و موج کوتاه (SWIR) مرتبط می شود. در روش تخمین رطوبت خاک با استفاده از تصاویر سنجش از دور نوری، با فرض ارتباط خطی بین بازتابش های قرمز و مادون قرمز ((Red-NIR، خط عاری از پوشش گیاهی (خط خاک) به عنوان خط مبنا در نظر گرفته شده و خطوط هم رطوبت به شکل عمود بر این خط مورد بررسی قرار می گیرند. این مطالعه قصد دارد نشان دهد که فرضیه ی فعلی برپایه ی هندسه ی فضایی Red-NIR، همواره مستحکم نیست و در پاره ای از موارد، تخمین اشتباهی از رطوبت خاک ارائه می دهد. بدین منظور یک روش نوین تخمین رطوبت خاک در این فضا پیشنهاد شد که بر پایه ی تعریف جدیدی از خطوط هم رطوبت خاک است. مدل پیشنهادی این مطالعه به مدل تغییر یافته ی فضای Red-NIR (TRN) مصطلح شد. این مدل با مدل رایج فضای Red-NIR (CRN) با استفاده از تصاویر ماهواره ی لندست-8 در مزارع نیشکر سلمان فارسی استان خوزستان مقایسه شد. 12 تصویر لندست 8 در طول دوره رشد نیشکر مورد استفاده قرار گرفت. برای اعتبار سنجی نتایج سنجش از دور، رطوبت خاک در 22 نقطه در 5 عمق مختلف اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که مدل TRN پیشنهادی تطابق بیشتری با مشاهدات میدانی داشت و به طور علمی، صحت و دقت استفاده از فضای Red-NIR در زمینه تخمین رطوبت خاک را بهبود بخشید.
    کلیدواژگان: تخمین رطوبت خاک، سنجش از دور نوری، باند قرمز، باند مادون قرمز، روش مثلث
  • رحمت اله رنجبر*، ابراهیم سپهر، عباس صمدی، میرحسن رسولی صدقیانی، بهنام دولتی، محسن برین صفحات 653-664
    به منظور بررسی تاثیر کشت مستمر بر شکل های شیمیایی پتاسیم و رفتار جذب آن در خاک های زیرکشت توتون در منطقه شمال غرب ایران، شکل های پتاسیم خاک در 29 نمونه خاک زراعی و 29 نمونه خاک غیرزراعی هم جوار تعیین گردید و آزمایشات جذب به صورت پیمانه ای با 5/2 گرم خاک در قدرت یونی 01/0 مولار CaCl2 انجام گرفت. نتایج نشان داد که با استمرار کشت، میانگین پتاسیم تبادلی و غلظت تعادلی پتاسیم محلول (EKC) در خاک های زراعی در مقایسه با مقدار آن ها در خاک های غیرزراعی هم جوار به‎طور معنی دار (P≤0.01) و به ترتیب حدود 28 و 27 درصد کاهش یافته به‎طوری‎که میانگین پتاسیم تبادلی در خاک های زراعی و غیرزراعی، به ترتیب 197 و 273 mg kg-1 و میانگین EKC به ترتیب برابر 9/7 و 8/10 mg l-1 بود. با توجه به وجود همبستگی معنی دار بین پتاسیم تبادلی و درصد رس (r= 0.577**) و همبستگی معنی دار بین پتاسیم تبادلی و پتاسیم محلول (r=0.418*) در خاک های زراعی و عدم معنی داری آن در خاک های غیرزراعی هم جوار، می توان استنباط کرد که مقداری از پتاسیم تبادلی در خاک های زراعی تخلیه شده است. با استمرار کشت، میانگین نسبت فعالیت پتاسیم در نقطه تعادل (AReK) و انرژی آزاد تبادلی پتاسیم (EK) در خاک های زراعی به ترتیب حدود 36 و 11 درصد و به‎طور معنی دار (P≤0.01) کاهش یافت که میانگین AReK در خاک های زراعی و غیرزراعی، به ترتیب 004/0 و 0063/0 mol L-1 و میانگین EK به ترتیب 3407- و 3055- cal mol-1 بود. به دلیل تخلیه نسبی پتاسیم تبادلی در خاک های زراعی مورد مطالعه، اعمال مدیریت کودهای پتاسیمی جهت تولید پایدار توتون در منطقه شمال غرب ایران نیاز می باشد.
    کلیدواژگان: شکل پتاسیم خاک، ایزوترم جذب، تخلیه پتاسیم، توتون
  • اسحاق انصاری*، محسن مسعودیان، محمد صدقی اصل صفحات 665-674
    در این مقاله نیمرخ های جریان های زیرسطحی در محیط های متخلخل درشت دانه در دو حالت تغذیه و بدون تغذیه با استفاده از یک مدل عددی سه بعدی شبیه سازی و سپس با داده های آزمایشگاهی و مدل های تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفت. با استفاده از مدل عددی SEEP/3D که مبتنی بر روش اجزای محدود می باشد، شبیه سازی عددی جریان صورت گرفته است. مدل آزمایشگاهی شامل یک محیط متخلخل درشت دانه به طول 4/6 متر، عرض 8/0 متر و ارتفاع 1متر بوده که برای شرایط مرزی مختلف و دو شیب، 4 و 3/20 درصد اجرا و نیمرخ های ‏ جریان اندازه گیری شدند.  نتایج اندازه گیری شده با نتایج حاصل از مدل های عددی  و تحلیلی مقایسه گردید. در حالت بدون تغذیه برای مقایسه مدل عددی از داده های مدل آزمایشگاهی و نتایج روش های تحلیلی استفاده گردید که در این حالت پروفیل خط فریاتیک مدل عددی نسبت به آزمایشگاهی در حالت شیب 4 درصد کمبرآورد و در شیب 3/20 درصد، نتایج عددی به مراتب بهتر مدل سازی شده است. برای مقایسه داده های مدل عددی در شرایط تغذیه تنها از مدل تحلیلی Bear (1972)  استفاده گردید و نتایج حاصل از قیاس، کم برآوردی مدل عددی را نشان داده است.
    کلیدواژگان: محیط متخلخل، مدل SEEP، 3D، نیمرخ جریان، مدل آزمایشگاهی و مدل تحلیلی
  • مینا شکیبا، تیمور سهرابی**، فرهاد میرزایی اصل شیرکوهی، احمدعلی پوربابایی صفحات 675-686

    در محیط هایی با کمبود اکسیژن و نسبتا شور تجزیه هیدروکربن های نفتی به سختی صورت می گیرد که با استفاده از پذیرنده های الکترون مانند نیترات و کاربرد باکتری های تجزیه گر و قادر به رشد در محیط های شور، سعی در افزایش تجزیه زیستی هیدروکربن ها می شود.  این مطالعه با هدف بررسی تجزیه زیستی BTEX با استفاده ازsp.  Bacillus وBacillus thuringiensisتحت شرایط کاهشی نیترات در محیط آئروفیلیک و شور انجام شد. در ابتدا توانایی باکتری های فوق در تجزیه زیستی BTEX مورد تائید قرار گرفت. سپس با استفاده از مدل تاگوچی و نرم افزار Design Expert تجزیه BTEX در شرایط محیطی مختلف با تغییر در عواملی مانند غلظت اولیه نیترات (500-100 میلی گرم بر لیتر)، BTEX (200-800 میلی گرم بر لیتر)، شوری (5/9- 5/0درصد) و جمعیت سلولی (107×5 - 1سلول در میلی لیتر) بررسی شد. نتایج حاصل از تحقیق توانایی Bacillusthuringiensis وsp. Bacillus رادر تجزیه زیستی BTEX نشان داد و شرایط بهینه را به منظور حداکثر تجزیه زیستی BTEX برای این دو باکتری به ترتیب در غلظت اولیه BTEX برابر 200 میلی گرم بر لیتر، غلظت اولیه نیترات500 میلی گرم بر لیتر، شوری 5 و 5/9 درصد و جمعیت سلولی 1و 107×5 گزارش نمود.

    کلیدواژگان: تجزیه زیستی، BTEX، نیترات، شوری
  • خدیجه براتی، جهانگیر عابدی کوپایی*، آرش آذری، الهام درویشی، علی یوسفی صفحات 687-700
    مطالعه حرکت آب در آبخوان با استفاده از معادلات اساسی جریان یعنی معادلات دارسی، پیوستگی و بقای جرم صورت می گیرد که در مورد آبخوان های محصور و غیرمحصور به صورت متفاوت مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. در این معادلات از ضرایب هیدرودینامیک و دیگر مشخصه های آبخوان استفاده می شود. لذا تعیین ضرایب هیدرودینامیک آبخوان لازمه مطالعات آب زیرزمینی می باشد. مهم ترین ویژگی های آبخوان یعنی ضرایب هیدرودینامیک را می توان از طریق مدل سازی در سراسر محدوده آبخوان تعیین نمود. اگر مدل آبخوان درست تهیه شود می تواند ابزار ارزشمندی برای شناخت بهتر ویژگی های آبخوان و همچنین پیش بینی تاثیر طرح های مختلف مدیریتی بر منابع آب منطقه باشد. در این مطالعه، مدل سازی آب زیرزمینی به منظور تعیین ضرایب هیدرودینامیک آبخوان آزاد دشت کرمانشاه با استفاده از نرم افزار GMS 7.1 انجام گرفت. نتایج نشان داد مقدار هدایت هیدرولیکی در آبخوان دشت کرمانشاه، از 1/0 تا 30 متر در روز و مقدار آبدهی ویژه از 02/0 تا 4/0 متغیر است. مقادیر سطح ایستابی محاسبه شده توسط مدل و سطح ایستابی مشاهداتی در پیزومترها دارای همبستگی بالایی هستند و مقدار ریشه میانگین مربعات خطا همواره کمتر از یک است که نشان دهنده دقت قابل قبول مدل برای شبیه سازی وضعیت آبخوان می باشد.
    کلیدواژگان: ضریب هدایت هیدرولیکی، آبدهی ویژه، نرم افزار GMS 7.1
  • سمیه صابریان رنجبر، بابک متشرع زاده*، فرهاد مشیری، حسین میر سیدحسینی، حسینعلی علیخانی صفحات 701-712
    با توجه به روند رو به رشد جمعیت کشور و نقش عمده گندم در تامین انرژی و پروتئین آحاد جامعه، ضرورت نگرش جدید در مدیریت مزرعه به وجود می آید که به وسیله آن تولیدکنندگان کشاورزی بتوانند تغییرات داخل مزرعه را شناسایی نموده و با مدیریت این تغییرات در جهت افزایش محصولات زراعی و افزایش بهره وری گام بردارند. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر سطوح و منابع مختلف کاربرد سیلیسیم بر ماده خشک تولیدی، غلظت و جذب عناصر غذایی هفت رقم گندم در گلخانه تحقیقاتی گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تهران اجراء گردید. این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی و به صورت فاکتوریل، با دو فاکتور شامل سیلیسیم در شش سطح (شاهد، 200، 400 و 1000 میلی گرم سیلیسیم از منبع سیلیکات پتاسیم بر کیلوگرم خاک و نانوذره سیلیسیم در سطوح 50 و 100 میلی گرم بر کیلوگرم خاک) و ارقام گندم (گنبد، شیرودی، شیراز، مهدوی، مرودشت، بهار و پارسی) در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد سیلیسیم در سطوح و منابع مختلف، رقم گندم و اثر متقابل آن ها بر وزن خشک اندام هوایی و ریشه، غلظت سیلیسیم و پتاسیم در اندام هوایی و جذب کل سیلیسیم، فسفر و پتاسیم در اندام هوایی معنی دار (01/0p≤) بود. غلظت سیلیسیم و پتاسیم در اندام هوایی در ارقام گندم در سطوح مختلف سیلیسیم در زمان کاربرد نانوذرات سیلیسیم به ترتیب در دامنه ای از 14/0-32/0 و 16/0-76/0 درصد نسبت به سطوح مختلف سیلیکات پتاسیم در بالاترین مقدار قرار داشت. میانگین جذب کل سیلیسیم، فسفر و پتاسیم به ترتیب در دامنه ها یی از 12/0-08/5، 43/0-16/1 و 7/8-2/14میلی گرم در گلدان در اندام هوایی با افزایش سطح کاربرد سیلیکات پتاسیم، افزایش یافت. بنابراین با توجه به نقش سیلیسیم در جذب عناصرغذایی، استفاده از آن به همراه کاشت ارقام با توان جذب بالاتر می تواند به بهبود رشد گندم کمک کند.
    کلیدواژگان: گندم، سیلیکات پتاسیم، نانوذره سیلیسیم، فسفر، پتاسیم
  • فاطمه کاراندیش، کیومرث ابراهیمی*، جهانگیر پرهمت صفحات 713-724
    در این مقاله با ارزیابی روش های مختلف زمین آماری در سه سناریوی مختلف به ارزیابی تاثیر تکنیک های همگن بندی مناطق و برون یابی بارندگی در افزایش دقت این روش ها در تحلیل داده های بارش در مقیاس روزانه و در حوضه ی آبریز کارون پرداخته شده است.. در سناریوی اول، تنها روش های زمین آماری شامل میانگین متحرک وزنی، کریجینگ، کوکریجینگ و TPSS و در سناریوی دوم محدوده ی پژوهش براساس روش خوشه بندی به نواحی همگن تقسیم و دقت روش های منتخب در هر یک از آنها ارزیابی شد. در سناریوی سوم با لحاظ ایستگاه های فرضی در ارتفاعات فاقد دادهای مشاهده ای تاثیر برون یابی در افزایش دقت روش های زمین آماری بررسی شد. تحلیل واریوگرام های مربوطه وجود ناهمسانگردی را به اثبات رساند، ضمن اینکه واریوگرام همه جانبه، این ناهمسانگردی را مرتفع نمود. در سناریوی اول، مقادیر میانگین خطای مطلق و خطای انحراف، به ترتیب در محدوده های 36-7/14 میلی متر و 5/4-5/1- میلی متر به دست آمد. در این سناریو روش کوکریجینگ، به دلیل تاثیر مثبت لحاظ متغیر کمکی در افزایش شعاع تاثیر، کم ترین خطای تخمین را نشان داد. اما درون یابی بارش روزانه پس از همگن بندی تاثیر مثبتی در کاهش خطای تخمین نداشت. اگرچه روش های میانگین متحرک وزنی با توان های 3 تا 5 و TPSS با توان های 3 تا 5 استثناء بودند. ضمنا تخمین بارش در ارتفاعات فاقد ایستگاه های باران سنجی دقت روش های زمین آماری را تا 16 درصد افزایش و خطای تخمین را تا 10% درصد کاهش داد. تحت این سناریو حد آستانه ی حداکثر واریانس خطا با 45% کاهش از 8/7 به 8/4 میلی متر رسید. براساس نتایج، ترکیب تکنیک برون یابی با روش کوکریجینگ با لحاظ ارتفاع به عنوان متغیر کمکی، بهترین تخمین را در برآورد توزیع مکانی بارش روزانه به همراه دارد.
    کلیدواژگان: بارش روزانه، حوضه ی کارون، کریجینگ و کوکریجینگ، ناهمسانگردی هندسی، نیم تغییرنما
  • اکبر کریمی، عبدالامیر معزی*، مصطفی چرم، نعیمه عنایتی ضمیر صفحات 725-739
    گرماکافت زیست توده ها و تولید زغال زیستی روش مناسبی برای مدیریت پسماندهای کشاورزی، ترسیب کربن و بهبود ویژگی های خاک می باشد. مطالعه ویژگی های ساختاری و فیزیکو شیمیایی زغال زیستی، که به نوع زیست توده و دمای گرماکافت بستگی دارد، در شناسایی کاربرد مناسب زغال زیستی در خاک بسیار مهم است. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات ویژگی های زغال زیستی تهیه شده از بقایای ذرت و باگاس نیشکر در دماهای مختلف گرماکافت بود. این پژوهش در شرایط آزمایشگاهی، در قالب طرح کاملا تصادفی با هشت تیمار بقایای ذرت و باگاس نیشکر و زغال های زیستی آن ها و در سه تکرار انجام شد. زغال های زیستی در شرایط گرماکافت آهسته و در دماهای 200، 350 و 500 درجه سلسیوس تهیه شدند. نتایج نشان داد افزایش دمای گرماکافت از 200 به 500 درجه سلسیوس در تیمارهای بقایای ذرت و باگاس نیشکر سبب کاهش عملکرد (به ترتیب 2/29 و 6/23 درصد)، مواد فرار (6/43 و 1/57 درصد)، ظرفیت تبادل کاتیونی (8/29 و 5/32 درصد) و نسبت های اتمی (C/N)، هیدروژن به کربن (H/C) و اکسیژن به کربن (O/C) شد، در حالی که سبب افزایش درصد خاکستر زغال های زیستی بقایای ذرت و باگاس نیشکر (به ترتیب 3/20 و 3/42 درصد)، کربن تثبیت شده (3/23 و 8/14 درصد)،pH ، EC، ترکیبات آروماتیک و غلظت عناصر غذایی شد. غلظت نیتروژن، فسفر و پتاسیم در تیمارهای بقایای ذرت بیشتر از باگاس نیشکر بود، اما نسبت C/N در تیمارهای باگاس نیشکر بیشتر بود. با توجه به این پژوهش می توان نتیجه گیری کرد که زغال های زیستی تهیه شده در دمای 500 درجه سلسیوس در ترسیب کربن در خاک موثرتر هستند، در حالی که زغال های زیستی تهیه شده در دماهای 200 و 350 درجه سلسیوس برای بهبود حاصلخیزی خاک مناسب تر هستند.
    کلیدواژگان: بقایای کشاورزی، زیست توده، حاصلخیزی خاک، ترسیب کربن
  • سیدهادی ابطحی، وحید رضاوردینژاد، محمد همتی، ابوالفضل علیرضالو*، محمدتقی احمدی صفحات 741-751
    مطالعه تغییرات فیتوشیمیایی و مورفولوژیکی فیسالیس به عنوان گونه ای ارزشمند از گیاهان دارویی، با ترکیب های جدید از تیمارهای شدت مغناطیس (M) در چهار سطح صفر، 2/0، 3/0 و 4/0 تسلا و غلظت محلول غذایی (H) در چهار سطح 25/0، 5/0، 75/0 و تمام هوگلند اجرا گردید. نتایج نشان داد که تاثیر تیمارهای ترکیبی بر تمامی خصوصیات فیتوشیمیایی به جز فاکتور فعالیت آنتی اکسیدانی و کلیه صفات مورفولوژیکی در سطح %1 معنی دار بود. حداکثر تاثیرگذاری مثبت معنی دار بر فاکتورهای فیتوشیمیایی در خصوصیت کلروفیل b با بهبود 15 برابری در تیمار شدت مغناطیس 4/0 تسلا و غلظت %50 حاصل شد. هم چنین بیش ترین اثرگذاری معنی دار مثبت بر فاکتورهای مورفولوژیکی در صفت وزن میوه با افزایش 5/2 برابری در تیمار 3/0 تسلا و غلظت %75 به دست آمد. درمجموع، کاربرد آب  مغناطیس و  محلول غذایی می تواند به جهت تاثیرگذاری های معنی دار، در برنامه ریزی های تولید فیسالیس مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: خصوصیات بیوشیمیایی، صفات مورفولوژیکی، غلظت کود، گیاه دارویی، محلول مغناطیسی
  • احمد سیاحی، بابک سوری* صفحات 753-762
    گوگرد پودری متداول ترین ماده مصرفی برای اصلاح خاک های آهکی خصوصا pH آن ها می باشد و راندمان آن در خاک به شدت به شرایط اکسیداسیون آن وابسته است. هدف این تحقیق ارزیابی کارآمدی مقادیر مختلف گوگرد به منظور اصلاح خاک های آهکی در حضور باکتری اکسید کننده گوگرد می باشد. بدین منظور تعداد 15 ستون حاوی یک خاک آهکی شامل چهار تیمار گوگرد با کدهای (500/0)S، (375/0)S، (250/0)S، (125/0)S و یک شاهد فاقد گوگرد هر یک با سه تکرار ساخته و با باکتری Thiobacillus thioparus تلقیح و سپس هر دو هفته یک بار به مدت شش ماه تحت آبشویی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که آبشویی سولفات حاصل از اکسیداسیون گوگرد از دمای 25 درجه سانتی گراد به بالا شدت گرفت و در دمای 30 درجه سانتی گراد به اوج خود رسید. همچنین تجزیه آماری در ستون های تیمار شده با گوگرد وجود روابط مثبت و معنی دار میان دما و سولفات آبشویی شده (01/0=α) از یک سو و منفی و معنی دار میان دما و pH (01/0=α) از سوی دیگر را تائید نمود.
    کلیدواژگان: خاک آهکی، ستون خاک، گوگرد، Thiobacillus thioparus، غرب ایران
|
  • Safoora Nahidan *, Ali Akbar Safari Sinejani Pages 515-525
    In recent year, application of biochar in soils of dry and semi-arid regions has been considered for increasing soil organic carbon. However,  few reports are available about the effect of biochar on nitrogen cycling in such soils. The purpose of this study is to investigate the effects of cow manure and its biochar on some N cycling processes and related biological properties in a calcareous soil. For this purpose, 0, 1, 2 and 5% of cow manure and its biochar were added to a calcareous soil and then the treated soils incubated for 30 and 90 days. The results showed that the microbial biomass nitrogen and urease activity in the soils treated with cow manure increased more intensively against the soils treated with biochar. The application of 2 and 5% of biochar increased the nitrogen mineralization by 20.5 and 32.3% at 30-days incubation, and by 103 and 106% at 90-days incubation. Addition of cow manure to soil led to a significant increase in nitrogen mineralization by 38-233% at 30-day incubation and 21- 105% at 90-day incubation. At 30-days of incubation, nitrification increased in soils treated by 5% of biochar. The addition of biochar to the soil increased nitrification by 10-50% compared to the control at 90-days of incubation. The addition of cow manure to soil increased nitrification by 1500-300% and 39-95% in comparison to the control after 30 and 90 days of incubation. In general, our findings showed that the use of cow manure biochar compared with cow manure could reduce nitrogen mineralization and nitrification and prevent rapid nitrate leaching.
    Keywords: Cow manure biochar, nitrogen mineralization, ammonification, nitrification
  • Ali Gorjizade *, Alimohammad Akhoond, Ali, Ali Shahbazi, Ali Moridi Pages 527-541
    Satellite-based precipitation estimations are important and necessary because they are used to compensate the limited rain measurements in areas where there is no continuous monitoring of rainfall due to the dispersion of rain ague networks. Satellite-based precipitation estimation systems can provide information in areas where rainfall data are not available. Therefore, the accuracy of this type of data is very important. In this study, rainfall data of two long-term satellite data sets (FARSI-CDR and PERSIANN-CCS) at the upstream of Maroun Dam (Dehno, Ghale-Raeesi, Idenak, Margoon stations) during 2003-2014 were used and evaluated on daily, monthly, seasonally and annually basis. The results show that the annual precipitation of each dataset is underestimated in all stations, but the PERSIANN-CCS model compare to the PERSIANN-CDR has better estimations for annual observations. For estimation of seasonal precipitation, the results indicate that the PERSIANN-CCS model is better than the other one for rainfall estimation and rainfall detection. For estimation of monthly and daily precipitation, the results indicate that PERSIANN-CDR data are more appropriate than the other data set. Also, regarding to POD (probability of detection) and FAR (False alarm rate) estimated data, It was found that according to POD index, PERSIANN-CCS precipitation daily data and according to FAR, daily precipitation data of PERSIANN-CDR model have better performance in detecting rainy and non-rainy days.
    Keywords: rainfall estimation, gridded dataset, evaluation indicators, Idenak region
  • Marzieh Hamidinia, Mohammad Heidarnejad *, Mohammad Hossein Pourmohammadi, Alireza Masjedi, Amin Bordbar Pages 543-553
    Nonlinear weirs have relatively high discharge capacities in low hydraulic loads and their performance is reduced due to submergence of the outlet key in high hydraulic loads. Labyrinth weirs are hydraulic structures used for water level adjustment and flow control in reservoirs. The labyrinth weirs performance is not satisfactory in high hydraulic loads due to interference of flow blades, turbulence and submergence in the outlet key. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effect of parapet wall location on weir inlet submergence. Thus, the inclined parapet walls were used on trapezoidal labyrinth and piano-key weirs, which had 60 and 30 cm length (B = 60 and 30 cm) with 1 and 0.5 in slope (B′ = 1 and 0.5). The results showed increasing the parapet wall heights and lengths leads to a 50-percent decrease in the discharge coefficient. The weirs performance also increases by 33 percent as the flow rate increases. The installation of parapet walls on the labyrinth weirs showed better performance (up to 30%) as compared to the piano-key weirs with the same plan.  Also the installation of parapet walls at the weir outlet showed a better performance (5-10%) as installed at the weir inlet. It was found that the flow rate is directly related to the discharge coefficient; hence, the efficiency drop is reduced about 40% in high discharge rates by setting the parapet walls at labyrinth and piano-key weirs.
    Keywords: : Piano-key weir, labyrinth weir, parapet wall, inlet submergence, hydraulic performance
  • Mehri Saeidinia *, Ali Heidar Nasrolahi, Majid Sharifipour Pages 555-565
    Irrigation scheduling is very important under water stress condition. To investigate the crop water stress phenomena, several indices have been presented, of which one is CWSI. In order to investigate the ability of this index in irrigation scheduling of Maize (SC704), a research in a randomized blokes design with four experimental treatments was conducted in Khoram Abad region in 2011. Experimental treatments including IR1: 100% water requirement, IR2: 80% water requirement (by Regulated deficit irrigation), IR3: 60% water requirement (by Regulated deficit irrigation) and IR4: 50% water requirement (by Partial root zone drying management).  The results showed that the amount of CWSI was significantly affected by water stress.  The CWSI index for IR1, IR2, IR3, and IR4 treatments were 0.17, 0.21, 0.39, 0.29 and the amount of yield were 21560, 19500, 12560 and 14860 Kg/ha, respectively. In this study, the best treatment was IR1 (with the minimum CWSI and the maximum Yield) and the worst treatment was IR3 (with the maximum CWSI and the Minimum Yield).  Based on CWSI index, the value of water stress in IR4 treatment was less than the water stress value of IR3 treatment (The CWSI index dropped by 11.4 percent and the amount of yield increased by 18.3 percent). In this research, the relationship between the corn forage yield and CWSI index was obtained with high correlation. Regarding the variation of CWSI under different treatments, it can be stated that the CWSI index is able to evaluate the water stress and estimate the corn forage yield.
    Keywords: CWSI, forage corn, Partial root zone drying (PRD), Regulated deficit irrigation, Water stress
  • Mohamad Javad Nahvinia, Abdolmajid Liaghat *, Fariborz Abbasi Pages 567-579
    This study was carried out to evaluate Hamody irrigation network (in an area of 3079 ha) using classic and new classic irrigation efficiency concepts. For this purpose, firstly the main district’s water inputs (irrigation, rainfall and canal releases) and outputs (actual crop evapotranspiration, drainage outflow and canal seepage) were measured or estimated during the hydrological years (2006-2009). Then, the application efficiency (classic concept) and the net and effective efficiencies (neoclassic concept) were estimated at the network level. Finally, different scenarios of water allocation were evaluated by considering new concepts of irrigation efficiency. The assessment scenarios include 65, 75 and 85% of water supply needs, 100% Crop Water Requirement (CWR) and a fraction of CWR without significant reduction in yield. The annual average outflows were 16% higher than the inflows, presumably due to canal seepage and lateral groundwater inflows from neighboring lands. Distribution, application and total efficiencies were estimated 68, 53 and 44%, respectively, indicating low irrigation performance in the irrigation network. Despite the high volume of applied irrigation water, the actual ET was 19% less than the potential ET, indicating water-stress and crop yield reduction. The assessment of surface irrigation systems using new classical approach showed that the net (0.77) and effective (0.65) efficiencies were more than the classical efficiency (0.53). The results of this study showed 19-47% water saving in allocation scenarios using the new concepts of efficiency.
    Keywords: System irrigation, Irrigation efficiency, Irrigation consumptive use coefficient, Water conservation
  • Hadi Dehghan *, Amin Alizadeh, Kazem Esmaili, Mohamad Naderianfar Pages 581-591
    Root water uptake is considered as a major factor for  predicting plant transpiration and the product yield. In general, the water root uptake models are divided into two macro- (experimental) and micro- (physical) groups. The physical models require more hydraulic parameters, while empirical models are simpler and require less input data. The aim of this study was to compare the performance of two empirical models and a physical model to predict the root water uptake of tomato under greenhouse conditions. Hence, the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) was used to calibrate the models (hydraulic parameters of soil and root water uptake). The results of the sensitivity analysis of different models showed that the root water uptake is more sensitive to soil hydraulic conditions than the root characteristics. The results indicated that among the soil hydraulic parameters, the root water uptake shows more susceptibility to the coefficients of shape (λ) and the saturation moisture content (Өs). Among the root characteristics, the most sensitive parameter is the longitudinal density of the root. The results also revealed that the Van Genuchten model combined with the GLUE method has well simulated the root water uptake, as the parameters of R2, NS, NRMSE, MAE, ME, and d were 0.79, 0.69, 14.12, 0.75, 0.69, 0.86, respectively.  The integration of root water uptake models as a sub-model in the agro-hydrological models appears to be a useful tool for predicting the plant transpiration, the product yield as well as water management in the field.
    Keywords: Soil Hydrological Parameters, Root Characteristics, Tomato
  • Samaneh Mahzoonieh *, Nourollah Mirghaffari, Mohsen Soleimani Pages 593-602
    The increase of wastes and their management are considered as an important environmental and economic problem. In this study, the oily sludge of oil refinery and lignocellulosic waste from elm tree were used as raw materials for preparation of composite adsorbents. Composite adsorbents were prepared using carbonization at 500 ˚C and chemical activation by zinc chloride at 800 ˚C and their efficiency for removal of furfural from aqueous solutions were investigated. Results of furfural adsorption, BET, SEM and FTIR analysis showed that the activated composite, due to formation of micropore and mesopore structures, has  a more higher specific surface area and efficiency, as compared with carbonized composite. The BET of carbonized and activated composite was 3.53 and 691.7 m 2/g and the percentage of furfural adsorption was 10.3 and 96.7%, respectively. Based on the obtained results, the activated composite adsorbent can be used as an alternative of commercial activated carbon for wastewater treatment.
    Keywords: Oily pollution, waste management, adsorption, water pollution
  • AGHIL EKHLASPOUR, Bijan Khalili Moghadam *, Mohsen Soleimani Pages 603-613
    The objective of this study was to investigate the  concentration of heavy metals, dispersed from Khuzestan Steel factory, in the soil and various plants  of surrounding area. For this purpose, the Leaves samples from trees, shrubs, grass and soil samples from their rhizospheres were collected in dominated and opposite wind direction from the factory. Plant samples were divided into two groups; of which one group was washed with distilled water and HCl and another was not washed. Heavy metal concentrations (Fe, Cu, Cd, Pb, Zn) were measured in plant and soil samplesby flame atomic absorption spectroscopy. Results showed that the heavy metals concentration in plants in wind direction is almost 1.5 times more than the opposite direction. Airborne metal deposition has occurred in this region because the heavy metal concentrations in unwashed samples were more than the ones in washed samples. Based on the results obtained from this study, it can be concluded that Khuzestan steel factory activity is one of the pollution  sources in the proposed region which threated the environment of Ahvaz.
    Keywords: Pollution, Urban Environment, Steel Industries
  • Atefeh Khoshbayan, Zahra Aghashariatmadary *, Shahab Araghinejad Pages 615-624
    To examine the effects of two climatic parameters of average rainfall and average annual temperature on water resources status toward the population parameters in seven grade-2 watersheds, located in Persian Gulf and Oman Sea, the observation data of 180 synoptic stations in the proposed watershed and historical data of the CORDEX project for the 20-year statistical period (1986-2005) considering RCP2.6, 4.5 ,8.5  climate scenarios were used in this study. Then, the EC_EARTH, CNRM and GFDL climate models were used for the upcoming periods of (2006-2030) and (2031-2050). Finally, the ability of each model to fit the water stress index (based on the lowest error with the base course) for each watershed was studied. The results of this study showed that the all three climate models (EC_EARTH, CNRM and GFDL) predicted MOND and KOL-MEHRAN watersheds, respectively, as the highest and lowest water resources status in relation to population parameter in upcoming periods of (2..6-2.30) and (2031-2050) and under RCP2.6 ,4.5 and RCP8.5 scenarios, relative to the observational water stress index .
    Keywords: water stress Index, climate scenarios RCP, population, CORDEX
  • Zahra Aghashariatmadari *, Babak Mohammadi, Roozbeh Moazenzadeh Pages 625-639
    Solar radiation arriving to the land surface is one of the major variables that is used in projects and hydrological, agricultural, meteorological and climatic models. In this study, the functionality of the principal component analysis (PCA) and the entropy theory (EN) for determination  of inputs to multilevel perceptron artificial neural network (MLP), artificial neural network, radial basis function (RBF), support vector machine (SVM)and genetic programming (GEP), was investigated for estimation of solar radiation at two stations (Kerman and Mashhad) during 1984-2005 and 1980-2004 periods, respectively. The average temperature, mean water deficit pressure, minimum temperature, maximum temperature, sunshine, relative humidity, dew point temperature, hourly vapor pressure, horizontal visibility and water content were selected as inputs of pre-processing methods. The obtained results  in Kerman station showed that the ENT-MLP model with RMSE=38.36 (Mj /m2) and R2 = 0.93 have had the best performance. Also in Mashhad station, PCA-MLP model with RMSE=79.75 (Mj / m2) and R2 = 0.77 had the best performance. In general, the both pre-processing  principal component analysis and entropy theory were recognized  as the proper methods for determination  of estimating models input to estimate  solar radiation.
    Keywords: Data Preprocessing, Solar Radiation, Principal Component Analysis, Entropy Theory, artificial neural network
  • Hassan Foroughi *, Abd Ali Naseri, Saeed Boroomandnasab, Saeid Hamzeh, Scott B.Jons Pages 641-652
    Optical remote sensing of earth surface processes commonly relies on the Red, Green, Blue (RGB), Near Infrared (NIR) and Shortwave Infrared (SWIR) electromagnetic bands. In soil-moisture estimation method using optical remotely-sensed imagery, by assuming a linear relationship between the Red-NIR reflectance, the line of bare soil (soil line) is established as the base and then moisture isoclines are assumed perpendicular to the soil line. This study is intended to show that this assumption is not consistent with the actual Red-NIR space geometry, which in many cases introduces soil moisture estimation errors. Therefore, a new mathematical transformation method was proposed to the original Red-NIR space followed by newly-defined soil moisture isolines. This new Transformed Red-NIR (TRN) model was compared with the conventional Red-NIR (CRN) model using data from Salman Farsi sugarcane field located in Khozestan province in southwestern of Iran. Twelve Landsat-8 satellite images were used during the sugarcane growing season. For validation of the remotely sensed data, ground reference soil moisture was measured at 22 locations at five different depths. Results of the proposed new method significantly improved accuracy of the Red-NIR approach to remote sensing of soil moisture.
    Keywords: Soil moisture estimation, optical remote sensing, red band, near infrared band, triangle method
  • Rahmatollah Ranjbar *, Ebrahim Sepehr, Abbas Samadi, Mirhassan Rasouli, Sadaghiani, Behnam Dovlati, Mohsen Barin Pages 653-664
    The present study was conducted to investigate the effect of cultivation on potassium forms and potassium adsorption characteristics behavior in tobacco-growing and adjacent virgin soils in Northwest of Iran. Soil potassium forms were determined in 29 tobacco-growing soils and in 29 adjacent virgin soils. Soil potassium quantity-intensity relations (Q/I) were constructed by equilibrating and shaking 2.5 g soil with 25 ml of 0.01 mM CaCl2. The results indicated that the mean of exchangeable potassium (Kex) and the initial equilibrium concentration of solution potassium (EKC) values in tobacco-growing soils were significantly (p≤0.01) lower than those in the adjacent virgin soils and decreased 28% and 27 %, respectively. Thus, in tobacco-growing soils and their adjacent virgin soils, the mean of Kex were 197 and 273 mg kg-1, and the mean of EKC were 7.9 and 10.8 mg L-1, respectively. There was a significant correlation between solution potassium (Kso) and Kex (r=0.418*) as well as between Kex and clay (r= 0.577**) in tobacco-growing soils indicating depletion of Kex  in the studied soils. The mean of potassium activity ratio at equilibrium (AReK) and the energy of exchange potassium (EK) values in tobacco-growing soils were significantly (p≤0.001) lower than those in the adjacent virgin soils and decreased 36 and 11 %, respectively. In tobacco-growing soils and their adjacent virgin soils, the mean of AReK were 0.004 and 0.0063 mol L-1and the mean of EK were -3407 and -3055 cal mol-1, respectively. Because of exchangeable potassium depletion in the studied soils, potassium fertilizer management is needed to be practiced for sustainable production of tobacco in Northwest of Iran.
    Keywords: Soil potassium form, Adsorption isotherms, Potassium depletion, Tobacco
  • Eshagh Ansari *, Mohsen Masoudian, Mohammad Sedghiasl Pages 665-674
    In this paper, subsurface flow profiles through coarse porous media have been simulated using a 3-D numerical model with and without surface discharge and their results have been compared with experimental data as well as with analytical solutions. SEEP/3D model, which is based on the finite element method, was used to simulate subsurface flow. The experimental model was consisted of coarse porous media with 6.4 m in length, 0.8 m in width and 1 m in height. The experiments were performed for different boundary conditions with two bed slopes of 4 and 20.3 %. The simulated data of watertableprofiles and seepage discharges were compared with those corresponding experimental data. In no recharge conditions with 4% slope, the numerical data were compared with both experimental and analytical dataindicating that the numerical results underestimated the watertable profilesas compared to the experimental ones. The results was better for the 20.3%-slope. In surface recharge condition, the numerical results only compared with analytical solution of Bear (1972), and the results indicated underestimation as compared to the experimental data.
    Keywords: porous media, SEEP, 3D, water profiles, experimental model, and analytical model
  • Mina Shakiba, Teymour Sohrabi *, Farhad Mirzaei, Ahmad Ali Pourbabaee Pages 675-686

    Lack of oxygen and high salinity are factors that limit the biodegradation of the hydrocarbon. The electron accepters such as nitrate and salt tolerant bacteria can be used to increase the biodegradation rate in saline environment with low level of oxygen. In this paper, BTEX biodegradation by Bacillus thuringiensis andBacillus sp. is investigated in microaerophilic and saline environment under nitrate reducing condition. Firstly, the ability of the above- mentioned bacteria in BTEX biodegradation was confirmed. Then, the effect of Nitrate, BTEX concentration, salinity and cell mass on BTEX degradation was studied using Taguchi method and design expert software. The results of this study showed the ability of the Bacillus thuringiensis andBacillus sp. on BTEX degradation. For 200 mg/L BTEX concentration, the high efficiency of degradation by Bacillus thuringiensis andBacillus sp. could be achieved in optimum conditions; Nitrate Concentration (200 mg/L), salinity (1 and 5 %) and cell mass (1and 5×107 cell/ml) respectively.

    Keywords: biodegradation, BTEX, Nitrate, salinity
  • Khadijeh Barati, Jahangir Abedi Koupai *, Arash Azari, Elham Darvishi, Yousefi Ali Pages 687-700
    The water movement in the aquifer is studied using the basic equations of flow, i.e. Darcy, continuity and mass survival equations, which are differently analyzed in the case of confined and unconfined aquifers. In these equations, hydrodynamic coefficients and other characteristics of the aquifer are used. Therefore, the determination of hydrodynamic coefficients of aquifer is necessary for groundwater studies. The most important characteristics of the aquifer i.e. hydrodynamic coefficients can be determined across the aquifer using modeling. If the aquifer model is properly provided, it can be a useful tool for better recognition of aquifer characteristics and also predicting the impact of different management plans on the water resources of the region. In this study, groundwater modeling was performed to determine the hydrodynamic coefficients in the unconfined aquifer of Kermanshah plain using GMS 7.1 software. The results showed that the amount of hydraulic conductivity in the Kermanshah plain aquifer varies from 0.1 to 30 meter per day and the amount of specific yield varies from 0.02 to 0.4. The amounts of computed water table by the model and the observed water table in the piezometers have high correlation and the root mean square error value is always less than one, which indicates the acceptable accuracy of the model for simulating the aquifer status.
    Keywords: Hydraulic conductivity, Specific Yield, GMS 7.1 Software
  • Somayeh Saberiyan, Ranjbar, Babak Motesharezadeh *, Farhad Moshiri, Hossein Mirseyed Hosseini, Hossein Ali Alikhani Pages 701-712
    Due to growing population and the major role of wheat in producing energy and protein for population, there is a need for new approach in farm management. This approach can help agricultural producers to identify changes in the farm and manage them in order to increase crop yield and productivity. The purpose of this study was to investigate the effect of different levels and sources of silicon application on the dry-matter production, concentration and nutrients uptake by seven wheat cultivars in the greenhouse research station of the Soil Sciences Department of the University of Tehran. This study was conducted in a completely randomized design with a factorial arrangement with two factors including silicon at six levels (control, potassium silicate with application levels of 200, 400 and 1000 Mg of silicon from the potassium silicate source per kilogram of soil, and silicon nanoparticles with application levels of 50 and 100 mg kg-1 soil) and wheat cultivars (Gonbad, Shirodi, Shiraz, Mahdavi, Marvdasht, Bahar and Parsi) with three replications. The results showed that the application of silicon in various levels and sources, wheat cultivars and their interaction on potassium concentration in shoot and the total amount of phosphorus and potassium in the shoot were significant (p≤0.01). Also, the concentration of silicon and potassium in the shoot of different wheat varieties were the highest in the case of application of silicon nanoparticles at different levels of potassium-silicate which ranged from 0.14-0.32 and 0.16-0.76%, respectively. The average total amounts of silicon, phosphorus and potassium uptake by the shoot also increased by increasing silica-potassium application which ranged from 0.12-5.08, 0.43-1.16 and 8.7-14.2 %, respectively. Therefore, considering the role of silicon in the nutrients uptake, its use, along with the planting of higher-uptake cultivars, could help to improve wheat growth.
    Keywords: Wheat, Yield, Potassium Silicate, Silicon Nanoparticles, Phosphorus
  • Fatemeh Karandish, Kumars Ebrahimi *, Jahangir Porhemmat Pages 713-724
    In this paper with analyzing various geostatistical methods in three different scenarios, the influence of zonal classification and rainfall extrapolation on increasing accuracy of the proposed methods for daily rainfall in Karun basin has been analyzed. In the first scenario, only various geostatistical methods including weighting moving average, Kriging, Co-Kriging and TPSS were analyzed. In the second scenario, the study area was divided into homogeneous regions based on cluster method and the accuracy of the selected models were analyzed within each region. In the third scenario, some hypothetical stations were considered in elevation points without real observations, and then, the accuracy of geostatistical method with considering extrapolation technique was analyzed. Analyzing the related Variogram well demonstrated a geometric anisotropy, while this problem was solved up when an all-round variogram was applied. In the first scenario, the mean absolute errors and the mean bias errors were varied in the range of 14.7-36 mm and -1.5-4.5 mm, respectively. In this scenario, the Co-kriging method had the lowest estimation error due to the positive effect of the considered auxiliary variable on increasing variogram "range of influence". Although, the interpolation of daily rainfall data, after zonal classification, had no positive impact on decreasing of estimation error, but the weighting moving average and TPSS methods with the powers of 3-5 were the Exceptions. In addition, the estimation accuracy increased up to 16%, and the estimation bias reduced up to 10%, when precipitation was extrapolated in elevations with no rain gauges. Under this scenario, the maximum threshold of error variance reduced by 45% (from 7.8 mm to 4.8 mm). Based on the results, integrating extrapolation into the Co-Kriging method with considering elevation as an auxiliary variable results the best estimation when assessing the spatial variation of daily rainfall.
    Keywords: Daily rainfall, Karun Basin, Kriging, Co-Kriging, Geometric Anisotropy, Semi-variogram
  • Akbar Karimi, Abdolamir Moezzi *, Mostafa Chorom, Naeimeh Enayatizamir Pages 725-739
    Pyrolysis of feedstocks and producing biochar is a suitable technique for agricultural wastes management, carbon sequestration and soil amelioration. The study of structural and physicochemical properties of biochars, which are strongly dependent on the type of feedstock and pyrolysis temperature, is very important to identify the suitable application of biochar in the soil. The objective of this research was to investigate the properties changes of biochars derived from corn residue and sugarcane bagasse under different pyrolysis temperatures. This study was carried out under laboratory conditions based on a randomized complete design with eight treatments of corn residue, sugarcane bagasse and their biochars and in three replications. Biochars were produced at 200, 350 and 500˚C pyrolysis temperatures under slow pyrolysis conditions. Results indicated that increasing pyrolysis temperature from 200 to 500˚C, in corn residue and sugarcane bagasse treatments, decreased the yield (29.24 and 23.6% respectively), volatile matter (29.8 and 32.5%), cation exchange capacity (32.5 and 29.8%) and the ratios of C/N, H/C and O/C while led to increase the ash content of corn residue and sugarcane bagasse biochars (20.3 and 42.3% respectively), fixed carbon (23.2 and 14.7%), pH, EC, aromatic compounds and nutrients concentration. Concentration of nitrogen, phosphorus, potassium were greater in the corn residue than in the sugarcane bagasse treatments, but the C/N ratio were greater in the sugarcane bagasse treatments. Based on the results of this study, it could be concluded that biochars produced at 500˚C temperature can be more effective in carbon sequestration in the soil, whereas biochars produced at 200 and 350˚C temperatures are more suitable for improving soil fertility.
    Keywords: Agriculture wastes, Carbon sequestration, Feedstock, Soil fertility
  • Sayyed Hadi Abtahi, Vahid Rezaverdinejad, Mohammad Hemmati, Abolfazl Alirezalu *, Mohammadtaghi Ahmadi Pages 741-751
    This study was carried out to investigate the effect of different levels of magnetic intensity (0, 0.2, 0.3 and 0.4 tesla) and different concentrations of nutrient solusion (0.25, 0.50, 0.75 and 1 unit of Hogland) on phytochemical and morphological changes of Physalis, as one of the high valuable species of medicinal plants. The results showed that the effect of the combined treatments on all phytochemical properties (with the except of antioxidant activity factor), as well as all morphological traits, was significant at 1% level. The maximum significant and positive effect on phytochemical factors improving chlorophyll b characteristic 15 times was obtained under 0.4 tesla magnetic intensity and 50% Hoagland concentration. Also, the most significant positive effect on morphological factors improving fruit weight by 2.5 times was obtained under 0.3 tesla magnetic intensity and 0.75 Hoagland concentration. In general, the application of magnetic water and nutrient solution concentration is suggested to be considered in Physalis production plannings.
    Keywords: Biochemical Characteristics, Morphological traits, Fertilizer concentration, Medicinal Plant, Magnetic solution
  • Ahmad Sayahi, BUBAK SOURI * Pages 753-762
    Powder sulfur is the most common used substance for improvement of calcareous soils particularly their pH while its efficiency in the soil is highly depend on its oxidation condition. The Objective of this research is to evaluate the efficiency of various amounts of sulfur to improve calcareous soils in presence of sulfur-oxidizer bacteria. Hence, 15 soil columns containing a calcareous soil including four sulfur treatments labeled S(0.125), S(0.250), S(0.375) and S(0.500) and a control treatment with lack of sulfur, each with three replications were manufactured and inoculated using Thiobacillus thioparus and then brought under leaching once a two weeks for six months. The results showed that the leakage of sulfate caused by sulfur oxidation was intensified for the temperatures above 25°C and reached a maximum in 30°C. Moreover, statistical analysis among sulfur treated columns approved presence of positive significant relationships between temperature and sulfate leakage (α= 0.01) from one hand, and negative significant relationships between temperature and pH (α= 0.01) on the other hand.
    Keywords: Calcareous soil, Soil Column, Sulfur, Thiobacillus thioparus, Western Iran