فهرست مطالب

  • سال پنجاهم شماره 10 (آسفند 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/12/01
  • تعداد عناوین: 19
|
  • سمیرا امیدی، بیژن قهرمان*، امیر فتوت، کامران داوری صفحات 2401-2412
    برای بررسی انتقال نانوذرات در محیط متخلخل، با توجه به محدودیت ابزارهای آزمایشگاهی و دشوار بودن تفسیر نتایج به دست آمده در محیط های متخلخل پیچیده مانند خاک، اغلب از محیط های متخلخل، همانند دانه های شیشه ای، شن، دانه های خالص کوارتز و شن های بستر رودخانه استفاده می شود. در این تحقیق، اثر دبی های مختلف جریان بر انتقال نانوذرات دی اکسید تیتانیم در ستون های خاک دست نخورده بررسی شد. دبی در واحد سطح برابر با هدایت هیدرولیکی اشباع (جریان اشباع)، 9/0، 7/0 و 5/0 برابر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (جریان غیراشباع) توسط پمپ پریستالتیک (BT100-1F) به ستون های خاک اضافه شد. با اندازه گیری منحنی های رخنه مربوط به هر ستون، پارامترهای تبیین کننده انتقال نانوذرات بر مبنای مدل جذب تک مکانی، مدل جذب سینتیک تک مکانی و مدل جذب سینتیک دو مکانی تعیین شدند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش نرخ جریان، غلظت نسبی نانوذرات TiO2 (غلظت نانوذرات در خروجی ستون های خاک نسبت به ورودی آن) از 3 درصد به 28 درصد افزایش می یابد. در بین مدل های مورد بررسی، مدل جذب سینتیک دو مکانی علاوه بر لحاظ نمودن مکانیسم حبس فیزیکی که براساس اندازه ذرات و منافذ محیط متخلخل صورت می گیرد، با وارد کردن تابع اشباع شدن سطح ذرات محیط متخلخل با نانوذرات و تابع حبس فیزیکی که تغییرات این مکانیسم با فاصله را لحاظ می کند، بهترین برازش (90 %<R2) را در بین سه مدل به کار گرفته شده برای تخمین میزان انتقال نانوذرات از ستون خاک نشان می دهد.
    کلیدواژگان: جذب، غیراشباع، منحنی رخنه، واجذب
  • فاطمه رستمی، احمد گلچین، مسلم حیدری* صفحات 2413-2423
    به منظور بررسی تاثیرکود های زیستی بر میزان آلودگی گیاهان به فلزات سنگین، آزمایشی در گلخانه گروه خاک شناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان در سال 1394 در قالب فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار به اجرا درآمد. تیمارهای مورد بررسی عبارت بودند از فاکتور اول: سطوح آلودگی خاک به کادمیوم (0، 10، 25، 50، 100 میلی گرم بر کیلوگرم خاک) و فاکتور دوم: تلقیح با قارچ های میکوریز و باکتری حل کننده فسفات شامل: باکتری حل کننده ی فسفات Pseudomonas putida، قارچ میکوریز Funneliformis mosseaeو قارچ میکوریز Rhizophagus intraradices بود. فاکتورهای مورد اندازه گیری شامل: شاخص کلروفیل برگ، ارتفاع گیاه، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی، فسفر و پتاسیم ریشه و اندام هوایی و غلظت کادمیوم در گیاه بود. نتایج حاکی از آن بود که کاربرد کودهای زیستی شاخص های کلروفیل برگ، ارتفاع گیاه، وزن تر و خشک ریشه و اندام های هوایی، فسفر و پتاسیم ریشه و اندام هوایی ذرت را نسبت به تیمار شاهد به طور معنی داری افزایش داد. تیمار قارچ Funneliformis mosseae  و باکتری حل کننده فسفات (M+P) توانست میزان کلروفیل برگ و ارتفاع گیاه را به ترتیب 93/11 و 89/21 درصد نسبت به تیمار شاهد (بدون تلقیح) بهبود دهد. با افزایش سطوح آلودگی خاک به کادمیوم، شاخص کلروفیل برگ به طور معنی داری کاهش یافت. اعمال توام تیمار قارچ Funneliformis mosseae  و باکتری حل کننده فسفر (M+P) و کادمیوم به گلدان های حاوی ذرت توانست وزن خشک ریشه و بخش هوایی گیاه را به ترتیب 6 و 7 درصد نسبت به تیمار 100 میلی گرم بر کیلو گرم خاک کادمیوم افزایش دهد. به طور کلی نتایج حاکی از آن بود که تلقیح خاک با کودهای زیستی می تواند اثرات سوء و مضر کادمیوم بر رشد و عملکرد گیاه را کاهش دهد.
    کلیدواژگان: قارچ های میکوریزی، باکتری های حل کننده فسفات، کادمیوم، خاک های آلوده
  • سعید قوام سعیدی نوقابی*، مصطفی یعقوب زاده، محمدحسین نجفی مود صفحات 2425-2438

    رطوبت خاک یک پارامتر تعیین کننده در بسیاری از فرآیند های پیچیده زیست محیطی است و نقش تعیین کننده ای در وقوع خشکسالی کشاورزی دارد. لذا در این تحقیق، با استفاده از داده های برآورد شده رطوبت خاک توسط مدل SWAP و داده های گزارش پنجم تغییر اقلیم، خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص کمبود رطوبت خاک برای دوره آتی (2039-2020) برای مزرعه گندم فاروب نیشابور تعیین شد. داده های اقلیمی به کمک شش مدل GCM و دو سناریو انتشار 5/4 و 5/8 برآورد و توسط مدل LARS-WG ریزمقیاس شدند. سپس داده های اقلیمی ریزمقیاس شده به همراه داده های زراعی، خاک و آبیاری وارد مدل SWAP گردید. در نهایت با استفاده از داده های رطوبت عمق صفر تا 30 سانتی متری خاک، خشکسالی کشاورزی به کمک شاخص SMDI مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، دمای مینیمم، ماکزیمم و بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه افزایش یافته است و سناریو 5/8 نسبت به سناریو 5/4 دمای بیشتر و بارش کمتری را برآورد کرده است. همچنین میانگین SMDI در دوره آتی نسبت به دوره پایه برای هر دو سناریو افزایش یافته است. نتایج قطعیت مدل های GCM در برآورد شاخص SMDI نیز نشان داد. تحت سناریو 5/4 مدل های IPSL و MIROC بیشترین قطعیت و مدل Canesm2 کمترین قطعیت ولی تحت سناریو 5/8 مدل MIROC بیشترین قطعیت و مدل های Csiromk-3.6 و GFDL کمترین قطعیت را دارند.

    کلیدواژگان: سناریو انتشار، شاخص کمبود رطوبت خاک، عدم قطعیت، مدل GCM، مدل SWAP
  • امین نوری*، رامین امینی صفحات 2439-2451
    انتقال ذرات جامد در جریان سیال، یک پدیده رایج در طبیعت بوده و نمونه معمول آن در علم هیدرولیک انتقال رسوب در رودخانه ها می باشد. در یک کانال با بستری متشکل از مواد رسوبی، در جریان های با دبی ناچیز ذرات بستر هیچ گونه حرکتی نداشته و در محل خود ثابت باقی می مانند. با افزایش دبی، ذرات بستر شروع به حرکت کرده که این لحظه آستانه حرکت ذرات رسوب نامیده می شود. در این پژوهش با استفاده از یک مدل عددی بر اساس نرم افزار OpenFOAM، به شبیه سازی دوبعدی آستانه حرکت گروهی ذرات رسوب در جریان آشفته پرداخته شده است. رویکرد اتخاذ شده در شبیه سازی به صورت اویلری- لاگرانژی بوده که در آن فاز پیوسته به صورت اویلری و با روش حجم محدود و ذرات رسوب به صورت لاگرانژی و با روش ردیابی ذرات شبیه سازی می شوند. در مدل حاضر اثر سیال بر ذره، ذره بر سیال و همچنین نیروهایی که ذرات رسوب به یکدیگر وارد می کنند، در نظر گرفته شده است. برای لحاظ نمودن اثر برخورد ذرات رسوب به یکدیگر، از رویکرد تماس نرم و مدل برخورد فنر دمپر اصطکاک استفاده گردید. نتایج حاصل از مدل عددی در قالب روش سرعت بحرانی با محققین دیگر مورد مقایسه قرار گرفته و یک رابطه برای معیار آستانه حرکت ذرات پیشنهاد شده است. همچنین آستانه ی حرکت ذرات رسوب با معیارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد مدل حاضر به خوبی توانسته پدیده ی مذکور را با دقت مناسبی شبیه سازی کند.
    کلیدواژگان: آستانه حرکت، سرعت بحرانی، اویلری - لاگرانژی، تنش برشی، OpenFOAM
  • احمد گلچین*، لیلا مصلی، نادر خادم مقدم ایگده لو صفحات 2453-2464

    اصلاح خاک‎های آلوده به فلزات سنگین با استفاده از گیاهان زینتی، راهکار مناسبی برای پالایش خاک‎های آلوده به‎ویژه در مناطق شهری است. به‎ منظور بررسی توانایی گیاهان زینتی در پالایش خاک‎های آلوده، آزمایشی با شش سطح کادمیم (صفر، 5، 10، 20، 40 و mg/kg 80) و سه گونه گیاه زینتی (همیشه بهار، تاج خروس و آفتابگردان زینتی) با سه تکرار در گلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش سطوح کادمیم، غلظت آن در گیاهان نیز افزایش می‎یابد، به‎طوری که بیشترین غلظت کادمیم در بخش هوایی همیشه بهار و کمترین آن در بخش هوایی آفتابگردان زینتی به‎دست آمد که اختلافی برابر با %2/50 داشتند. ولی بیشترین غلظت کادمیم در ریشه تاج خروس و کمترین آن در ریشه همیشه بهار مشاهده شد که اختلافی برابر با %2/4 داشتند. جذب کادمیم در بخش هوایی همیشه بهار حداقل به‎میزان %63/27 بیشتر از دو گونه گیاهی دیگر بود. در گیاه همیشه بهار، شاخص کلروفیل و تعداد گل به‎ترتیب نسبت به سایر گیاهان حداقل به‎میزان %3/17 و %34 بیشتر بود. فاکتور انتقال گیاه تاج خروس برابر با یک و فاکتور انتقال همیشه بهار (5/0) و آفتابگردان زینتی (3/0) کمتر از یک گزارش شد ولی فاکتور تجمع‎زیستی برای هر سه گونه گیاهی بیشتر از یک بود. با توجه به مقادیر جذب کادمیم و غلظت بالای آن در بخش هوایی همیشه بهار و شاخص‎های زیبایی (سبزینگی و تعداد گل) و زیست‎توده بالای این گیاه، همیشه بهار برای پالایش خاک‎های آلوده به کادمیم توصیه می‎گردد.

    کلیدواژگان: پالایش، جذب، فاکتور انتقال، گیاه زینتی
  • حدیثه رحیمی خوب*، تیمور سهرابی*، مجتبی دلشاد صفحات 2465-2472
    توسعه کشت محصولات کشاورزی در محیط گلخانه، یکی از راهکار های اساسی در مدیریت بحران کم آبی است. در این راستا، آگاهی از نیاز آبی گیاهان در شرایط کشت گلخانه و تخمین دقیق ضریب گیاهی از عوامل مهم و اثرگذار در برنامه ریزی صحیح آبیاری و افزایش بهره وری آب است. هدف از انجام این تحقیق محاسبه نیاز آبی و ضریب گیاهی ریحان در شرایط کشت کنترل شده گلخانه است. بدین منظور مطالعه ای در داخل گلخانه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران طی یک دوره رشد، با استفاده از میکرولایسیمتر انجام گرفت. میکرولایسیمترها ابزار مناسبی برای تعیین دقیق تبخیر- تعرق گیاه در شرایط استاندارد (ETc) یا به عبارتی تبخیر- تعرق واقعی گیاه (ETa) می باشند. در این تحقیق، تبخیر- تعرق گیاه مرجع و نیاز آبی گیاه ریحان با استفاده از رابطه بیلان آب در خاک تخمین زده شد. با توجه به نتایج، متوسط تبخیر تعرق گیاه مرجع و ریحان طی دوره رشد به ترتیب برابر با 23/8 و 13/5 میلی متر بر روز به دست آمد. سپس ضریب گیاهی از نسبت تبخیر- تعرق گیاه به تبخیر- تعرق مرجع در طول دوره رشد محاسبه گردید. متوسط مقادیر ضریب گیاهی ریحان برای مراحل اولیه، میانی و پایانی به ترتیب برابر با 30/0، 86/0 و 76/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: تبخیر تعرق گیاه مرجع، نیاز آبی، ضریب گیاهی ریحان، گلخانه
  • کیومرث روشنگر*، معصومه چمنی صفحات 2473-2485

    پیش بینی دقیق دبی در رودخانه ها، از مهم ترین مولفه های فرآیندهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی در مدیریت منابع آب، به ویژه در اتخاذ تدابیر مناسب در مواقع خشکسالی و بروز سیلاب است. در این تحقیق از تابع موجک و تجزیه مد تجربی یکپارچه که از ابزارهای محاسبات نرم محسوب می شوند، جهت استخراج ویژگی های سری زمانی استفاده گردیده و کارایی مدل های موجک- گوسین (DWT- GPR) و تجزیه مد تجربی یکپارچه- گوسین (EEMD- GPR) برای پیش بینی دبی بین سه ایستگاه متوالی رودخانه هوستونیک، واقع در آمریکا مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور در گام اول، مقدار دبی ایستگاه پایین دست، توسط ایستگاه های بالادست با استفاده از مدل رگرسیون فرایند گاوسی پیش بینی شده است. سپس سری های زمانی دبی و اشل توسط تبدیل موجک و تجزیه مد تجربی یکپارچه به زیرسری هایی تجزیه گشته و این زیرسری ها جهت شبیه سازی رابطه دبی- اشل وارد مدل رگرسیون فرایند گاوسی شدند. همچنین تاثیر هر یک از زیرسری های روش تجزیه مد تجربی یکپارچه (Residual and  IMFs) در نتایج پیش بینی، بررسی گردید. مشاهده گردید که ناکارآمدترین زیرسری در تجزیه مد تجربی یکپارجه، زیرسری باقیمانده (Residual) می باشد. نتایچ حاکی از آن است که روش های ترکیبی موجک (DWT- GPR) و تجزیه مد تجربی یکپارچه (EEMD- GPR) تا حدود زیادی باعث بهبود نتایج گردیدند. به عنوان نمونه،برای مرحله آزمون مدل برتر پیش بینی دبی ایستگاه دوم، مدل تلفیقی تجزیه مد تجربی یکپارچه- گوسین 74/0DC= را به 80/0DC= و مدل تلفیقی موجک- گوسین 74/0DC= را به 83/0DC= ارتقاء داد.

    کلیدواژگان: دبی رودخانه، تجزیه مد تجربی یکپارچه، تبدیل موجک گسسته، رگرسیون فرایند گاوسی، ایستگاه های متوالی
  • احمد اخیانی، حمیدرضا متین فر*، هادی اسدی رحمانی صفحات 2487-2497

    کیفیت خاک بیانگر توانایی خاک در ارائه خدمات زیستی، اکولوژیکی و قابلیت تولید است. تعیین شاخص های کیفیت خاک و بیان کیفیت خاک نیازمند اندازه گیری تعداد زیادی از خصوصیات خاک است. امروزه فعالیت های آنزیمی خاک به عنوان یک شاخص مناسب جهت ارزیابی اثرات عوامل محیطی و مدیریتی بر کیفیت خاک شناخته شده اند. هدف از این تحقیق توسعه مدل های رگرسیونی بین فعالیت های آنزیمی و ویژگی های خاک در طول یک ترانسکت از جهت شمال به جنوب می باشد. برای این منظور از سه منطقه شهرستان میامی استان سمنان، 120 نمونه خاک با روش تصادفی طبقه بندی شده انتخاب شد. خصوصیات خاک و مقادیر آنزیم ها طبق روش های استاندارد تعیین شد. روابط موجود بین ویژگی های خاک و فعالیت سه آنزیم بتاگلوکوزیداز، فسفاتاز قلیایی و اوره آز با استفاده از روش رگرسیون خطی ((OLS مدل سازی شد. نتایج نشان داد، به طورکلی فعالیت های آنزیمی از جنوب به شمال شهرستان افزایش یافته و آنزیم بتاگلوکوزیداز دارای بیشترین ضریب تغییرات (68%) بوده است. مدل های رگرسیونی ارائه شده با دقتی (R2adj) در دامنه 7/50% تا 4/70% توانستند فعالیت آنزیمی خاک را پیش بینی کنند. مهمترین ویژگی های خاک موثر بر فعالیت آنزیمی در مناطق شمالی به ترتیب اولویت کربن آلی، بافت، ظرفیت تبادل کاتیونی، فسفر و پتاسیم و در مناطق جنوبی کربن آلی، هدایت الکتریکی و pH بودند. بررسی های اعتبارسنجی مدل ها هم در مرحله صحت سنجی (RMSE, R2adj) نشان داد درجه تخمین مدل ها از اعتبار کافی برخوردار است. نتایج این تحقیق در بهبود برنامه ریزی های مدیریتی جهت مدیریت پایدار خاک کاربرد دارد.

    کلیدواژگان: آنزیم، ویژگیهای خاک، ترانسکت، مدل پیش بینی
  • رسول دانشفراز*، ودود حسن نیا، رضا میرزایی، علی بازیار صفحات 2499-2509
    در تحقیق حاضر، 105 آزمایش با هدف بررسی تاثیر شیب صفحات مشبک افقی بر روی مشخصات هیدرولیکی شیب شکن قائم با جریان زیربحرانی در بالادست انجام شد. آزمایش ها در دو مدل شیب شکن قائم ساده و شیب شکن قائم مجهز به صفحات مشبک افقی و شیبدار (سه شیب) با دو نسبت تخلخل تنظیم شد. بازه عمق بحرانی نسبی از 07/0 تا 24/0 بوده و شیب صفحات مشبک افقی ◦7، ◦14 و ◦21 و نسبت تخلخل صفحات مشبک برابر با دو مقدار 40 و 50 درصد درنظر گرفته شد. پارامترهای طول نسبی خیس شده، طول نسبی تلاطم، عمق نسبی استخر، عمق نسبی پایین دست و انرژی باقی مانده نسبی مورد بررسی قرار گرفت. در تمامی حالات مورد بررسی با افزایش عمق بحرانی نسبی، پارامترهای طول نسبی تلاطم، عمق نسبی استخر، عمق نسبی پایین دست و انرژی باقی مانده نسبی افزایش می یابند. نتایج نشان داد که با افزایش شیب صفحات مشبک، پارامترهای طول نسبی خیس شده، طول نسبی تلاطم و عمق نسبی استخر افزایش می یابند. این در حالی است که شیب صفحات مشبک تاثیر چندانی بر روی عمق نسبی پایین دست و انرژی باقی مانده نسبی ندارد. همچنین مشاهده گردید که افزایش تخلخل صفحات مشبک باعث کاهش پارامترهای طول نسبی خیس شده، طول نسبی تلاطم و عمق نسبی استخر و افزایش عمق نسبی پایین دست می گردد. این در حالی است که تخلخل صفحات مشبک بر روی انرژی باقی مانده نسبی بی تاثیر است.
    کلیدواژگان: انرژی باقی مانده نسبی، تخلخل، شیب شکن قائم، شیب صفحه مشبک افقی
  • مصطفی خسروی راد، محمود امید*، فریدون سرمدیان، سلیمان حسین پور صفحات 2511-2524

    هدف از این تحقیق تعیین الگوی رشد و بررسی قدرت شاخص های سبزینگی برای مدل سازی عملکرد نیشکر در سطح مزارع کشت و صنعت امام خمینی (ره) در استان خوزستان است. برای این منظور شاخص های سبزینگی مستخرج از تصاویر ماهواره ای لندست7 به کمک سری زمانی بررسی و مورد تحلیل قرار گرفت. در مجموع، تعداد 306 تصویر مربوط به اسفند سال 1383 لغایت بهمن سال 1396 استفاده شد کلیه تصاویر با الگوریتم فلش (FLAASH) به انعکاس سطحی تبدیل شدند. میانگین مقادیر 13 شاخص سبزینگی استخراج و با درون یابی به صورت سری زمانی هفت روزه تنظیم شد. به منظور حذف اعوجاج، سری ها با استفاده از الگوریتم ساویتزکی گلای (Savitzky-Golay) بازسازی شدند. بدین ترتیب 13 سری زمانی متفاوت از شاخص های سبزینگی برای 523 مزرعه نیشکر تشکیل گردید. سپس با میانگین گیری از سری زمانی شاخص سبزینگی NDVI، الگوی رشد نیشکر مشخص و به سه دوره رشد تقسیم شد. سپس مقادیر تجمعی شاخص های سبزینگی در دوره های رشد اول و دوم الگوی رشد برای سال های 1383 تا 1396 استخراج شد. بنابراین در مجموع 3286 نمونه بدست آمد که 2628 نمونه برای مدل سازی و 658 نمونه برای ارزیابی مدل ها استفاده شد. برای مدل سازی عملکرد، مقادیر تجمعی شاخص های سبزینگی در مقابل میانگین عملکرد مشاهده شده با روش رگرسیونی خطی ساده مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد برای دوره رشد اول شاخص سبزینگی تجمعی GNDVI با ضریب تبیین 47/0 و ضریب RMSE برابر 70/11 تن در هکتار و برای دوره رشد دوم شاخص سبزینگی تجمعی NDI با ضریب تبیین 56/0 و RMSE برابر 62/10 تن در هکتار نمایش دهنده بهتری برای عملکرد نیشکر نسبت به شاخص های دیگر می باشند. همچنین برای مجموع دوره رشد اول و دوم، مجموع شاخص های سبزینگی GNDVI و NDI با ضریب تبیین 65/0 و RMSE برابر 47/9 تن در هکتار نتیجه بهتری نسبت به حالتی که فقط از یک شاخص سبزینگی و یک دوره رشد استفاده شد، داشت. در انتها برای 658 نمونه، عملکرد نیشکر برای ارزیابی مدل ها تخمین زده شد و ضریب تبیین و RMSE بهترین مدل برابر 58/0 و 99/10 تن در هکتار بدست آمد. نتایج این تحقیق مناسب بودن شاخص GNDVI و NDI را برای پایش رشد نیشکر در دوره رشد اول و دوم تائید می کند.

    کلیدواژگان: سری زمانی، پردازش تصویر، شاخص های سبزینگی، بایومس، لندست
  • سیدروح الله موسوی، فریدون سرمدیان*، اصغر رحمانی صفحات 2525-2538

    انتخاب متغیرهای کمکی مناسب در روش های یادگیرنده ماشینی جهت نقشه برداری رقومی خاک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. طی سال های اخیر در ایران استفاده از الگوریتم های یادگیرنده در نقشه برداری رقومی و بهنگام سازی نقشه های قدیمی توسعه یافته است. پژوهش حاضر در بخشی از اراضی دشت قزوین با هدف مقایسه جنگل های تصادفی (RF) و رگرسیون درختی توسعه یافته (BRT) در پیش بینی مکانی کلاس های زیرگروه و فامیل خاک بهمراه انتخاب متغیرهای کمکی با استفاده از شاخص تورم واریانس انجام شده است. 61 خاکرخ به روش نمونه برداری تصادفی طبقه بندی شده حفر، تشریح و با تجزیه وتحلیل آزمایشگاهی تا سطح فامیل رده بندی گردید. مناسب ترین متغیر های محیطی از میان 15 متغیر ژئومورفومتری و شاخص های سنجش از دور با استفاده از فاکتور تورم واریانس انتخاب گردیدند. مدل سازی رابطه خاک - زمین نما در دو سطح زیرگروه و فامیل خاک با استفاده از دو الگوریتم یادگیرنده RF و BRT در نرم افزار RStudio بر اساس دو بسته "Randomforest" و "C5.0" اجرا گردید. نتایج انتخاب متغیر های محیطی نشان داد که شش متغیر CHA،DEM ، STH، NDVI، SI و DVI به عنوان متغیر ورودی انتخاب گردیدند. شاخص های ارزیابی مدل ها شامل صحت کلی و شاخص کاپا به ترتیب برای الگوریتم BRT، 35، 26 درصد و برای الگوریتم RF،70، 60 درصد در سطح فامیل خاک حاصل گردید. آنالیز حساسیت برمبنای شاخص میانگین حداقل صحت نشان داد که متغیر محیطی مساحت حوزه آبخیز اصلاح شده دارای بیشترین اهمیت نسبی در میان متغیرهای انتخاب شده است. به طورکلی با استفاده از رویکردهای نوین انتخاب متغیر و الگوریتم های یادگیرنده موثر می توان نقشه ی پراکنش مکانی خاک ها را حتی در نواحی با پستی وبلندی کم با صحت قابل قبول تهیه نمود.

    کلیدواژگان: نقشه برداری رقومی خاک، الگوریتم یادگیرنده، مدل جنگل تصادفی، درخت تصمیم توسعه یافته، داده کاوی
  • پگاه خسروانی، مجید باقرنژاد*، سیدعلی ابطحی، رضا قاسمی فسایی صفحات 2539-2553

    مطالعه خاک ها در امتداد یک ردیف پستی و بلندی، اصل مهمی برای بیان مفهوم تکامل و تغییرپذیری مکانی خاک ها است که به صورت پیوسته در امتدادی مشخص تشکیل شده اند. هدف اصلی این پژوهش بررسی دو رویکرد کانی شناسی رس و شاخص شباهت سورنسون در توصیف تشکیل و تکامل خاک های موجود در اراضی منطقه فسارود (داراب) می باشد. سه واحد فیزیوگرافی؛ واریزه های سنگریزه دار، دشت دامنه ای و دشت سیلابی در منطقه تعیین شدند. نه پدون مشاهداتی بر اساس نقشه واحدهای فیزیوگرافی منطقه در امتداد شمال غربی - جنوب شرقی حفر گردیدند. خاک های واقع در دشت سیلابی به صورت تیپیک اندواکوئپتز و اکسی اکوئیک هاپل یوستپز رده بندی شده اند که فرآیندهای گلی زیشن و اکسیداسیون احیاء در آنها رخ داده است. دو زیرگروه خاک فلوونتیک هاپلیوستپز و تیپیک کلسی یوستپز در واحد فیزیوگرافی دشت دامنه ای شناسایی شدند که به ترتیب وقوع دوره ای فرآیندهای فرسایش و رسوب منجر به کاهش نامنظم کربن آلی و تشکیل افق زیر سطحی کلسیک از مهمترین مشخصه های آنها می باشد. موقعیت واریزه های سنگریزه دار دارای تیپیک یوست اورتنتز است که خاکی جوان و با بیش از 60 درصد سنگریزه در افق زیر سطحی می باشد. کانی شناسی رس نشان داد که کانی های اسمکتیت، ایلایت، کلرایت، پالیگورسکیت و کائولینیت کانی های موجود در موقعیت واریزه های سنگریزه دار، دشت دامنه ای و دشت سیلابی می باشند. نتایج شاخص تشابه خاکرخی از سطح راسته، زیرراسته، گروه بزرگ، زیرگروه و فامیل بترتیب 5/0، 54/0، 55/0، 74/0 و 74/0 حاصل شد که دارای روندی افزایشی می باشد. به طور کلی رویکرد کمی شاخص تشابه نسبت به کانی شناسی رس بهتر توانسته است تغییرات خاک ها را در موقعیت های مختلف شیب توصیف نماید.

    کلیدواژگان: کانی شناسی رس، شاخص تشابه، کلاس های خاک
  • مجید فضلی*، سحر انصاری، زینب بادپا، صدیقه پزین صفحات 2555-2569
    فرسایش بستر و کناره های رودخانه یکی از عواملی است که باعث تغییرات مورفولوژی رودخانه ها می شود. عمق آبشستگی معرف میزان پتانسیل تخریب جریان در اطراف سازه های هیدرولیکی واقع در مسیر جریان است. بنابراین تعیین عمق آبشستگی و سرعت جریان، امری ضروری می باشد. در این مطالعه، نتایج آزمایشگاهی تغییرات توپوگرافی بستر و الگوی جریان در اطراف موانع نفوذناپذیر و موانع نفوذپذیر با یکدیگر مقایسه شده است. برای موانع نفوذپذیر از دو نوع موانع توری سنگی و موانع میله ای یک و دو ردیفه با زاویه 90 درجه نسبت به امتداد جریان استفاده شده است. در استفاده از موانع میله ای دوردیفه، دو حالت قرارگیری میله ها به صورت در امتداد هم و زیگزاگی مورد نظر قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال مستطیلی با بستر متحرک به عرض 60 سانتی متر و دبی 28 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 26/0 انجام پذیرفت. نتایج نشان داد روند تغییر حداکثر عمق آبشستگی با افزایش نفوذپذیری، کاهشی است. در موانع توری سنگی نسبت به موانع میله ای با نفوذپذیری یکسان، آبشستگی به مراتب بیشتر است. همچنین اثر افزایش فاصله ردیف های موانع دو ردیفه بر مقدر حداکثر عمق آبشستگی برای حالت زیگزاگی، افزایشی و برای حالت در امتداد هم، کاهشی می باشد.
    کلیدواژگان: آبشکن باز، توری سنگی، یک ردیفه و دو ردیفه، الگوی جریان، آبشستگی
  • حمیدرضا بهروان، رضا خراسانی*، امیر فتوت، عبدالامیر معزی، مهدی تقوی صفحات 2571-2581
    آنزیم های خاک می توانند به عنوان معیاری برای سنجش وضعیت بیولوژیکی خاک مورد استفاده قرار گیرند و در این میان آنزیم های فسفاتاز (قلیایی و اسیدی) به دلیل نقشی که در تبدیل فسفر آلی به معدنی و بهبود تغذیه گیاه دارند از اهمیت زیادی برخوردار می باشند. در این تحقیق، اثر کاربرد کود فسفر، اسید هومیک و زمان های مختلف برداشت بر آنزیم های فسفاتاز، کربن فعال، فسفر خاک ریزوسفر گیاه نیشکر (فسفر کل و فسفر قابل استفاده) و جذب این عنصر به وسیله گیاه نیشکر در آزمایش گلدانی و در شرایط گلخانه ای، در جنوب غربی ایران بررسی شد. در این آزمایش مصرف سطوح مختلف فسفر (0، 50 و 100 درصد توصیه کودی در منطقه معادل 250 کیلوگرم در هکتار و به صورت سوپرفسفات تریپل)، تیمارهای اسید هومیک (سه سطح غوطه ورسازی قلمه در محلول های 0، 3/0 و 5/0 درصد اسید هومیک و تیمار خاک کاربرد kg ha-110 اسید هومیک) و دو زمان برداشت به صورت آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط عدم مصرف کود فسفر، استفاده از اسید هومیک (بویژه به شکل غوطه ور کردن قلمه) در برداشت اول جذب فسفر توسط گیاه حدود دو برابر و در برداشت دوم تا 30 درصد در مقایسه با تیمار شاهد افزایش داشت. بهبود جذب فسفر در شرایط کمبود فسفر قابل دسترس خاک به دلیل تغییرات در مقدار کربن فعال ناحیه ریزوسفر و نیز تاثیر بر تراکم و فعالیت میکروارگانیسم ها و فعالیت آنزیم هایی مانند فسفاتاز می باشد که قابلیت دسترسی فسفر را در مجاورت ریشه گیاه افزایش می دهند. با افزایش مصرف کود فسفر فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت و به حداقل مقدار اندازه گیری شده (17% کمتر از شاهد) رسید.
    کلیدواژگان: اسیدهومیک، آنزیم فسفاتاز، کربن فعال، کود فسفر، نیشکر
  • یوسف غلام پور شمامی، ناصر مجنون حسینی*، جواد بذرافشان، فرزاد شریف زاده، همایون کانونی صفحات 2583-2594
    با توجه به گزارشهای  متعدد مبنی بر روند گرم شدن کره زمین و نوسانات بارش، بررسی تغییرات اقلیمی به منظور سازگاری با این پدیده به ویژه در مناطق نیمه خشک دیم کشور ضروری به نظر می رسد. هدف از این مطالعه بررسی روند تغییرات اقلیمی فعلی و پیش نگری مدل های اقلیمیCMIP5  تحت پروژهCORDEX  در مناطق دیم خیز استان کردستان می باشد. در این مطالعه، ایستگاه های سنندج، قروه و زرینه به عنوان نزدیک ترین ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک به ایستگاه های تحقیقاتی معرف کشاورزی دیم استان کردستان انتخاب شدند. داده های اقلیمی ریزمقیاس نمایی شده پروژه CORDEX ابتدا مورد پس پردازش قرار گرفتند. با توجه به اینکه دوره آینده این پروژه از سال 2006 شروع و تا سال 2100 ادامه دارد، داده ها به چهار دوره ی زمانی تقسیم بندی شدند. داده های اقلیمی پیش نگری شده با داده های مشاهداتی دوره زمانی 2006 تا 2017 مقایسه شدند، سپس پیش نگری مدل های اقلیمی در دوره های زمانی مختلف آینده مورد بررسی قرار گرفتند. روند تغییرات اقلیمی فعلی با استفاده از آزمون من -کندال و تخمین گر شیب سن نشان دهنده کاهش بارش و افزایش دما و تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع می باشد. مقایسه دوره 2017-2006 نشان دهنده دقت بالای تخمین دما و تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع و دقت کم بارش می باشد. همچنین طبق پیش نگری مدل های اقلیمی در پایان قرن 21 نسبت به دوره پایه 2005-1990 افزایش دما و تبخیر-تعرق پتانسیل در تمامی مدل های اقلیمی همه ایستگاه ها و نوسانات در بارش اتفاق خواهد افتاد. در حالی که در سنندج کاهش بارش مورد انتظار است، بارش های بیشتری در قروه و زرینه رخ خواهد داد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، CORDEX، بارش، تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع، کردستان
  • سیدوحید رضوی ترمه، مجید رحیم زادگان* صفحات 2595-2608

    با توجه به تغییرات اقلیمی و رشد جوامع شهری، نیاز به آب زیرزمینی و اکتشاف این منابع رو به افزایش است؛ بنابراین هدف از تحقیق حاضر، تهیه نقشه پتانسیل سطح آب زیرزمینی با استفاده از سیستم اطلاعات مکانی (GIS) در منطقه ای واقع در دشت بوشهر با استفاده از ترکیب روش آماری عامل اطمینان با روش داده کاوی بگینگ است. بدین منظور در گام اول، 339 موقعیت چاه در منطقه موردمطالعه مشخص گردید و به صورت تصادفی، 238 چاه (70 درصد) به عنوان نقاط آموزشی و 101 چاه (30 درصد) به عنوان نقاط اعتبارسنجی تعیین گردید. در گام بعد، 15 عامل تاثیرگذار بر تجمع آب زیرزمینی مانند ارتفاع، زاویه شیب، جهت شیب، طول شیب، انحنای سطح، انحنای آبراهه، شاخص رطوبت توپوگرافی، فاصله از گسل، تراکم گسل، فاصله از رودخانه، تراکم آبراهه، بارندگی، لیتولوژی، پوشش اراضی و نوع خاک در نرم افزار ArcGIS 10.3 و Saga GIS تهیه گردید. رابطه مکانی بین پارامترهای موثر و موقعیت چاه ها با استفاده از مدل عامل اطمینان مشخص گردید و به منظور پیاده سازی مدل بگینگ از این وزن ها استفاده شد. به منظور ارزیابی دقت مدل ترکیبی از شاخص های ضریب تعیین، RMSE و MAE استفاده شد و همچنین به منظور ارزیابی دقت نقشه های تهیه شده از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) و سطح زیر آن (AUC) استفاده گردید. نتایج حاصل از ارزیابی نشان می دهد که مقادیر شاخص های ضریب تعیین، RMSE و MAE برای داده های آموزشی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر 76 درصد، 247/0، 162/0، 5/73 درصد، 256/0 و 169/0 است. نتایج ارزیابی منحنی ROC نشان می دهد که سطح زیر منحنی به ترتیب 2/86 و 8/94 درصد برای مدل های عامل اطمینان و ترکیب مدل عامل اطمینان با مدل داده کاوی بگینگ است.

    کلیدواژگان: پتانسیل سطح آب زیرزمینی، مدل عامل اطمینان، مدل بگینگ، سیستم اطلاعات مکانی (GIS)
  • حمزه علی علیزاده*، مریم طهماسبی پور صفحات 2609-2618
    سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک، سیستم آبیاری پایه در اراضی زراعی شبکه آبیاری پایاب سامانه گرمسیری استان ایلام می باشد. وضعیت اقلیمی مناطق گرمسیری استان به ویژه دشت مهران به گونه ای است که متوسط سرعت باد در ماه های اردیبهشت تا شهریور (مصادف با کشت تابستانه) بیشتر از 16 کیلومتر بر ساعت بوده و استفاده از آبیاری بارانی به علت گرمای زیاد، رطوبت نسبی پایین و سرعت باد بالا دارای محدودیت شدید می باشد. به همین منظور توسعه سیستمی که بتواند در کشت دوم که شرایط برای آبیاری بارانی مناسب نیست، اراضی را تحت پوشش قرار دهد ضروری می باشد. هدف از این پژوهش امکان سنجی هیدرولیکی و اقتصادی تبدیل سیستم آبیاری بارانی به قطره ای نوارای (تلفیقی) در کشت تابستانه می باشد. برای این منظور ابتدا سناریوهای مختلف توسعه زیرساخت های لازم برای تبدیل سیستم آبیاری بارانی به قطره ای طراحی و سپس این سناریوها در سطح قطعات زراعی از لحاظ هیدرولیکی (نرم افزارWater- GEMS) و اقتصادی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که هزینه تهیه و اجرای زیرساخت های تبدیل سیستم آبیاری بارانی به قطره ای نواری در هر هکتار بین 1/15 تا 8/15 میلیون ریال (معادل 7/5 درصد هزینه شبکه فرعی) و هزینه بهره برداری سالانه 19 میلیون ریال می باشد. توسعه آبیاری تلفیقی در سطح 12350 هکتار اراضی زراعی شبکه باعث صرفه جویی 85/8 میلیون مترمکعب در مصرف آب و افزایش درآمدهای خالص کل طرح از 145709 به 165731 میلیون ریال می شود.
    کلیدواژگان: آبیاری تلفیقی، ارزش خالص، نسبت سود به هزینه، تحلیل هیدرولیکی
  • ریحانه شوکتی، نسرین قربان زاده*، محمدباقر فرهنگی، محمود شعبانپور شهرستانی صفحات 2619-2631
    پیش بینی انتقال باکتری ها به آب های زیرزمینی برای جلوگیری از آلودگی منابع آب به باکتری های کلی فرم بسیار حائز اهمیت است. این پژوهش با هدف بررسی کارایی روش رسوب گذاری زیستی کربنات کلسیم (MICCP) در جلوگیری از انتقال باکتری اشریشیا کولی به عنوان باکتری شناساگر آلودگی زیستی انجام شده است. برای انجام فرایند MICCP نمونه شن در لوله PVC (قطر داخلی 8/4 و بلندی 92/14 سانتی متر) ریخته شد و برای سه روز همراه با باکتری اسپوروسارسینا پاستئوری انکوباسیون شد. پس از پیدایش جریان ماندگار اشباع، به اندازه 1/0 حجم منفذی از سوسپانسیون باکتری اشریشیا کولی (108 CFU/mL) به ستون افزوده شد و آب شویی با آب مقطر انجام شد. از زه آب خروجی از ستون ها در حجم های منفذی 1/0 تا 5 نمونه برداری شد. پس از پایان آب شویی، ستون شن به 5 برش 3 سانتی متری تقسیم شد و شمار باکتری های به دام افتاده در ستون اندازه گیری شدند. شمارش باکتری ها در محیط کشت EMB و به روش شمارش کلنی انجام شد. ستون شن کنترل نیز آب شویی شد. پیامد تیمار MICCP و برهم کنش آن با حجم منفذی بر شمار  اشریشیا کولی در زه آب معنی دار شد (05/0>p). پیامد عمق و برهم کنش آن با تیمار نیز بر شمار مانده باکتری اشریشیا کولی در ستون و کربنات کلسیم معنی دار بود (05/0>p). روی هم رفته، کارکرد کربنات کلسیم فراهم شده زیستی در پالایش باکتری ها به ویژه در لایه های بالایی ستون قابل توجه بوده و با کاهش ضریب آبگذری ستون شن، غلظت باکتری اشریشیا کولی در زه آب کاهش یافت.
    کلیدواژگان: کانی شدن زیستی، اوره آز، ضریب آبگذری، اسپوروسارسینا پاستئوری
  • محمد بابااکبری*، شهربانو حسنی، محمد امیر دلاور، محمودرضا نیستانی صفحات 2633-2644

    شبه فلز آرسنیک، یک آلاینده سمی و دارای اثرات سرطان زایی شدیدی است. یکی از راه های جدید و موثر برای کاهش غلظت آرسنیک درآب های آلوده، استفاده از اصلاح کننده های معدنی است. هدف از این مقاله بررسی میزان کاهش آرسنیک در آب با استفاده از نانوذرات مگنتیت، نانوذرات تیتانیوم، فروسیلیس و فروسیلیس منیزیم است. در این تحقیق اثر زمان، غلظت اولیه آرسنیک، مقدار جاذب و pH با انجام آزمایش های ناپیوسته بر تغییر غلظت آرسنیک محلول مطالعه شد. پس از تعیین زمان تعادل، مقدار بهینه جاذب ها به دست آمد و ایزوترم های جذب سطحی رسم شد. زمان تعادل برای نانوذرات مگنتیت و تیتانیوم دو ساعت، برای فروسیلیس منیزیم 16 ساعت و برای فروسیلیس 24 ساعت به دست آمد. ایزوترم فرندلیچ با داده های آزمایش همبستگی بیشتری نشان داد (R2≥089). با افزایش pH درصد حذف آرسنیک کاهش یافت و حداکثر حذف (90 درصد) توسط نانو ذرات آهن و تیتانیوم در 3=pH مشاهده شد. نانوذرات مگنتیت و نانوذرات اکسید تیتانیوم جاذب های کاراتر و فروسیلیس منیزیم جاذب های ارزان قیمت تری برای حذف آرسنیک از آب آلوده بودند.

    کلیدواژگان: آرسنیک ایزوترم جذب سطحی، فروسیلیس، نانوذره تیتانیوم، نانوذره مگنتیت
|
  • Samira Omidi, Bijan Ghahraman *, Amir Fotovat, Kamran Davary Pages 2401-2412
    Due to limitations of laboratory tools and difficulty in interpreting the results obtained from complex porous media such as soil, artificial porous media such as glass beads, pure sand and quartz and riverbed sand are oftenly used to investigate the transfer of nanoparticles in porous media. In this study, the effect of different flow rates on transfer of titanium dioxide nanoparticles was investigated in the undisturbed soil columns. The flow rate equal to 100, 90, 70 and 50% of the saturated hydraulic conductivity were applied on the soil columns by the peristaltic pump (BT100-1F). By measuring the breakthrough curves for each column, the parameters explaining the transfer of nanoparticles based on a one-site sorption model, one-kinetic site sorption model, and a two-kinetic site sorption model were determined. The results indicate by increasing the flow rate, the reltive concentration of TiO2 nanoparticles (C/Co) in the soil column increases from 3% to 28%. Among the three studied models, the two-kinetic site sorption model which consider the physical straining mechanism based on the particle size and porosity of the porous medium, the function of saturation of the porous media particles with nanoparticles and the physical straining function considering changes of this mechanism with distance, shows the best fit (R2>%90) for estimation of the nanoparticles transfer in the soil column.
    Keywords: breakthrough curve, Desorption, sorption, unsaturation
  • Fatemeh Rostami, Ahmad Golchin, Moslem Heydari * Pages 2413-2423
    In order to investigate the effect of bio-fertilizers on contamination rate of plants to heavy metals, a factorial experiment based on completly randomized design with three replications was carried out in greenhouse of soil science department at agriculture faculty of Zanjan University in 2015. The proposed treatments were: contamination levels of soil to cadmium (0, 10, 25, 50 and 100 mg of cadmium per Kg of soil) and inoculation with bio-fertilizers including; phosphate solubilizing bacteria Pseudomonas putida, mycorhiza fungi Funneliformis mosseae and Rhizophagus intraradices. The measured factors were leaf chlorophyll index, plant height, shoot and root fresh and dry weight, phosphorus and potassium of shoot and root and cadmium concentration in plant. The results indicated that the use of bio-fertilizers increased the leaf chlorophyll index, plant height, shoot and root fresh and dry weight, phosphorus and potassium of shoot and root significantly as compare to the control. The treatment of Funneliformis mosseae and Pseudomonas putida (M+P) could improve leaf chlorophyll index and plant height by 11.93 and 21.89 % in comparing whit control respectively. The chlorophyll index was significantly decreased by increasing cadmium levels in the soil. Simultaneous application of Funneliformis mosseae and Pseudomonas putida (M+P) and cadmium increased the shoot and root dry weight by 6 and 7 % as compared to treatment of 100 mg cadmium per Kg of soil. Totally, the results indicated that the inoculation of soil whit bio-fertilizers could reduce the harmful effects of cadmium on plants growth and yield.
    Keywords: Mycorrhizal fungi, Phosphate solubilizing bacteria, Cadmium, Contaminated soils
  • Saeid Ghavamsaeidi Noghabi *, Mostafa Yaghoobzadeh, Mohammad Hossein Najafi Mood Pages 2425-2438

    Soil moisture is a determinative parameter in many of the complex environmental processes and plays a decisive role in the occurrence of agricultural drought. So, in this study, based on estimated soil moisture data by SWAP model and Fifth Report Data of Climate Change, agricultural drought was determined by Soil Moisture Deficit Index for the upcoming period (2020-2039) for the wheat field of Faroub in Neyshabour. The climatic data were estimated using six models of GCM and two emission scenarios of 4.5 and 8.5 and were downscaled by LARS-WG model. Then the downscaled climatic data along with field, irrigation and soil data were entered into the SWAP model. Finally, using soil moisture data of 0-30 cm depth, agricultural drought was evaluated using SMDI index. The results showed that the minimum and maximum temperatures and precipitation in the upcoming period have increased compared to the base period and 8.5 scenario have estimated a higher temperature and lower rainfall than the 4.5 scenario. Also, the average SMDI in the upcoming period has increased relative to the base period for both scenarios. The certainty results of GCM models for estimation of SMDI index also showed that under the 4.5 scenario, the IPSL and MIROC models have the highest certainty and the Canesm2 model has the lowest certainty. Under the 8.5 scenario, MIROC model has the highest certainty and Ciromk-3.6 and GFDL models have the lowest certainty.

    Keywords: Emotion scenario, GCM model, Soil Moisture Deficit Index, SWAP model, Uncertainty
  • Amin Noori *, Ramin Amini Pages 2439-2451
    Solid particles transport in fluid flow is a common phenomenon in nature, and its typical example in hydraulic science is sediment transport in rivers. In a channel with a bed of sedimentary materials, there are no moving particles in the streams with a low discharge and remain steady in their place. As the particle velocity increases, the bed particles begin to move, which is called the threshold of motion of the sediment particles. In this study, using a numerical model based on OpenFOAM software, a two-dimensional simulation of the threshold of group motion of sediment particles in turbulent flow has been investigated. The approach used in the simulation is Eulerian-Lagrangian, in which the continuous phase is emulated in a continuous manner in the form of an Eulerian with finite volume method and sediment particles are simulated in a Lagrangian and particle tracing method. In the current model, the effect of fluid on the particle, the particle on the fluid, and the forces that the particles of the sediment enter to each other are considered. In order to consider the effect of sediment particles inner interacting, a soft contact approach and a friction damper spring impact model were used. The results of the numerical model have been compared with other researchers in the form of critical velocity method and a relation has been proposed for the particle motion threshold criterion. Also, Incipient motion of sediment particles with different criteria has been studied. The results show that the present model can simulate the phenomenon well with proper accuracy.
    Keywords: Incipient motion, critical velocity, Eulerian-Lagrangian, shear stress, OpenFOAM
  • Ahmad Golchin *, Leila Mosalla, Nader Khadem Moghadam Igdelou Pages 2453-2464

    The remediation of heavy metal in contaminated soils using ornamental plants presents a suitable solution for decontamination, especially in urban areas. In order to investigate the ability of ornamental plants to refine contaminated soils, an experiment was conducted in the greenhouse using six levels of soil cadmium (0, 5, 10, 20, 40, and 80 mg/kg), three species of ornamental plants (Calendula officinalis L., Helianthus annuus L., and Celosia argentea L.) and three replications. The results showed with increasing cadmium levels in the soil, cadmium concentration in the plant tissues increases, so that, the highest and the lowest concentrations of cadmium were measured in the shoot of Calendula officinalis L. and Helianthus annuus L. respectively with a difference of 50.2%. However, the highest and the lowest cadmium concentration in the root were found in the Helianthus annuus L. and Calendula officinalis L., respectively with a difference level of 4.2%. The cadmium uptake of the shoot in Calendula officinalis L. was at least 27.63% more than those in the other species. The chlorophyll index of the leaf and the number of flowers in Calendula officinalis L. were respectively 17.33% and 34% more than those in the other species. The translocation factor of Celosia argentea L. was equal to one (1.0) and those of Calendula officinalis L. and Helianthus annuus L. were less than one (0.5 and 0.3), but the bioconcentration factors for all species were found to be more than one. With respect to high cadmium uptake, high cadmium concentration of shoot, high biomass and high beauty indices (chlorophyll index and the number of flowers) of the Calendula officinalis L., this species is recommended for remediation of cadmium contaminated soils.

    Keywords: ornamental plant, remediation, transfer factor, uptake
  • Hadisseh Rahimikhoob *, Teymour Sohrabi, Mojtaba Delshad Pages 2465-2472
    The development of agricultural crop cultivation in greenhouse is one of the main strategies for managing water scarcity. Awareness of the crop water requirement and accurate estimation of crop coefficient is one of the most important component in irrigation scheduling and improving water use efficiency. The objective of this research was to determine water requirement and crop coefficient of basil in controlled greenhouse condition. For this purpose, a study was carried out in a research greenhouse of the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran during a growth period using micro-lysimeter. Micro-lysimeters are useful tools for accurate determination of the crop evapotranspiration under standard conditions (ETc), or the actual crop evapotranspiration (ETa). In this study, the evapotranspiration of the reference crop and the Basil water requirement were estimated using the soil water balance equation. According to the results, average reference and basil crop evapotranspiration during the growth stage were equal to 8.23 and 5.13 mm per day, respectively. Then the crop coefficient was calculated based on the ratio of basil crop and reference evapotranspiration. The average basil crop coefficients for the initial, mid and end growth stages were obtained to be 0.30, 0.86 and 0.76, respectively.
    Keywords: Reference crop evapotranspiration, Water requirement, Basil crop coefficient, Greenhouse
  • Kiyoumars Roushangar *, Masoume Chamani Pages 2473-2485

    Accurate forecasting of river flow is one of the most important factors in surface water resources management, especially during flood and drought periods. In this research, the wavelet function and the ensemble empirical mode decomposition (EEMD), which are considered as soft computing tools, were used to derive the time series features, and the efficiency of the wavelet- Gaussian and the ensemble empirical mode decomposition-Gaussian models for predicting the discharge between the three consecutive stations located in the Housatonic river have been investigated. For this purpose, in the first step, the discharge of downstream stations is predicted by upstream stations using the Gaussian process regression model. Then, the discharge-stage time series was broken up by wavelet transform and ensemble empirical mode decomposition into cages, and these subclasses were introduced into the Gaussian process regression modeling to simulate the discharge-stage relationship. Also, the effect of each of the sub-series of ensemble empirical mode decomposition model (Residual and IMFs) was studied to improve predictive outcomes. It was observed that the most inefficient subseries in the ensemble empirical mode decomposition model is the residual subseries. The results indicate that wavelet compound techniques (DWT-GPR) and ensemble empirical mode decomposition (EEMD-GPR) have improved the results to a certain extent. As an example, for the test stage, the best prediction model of the second station, the combined model of ensemble empirical mode decomposition-Gaussian upgraded determination coefficient (DC) from 0.74 to 0.80 and the combined model of wavelet-Gaussian upgraded DC from 0.74 to 0.83.

    Keywords: discharge, Ensemble empirical mode decomposition, Discrete Wavelet Transform, Gaussian process regression, Sequential stations
  • Ahmad Akhyani, Hamid Reza Matinfar *, Hadi Asadi Rahmani Pages 2487-2497

    Soil quality indicates soil ability to provide biological, ecological and production services. Determination of soil quality indices requires a large number of soil characteristics measurements. Soil enzyme activities have been recognized as suitable indicators in assessing the effect of management and environmental factors on soil quality. This study has been implemented to develop a regression model between soil enzyme activities and soil characteristics along the north-south transection in Miamicounting. For this purpose, 120 soil sampleswereselected from the top layer (30 cm) at three different sites using the standardized classification method. Soil properties and activity of enzymes were determined according to standard methods and also, applying linear regression method of ordinary least square, the relationship between soil properties and three soil enzymes included in b-glucosidase, urease and alkaline phosphatase was modeled. The results showed, overall all soil enzyme activity decreased from north to south and b-glucosidaseenzyme had the highest coefficient of variation (%68). The models provided with accuracy (R2adj) about %50.4 to %70.4 are able to predict the soil enzymes activity. The most important soil properties effective on enzyme activity in the northern region included respectively, total organic carbon, soil texture, cation exchange capacity, Phosphorus and potassium available but in the southern region, total organic carbon, salinity, PH. The results of validation (RMSE, R2adj)ascertained that the predictors were sufficiently accurate. The results of this study used in the improvement of regional planning for sustainable management of soil.

    Keywords: enzyme, soil properties, Transects, Prediction models
  • Rasoul Daneshfaraz *, Vadoud Hasanniya, Reza Mirzaei, Ali Bazyar Pages 2499-2509
    In the present study, 105 tests were carried out to investigate the effect of horizontal screen slope on hydraulic characteristics of vertical drop with the subcritical flow in upstream. The experiments were arranged in two models, plain vertical drop and vertical drop equipped with horizontal and sloping (three slopes) screens in two porosity ratios. The range of relative critical depth was from 0.07 to 0.24 the screen slopes were 7◦, 14◦, 21◦, and the screen porosities  were considered to be 40% and 50%. The relative wetted length of the screen, the relative turbulance length, the relative depth of pool, the relative downstream depth, and the relative residual energy were analyzed. In all cases, by increasing the relative critical depth, the turbulance length, pool depth, downstream depth, and relative residual energy were increased. The results showed by increasing the slope of  screen, the characteristics of the relative wetted length of the horizontal screen, relative turbulance length, and relative pool depth increases. However, the slope of screen has no effect on the relative downstream depth and the relative residual energy. It was also observed that with increasing porosity ratio of the screen, the characteristics of the relative wetted length of the horizontal screen, relative turbulance length, and relative pool depth decreases, and the relative downstream depth increases. But the porosity of screens has an insignificant effect on the relative residual energy.
    Keywords: Porosity, relative residual energy, slope of the horizontal screen, vertical drop
  • Mostafa Khosravirad, Mahmoud Omid *, Fereydoun Sarmadian, Soleiman Hosseinpour Pages 2511-2524

    The aim of this study is to determine the growth pattern and to investigate the vegetation indices power for sugarcane yield modelling at field scale in Imam Khomeini Agro-industry. For this purpose, the vegetation indices extracted from Landsat7 satellite images were investigated using time series analysis. Overall, 306 Landsat7 satellite images from March 2004 to February 2017 were used. All of the images were converted to surface reflectance via FLAASH algorithm. The average values of 13 vegetation indices related to the study region extracted from satellite images and converted to seven days' time-series via interpolation. In order to eliminate the noise, all series were reconstructed using the Savitzky-Golay algorithm. Thus, 13 different time series of vegetation indices were made for 523 sugarcane fields. Then the growth pattern was drawn via averaging NDVI time series and it was divided into three growth periods. Then the accumulative values of vegetation indices related to the first and second periods of growth stage were extracted since 2004 to 2017. Therefore, 3286 samples were prepared overall, of which 2628 samples were used for modelling and 658 samples for evaluation. The samples extracted from time series were evaluated by simple linear regression model against the average observed yields. The result showed that the accumulative vegetation index of GNDVI for the first growth period with R2=0.47, RMSE=11.70 ton/ha and the accumulative vegetation index of NDI for the second growth period with R2=0.56, RMSE=10.62 ton/ha are a better indeces for sugarcane yield estimation as compared to the other vegetation indices. Also, the sum of GNDVI and NDI indeces for summation of first and second growth periods had a better result (R2=0.65, RMSE=9.47 ton/ha) than that's where one index at one period was used. Finally, the sugarcane yield of 658 samples was estimated for evaluation and the R2 and RMSE of the best model was obtained to be 0.58 and 10.99 ton/ha, respectively. The results of this study confirm the suitability of the GNDVI and NDI indeces for monitoring sugarcane growth during the first and second growth stages.

    Keywords: Timeseries, Image pricessing, Vegetation indices, Biomass, Landsat
  • Sayed Roholla Mousavi, Fereydoon Sarmadian *, Asghar Rahmani Pages 2525-2538

    Appropriate selection of ancillary covariates have a specific important on digital soil mapping. Currently, use of machine learning algorithms for digital mapping and updating of conventional soil map has been developed in Iran. The current study has been done to compare the BRT and RF models for spatial prediction of subgroup and family classes with selection of axillary variables  using VIF approach in some part of Qazvin Plain. 61 pedons were sampled based on stratified random, digged, described and classified with consideration of laboratory analysis up to family level. The most appropriate variables were selected among 15 Geomorphometry and Remote Sensing Indices using Variance Inflation Factor (VIF). Soil landscape modeling was conducted with RF and BRT learning algorithm in RStudio software based on Randomforest and C5.0 packages at subgroup and family levels. The results showed that six indices including CHA, DEM, STH, SI DVI and NDVI were selected as input variables. Assessment indices such as the Overall Accuracy (OA) and Kappa were obtained for BRT (35, 26%) and RF (70, 60%) at family level, respectively. Sensitivity analysis based on the mean decrease accuracy (MDA) revealed that the modified catchment area variable is the most relative important variable among the selected variables. Generally, by using feature selection innovative approach and effective learning algorithms, the spatial distribution of soil maps could be made even in low relief lands with acceptable accuracy.

    Keywords: digital soil mapping, Learning Algorithm, Random Forests Model, Boosting Decision Tree, Data Mining
  • Pegah Khosravani, Majid Baghrnejad *, Seyed Ali Abtahi, Reza Ghasemi Pages 2539-2553

    Surveying of soils along a toposequence is a primary key for identification of the spatial variability and development of soils that have been performed continuously at a certain direction. The main objective of this study is to assess both clay mineralogy and Sorensen similarity index to describe the genesis and development of soils in Fasarood region. In this context, three major physiographical units were recognized in this area (i.e., Colluvial fan, Piedmont plain and Flood plain). Moreover, nine presentative pedons were digged according to physiographical map units in the direction of NW to SE. Typic Endoaquepts and Oxyaquic Haplustepts are identified as dominant soils in the flood plain in which the redoximorphic and gleyzation processes have been occurred. Fluventic Haplustepts and Typic Calciustepts were recognized in the piedmont plain along with an irregular decrease in organic-carbon content as well as calcic horizon, caused by erosion and sedimentation, respectively. Typic Ustorthents is the major soil of Colluvial fan that have more than 60% coarse fragment in subsurface horizon. The results revealed that smectite, illite, cholorite, palygorskite and kaolinite were dominating minerals in colluvial fan, piedmont plain and flood plain. According to the similarity index, 0.5, 0.54, 0.55, 0.74 and 0.74 were achieved for order, suborder, great group, sub group, and family levels, respectively. Generally, similarity index could better describe soil variation in different slope position than clay mineralogy due to its quantity approach.

    Keywords: Clay mineralogy, Similarity index, Soil classes
  • Majid Fazli *, Sahar Ansary, Zainab Badp, Sedighe Pazin Pages 2555-2569
    The erosion of riverbeds is one of the factors that causes changes in the morphology of rivers. Scour depth represents the amount of potential degradation of the flow around hydraulic structures located in the flow path. Therefore, it is necessary to determine the scour depth and flow rate. In this study, the experimental results of bed topography changes and flow patterns around impermeable and impermeable groines are compared. For permeable groines, two types of gabion groines and one and two-row groines with a 90 degree angle to the flow were used. In the use of two-row groine, the two positions are considered parallel and zigzag. Experiments were performed in a rectangular channel with a moving bed of 60 cm width and a flow rate of 28 lit/s and Froude number of 0.26. The results showed that the trend of maximum scour depth change with increasing permeability decreased. The scour depth in gabion groines is much higher than rod groines with the same permeability. Also, the effect of increasing the row spacing of two-row groines on the prediction of the maximum scour depth for the zigzag type is additive and for the parallel type it is decreasing.
    Keywords: permeable groin, gabion, one, two row, Flow pattern, Scouring
  • Hamidreza Behravan, Reza Khorassani *, Amir Fotovat, Abdolamir Moezzi, Mehdi Taghavi Pages 2571-2581
    Soil enzymes are considered as a measure of soil biological status. Phosphatase enzymes (alkaline and acid) are very important because of their role in converting organic to inorganic phosphorus and improving plant nutrition. Various factors such as organic compounds and phosphate fertilizers affect the activity of these enzymes. In this study, the effect of humic acid and phosphorous (P) fertilizers onsoil rhizosphere phosphatase enzymes, active carbon and P uptake by sugarcane was investigated, conducting a greenhouse pot experiment in south west of Iran. The experiment was performed as a factorial based on complete randomized design, in three levels of P application as triple super phosphate (0, 50% and 100 % of recommended phosphorus application, 250 kg.ha-1, in the region), four humic acid treatments (three immersion levels of setts in 0, 0.3 and 0.5% solution of humic acid as well as application of 30 mg humic acid per kg soil treatment) and two harvesting time (45 and 90 days after planting). The results showed that in non-fertilized treatment, the use of humic acid (especially in the form of cuttings immersion) increased P uptake by about twice at the first harvest and by 30% at the second harvest compared to the control treatment. Improvement of P uptake in the soil with deficit P was due to changes in activated carbon in the rhizosphere and also the impact on density and activity of microorganisms and the activity of enzymes such as phosphatase, which increases the availability of P in the vicinity of the plant root. By increasing the phosphorus application, the activity of the alkaline phodphatase enzyme decreased and reached to the minimum measured value dry soil (17% Less than the control).
    Keywords: Humic acid, phosphorus fertilizer, sugarcane
  • Yousef Gholampour Shemami, Nasser Majnoun Hosseini *, Javad Bazrafshan, Farzad Sharifzadeh, Homayoun Kanouni Pages 2583-2594
    According to numerous reports about the global warming process and the fluctuations of rainfall, the study of climate change, especially in semi-arid regions of the country's dryland, is necessary in order to adapt to this phenomenon. The purpose of this study was to investigate the current process of climate change and the projection of CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) climate models under the CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment) project in dryland areas of Kurdistan province. In this study, Sanandaj, Qorveh, and Zarineh stations were selected as the nearest synoptic meteorological stations to the agricultural research institutes of dryland in Kurdistan province. At first, bias correlation was done on downscaled data of the CORDEX project. Given that the future course of the project began in 2006 and continues until 2100, the data were divided into four time periods. The forecasted climatological data were compared with the observed data from 2006 to 2017, then the projection of climate models in the future periods was considered. The trend of climate change in the past, using the Mann-Kendall test and the Sen’s slope estimator, indicates a decrease in precipitation and an increase in temperature and potential evapotranspiration. The comparison between predicted and observed data during 2006-2017 showing the high accuracy for temperature and evapotranspiration estimation, and low accuracy for rainfall estimation. Also, according to the projection of climate models at the end of 21st century, temperature and evapotranspiration increase in all climatic models of all stations and fluctuations in rainfall are projected. While precipitation reduction in Sanandaj is expected, more precipitation will occur in Qorveh and Zarineh stations.
    Keywords: climate change, CORDEX, Precipitation, Reference Potential Evapotranspiration, Kurdistan
  • Seyed Vahid Razavi Termeh, Majid Rahimzadegan * Pages 2595-2608

    Due to climate change and growth of urban communities, the need for groundwater and exploration of these resources are increasing. Therefore, the purpose of this study was to provide a groundwater potential mapping using the geographic information system (GIS) in a region located in Booshehr plain using an ensemble of certainty factor (CF) method with Bagging data mining method. For this purpose, in the first step, 339 well locations were identified in the study area, of which 238 wells (70%) were randomly selected as training points and 101 wells (30%) were selected as validation points. In the next step, 15 factors affecting groundwater such as altitude, slope angle, slope direction, slope length, plan curvature, profile curvature, topographic wetness index, distance from fault, fault density, distance from river, drainage density, rainfall, lithology, Soil and land cover were prepared in ArcGIS 10.3 and Saga GIS software. The spatial relationship between the effective parameters and the location of the wells was determined using a CF model. These weights were used to implement the Bagging model. In order to validate the accuracy of the ensemble model, the RMSE and MAE indices were used. Also, in order to validate the accuracy of the maps, ROC and AUC were used. The results of this study showed that the values of RMSE and MAE indices for training and validation are equal to 0.247, 0.162, 0.256 and 0.169 respectively. The evaluation results of the ROC curve indicated that the AUC was 86.2 and 94.8%, respectively, for CF models and the ensemble of CF model with the Bagging model.

    Keywords: Groundwater potential mapping, certainty factor (CF) method, bagging method, Geographic Information System (GIS)
  • Hamzehali Alizadeh *, Maryam Tahmasbipour Pages 2609-2618
    The semi-portable sprinkler irrigation system is a base irrigation system in the irrigation network of tropical region in Ilam province. The climatic condition of tropical regions of Ilam, especially Mehran plain, is such that the average wind speed in May to September is more than 16 km/h and the use of sprinkler irrigation due to high temperature, low relative humidity and high wind speed faces to a severe limitations. For this purpose, it is necessary to develop a system that is able to cover land in summer planting which is not suitable for sprinkler irrigation. The objective of this research was to study the hydraulic and economic feasibility of switching sprinkler irrigation systems into drip tape irrigation (integrated) in summer planting. For this purpose, different scenarios for developing of infrastructures required for converting sprinkler irrigation to drip tape irrigation system were designed and then these scenarios were analyzed in terms of hydraulic (Water-GEMS software) and economic factors. The results showed that the cost of provision and implementation of infrastructure for converting sprinkler irrigation to drip tape irrigation system is ranged between 15.1 to 15.8 million Rials (5.7 % total costs of the Sub-network) and the annual operating cost is 19 million Rials. Development of integrated irrigation systems at 12350 hectares of arable lands, will save water consumption by 8.85 MCM and increase net revenues from 145709 to 165731 million Rials.
    Keywords: Integrated irrigation, net benefit, benefit to cost ratio, hydraulic analysis
  • Reyhaneh Shokati, Nasrin Ghorbanzadeh *, Mohammad Bagher Farhangi, Mahmoud Shabanpour Pages 2619-2631
    Prediction of bacteria transport to groundwater is very important to prevent water resources from coliform bacteria pollusion. The objective of this study was to investigate the effectiveness of microbially induced calcium carbonate precipitation (MICCP) in preventing the transport of Escherichia coli as an indicator coliform. For the MICCP process, the sand sample was poured into PVC tubes (with inside diameter of 4.8 and height of 14.92 cm) and incubated for 3 days in the presence of Sporosarcina pasteurii. After the stablishment of steady-state flow, 0.1 pore volume of Escherichia coli suspension (108 CFU/mL) was added to the sand column and the leaching was followed with distilled water. The column effluent was sampled in 0.1 to 5 pore volume. After leaching, the sand column was sliced into five sections (~3 cm), and the number of E. coli trapped in each slice was measured using the plate count method in EMB agar culture medium. Leaching was also carried out in control sand column. The effect of MICCP treatment and its interaction with pore volume was significant (p<0.05) on Escherichia coli count in effluent. The effect of depth and its interaction with MICCP treatment were significant (p<0.05) on E. coli residuals and bioprecipitated calcium carbonate in the column. Overall, the role of biopreciptated calcium carbonate was significant in bacteria filtration, as it decreased the sand column hydraulic conductivity and reduced the number of E. coli in column effluents.
    Keywords: Biomineralization, Urease, Hydraulic conductivity, Sporosarcina pasteurii
  • Mohammad Babaakbari *, Shahrbanoo Hasani, Mohammad Amir Delavar, Mahmodreza Neyestani Pages 2633-2644

    Arsenic metalloid is a toxic contaminant and has a high carcinogenic effect. One of the new and effective methods to reduce the concentration of arsenic in contaminated water is to use mineral amendments. The purpose of this research is to investigate the reduction rate of arsenic in water using magnetite nanoparticles, titanium nanoparticles, ferrosilicon and magnesium ferrosilicon. In this study, the effect of time, initial concentration of arsenic, the amount of adsorbent and pH on variation of arsenic concentrations of solutions were studied by performing batch experiments. The equilibrium time, the optimum amount of adsorbents and the most suitable adsorbent were determined and the adsorption isotherms were plotted. The equilibrium time was two hours for magnetite nanoparticles and titanium nanoparticles, 16 hours for magnesium ferrosilicon, and 24 hours for ferrosilicon. Freundlich isotherm showed greater correlation with test data (R2≥089). With increasing pH, the percentage of arsenic removal decreased and maximum removal (90%) was observed by iron nanoparticles and titanium at pH = 3. Magnetite nanoparticles and titanium oxide nanoparticles were more efficient adsorbent. Ferrosilicon and magnesium ferrosilicon were cheaper adsorbents for removal of arsenic from water.

    Keywords: Arsenic, Adsorption isotherm, Ferrosilicon, Magnetite nanoparticles, titanium nanoparticles