فهرست مطالب

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال بیست و هفتم شماره 2 (خرداد و تیر 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/04/03
  • تعداد عناوین: 14
|
  • لیلا غلامی، قاسم رحیمی* صفحات 1-23
    سابقه و هدف

    آلودگی خاک با فلزات سنگین به دلیل اثرات نامطلوب آن بر سلامت اکوسیستم و امنیت غذایی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. مواد اصلاحی خاک از جمله بیوچار می تواند زیست فراهمی فلزات سنگین در خاک های آلوده و خطر ورود آن ها به زنجیره غذایی را کاهش دهد. بیوچار یک ماده غنی از کربن است که از گرماکافت زیست توده، مانند بقایای کشاورزی و کودهای دامی در شرایط بدون اکسیژن یا با میزان اکسیژن محدود به دست می آید. مطالعات اخیر نشان داده است که بیوچار به دلیل ساختار متخلخل، گروه های عاملی فعال، pH و ظرفیت تبادل کاتیونی بالا، پتانسیل لازم برای تثبیت فلزات سنگین در خاک را دارد. در کشور، اکثر مطالعات بر روی بیوچار مربوط به خاک های آهکی و یا محلول های آبی است و بیوچار به عنوان یک جاذب کارا در جذب سطحی فلزات سنگین در خاک های اسیدی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر کاربرد بیوچار تفاله هویج بر ویژگی های خاک اسیدی و جذب سطحی کادمیم و سرب در خاک می باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش بیوچار تفاله هویج از طریق گرماکافت در دمای °C 550 به مدت 3 ساعت با نرخ افزایش دمای 25 درجه سانتیگراد بر دقیقه تهیه شد. بیوچار تفاله هویج در سطوح صفر، 4 و 8 درصد به خاک اسیدی افزوده و به مدت 60 روز خوابانده شد. پس از دوره خواباندن به منظور بررسی اثر زمان بر جذب سطحی کادمیم و سرب، 25 میلی لیتر از محلول 400 میلی گرم بر لیتر کادمیم و سرب به 1 گرم از نمونه های خاک اضافه شد و نمونه ها برای زمان های مختلف (4، 8، 12، 16، 20، 24، 28، 32، 36 و 40 ساعت) تکان داده شدند. سپس غلظت کادمیم و سرب اندازه گیری شد. مدل های سینتیک شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و الوویچ بر داده های جذب برازش داده شدند. به منظور تعیین هم دماهای جذب سطحی، 25 میلی لیتر از محلول کادمیم و سرب با غلظت های مختلف (صفر تا 400 میلی گرم بر لیتر) به 1 گرم از نمونه های خاک اضافه شد و سپس نمونه ها به مدت 24 ساعت تکان داده شدند و در نهایت مدل های هم دمای لانگمویر، فروندلیچ و تمکین بر داده های جذب برازش داده شدند.

    یافته ها

    کاربرد بیوچار به طور معنی داری سبب افزایش pH، ظرفیت تبادل کاتیونی و قابلیت هدایت الکتریکی خاک شد و سطح 8 درصد بیوچار نسبت به سطح 4 درصد، در افزایش pH، ظرفیت تبادل کاتیونی و قابلیت هدایت الکتریکی خاک تاثیر بیشتری داشت. نتایج برازش داده های به دست آمده با مدل های هم دمای جذب سطحی لانگمویر، فروندلیچ و تمکین نشان داد که جذب سطحی کادمیم و سرب بر روی خاک شاهد و خاک تیمار شده با بیوچار با مدل هم دمای لانگمویر مطابقت دارد. مدل سینتیک شبه مرتبه دوم به عنوان بهترین معادله سینتیک جذب سطحی کادمیم و سرب معرفی شد. حداکثر ظرفیت جذب سطحی کادمیم و سرب به ترتیب از 647/25 میلی گرم بر کیلوگرم و 855/71 میلی گرم بر کیلوگرم (در خاک شاهد) به 2078/29 میلی گرم بر کیلوگرم و 3182/7 میلی گرم بر کیلوگرم (در خاک تیمار شده با 8 درصد بیوچار) افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    این پژوهش نشان داد که بیوچار تفاله هویج با افزایش pH و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک اسیدی سبب افزایش جذب سطحی و کاهش زیست فراهمی کادمیم و سرب در خاک گردید. بنابراین بیوچار تفاله هویج می تواند به عنوان یک جاذب موثر و ارزان به منظور اصلاح خصوصیات خاک اسیدی و افزایش جذب کادمیم و سرب در خاک استفاده شود.

    کلیدواژگان: بیوچار، جذب سطحی، سینتیک، کادمیم، سرب
  • هادی کوهکن*، احمد گلچین، محمدصدیق مرتضوی، فاطمه شهریاری، رقیه همتی صفحات 25-45
    سابقه و هدف

    فرآورده های نفتی از پرمصرف ترین مواد شیمیایی در دنیای مدرن امروز محسوب می شوند. هیدروکربن های نفتی به یک معضل جهانی برای محیط زیست تبدیل شده است. این ترکیبات در محیط به شدت مقاوم هستند و برای سلامتی انسان مضر هستند. کاربرد فرایند اصلاح زیستی برای حذف هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای از خاک های آلوده یکی از گزینه های اقتصادی و مطلوب می باشد. پس هدف از این آزمایش بررسی درصد حذف آلودگی هیدروکربنی خاک های آلوده به مواد هیدروکربنی (نفت خام) توسط کشت گیاهان سورگوم، جو و برموداگراس با و بدون تلقیح خاک با باکتری های سودوموناس پوتیدا و آزوسپریلیوم براسیلنس بود.

    مواد و روش ها

    در این آزمایش کارایی همزمان گیاه پالایی و زیست پالایی در حذف نفت خام از خاک مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار به اجرا در آمد. فاکتورها شامل سه سطح آلودگی خاک به نفت (صفر، 4 و 8 درصد وزنی)، چهار تیمار گیاهی (بدون گیاه، برموداگراس (Cynodon dactylon)، سورگوم (bicolor Sorghum) و جو (Hordeum vulgare)) و سه تیمار باکتری (بدون باکتری، سودوموناس پوتیدا و آزوسپریلیوم براسیلنس) بودند. برای انجام آزمایش نمونه های پنج کیلویی خاک با مقادیر مختلف نفت خام آلوده شدند و در گلدان های پلاستیکی ریخته شدند. پس از گذشت شش هفته و به تعادل رسیدن خاک های آلوده شده، این خاک ها با باکتری های سودوموناس پوتیدا و آزوسپریلیوم براسیلنس تلقیح شده و سپس در خاک های آلوده تلقیح شده با باکتری و تلقیح نشده سه گونه گیاهی گرامینه کاشته شدند و90 روز پس از کاشت گیاهان برداشت شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که اثرات متقابل تمام تیمارها بر درصد حذف نفت خام خاک در سطح احتمال یک درصد معنی دار گردیدند. درصد حذف نفت خام با کشت گیاه به تنهایی، تلقیح باکتری به تنهایی و کاربرد توام گیاه و باکتری به طور معنی-داری نسبت به شاهد افزایش یافت. کاشت گیاه نسبت به تلقیح خاک با باکتری در کاهش غلظت مواد نفتی موثرتر بود و کارکرد باکتری ها را به طور معنی دار افزایش داد. به طوری که بین تیمارهای گیاه به تنهایی، تلقیح باکتری به تنهایی و گیاه+باکتری تفاوت معنی داری از این لحاظ مشاهده شد. بیشترین درصد حذف در تیمار کاربرد توام گیاه و تلقیح باکتری مشاهده شد. در هر تیمار تلقیح خاک با باکتری، با افزایش سطوح آلودگی نفتی وزن خشک گیاهان کاهش یافت. اما در هر سطح از آلودگی نفتی، با تلقیح خاک با باکتری وزن خشک بخش هوایی افزایش یافت. تلقیح خاک با باکتری ها با حذف مواد آلاینده باعث افزایش وزن اندام های هوایی گردید. با افزایش سطح آلودگی غلظت کلروفیل برگ به طور معنی داری کاهش یافت. ولی با تلقیح خاک با باکتری و کاهش اثرات منفی آلودگی نفتی و فراهمی نیتروژن برای گیاه غلظت کلروفیل در برگ تازه گیاهان افزایش یافت. با افزایش سطوح آلودگی نفتی میانگین غلظت پرولین در برگ تازه گیاهان بطور معنی داری نسبت به شاهد افزایش یافت و بالاترین غلظت آن (در هر گیاه) در سطح 8 درصد وزنی نفت خام به دست آمد. تلقیح خاک با باکتری در خاک های آلوده و غیر آلوده میزان پرولین در برگ گیاهان را افزایش داد. در هر سطح از آلودگی، با تلقیح خاک با باکتری، غلظت پرولین برگ گیاهان افزایش داشت و بالاترین غلظت پرولین در تیمار حاوی بالاترین سطح آلودگی نفتی (8 درصد وزنی) و تلقیح با باکتری سودوموناس پوتیدا اندازه گیری شد.

    نتیجه گیری

    استقرار گیاه به همراه ریزجانداران می تواند به عنوان جزء کلیدی استراتژی حذف هیدروکربن های نفتی در نظر گرفته شود. ازاین رو، این گونه های باکتری و گیاه را می توان برای زیست پالایی خاک های آلوده به نفت خام مورد استفاده قرار داد.

    کلیدواژگان: آلودگی نفت خام، پرولین، زیست پالایی، کلروفیل، گیاه پالایی
  • امیر سعدالدین*، فرشاد رستم اصل، مجید اونق، محسن آرمین صفحات 47-68
    سابقه و هدف

    بروز تغییرات اقلیمی و تاثیر آن بر جریانات آب سطحی و منابع آب زیرزمینی به همراه مدیریت نامناسب منابع آبی، موجب شده که آسیب پذیری اجتماعی و محیط زیستی سیستم های رودخانه ای از افزایش یابد. ارزیابی آسیب پذیری حوضه های رودخانه ای به خصوص در کشورهای درحال توسعه مثل ایران بسیار ضروری است و یکی از اصلی ترین اولویت های بخش منابع آب برای تحقق مدیریت پایدار منابع آب و تدوین سیاست های سازگار با شرایط منطقه ای محسوب می شود. لذا این مقاله به ارزیابی آسیب پذیری سیستم های رودخانه ای در حوضه رودخانه جراحی می پردازد.

    مواد و روش ها

    این پژوهش در حوضه رودخانه جراحی با مساحت حدود 24000 کیلومتر مربع و جمعیت حدود 870000 نفر در جنوب غرب ایران انجام شده است. در این تحقیق از روش آسیب پذیری حوضه های رودخانه ای (RBV) به منظور ارزیابی آسیب پذیری حوضه رودخانه جراحی استفاده شد. این روش به صورت هم زمان آسیب پذیری انسانی و محیطی را ارزیابی می کند و شامل شش شاخص اصلی حکمرانی، اقتصادی ، اجتماعی ، محیط زیستی، تنش آبی و مخاطرات طبیعی می باشد. در این روش ارزیابی داده ها به صورت کمی صورت می گیرد. تلفیق داده ها به صورت جمع جبری (رستری) در محیط Arc GIS انجام می شود.

    یافته ها

    نتایج نشان می دهد که آسیب پذیری حوضه رودخانه جراحی در هر یک از شاخص های حکمرانی، اقتصادی ، اجتماعی ، محیط زیستی، تنش آبی و مخاطرات طبیعی به ترتیب 74/0، 41/0، 061/0، 43/0، 44/0 و 84/0 است. نتایج حاصل نشان داد که حوضه رودخانه جراحی از نظر مخاطرات طبیعی به شدت تحت خطر است و بخصوص خطر سیل تمامی نقاط حوضه را تهدید می کند، همچنین این حوضه در معرض تنش آبی بالایی قرار دارد. بیشترین تنش آبی مربوط به زیر حوضه شادگان در پایین دست حوضه با وضعیت تنش آبی 76/0 است. و زیر حوضه صیدون از نظر با سوادی کمترین نرخ سواد را در بین زیر حوضه های رودخانه جراحی با نرخ 79 درصد دارا می باشد. در بخش محیط زیستی بخش قابل توجهی از زیر حوضه شادگان اثرات محیط زیستی بالایی دارد و نشان دهنده این است که ردپای انسانی در این نقاط بالا است.

    نتیجه گیری

    به طور کلی آسیب پذیری در سه شاخص حکمرانی، تنش آبی و مخاطرات طبیعی در حوضه رودخانه جراحی کاملا قابل توجه هستند. به خصوص در بخش سیل نتایج نشان داد که خطر سیل تمامی مناطق حوضه را تهدید می کند همچنین؛ بخش عظیمی از زیر حوضه بهبهان و تخت دراز را خطر زمین لرزه بالای تهدید می کند. در بخش تنش آبی نتایج نشان داد که حدود نیمی از حوضه (زیر حوضه شادگان) از تنش آبی بالایی برخوردار است. از طریق کنترل فساد، بهبود وضعیت ثبات سیاسی ایران و پایین آوردن شاخص شکنندگی دولت شاخص حکمرانی می تواند بهبود حاصل شود. در مورد تنش آبی با توجه به اینکه بیشترین آسیب پذیری مربوط به استفاده آب بیش از حد در بخش کشاورزی است تغییر کاربری زراعی و تغییر الگوی کشت می تواند به طور بالقوه تاثیر مثبت بر تنش آبی در حوضه رودخانه جراحی داشته باشد. همچنین در بخش مخاطرات طبیعی با توجه به اینکه پدیده های خشکسالی ، سیل و زمین لرزه حوضه رودخانه جراحی را تهدید می کند می توان با توجه به مدد دانش، آگاهی، برنامه ریزی و مدیریت صحیح قابل پیش بینی خسارت ناشی از این پدیده ها را تا حدودی در حوضه رودخانه جراحی کاهش داد.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، شاخص اجتماعی، شاخص محیط زیستی، تنش آبی، حوضه رودخانه جراحی
  • نادر سلامتی*، امیرخسرو دانایی صفحات 69-87
    سابقه و هدف

    تنش های محیطی یک مانع بزرگ برای تامین غذای جهانی هستند. زمین های زراعی فاقد تنش نسبتا کمی وجود دارند که در آن ها گیاهان زراعی به عملکردهای پتانسیل خود می رسند. برای مثال حدود 45 درصد از اراضی کشاورزی جهان که 38 درصد از جمعیت جهان در آن جای گرفته اند، با خشکی موقت یا دایم مواجه هستند (Bot et al., 2000). کنجد با نام علمیSesamum indicum L. به دلیل تحمل به خشکی و گرما، اهمیت بسیاری در توسعه کشاورزی مناطق خشک و نیمه خشک به-عنوان کشت تابستانه دارد (Aien, 2013). در یک تحقیق، رقم کنجد داراب 14 بر اساس شاخص های MP، TOL، SSI، HARM و STI به عنوان رقم برتر در شرایط عادی و تنش رطوبتی معرفی شد (Amani et al., 2012). به دلیل محتوای بالای روغن (55-42 درصد) و کیفیت مناسب آن (میزان کم کلسترول و وجود برخی آنتی اکسیدان ها) نقش مهمی در سلامت انسان دارد و از طرف دیگر گیاهی متحمل به تنش کم آبی و خشکی است (.(Afshari et al., 2014 لذا هدف از اجرای این تحقیق بررسی تاثیر تنش خشکی از طریق اعمال دورهای مختلف آبیاری سطحی و شناسایی رقم برتر بر اساس شاخص های تنش بود.

    مواد و روش ها

    مطالعه و ارزیابی شاخص های تنش خشکی در روش آبیاری سطحی بر عملکرد دانه و اجزای آن، عملکرد روغن دانه، درصد روغن دانه و کارآیی مصرف آب دانه آزمایشی در سال 1393 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان اجرا گردید. آزمایش به صورت کرت های یک بار خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. آبیاری در 2 سطح (آبیاری به ترتیب پس از 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A) به عنوان فاکتور اصلی و رقم (محلی بهبهان، SG37-92138، SG51-92138، SG53-92138 و SG55-92138) در 5 سطح به عنوان فاکتور فرعی مورد ارزیابی قرار گرفتند.

    یافته ها

    مقایسه میانگین کارایی مصرف آب در اثرات متقابل آبیاری و رقم نشان داد که تیمار 100 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A و رقم V5 (SG55-92138) با کارایی مصرف آبی معادل 272/0 کیلوگرم بر مترمکعب دانه کنجد، تیمار برتر بود. میانگین آب مصرفی در یک سال انجام آزمایش در تیمارهای 100 و 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A به ترتیب معادل 5/547 و 6/438 میلی متر بود. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد بیش ترین میزان همبستگی وزن هزار دانه بعد از تعداد دانه در کپسول با عملکرد دانه به میزان 9616/0=r می باشد که بیانگر نقش موثر افزایش وزن هزار دانه در بالارفتن عملکرد دانه می باشد. بیش ترین میزان شاخص های STI، MP، GMP، HM و YI به ترتیب به با مقادیر 538/1، 1/1037، 7/1024، 5/1012 و 548/1 در رقم V5 (SG55-92138) محاسبه شد. بیش تر شدن شاخص های فوق در رقم V5 (SG55-92138) نسبت به دیگر ارقام موجب گردید تا این رقم از نظر تنش خشکی به عنوان تیمار برتر معرفی شود. روند کاهشی عملکرد کنجد که با اعمال تنش کم آبی اتفاق افتاده است قطعا موجب کاهش شاخص های SSI، MP و TOL شده و برعکس کاهش عملکرد کنجد موجب تغییرات صعودی در شاخص های STI، GMP، HM، YI و YSI گردیده است.

    نتیجه گیری

    مقایسه میانگین اثرات متقابل آبیاری و رقم از نظر کارایی مصرف آب نشان داد کاهش مصرف آب در تیمار تنش موجب کاهش عملکرد آب در این تیمارها نسبت به تیمار فاقد تنش شده است. اثر کاهش مصرف آب حتی در تیمارهای تنش به حدی بوده که نتوانسته کاهش عملکرد به وقوع پیوسته در ازای کاهش مصرف آب را پوشش دهد و کماکان تیمار 100 میلی-متر تبخیر از تشت کلاس A علی رغم مصرف بیش تر آب نسبت به تیمار 200 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A به دلیل افزایش عملکرد بوجود آمده، بیش ترین کارایی مصرف آب را در بین تیمارها به خود اختصاص داد.

    کلیدواژگان: وزن هزار دانه، کارایی مصرف آب، رقم، تبخیر و تعرق
  • شهربانو عباسی جندانی*، علی اکبر نظری سامانی، سید مهدی حشمت الواعظین صفحات 89-108
    سابقه و هدف

    ارزیابی عملکرد عملیات آبخیزداری همواره با مقایسه پاسخ های حوزه آبخیز در شرایط قبل و بعد از اجرای عملیات انجام می شود. این روند سبب می شود تا اثر عملیات در طول زمان پخش شده و اثر واقعی آن دیده نشود و متعاقبا ضعف آن سری عملیات در طول زمان ناشناخته باقی بماند. لذا با توجه به اهمیت سدهای اصلاحی در برنامه های آبخیزداری در ایران، هدف از این مطالعه تعیین زمان واقعی تاثیر یا عمر مفید سدهای اصلاحی در کنترل دبی و بار رسوبی و ارزیابی میزان تاثیر آنها در حوزه آبخیز کند در استان تهران می باشد.

    مواد و روش ها

    ابتدا عمر مفید سدهای اصلاحی در حوزه آبخیز کند بر اساس اطلاعات به دست آمده از منحنی جرم مضاعف بارش-رواناب و پایش های میدانی تعیین شده است. بر اساس طول عمر مفید به دست آمده، دوره مطالعاتی (94-1356) به سه دوره تقسیم شده است: قبل از احداث سدهای اصلاحی (دوره اول)، عمر مفید سدهای اصلاحی (دوره دوم) و اتمام عمر مفید سدهای اصلاحی (دوره سوم) و تغییرات دبی و بار رسوبی خروجی از حوزه آبخیز بررسی شده و با رویکرد رایج مقایسه شده است. برای برآورد بار رسوبی در هر دوره نیز از روش های منحنی سنجه رسوب استفاده شده است.

    یافته ها

    نقاط زمانی وقوع شکستگی شیب در منحنی جرم مضاعف و نیز پایش های میدانی نشان می دهد که مدت زمان تاثیر (عمر مفید) سدهای اصلاحی در حوزه آبخیز کند به طور میانگین چهار سال (از سال 1378 تا اوایل سال 1382) بوده است. نتایج حاصل از ارزیابی اثرات سدهای اصلاحی در منطقه مطالعاتی نشان می دهد که با وجود ثابت بودن شرایط بارش، مقدار دبی خروجی و دبی های مشخصه بیشینه، کمینه و متوسط در دوره دوم نسبت به دوره اول به ترتیب 43، 66/49، 28/53 و 100 درصد کاهش یافته است. مقدار کاهش بار رسوبی در دوره دوم نسبت به دوره اول بسیار محسوس تر بوده و 47/92 درصد می باشد. این در حالی است که با اتمام عمر مفید سدهای اصلاحی (دوره سوم)، مقدار دبی و بار رسوبی خروجی از حوزه آبخیز کند، افزایش یافته و به سطح مقادیر دوره اول باز می گردد. مقایسه نتایج حاصل از این رویکرد ارزیابی (تعیین عمر مفید) با رویکرد رایج (قبل و بعد از اجرای طرح) نیز نشان می دهد که در رویکرد رایج به دلیل توزیع اثر عملیات در طول زمان، عملکرد واقعی سدهای اصلاحی معادل نصف عملکرد واقعی آنها سنجیده خواهد شد.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق نشان می دهد که در نظر گرفتن عمر مفید در فرآیند ارزیابی، نتایج واقع بینانه تری را ارایه خواهد داد. در واقع، هرچند کارایی سدهای اصلاحی در طول عمر مفید آنها در حوزه آبخیز کند، بسیار قابل توجه بوده، اما کوتاهی عمر مفید ضعف قابل توجه این نوع از عملیات های آبخیزداری بوده است. علاوه بر این، تکیه بر سدهای اصلاحی برای پایدارسازی حوزه آبخیز کند راهکار موفقی نبوده و تنها مانع خروج رسوب تولیدی از حوزه آبخیز شده است و به همین دلیل در دروه سوم، پاسخ های حوزه آبخیز به شرایط قبل از اجرای عملیات بازگشته است. لذا، منفعت حاصل از اجرای عملیات آبخیزداری در حوزه آبخیز کند، برون حوزه ای بوده و اثرات درون حوزه ای در آن، محدود به کاهش شیب آبراهه اصلی بوده است. در واقع، در صورتی می توان عمر مفید سدهای اصلاحی را افزایش داد که عملیات آبخیزداری با اثرات درون حوزه ای در اولویت قرار بگیرند و این امر خود مستلزم کنترل فرسایش در مبدا یعنی دامنه ها است.

    کلیدواژگان: منحنی جرم مضاعف، عمر مفید، ارزیابی، سد اصلاحی، منحنی سنجه رسوب
  • محمدتقی فیض بخش*، حسن مختارپور، علیرضا کیانی صفحات 109-125
    سابقه و هدف تحقیق

    زراعت تاج خروس راهی برای افزایش تنوع زیستی در مزرعه محسوب می شود. این گیاه دارای کارایی بالای فتوسنتزی بوده و به شرایط خشکی مقاوم است؛ بنابراین برای کشت در مناطق خشک و کاهش هزینه های آبیاری مناسب است. ویژگی های مطلوب زراعی (سرعت رشد رویشی زیاد در ماه های گرم سال، تحمل به خشکی و بهره وری آب) و کیفی تاج خروس (سطح بالای پروتئین در دانه و علوفه) این گیاه را به عنوان یک گیاه با ارزش علوفه ای مطرح نموده است.

    مواد و روش ها

    این آزمایش به منظور بررسی میزان عملکرد کمی و کیفی و مقدار آب مصرفی تاج خروس علوفه ای در استان گلستان انجام شد. آزمایش به صورت کرت های خرد شده (اسپلیت پلات) در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. میزان آب مصرفی (شامل آبیاری کامل، آبیاری بر اساس 75 ، 50 و 25 درصد آبیاری کامل) در کرت های اصلی و ارقام تاج خروس (شامل دو رقم Cim و loura) در کرت های فرعی قرار گرفتند.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر ساده رقم و اثر ساده آبیاری برصفات ارتفاع بوته، وزن کل علوفه تر، وزن تر و خشک ساقه، وزن کل ماده خشک، بهره وری آب (بر اساس عملکرد وزن تر علوفه)، عملکرد الیاف نامحلول معنی دار بود. اثر آبیاری بر روی همه صفات مورد بررسی در سطح آماری یک درصد نیز معنی دار بود و دو صفت عملکرد پروتئین و بهره وری آب (بر اساس ماده خشک) فقط تحت تاثیر رژیم آبیاری قرار گرفتند. اثرات متقابل رقم×آبیاری بر روی صفات قطرساقه، وزن تر و خشک برگ، نسبت برگ به ساقه، الیاف نامحلول (NDF)، درصد چربی خام، لیگنین، کلسیم و فسفر معنی دار بود. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که عملکرد ماده خشک در رقم Cim (6 تن در هکتار) بالاتر از رقم Loura (5/5 تن در هکتار) بود. همچنین بیش ترین بهره وری آب بر اساس وزن تر و وزن خشک به ترتیب برابر 1/17 و 2/2 کیلوگرم بر مترمکعب در تیمار، آبیاری بر اساس 75 درصد تیمار آبیاری کامل به دست آمد. بیش ترین عملکرد پروتئین در تیمار آبیاری کامل حاصل شد و با کاهش میزان آبیاری تا حد 25 درصد از آبیاری کامل میزان پروتئین نیز کاهش یافت. بیش ترین و کم ترین میزان پروتئین در تیمارهای آبیاری به ترتیب 947 و 433 کیلوگرم در هکتار بود.

    نتیجه گیری

    طبق نتایج این بررسی رقم Cim از نظر اکثر صفات صفات زراعی و کیفی علوفه نسبت به رقم Loura برتری داشت به-طوری که از نظر وزن برگ و ساقه، نسبت برگ به ساقه، فسفر و به ویژه بهره وری آب از بیش ترین مقادیر برخوردار بود. در صورت تکرار این نتایج در آزمایش های مشابه و با توجه به نتایج حاصله، جهت دستیابی به علوفه با کیفیت بالا رقم Cim در شرایط آب و هوایی گرگان قابل توصیه است و جهت صرفه جویی در میزان آب (افزایش بهره وری)، لاز م است آبیاری بر اساس 75 درصد نیاز آبی تنظیم شود.

    کلیدواژگان: پروتئین، فسفر، بهره وری آب، عملکرد علوفه
  • ابراهیم سپهر*، محمدعلی شیری آذر، رامین ملکی، حبیب خداوردیلو، فرخ اسدزاده، بهنام دولتی صفحات 127-143
    سابقه و هدف

    آرسنیک یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی در جوامع درحال توسعه است. منابع آب آلوده به آرسنیک از مهم ترین مسیرهای در معرض قرارگیری انسان و حیوان به آرسنیک معدنی است. روش های مختلف فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی برای رفع آلایندگی آرسنیک از محیط های آبی وجود دارد. در مقایسه با مزایا و معایب روش های حذف آرسنیک روش جذب به علت سهولت کاربرد و هزینه کم بر سایر روش ها ارجحیت دارد. ترکیبات آهن دار قابلیت بالایی برای جذب آرسنیک از محلول های آبی دارند. هدف این تحقیق حذف آرسنات از آب با استفاده از اصلاح بیوچار با نمک آهن است که می تواند در احیای منابع آب آلوده به آرسنات برای مصارف آشامیدنی و استفاده دوباره از پساب های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

    مواد و روش ها

    به منظور تولید بیوچار اصلاح شده نسبت های 1/0 (0.1FeBC) و 4/0 (0.4FeBC) وزنی کلرید آهن 6 آبه به پودر زیست توده حاصل از بقایای هرس درختان سیب اضافه گردید و به همراه یک نمونه شاهد (BC) به مدت یک ساعت در دمای 300 درجه سانتی گراد برای آتشکافت در داخل کوره تحت شرایط محدود اکسیژن قرار داده شد. برای ارزیابی مورفولوژی جاذب های موردمطالعه تصاویر SEM تهیه گردید. آزمایش هم دمای جذب در غلظت های 0، 1، 2، 4، 6، 8 و 10 میلی گرم آرسنات در لیتر انجام شد. غلظت آرسنات در نمونه ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی به روش تولید هیدرید (HG-AAS) اندازه گیری شد. داده های آزمایشی به چهار مدل جذبی لانگمویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین - رادوشکویچ برازش داده شد و پارامترهایی نظیر انرژی ظاهری جذب (E)، کارایی حذف، انرژی آزاد گیبس ((∆G) و فاکتور جداسازی محاسبه گردید.

    یافته ها

    نمک آهن ویژگی های سطح بیوچار را تغییر داده و باعث ایجاد ترکیبات گرانوله شکل در سطح جاذب شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار آهن در جاذب حذف آرسنات از محلول بیشتر می شود و بیشترین کارایی حذف (86%) برای جاذب 0.4FeBC در غلظت 1 میلی گرم در لیتر آرسنات به دست آمد. توانایی مدل فروندلیچ در شبیه سازی فرایند جذب آرسنات توسط جاذب های اصلاح شده با آهن بیشتر از مدل های لانگمویر، دوبینین - رادوشکویچ و تمکین است. افزایش محتوی آهن در جاذب ضرایب مدل های فروندلیچ (KF و n)، تمکین (KT و A)، و لانگمویر (KL و qmax) را افزایش، ولی ثابت مدل دوبینین - رادوشکویچ (KDR) و فاکتور جداسازی (RL) را کاهش داد. بیشترین مقدار برای حداکثر ظرفیت جذب (qmax) از جاذب 0.4FeBC به مقدار 66/7 میلی گرم آرسنات بر گرم جاذب به دست آمد. مقادیر به دست آمده برای انرژی ظاهری جذب (E) نشان داد که فرایند جذب برای بیوچار اصلاح نشده از نوع فیزیکی (کمتر از 8 کیلوژول بر مول) و برای بیوچارهای اصلاح شده از نوع شیمیایی است. بر طبق انرژی آزاد گیبس (∆G) محاسبه شده فراینده جذب آرسنات توسط جاذب های موردمطالعه خودبه خودی است.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج این تحقیق اصلاح بیوچار با نمک آهن به علت داشتن قابلیت دسترسی منطقه ای و کاربرد آسان می تواند به عنوان یک جاذب ارزان قیمت برای رفع آلایندگی آرسنات از آب تلقی شود.

    کلیدواژگان: آرسنیک، بیوچار، هم دما، ظرفیت جذب
  • فاطمه شیرزادی، مهدی دستورانی*، عباس خاشعی سیوکی صفحات 145-161
    سابقه و هدف

    ایران در یک منطقه گرم و خشک قرار دارد و مصرف بهینه آب با روشی که به گیاه آسیب نرسد، از اهمیت بالایی برخوردار است. گیاه کاسنی در تیره گیاهان آوندی قرار دارد، ارتفاع آن به 120 سانتیمتر می رسد و دارای یک ریشه ضخیم می باشد. یکی از موارد بهینه سازی مصرف آب، استفاده از بنتونیت و پلیمر سوپرجاذب است. در این پژوهش به تاثیر این دو ماده بر رشد گیاه کاسنی پرداخته شده است.

    مواد و روش ها

    آزمایش در سال زراعی 1397-1396 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند واقع در 5 کیلومتری جاده بیرجند-کرمان با مقیاس عرض جغرافیایی 32 درجه و 56 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 59 درجه و 13 دقیقه شرقی انجام گرفت. این پژوهش تنش خشکی در قالب طرح کاملا تصادفی با دو تیمار آبیاری شامل 100 و 50 درصد در سه تکرار با 6 بستر کشت، اعمال گردید.

    یافته ها

    به طور کلی تنش خشکی بر عملکرد گیاه کاسنی اثر معناداری داشته است. همچنین بیشترین میانگین وزن خشک برگ در اثر متقابل سطوح آبیاری 100 و 50 درصد و سطوح مختلف کشت به ترتیب برابر 66/3686 و 33/2453 کیلوگرم بر هکتار است. بیشترین میانگین اثر متقابل سطوح آبیاری 100% و 50% و سطوح مختلف کشت بر وزن تر ریشه به ترتیب معادل 6/3626 و 6/2526 کیلوگرم بر هکتار و بیشترین میانگین وزن خشک ریشه در اثر متقابل سطوح آبیاری 100 و 50 درصد و سطوح مختلف کشت به ترتیب برابر 6/1276 و 3/903 کیلوگرم بر هکتار می باشد. با توجه به داده های به دست آمده از این تحقیق می توان کمترین مقدار را در تیمار شاهد و بیشترین مقدار اندازه های بدست آمده مربوط به ترکیب تیمار بنتونیت 5/4 کیلوگرم و پلیمر سوپر جاذب می باشد و می توان تاثیر ترکیب این دو تیمار را بر گیاه مشاهده کرد.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهد اعمال بنتونیت و پلیمر سوپرجاذب بر رشد گیاه اثر مثبتی خواهد داشت و می توان مقاومت گیاه را در برابر تنش آبی افزایش داد و بیشترین عملکرد را از گیاه کاسنی در شرایط آب و هوایی منطقه بیرجند را شاهد بود. ن از این تحقیق می توان کمترین مقدار را در تیمار شاهد و بیشترین مقدار اندازه های بدست آمده مربوط به ترکیب تیمار بنتونیت 5/4 کیلوگرم و پلیمر سوپر جاذب می باشد و می توان تاثیر ترکیب این دو تیمار را بر گیاه مشاهده کرد. نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد اعمال بنتونیت و پلیمر سوپرجاذب بر رشد گیاه اثر مثبتی خواهد داشت و می توان مقاومت گیاه را در برابر تنش آبی افزایش داد و بیشترین عملکرد را از گیاه کاسنی در شرایط آب و هوایی منطقه بیرجند را شاهد بود.

    کلیدواژگان: بستر کشت، تنش خشکی، سوپرجاذب، کم آبیاری
  • محسن حسینعلی زاده*، محمد علی نژاد صفحات 163-178
    سابقه و هدف

    فرسایش آبی و خاک ورزی در اراضی کشاورزی شیب دار فرآیندی مخرب و جدی محسوب شده که به تدریج منجر به تغییر مورفولوژی منطقه می شود. درعین حال، اندازه گیری فرسایش خاک و میزان رسوب به صورت مستقیم در بسیاری از حوزه های آبخیز، امری تقریبا غیرممکن به شمار می آید؛ بنابراین مدل سازی و شبیه سازی فرسایش خاک برای درک فرآیندهای کنترل فرسایش خاک، پیش بینی میزان رواناب و فرسایش خاک و تعیین یا انتخاب اقدامات مناسب حفاظت خاک مهم است.

    مواد و روش ها

    منطقه موردمطالعه، زیرحوضه نمونه از زیرحوضه های زوجی کچیک استان گلستان از زیرحوضه های چندگانه آبخیز گرگان رود است. این منطقه با وسعت تقریبی 192 هکتار، کاملا از نهشته های حاصلخیز و فرسایش پذیر لسی پوشیده شده است. در این پژوهش برای برآورد فرسایش آبی و خاک ورزی منطقه موردمطالعه از نسخه 2004 مدل WaTEM/SEDEM استفاده شد. با استفاده از روش نمونه برداری دنباله ای موسوم به روش مدل مبنا با رویکرد مینیماکس، 20 موقعیت مکانی مختلف جهت تعیین میزان فعالیت 137Cs، موقعیت های فرسایش، انتقال و رسوب مشخص شد. در نهایت پس از تعیین میزان فعالیت رادیونوکلویید 137Cs، مقدار فرسایش و رسوب با استفاده از مدل های تبدیل اعم از مدلMass BalanceII برای کاربری کشاورزی و مدل Diffusion and Migration برای سایر کاربری ها مشخص شد و سپس نقشه نقطه ای فرسایش و رسوب برای ارزیابی مدل تهیه شد.

    یافته ها

    با استفاده از رادیونوکلویید 137Cs، 90 درصد موقعیت های اندازه گیری در معرض فرسایش بودند. متوسط فرسایش اندازه-گیری شده در این موقعیت ها با استفاده از مدل های تبدیل رادیونوکلوییدها بالغ بر 1/21 تن در هکتار در سال تعیین شد. با استفاده از این مدل ها، نسبت تحویل رسوب حدود 97 درصد تعیین شد که نشان دهنده پتانسیل بالای منطقه برای تولید رسوب می باشد. متوسط فرسایش آبی و خاک ورزی با استفاده از مدل WaTEM/SEDEM به ترتیب 28/8 و 78/4 تن در هکتار در سال و متوسط رسوب حاصل از فرسایش آبی و خاک ورزی در مناطق رسوب گذاری به ترتیب 14/18 و 89/7 تن در هکتار در سال برآورد شد. متوسط فرسایش و رسوب توسط این مدل برای کل محدوده موردمطالعه به ترتیب 46/1 و 85/0 تن در هکتار در سال بوده و میزان تحویل رسوب 58/0 برآورد شد.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق حاکی از کم تخمینی مدل WaTEM/SEDEM نسبت به مقادیر اندازه گیری شده 137Cs است؛ درنتیجه مدل فرسایشی WaTEM/SEDEM در نهشته های لسی، فرسایش پذیر و حاصلخیز شمال شرق استان گلستان کارایی بالایی ندارد. هرچند الگوی مکانی فرسایش و رسوب آبی و ناشی از خاک ورزی می تواند در اجرای اقدامات حفاظت آب وخاک موثر باشد. از طرفی با توجه به وسعت بالای اراضی زراعی شیب دار در نهشته های لسی استان، لحاظ کردن فرسایش خاک ورزی در تصمیمات بسیار حایز اهمیت است. هرچند برای قطعیت بیش تر، به واسنجی مدل و تکرار اجرای آن در سایر حوزه های آبخیز زراعی نیاز است.

    کلیدواژگان: مدل سازی فرسایش و خاکورزی، رادیونوکلوئید ریزشی، اراضی زراعی شیب دار، مراوه تپه، نهشته های لسی
  • علی کرامت زاده*، ویدا خسروی پیام، رامتین جولایی صفحات 179-194

    آب به عنوان کمیاب ترین نهاده در تولید محصولات کشاورزی، نه تنها محدودکننده فعالیت های کشاورزی بلکه محدود کننده دیگر فعالیت های اقتصادی و اجتماعی نیز به شمار می رود. با افزایش جمعیت و توسعه در ابعاد مختلف و بالا رفتن سطح استانداردهای زندگی، تامین نیازهای آبی بخش های مختلف با محدودیت های زیادی مواجه می شود. بنابراین باید از سیاست های مناسبی برای مدیریت تقاضای آب استفاده کرد. یکی از این سیاست ها قیمت گذاری منابع آب با روش های مختلف در بخش کشاورزی می باشد. از آنجایی که در سیاست های قیمت گذاری در مناطق مختلف کشور در اکثر موارد تنها از روش قیمت گذاری سطحی استفاده گردیده است که با توجه به مسئله بحران آب و رشد روز افزون تقاضا و شکاف بین عرضه و تقاضای آب روش مذکور انگیزه کافی برای مصرف بهینه آب در بخش کشاورزی را ایجاد نمی کند لذا در همین راستا در مطالعه حاضر جهت استفاده بهینه منابع آب در راستای اهداف حفاظت آب و خاک شهرستان گنبدکاووس از استان گلستان، علاوه بر قیمت گذاری سطحی به روش قیمت گذاری حجمی و ترکیب آن با روش سطحی نیز پرداخته شده که جزء نوآوری مطالعه حاضر می باشد. با توجه به اینکه سیاست های مختلف کشاورزی را نمی توان در محیط آزمایشگاهی مورد بررسی و تحلیل قرار داد، لذا بایستی آثار بالقوه این سیاست ها قبل، حین یا بعد از اعمال با استفاده از ابزارهای مناسب تحلیل سیاستی مورد بررسی قرار گیرند. لذا با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه از روش برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) جهت شبیه سازی رفتار کشاورزان در اراضی پایین دست سد گلستان (1) شهرستان گنبدکاووس در حالت اجرای روش های مختلف قیمت گذاری آب نظیر قیمت گذاری سطحی، حجمی و ترکیبی استفاده گردید. در این مطالعه داده های مورد نیاز با استفاده از روش نمونه گیری تصادفی طبقه ای گردآوری و تعداد 20 سناریو (5 سناریو سطحی، 5 سناریو حجمی و 10 سناریو ترکیبی) مورد بررسی قرار گرفت. برای تجزیه و تحلیل اطلاعات مطالعه حاضر نیز از بسته نرم افزاری GAMS استفاده گردیده است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد با افزایش قیمت آب تقاضای آب در روش های مختلف قیمت گذاری آب (سطحی، حجمی و ترکیبی) بین 6/22 الی 8/48 درصد کاهش می یابد. در بین روش های مختلف قیمت گذاری آب، بیشترین و کمترین کاهش تقاضای آب به ترتیب مربوط به روش قیمت گذاری سطحی و ترکیبی می باشد. به کارگیری روش های مناسب قیمت گذاری آب باعث می شود که آب بین متقاضیان متناسب با ارزش تولید نهایی توزیع شده و انگیزه لازم جهت صرفه جویی و جلوگیری از اتلاف آن ایجاد شود. بنابراین بر اساس نتایج این مطالعه پیشنهاد می گردد از روش قیمت گذاری حجمی و سطحی به صورت ترکیبی استفاده شود.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی ریاضی اثباتی(PMP)، روش قیمت گذاری آب، تقاضای آب، مصرف آب، سد گلستان(1)
  • سمیه زارع، سید حمیدرضا صادقی*، امیر خسروانی صفحات 195-207
    سابقه و هدف

    فرسایش خاک یک چالش بزرگ جهانی بوده که مهار آن با استفاده از روش های مناسب و متناسب ضروری است. در این راستا طی سال های اخیر پژوهش های مختلفی با استفاده از افزودنی ها و اصلاح کننده های شیمیایی به منظور کاهش اثرات مخرب رواناب و هدررفت خاک صورت پذیرفته است. محدودیت های محیط زیستی، اثربخشی کم و زمان بر بودن، دسترسی کم و حجم زیاد مورد نیاز، کاربرد افزودنی ها در شکل معمول را با چالش مواجه کرده است. بنابراین به سبب عملکرد مناسب افزودنی ها در کاهش هدررفت خاک و آب، اصلاح و ارتقاء کیفیت عملکرد افزودنی ها اجتناب ناپذیر است. در حال حاضر ضایعات و پسماندهای مختلفی در صنایع مهم و از جمله چوب و کاغذ تولید می شود. در این خصوص می توان به نرمه ها و ذرات ریز موجود در پساب کارخانه های کاغذ اشاره نمود. نرمه ضایعاتی، قطعات ریزی از الیاف بوده که به صورت اجتناب ناپذیر در فرآیندهای تولید کاغذ و بازیافت آن خرد می شود. لذا با توجه به مشکلات ناشی از مقدار بیش از حد نرمه ها در فرآیند تولید کاغذ و مقوا و در عین حال قابلیت مناسب حفظ و نگه داری آب توسط آن ها به نظر می رسد که می توان از آن به عنوان یک ماده افزودنی طبیعی برای کاهش هدررفت خاک و آب استفاده نمود.

    مواد و روش ها

    پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیرپذیری تولید رواناب و هدررفت خاک از افزودنی نرمه ضایعاتی در کرت های آزمایشگاهی کوچک انجام شد. برای این منظور ابتدا از خاک مورد مطالعه ی حواشی جاده مرزن آباد-کندلوس واقع در غرب استان مازندران نمونه برداری صورت گرفت. خاک مورد نظر پس از هوا خشک کردن از الک دو و هشت میلی متری عبور داده و برای لایه بالایی کرت هایی با ابعاد 50 ×50 سانتی متر و با ارتفاع 30 سانتی متر قرار داده و تمامی کرت های مورد نظر از پایین تا عمق 18 سانتی متر از پوکه معدنی به عنوان لایه زه کش پر شد. افزودنی نرمه ضایعاتی به شکل مایع و پاشش یکنواخت در سه سطح 5/0، یک و 5/1 لیتر بر مترمربع و با سه تکرار به همراه تیمار افزودنی آب خالص و تیمار شاهد (خشک) روی 24 کرت و در مقیاس آزمایشگاهی و تحت شبیه سازی باران با شدت حدود 70 میلی متر بر ساعت و دوام 30 دقیقه انجام پذیرفت.

    یافته ها

    نتایج پژوهش نشان داد که افزودنی نرمه با سه سطح 5/0، یک و 5/1 لیتر بر مترمربع، میزان رواناب تولیدی را به ترتیب 35-، 5- و 15+ درصد و با اختلاف غیرمعنی دار (05/0P>) و میزان هدررفت خاک را 47، 84 و 71 درصد و با اختلاف معنی دار (05/0P<) نسبت به تیمار شاهد (خشک) کاهش داده است. در واقع نتایج حاصل از این پژوهش حد بهینه استفاده از افزودنی نرمه در کاهش رواناب و هدررفت خاک را به ترتیب 5/1 و یک لیتر بر متر مربع تایید نمود.

    نتیجه گیری

    نتایج پژوهش حاضر ضرورت استفاده از افزودنی های زیست سازگار را به لحاظ بهره گیری از پساب کارخانه های کاغذ و جلوگیری از ورود آن به منابع آب و خاک و هم چنین کاهش میزان رواناب و هدررفت خاک در مناطق حساس کشور برای زمینه سازی توسعه پایدار را بیان می دارد.

    کلیدواژگان: افزودنی های خاک، پسماند کارخانه های کاغذ، مدیریت پسماند، مدیریت رواناب، هدررفت خاک
  • فرشته رحیمی، علی نجفی نژاد*، واحدبردی شیخ، آرش زارع گاریزی صفحات 209-221
    سابقه و هدف

    اطلاع از نسبت کاربری های اراضی و نحوه تغییرات آن درگذر زمان یکی از مهم ترین موارد در برنامه ریزی و مدیریت اراضی است. با آگاهی از نسبت تغییرات کاربری ها درگذر زمان می توان نحوه تغییرات در آینده را پیش بینی نمود و اقداماتی پیشگیرانه انجام داد. رویکرد مشارکت مردمی برای اصلاح کاربری اراضی به منظور جلوگیری از بهره برداری غیر اصولی از اراضی، از مهم ترین ابزارهای کاربردی مدیریت بهینه منابع آب، خاک و گیاه می باشد. در این تحقیق به بررسی دیدگاه مردم در خصوص برنامه ریزی اصلاح کاربری اراضی حوزه آبخیز چهل چای در استان گلستان پرداخته شد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق با استفاده از پیمایش میدانی، پرسشنامه ای تهیه شد که روایی آن با کسب نظر اساتید و کارشناسان فن و پایایی آن با استفاده از آزمون آلفای کرونباخ (87/0∝=) تایید گردید. جامعه آماری موردمطالعه در این پژوهش شامل روستاییان ساکن حوزه آبخیز چهل چای است. مجموع جمعیت این حوزه آبخیز حدود 13.017 نفر است که از میان کل جامعه آماری تعداد 373 نفر به صورت نمونه گیری تصادفی انتخاب شدند. برای تجزیه وتحلیل اطلاعات از تکنیک توصیفی در محیط نرم افزار SPSS استفاده گردید. در ابتدا عواملی که مانع اصلاح و بهینه سازی کاربری اراضی تحت مالکیت روستاییان و کشاورزان است شناسایی و امتیازدهی گردید. سپس عواملی که باعث افزایش پذیرش عملیات اصلاح و بهینه سازی کاربری اراضی زراعی توسط کشاورزان و روستاییان می شود، مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    مهم ترین موانع اصلاح کاربری اراضی از نظر مردم، عدم تمکن مالی روستاییان، عدم حمایت بانک ها و نهاده های دولتی، عدم آگاهی کشاورزان و ارزش پایین اراضی کشاورزی ازنظر تولید در واحد سطح می باشند. همچنین، مهم ترین عوامل موثر بر افزایش پذیرش عملیات اصلاح کاربری اراضی شامل مشارکت دادن مردم در تدوین راه حل ها و برنامه ها، تضمین مالکیت اراضی تحت تصرف، ارایه مشوق های مالی و معنوی، دسترسی راحت کشاورزان به مهندسان و کارشناسان و برگزاری کلاس ها و دوره های آموزشی و ترویجی معرفی شدند. درنهایت با مقایسه پذیرش مردمی در مورد راهکارهای بهینه سازی کاربری اراضی نشان داده شد که روستاییان نسبت به گزینه کشت علوفه دایمی جهت بهینه سازی اراضی زراعی شیب دار و همچنین تبدیل اراضی زارعی شیب دار به باغات مثمر موافق هستند و در صورت اجرای عملیات و برنامه اصلاح کاربری اراضی روستاییان آمادگی کلی جهت اجرای برنامه های اصلاحی کاربری اراضی را دارند و در صورت تدوین برنامه بیش از سه چهارم اراضی خود را برای اجرای عملیات و برنامه ها قرار خواهند داد.

    نتیجه گیری

    طبق نتایج به دست آمده، مهم ترین اقدامی که قبل از اجرای برنامه های آبخیزداری در روستاها باید صورت گیرد افزایش آگاهی روستاییان ازاین گونه برنامه ها و دخالت دادن آن ها از مراحل اولیه اجرای برنامه است. درنتیجه پذیرش عمومی برنامه هایی که مردم در آن مشارکت دارند بیشتر است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی اراضی، پرسش نامه، برنامه ریزی اراضی، مشارکت مردم
  • عبدالرضا بهره مند*، فاطمه جمالی، چوقی بایرام کمکی صفحات 223-236
    سابقه و هدف

    وقوع سیلاب با دوره بازگشت های نادر در بیشتر مناطق کشور و اثرات زیان بار جانی و مالی ناشی از آن که اغلب نیز به دلیل اقدامات انسانی تشدید می شوند، باعث شده تا به مقوله مدیریت سیلاب بیش ازپیش پرداخته شود. در این راستا شبیه سازی پهنه سیلاب یکی از اقدامات موثر در کاهش میزان این خسارات می باشد. به منظور شبیه سازی این پهنه مدل های متعدد هیدرولیکی توسعه یافته اند. مدل های عددی هیدرولیکی می توانند یک بعدی، دوبعدی و سه بعدی باشند. ازآن جهت که در اجرای اقدامات مهندسی و مدیریتی مربوط به سیل، لازم است تا پهنه آن با دقت کافی و با هزینه کم شبیه سازی شود، در تحقیق حاضر از یک مدل هیدرولیکی دوبعدی با عنوان Nays 2D Flood استفاده شده است.

    مواد و روش ها

    مدل فوق در بازه کوتاهی از شاخه ارازکوسه قبل از الحاق آن به رودخانه گرگان رود برای رخداد سیل 26 اسفندماه 1398، به عنوان یک واقعه نادر، مورداستفاده قرار گرفت. بدین منظور یک لایه DEM با قدرت تفکیک یک متر و هیدروگراف سیل با گام زمانی یک ساعت به مدل معرفی گردید. پس از انتخاب شبکه سلولی مناسب و تهیه نقشه زبری کانال و دشت سیلابی از روی تصاویر Google Earth، مدل مذکور اجرا گردید.

    یافته ها

    نتایج این شبیه سازی شامل نقشه های عمق، پهنه سیل و سرعت جریان می باشد. ارزیابی نتایج مربوط به پهنه بندی در پژوهش حاضر از طریق محاسبه ضریب F و مقایسه پهنه شبیه سازی شده توسط مدل با تصاویر مشاهده شده از آن که توسط ماهواره سنتینل2 در تاریخ 16 فروردین 1398 ثبت گردیده است، صورت پذیرفت. میزان آماره F در تحقیق حاضر 78/0 محاسبه گردید. این رقم گواه این است که تطابق قابل قبولی بین پهنه محاسبه شده توسط مدل و پهنه مشاهده شده توسط ماهواره مذکور وجود دارد. مساحت پهنه سیل در تصویر ماهواره ای 95/13 هکتار می باشد، در حالیکه پهنه شبیه سازی شده توسط مدل 30/14 هکتار برآورد گردید. جهت ارزیابی نتایج مربوط به عمق، از داده‎های منحنی سنجه استفاده گردید. میزان عمق محاسبه شده، توسط مدل در تاریخ 16 فروردین 1398 برابر 22/6 متر می باشد. در همین تاریخ عمق آب طبق منحنی سنجه معادل 63/6 متر، مشاهده شده است. میزان خطا در این ارزیابی 18/6 درصد محاسبه گردید.

    نتیجه گیری

    این نتایج، حاکی از این است که مدل Nays 2D flood عملکرد قابل قبولی داشته است و می توان از آن در تحقیقات آینده نیز استفاده کرد. با توجه به اینکه حرکت سیل در دشت سیلابی در طول و عرض می باشد، مد ل های دو بعدی که این واقعیت را لحاظ می کنند بر مدل های یک بعدی ارجحیت پیدا می کنند. نتایج این تحقیق و تحقیقات مشابه، نشان از دقت خوب این مدل ها در شبیه سازی پهنه سیل در خارج از مجرای رودخانه می باشند. مدل مذکور با در اختیار داشتن یک لایه DEM با قدرت تفکیک بالا بدون نیاز به داده های مقاطع کانال در مواقعی که سیل از بستر رودخانه خارج شده باشد، با دقت مناسب قابل استفاده است.

    کلیدواژگان: شبیه سازی هیدرولیکی دوبعدی سیل، مدل Nays 2D Flood، سیل 1398 استان گلستان، تصویر ماهواره ای سنتینل2
  • مرضیه کرامتلو، عبدالرضا ظهیری*، اسماعیل کردی، خلیل قربانی، امیراحمد دهقانی صفحات 237-244
    سابقه و هدف

    با توجه به اهمیت مسایل کیفیت آب و شرایط زیست محیطی، دمای آب رودخانه ها از دو جنبه اقتصادی و زیست محیطی دارای اهمیت می باشد. این پارامتر تاثیر مستقیمی بر تمامی پارامترهای کیفیت آب داشته و نقش مهمی را در زندگی و زیستگاه آبزیان ایفا می کند. در نتیجه، با توجه به پیامدهای مهم درجه حرارت برای انجام ارزیابی اثرات زیست محیطی و مدیریت موثر شیلات، درک وضع حرارتی رودخانه و فرآیندهای تبادل حرارتی مرتبط با آن مهم است. مدل های قطعی و آماری بسیار زیادی برای تخمین دمای آب رودخانه ها توسط محققین مختلف ارایه شده است. تاکنون مدل سازی دمای آب رودخانه ها عموما بر اساس دمای هوا بوده است. این درحالی است که احتمالا متغیرهای هیدرولیکی رودخانه و نیز متغیرهای هواشناسی بر دمای آب رودخانه ها تاثیر دارند. همچنین تاکنون برای مدل سازی دمای آب رودخانه ها از الگوریتم های نوین و هوشمند به صورت محدودی استفاده شده است. بنابراین در این پژوهش به منظور تخمین دمای آب رودخانه محمدآباد واقع در استان گلستان از الگوریتم برنامه ریزی بیان ژن (GEP) استفاده شده و در مد ل سازی علاوه بر دمای هوا، متغیرهای هیدرولیکی و هواشناسی نیز مشارکت داده شده اند.

    مواد و روش ها

    برنامه ریزی بیان ژن (GEP) یک الگوریتم تکاملی است که از جمعیتی از افراد استفاده کرده و آن ها را مطابق برازندگی انتخاب می کند و تغییرات ژنتیکی را با استفاده از یک یا چند عملگر ژنتیکی اعمال می نماید. برای انجام این تحقیق، متغیرهای هواشناسی و هیدرولیکی شامل دمای هوا، رطوبت، سرعت وزش باد، پوشش ابر، دبی و سرعت جریان رودخانه طی یک دوره آماری 7 ساله (1391-1385) به عنوان متغیرهای ورودی و دمای آب رودخانه به عنوان متغیر خروجی انتخاب شدند.

    یافته ها

    بر اساس مقایسه آماری نتایج مدل های مختلف GEP با 1 تا 6 متغیر ورودی، مشخص شد که الگوی 6 پارامتری نسبت به الگوهای دیگر دارای بیشترین دقت از نظر ضریب تعیین و مجذور مربعات خطا است. این مقادیر برای داده های آموزش به ترتیب 92/0 و c 8/1 و برای داده های آزمون 90/0 و c 3/2 به دست آمده است. میانگین خطای روش GEP در مراحل آموزش و آزمون به ترتیب 67/14 و 80/12 درصد می باشد، این در حالی است که خطای مدل رگرسیون خطی بیش از 38 درصد به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که مدل برنامه ریزی بیان ژن در مقایسه با مدل رگرسیون خطی چندمتغیره از کارایی بیشتری برای تخمین دمای آب رودخانه برخوردار است.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق می توان با دقت قابل قبولی از مدل GEP در تخمین دما رودخانه ها استفاده نمود. همچنین مشخص شد که علاوه بر دمای هوا که بیشترین تاثیر بر دمای آب رودخانه را دارد، متغیر دبی جریان نیز دارای تاثیر است.

    کلیدواژگان: دمای آب رودخانه، مدل سازی، برنامه ریزی بیان ژن، رودخانه محمدآباد
|
  • Leila Gholami, Ghasem Rahimi * Pages 1-23
    Background and Objectives

    Soil contamination with heavy metals has become a global concern because of its adverse effects on ecosystem health and food security. Soil amendments including biochar can reduce the bioavailability of heavy metals in contaminated soils and reduce their risk of entering the food chain. Biochar is a carbon-rich material obtained by pyrolysis of biomass, such as agricultural residues and manures under conditions with little or no oxygen. Recent studies have shown that biochar also has great potential for immobilizing heavy metals in soil, because of its highly porous structure, active functional groups, and generally high pH and cation exchange capacity (CEC). In the country, most of the studies on biochar are related to calcareous soils or aqueous solutions and biochar has received little attention as an efficient adsorbent for the adsorption of heavy metals in acidic soils. The goal of this study was to investigate the effect of biochar derived from carrot pulp on properties of acidic soil and adsorption of lead and cadmium in soil.

    Materials and Methods

    In this study, biochar derived from carrot pulp was produced through pyrolysis at 550 °C with a heating rate of 25 °C min-1. Carrot pulp biochar was added to acidic soil at 0, 4 and 8% application rates and was incubated for 60 days. After the incubation period, to investigate the effects of time on Cd and Pb adsorption, 25 mL of 400 mg L−1 of Cd and Pb were added to 1gr of soil samples, and then samples were shaken for different times (4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36 and 40 h). Then, the concentration of Cd and Pb were measured. The results were fitted to pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich kinetic models. To determine the adsorption isotherms of Cd and Pb, 25 mL of heavy metals solution with concentrations ranging from 0 to 400 mg L−1 were added to 1gr of soil samples, and then samples were shaken for 24 h, and finally the adsorption data were fitted to Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherm models.

    Results

    The application of biochar significantly increased the pH, cation exchange capacity and electrical conductivity of the soil, although the 8% application rate more effective than the 4% application rate in increasing the pH, cation exchange capacity and electrical conductivity of the soil. The results of fitting the data to the Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models showed that Cd and Pb adsorption on the control soil and soil treated with biochar matches with the Langmuir isotherm model. The pseudo-second-order kinetic model was introduced as the best kinetic model of adsorption of Cd and Pb. The maximum adsorption capacity of Cd and Pb increased from 647.25 mg kg-1 and 855.71 mg kg-1 (in control soil) to 2078.29 mg kg-1 and 3182.72 mg kg-1 (in soil treated with 8% biochar), respectively.

    Conclusion

    This study showed that carrot pulp biochar increased the adsorption of Cd and Pb in acidic soil by increasing the pH and cationic exchange capacity of the soil. Therefore, carrot pulp biochar can be used as an effective and inexpensive adsorbent to improve acidic soil properties and increase the adsorption of Cd and Pb in soil. Keywords: Biochar, Adsorption, Kinetic, Cadmium, Lead

    Keywords: Biochar, Adsorption, kinetic, Cadmium, Lead
  • Hadi Koohkan *, Ahmad Golchin, Mohammad Sedigh Mortazavi, Fatemeh Shahryari, Roghyeh Hemati Pages 25-45
    Background and Objectives

    Petroleum products are one of the most widely used chemicals in today's modern world. Petroleum hydrocarbons have become a global problem for the environment. These compounds are highly resistant to the environment and are harmful to human health. Application of bioremediation process to remove polyaromatic hydrocarbons from contaminated soils is one of the most economical and desirable options.The purpose of this experiment was to investigate the percentage of hydrocarbon pollution remove of polluted soil with hydrocarbons (crud oil) by sorghum, barely and bermudagrass with and wihout Psudomonas putida and Azosprillum brasilense.

    Materials and Methods

    In this study, simultaneous efficiency of phytoremediation and bioremediation in removing crude oil from soil was investigated. For this purpose, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design with three replications. The treatments consisted of 3 levels of soil pollution to oil (0, 4 and 8% oil), 4 treatments of plant (no plant, bermudagrass (Cynodon dactylon), sorghum (bicolor Sorghum) and barely (Hordeum vulgare() and 3 treatments of bacteria (no bacteria, Psudomonas putida and Azosprillum brasilense). To do the experiment, samples of five kilograms of soil were polluted with different amounts of crude oil and poured into plastic pots. After 6 weeks and the equilibrium of polluted soils, these soils were inoculated with Pseudomonas putida and Azospirillium brasilense bacteria, then in polluted soils of inoculated with bacteria and no inoculated three gramineae species were planted. Ninty days after planting, plants were harvested.

    Results

    The results showed that interaction effects of treatments were significant on crude oil removal percentage of soil in probability level of 1%. Removal percentage of crude oil by plant cultivation alone, inoculation of bacteria alone and combined application of plant and bacteria significantly increased compared to control. Cultivation of plants was more effective than soil inoculation with bacteria in removal oil pollution and plant increased bacteria function significantly so that, there were significant difference among treatments of plant alone, inoculation with bacteria alone and plant+ bacteria. The highest removal percentage was observed in combined application of plant and bacteria. At all treatments of soil inoculation with bacteria, with increasing levels of oil pollution, dry weight of plants decreased but, at each level of crude oil pollution, inoculation of soil with bacteria, the dry weight of shoot increased. Incubated soil with bacteria improved dry weight of shoot through removal of oil pollution in soil. With increasing level of crude oil pollution, concentration of leaf chlorophyll decrease significantly but, incubation of soil with bacteria increased it in fresh leaves of plants due to reduce the negative effects of oil pollution and supply nitrogen. With increasing levels of oil pollution, the mean of proline concentration in fresh leaves of plants was significantly higher than that of control. Its highest concentration (in each plant) was obtained at 8% of crude oil pollution. Inoculation of soil with bacteria in polluted soils and non-polluted soils increases the amount of proline in the leaves of plants. In each level of crude oil pollution, inoculation of soil with bacteria, the proline concentration of leaf of plants increased. The highest concentration of proline in the treatment of the highest oil pollution level (8% crude oil pollution) and inoculation with Pseudomonas putida was measured.

    Conclusion

    Establishment of plant with microorganisms can be considered as a key component of the strategy to remove hydrocarbons. Consequently, these bacterial and plant species can be used for the biodegradation of soils contaminated with crude oil.

    Keywords: Crude oil pollution, Proline, Bioremediation, Cholorophyll, Phytoremediation
  • F. Rostam Asl, A. Sadoddin*, M. Ownegh, M. Armin Pages 47-68
    Background and Objectives

    The occurrence of climate change and its impact on surface water and groundwater resources, along with inappropriate management of water resources have led to an increase in the social and environmental vulnerability of river systems. Assessing the vulnerability of river basins, especially in developing countries such as Iran is essential and is considered as one of the main priorities of the water resources planners for the sustainable management of these resources and for the formulating of policies consistent with the regional conditions. In this line, this paper focuses on the assessment of the vulnerability of the Jarahi River Basin.

    Materials and Methods

    The study area of this research, the Jarahi River Basin, with an area of about 24000 square kilometers is located in southwest of Iran with a population of about 870000 people. In this research, the River Basin Vulnerability (RBV) method was used to assess the vulnerability of the Jarahi River Basin. This method examines the vulnerability of ecosystem and human simultaneously and consists of a total of six main indicators including ‘governance’, ‘economic status’, ‘social condition’, ‘environment’, ‘water stress’, and ‘natural hazards’ indicators. In this method, data are evaluated quantitatively. The combination of these indicators is based on a raster summation algorithm which can be carried out in the ArcGIS platform.

    Results

    The anlysis shows that the vulnerability of the Jarahi River Basin corresponding to each of the indicators of governance, enconomic status, social condition, environment, hazards and water stress are 0.76, 0.41, 0.061, 0.43, 0.44 and 0. 84, respectively. The results exhibit that the Jarahi River Basin is severely threatened by natural hazards, and in particular, the flood hazard threatens all parts of the river basin. It is also exposed to high water stress. The highest water stress (0.76) associated with Shadegan sub-basin that is located in the southern part of the basin. In addition, Saiddon sub basin has the lowest literacy rate among the sub basin of the Jarahi River Basin with the rate of 79%. A significant part of the Shadeghan sub-basin exhibits considerable environmental impacts, interpreted as a discernible sign of human footprints in the area.

    Conclusions

    Generally, in the Jarahi River Basin, the vulnerability of three indicators, namely "governance", "water stress", and "natural hazards"are quite significant. In particular, flood assessment analysis shows that almost all the river basin is highly susceptible to flood hazard. Also, seismic hazard threatens a considerable portion of Behbahan and Takht-E Deraz sub-basins. The results regarding the water stress show that almost half of the basin (mostly Shadegan sub-basin) suffers from high water stress. Through controlling corruption, improving Iran’s political stability status and reducing the government fragility index, an improvement in the governence indicator can be achieved. Concerning the water stress indicator, given that the excessive use of water in the agriculture sector is mostly responsible for the high vulnerability state, changing the current land-use and accordingly the cropping pattern in the Jarahi River Basin will potentially have a positive impact on water stress indicator.Moreover, regarding the natural hazards, given the high potential of drought, flood, and earthquake occurrences in the research area,it is possible to somewhat reduce the incurred damages caused by these phenomena in the river basin by means of paying due attention to knowledge, awareness, planning and efficient management.

    Keywords: Vulnerability, Social indicator, Environmental indicator, Water stress, the Jarahi River Basin
  • Nader Salamati *, Amirkhosro Danaie Pages 69-87
    Background and Objectives

    Environmental stresses are a major obstacle to world food supply. There is relatively little stress-free arable land where crops reach their potential yields. For example, about 45 percent of the world's agricultural lands, with 38 percent of the world's population, are experiencing temporary or permanent drought (Bot et al., 2000). Sesamum indicum L., due to its tolerance to drought and heat, is very important in the development of arid and semi-arid regions as summer crop (Aien, 2013). In one study, sesame cultivar Darab 14 based on MP, TOL, SSI, HARM and STI indices was introduced as superior cultivar under normal conditions and moisture stress (Amani et al., 2012). Due to the importance of sesame as one of the most important edible oil products supplier in Iran, deficit irrigation can be adapted to water shortage during drought. Due to its high content of sesame oil (42-52%) and its good quality (low cholesterol and some antioxidants), it plays an important role in human health and on the other hand, it is tolerant and drought tolerant (Afshari et al., 2014). The purpose of this study was to investigate the effect of drought stress by applying different levels of surface irrigation and identifying superior cultivar based on stress indices.

    Materials and Methods

    Study and evaluation of drought stress indices in surface irrigation on sesame seed yield and its components, seed oil yield, seed oil percentage and water use efficiency of experimental seed were conducted at Behbahan Agricultural Research Station in 2014. The experiment was conducted as split plot in a randomized complete block design with 3 replications. Irrigation at two levels (irrigation after 100 and 200 mm evaporation from Class A pan, respectively) was evaluated as main factor and cultivar at 5 levels (local of Behbahan, SG37-92138, SG51-92138, SG53-92138 and SG55-92138) as sub-factor.

    Results

    Comparison of mean water use efficiency in irrigation and cultivar interactions showed that 100 mm evaporation from Class A pan and V5 (SG55-92138) evaporation with water use efficiency of 0.272 kg/m3 sesame seed was superior. The mean water consumption in one year of experiment in 100 and 200 mm evaporation from Class A pan was 547.5 and 438.6 mm, respectively. The results of Pearson correlation coefficient showed the highest correlation of 1000 kernel weight after number of kernels per capsule with grain yield was r = 0.9616 which indicates the effective role of 1000 kernel weight gain in enhancing grain yield. The highest values of STI, MP, GMP, HM and YI were calculated with V5 (SG55-92138) with values of 1.538, 1037.1, 1024.7, 1011.5 and 1.548, respectively. Increasing of the above indices in cultivar V5 (SG55-92138) compared to other cultivars caused it to be introduced as superior treatment for drought stress. The decreasing trend of sesame yield caused by dehydration stress decreased SSI, MP and TOL indices and, on the contrary, decreased sesame yield, and led to bullish changes in STI, GMP, HM, YI and YSI indices.

    Conclusion

    Comparison of mean interaction effects between irrigation and cultivar in terms of water use efficiency showed that water use reduction in stress treatment decreased water yield in these treatments compared to non-stress treatment. The effect of reducing water use was even to the extent that it failed to cover the continuous decrease in yield in return for water consumption and continued to treat 100 mm evaporation of Class A pan despite more water consumption than the 200 mm evaporation treatment of Class A pan. The highest water use efficiency among treatments was due to increased yield.

    Keywords: 1000-grain weight, Water use efficiency, Variety, Evapotranspiration
  • Shahrbanoo Abbasi Jondani *, Ali Akbar Nazari Samani, Mehdi Heshmat-Ol-Vaezin Pages 89-108
    Background and objectives

    Evaluation of watershed operation performance is always done by comparing watershed responses before and after operations. This process causes the effect of the operation to spread over time and not to see its true effect and consequently, the weakness of that series of operations will remain unknown over time. Therefore, considering the importance of check dams in watershed management programs in Iran, the goal of this study is determination of real-time impact or life span of check dams in controlling discharge and sediment load and evaluating of their impacts in Kand’s watershed in Tehran province. .

    Materials and methods

    At the first, life span of check dams has obtained based on Double-Mass curve, and field surveys . Then, the study period (1999-2015) is divided into three periods: before the construction of the check dams (first period), the life span of the check dams (second period) and the end of the life span of the check dams (third period) and the discharge and sediment load changes at the outlet of watershed are investigated and compared with the common approach. Sedimentation rate curve methods were also used to estimate the sediment load in each period.

    Results

    The time points of occurrence of slope fractures in double mass curves as well as field observations indicate that the duration of impact (life span) of check dams in the Kond’s watershed was on average four years (from 1999 to early 2003). The results of the evaluation of the impacts of the check dams in the case study indicate that despite the constant precipitation conditions, the outflow discharge and the maximum, minimum and average characteristic discharges in the second period, compared to the first period, has decreased by 43, 49.66, 53.28 and 100, respectively. The amount of sediment load reduction in the second period is much more noticeable than the first period and is 92.47%. However, at the end of the life span of check dams (third period), the amount of discharge and sediment load has increased, returning to the level of the first. Comparison of the results of this evaluation approach (determine the life span) with the common approach (before and after project implementation) also shows that in the common approach, due to the distribution of the effects of operations over time, the performance of check dams will be measured at half their actual performance.

    Conclusion

    The results of this study show that considering the life span in the evaluation process will provide more realistic results. Actually the efficiency of check dams in Kond’s watershed is considerable during their life span, but their shorter life span is a significant weakness of this type of watershed operation. Actually relying on check dams to stabilize watersheds has not been a successful solution and only prevent to exit sediment production from the watershed and, for this reason, in the third period, the watershed response has returned to the pre-operation conditions (temporary effect). Therefore, the benefits of watershed management operations in the Kond’s watershed were off-site impacts and the on-site impacts were limited to reducing the slope of the main stream.In fact, in order to increase the life span of check dams, watershed management operations with on-site impacts should be prioritized, which this in itself requires erosion control at the source, ie the slopes

    Keywords: Double-Mass Curve, Useful Lifespan, Evaluation, Check dam, Sedimentation rate curve
  • M.T. Feyzbakhsh, H. Mokhtarpour*, A.R. Kiani Pages 109-125
    Background and Objectives

    Amarantuse farming is a way to increase biodiversity. It has high photosynthetic efficiency and is resistant to drought conditions, so it is suitable for cultivation in arid regions and reducing irrigation costs. The desirable agronomic traits (high vegetative growth rate in hot months of the year, drought tolerance and water productivity) and its qualitative (high levels of protein in seed and forage) make this plant a valuable forage plant.

    Materials and Methods

    This experiment was conducted to investigate the quantitative and qualitative yield and water use of forage amarantuse in Golestan province. The experiment was conducted as split plot in a randomized complete block design with three replications. The amount of water consumed (including full irrigation, 75%, 50% and 25% of total irrigation) were in the main plots and the amarantuse varieties (including two cultivars Cim and Loura) were sub-plots..

    Results

    Analysis of variance showed that the simple effect of cultivar and the simple effect of irrigation on plant height, fresh forage weight, fresh and dry stem weight, total dry matter weight, water productivity (based on forage fresh weight yield), insoluble fiber yield were significant. The effect of irrigation on all studied traits was significant at 1% level and two traits of protein yield and water productivity (based on dry matter) were only affected by irrigation regime. Interaction effects of cultivar irrigation on leaf traits, fresh and dry weight of leaves, leaf to stem ratio, insoluble fiber (NDF), percentage of crude fat, lignin, calcium and phosphorus were significant. Results of mean comparison showed that dry matter yield in Cim (6 ton / ha-1) was higher than Loura (5.5 ton / ha-1). The highest water productivity based on fresh and dry weight was 17.1 and 2.2 kg / m-3, respectively, with 75% of total irrigation. The highest protein yield was obtained in the complete irrigation treatment, and by reducing the amount of irrigation by 25%, the total amount of protein decreased. The highest and the lowest protein content in irrigation treatments were 947 and 433 kg ha-1, respectively.

    Conclusion

    According to the results of this study, Cim was superior to Loura for most of the agronomic and qualitative traits of forage, so that in terms of leaf and stem weight, leaf to stem ratio, phosphorus and especially water productivity. Repeating these results in similar experiments and considering the results, it is advisable to obtain high quality forage Cim in Gorgan climate conditions and to save water (increase productivity), Irrigation can be adjusted to 75% of the water requirement.

    Keywords: Protein, Phosphore, Water productivity, Forage Yield
  • Ebrahim Sepehr *, Mohamammad Ali Shiriazar, Ramin Maleki, Habib Khodaverdiloo, Farrokh Asadzadeh, Behnam Dovlati Pages 127-143
    Background and Objectives

    Arsenic contamination is one of the serious environmental challenges in developing countries. Contaminated water is the main source of human and animal exposure to inorganic arsenic. There are various physicochemical and biological methods used for arsenic removal from aquatic environments. Compared to all the advantages and disadvantages of arsenic removal methods, adsorption processes considered as an effective method due to its low cost and ease of application. Iron - rich materials have a high capacity to sorption of arsenic in aqueous solutions. The objective of this study is an assessment of arsenate removal from water using biochar modification by iron salt, which can be used for the recovery of arsenate contaminated water resources for drinking water supply and reuse of industrial effluents.

    Materials and Methods

    In order to preparation of iron modified biochar 0.1 (0.1FeBC) and 0.4 (0.4FeBC) ratios of FeCl3.6H2O were added to apple pruning residues powder and pyrolized in the furnace for an hour at 300 °C under limited oxygen condition as well as a control sample without iron. SEM images were used for characterization of the morphology of the adsorbents. The isotherm experiment was carried out at initial concentrations of 0, 1, 2, 4, 6, 8, and 10 mg arsenate/L and remaining arsenate in solution was determined using hydride generation atomic absorption spectroscopy (HG-AAS). Experimental data were fitted to Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin–Radushkevich isotherm models, and parameters such as apparent energy of adsorption (E), adsorption efficiency, Gibb’s free energy (ΔG) and separation factor were calculated.

    Results

    Iron modified the surface properties of biochar and increased the amount of the granular compounds on the adsorbents surface. The results showed that by increasing of the adsorbent iron content, the removal of arsenate from solution increased and the highest removal efficiency (86%) was obtained for the 0.4FeBC adsorbent at 1 mg Arsenate/L. The ability of the Freundlich model to simulate the process of arsenate adsorption by iron-modified adsorbents was higher than the Langmuir, Dubinin–Radushkevich and Temkin models. By increasing the iron content in the adsorbents Freundlich (KF and n), Temkin (KT and A), Langmuir (KL and qmax) coefficients increased, while the Dubinin–Radushkevich (KDR) coefficient and separation factor (RL) decreased. The highest value for the maximum absorption capacity (qmax) was obtained for 0.4FeBC in the amount of 7.66 mg of arsenate per gram of adsorbent. According to the values of apparent energy of adsorption (E), adsorption process for unmodified biochar is physical (less than 8 kJ / mol) and for the modified biochar is chemisorption. Based on Gibbs free energy (ΔG) values, the adsorption process of arsenate by adsorbents is spontaneous.

    Conclusion

    According to the results of this study, modification of biochar by iron salt can be considered as an inexpensive absorbent due to local accessibility and easy application for removal of arsenate from water.

    Keywords: Arsenic, Biochar, Isotherm, Adsorption capacity
  • Fatemeh Shirzadi, Mehdi Dastourani *, Abbas Khashei-Siuki Pages 145-161
    Background and Objective

    Iran is in a warm and dry area and optimal use of water in a way that does not damage the plant is very important. Chicory is located in the dark of vascular plants, its height is 120 cm and has a thick root. One of the ways to optimize water use is to use bentonite and superabsorbent polymer. In this study, the effect of these two substances on chicory growth has been investigated.

    Materials and Methods

    The experiment was conducted in a research farm of Agricultural faculty of Agriculture of Birjand University located 5 km from Birjand-Kerman road with latitude 32 degrees and 56 minutes north and longitude 59 degrees and 13 minutes east. Drought stress was applied in a completely randomized design with two irrigation treatments (100 and 50%) in three replications with 6 bedding. In general, drought stress has a significant effect on yield and yield of chicory plants.

    Results

    In general, drought stress has a significant effect on yield and plant characteristics of chicory. Also, the highest average leaf dry weight was observed in interactions between irrigation levels of 100 and 50% and different levels of cultivation respectively 3686.66 and 2453.33 kg / ha. The highest intermediate interaction between irrigation levels of 100% and 50% and different levels of culture on root fresh weight was 3626.66 and 2526.66 kg / ha, respectively. The highest mean root dry weight was observed in interactions between irrigation levels of 100 and 50% and levels Different cultivars are 1276.6 and 903.3 kg ha-1 respectively. According to the data obtained from this study, the lowest amount in the control treatment and the highest amount of the obtained values are related to the combination of 4.5 kg bentonite and super absorbent polymer, and can be affected The combination of these two treatments was observed on the plant.

    Conclusion

    Therefore, the results show that the application of bentonite and superabsorbent polymer will have a positive effect on plant growth and can increase the plant's resistance to water stress and the highest yield of chicory plants in Birjand region was observed. absorbent polymer, and can be affected The combination of these two treatments was observed on the plant.

    Keywords: Cultivar, Drought stress, Superabsorbent, Low irrigation
  • Mohsen Hosseinalizadeh *, Mohammad Alinejad Pages 163-178
    Background and Objectives

    Water and tillage-induced soil erosion on steep slopes farmlands are primary causes of land degradation process that gradually change land morphology. Measurement of soil erosion and sedimentation in most watersheds are nearly impossible. So soil erosion modelling and simulation to understand the processes of soil erosion, to predict runoff and soil erosion and also to determine the best management practices of soil conservation is highly important.

    Materials and Methods

    Area of study (Sample sub- catchment) is a sub-watershed of the Kachik watershed in Golestan province, which is one of the sub-basins of the Gorganroud basin. This area is around 197 ha which completely covered with fertile and erosive loess deposits and is a part of Iranian Loess Plateau (ILP). In this study, WaTEM / SEDEM version 2004 used to estimate water and tillage erosion. After soil sampling in 20 different location respected to the model based sampling method on minimax approach, 137Cs activity determined, and all three distinct erosion phases prepared. Finally, erosion map using 137Cs by considering conversion models including Mass Balance II for farmland and Diffusion and Migration for other land uses produced. Then the erosion and sediment point map produced separately for model evaluation.

    Results

    Using 137Cs radionuclide, 90 % of the soil measurement locations devoted to erosion. Mean annual soil erosion using radionuclide conversion models was 21.1 ton ha-1. This rate of soil erosion regards to 97% SDR (Sediment Delivery Ratio) illustrates high potential for sediment production in the area of interest. Mean of water and tillage erosion by WaTEM/SEDEM were 8.28 and 4.87 ton ha-1 year-1 respectively in erosion locations and this rate for sediment was 18.14 and 7.89 ton ha-1 year-1 for sediment zones as well. Soil erosion and sedimentation rate using WaTEM/SEDEM model was estimated to be 1.46 and 0.85 ton ha-1 year-1 in turn. SDR for WaTEM/SEDEM in this study was around 58 %.

    Conclusion

    Given that the entire study area covered with sensitive and fertile loess deposits, and a significant percentage of area devoted to farmland, so water and tillage induced soil erosion is of great importance. The results of this research indicate a low estimation (under-estimation) of the WaTEM / SEDEM model compared to the actual values (measured 137Cs). As a result, WaTEM / SEDEM erosion model is not effective in the loess deposits of the northeast of Golestan province. On one hand spatial pattern of water and tillage induced soil erosion can be used in soil and water conservation practices. On the other hand, pertaining to large vast area devoted to farmland in Gorganrood Basin, tillage erosion should be taken by decision maker. Although for higher certainty, it is necessary to calibrate the model and repeat its implementation in other watersheds.

    Keywords: Soil, tillage erosion modeling, Fallout Radionuclide, Steep farmland, Maravetappeh, loess deposits
  • Ali Keramatzadeh *, Vida Khosravipayam, Ramtin Joolaie Pages 179-194

    Water as the most scare input in the production of agricultural products is not only a limiting factor for agricultural activities, but also is obstacle to other economic and social activities. Water supply of different sectors faces a lot of constraints with increasing population and development in different dimensions and rising standards of living. Therefore, appropriate policies should be used to manage water demand. One of these policies is the pricing of water resources in different ways in the agricultural sector. Investigation of internal studies on water valuation shows that there is a great difference between the economic value of water and paying farmers for water. Water pricing policies based on the economic value of water can be effective in allocation and optimal use of water. Therefore, it is necessary to do various studies in order to apply appropriate policies to the climatic conditions of different regions. Pricing policies in different parts of the country in most cases are used only by area pricing. Due to the problem of water crisis, the growing demand, and the gap between water supply and demand, area-based pricing method does not provide sufficient incentives for optimal use of agricultural water. Therefore, this study examines the different methods of water pricing such as area pricing, volumetric pricing and combination of both. Therefore, this study examines the optimal consumption of water resources for the purpose of water and soil conservation in Gonbad-e-Kavous County, Golestan province. This syudy considered the volumetric pricing and composition of volumetric with area-based methods in addition to area-based pricing method that is the innovation of this study. Since different agricultural policies can not be investigated and analyzed in the laboratory environment, so the potential effects of these policies should be investigated by appropriate instruments of policy before, during and after the implementing of policy. Therefore, due to the importance of the subject, in this study, the Positive Mathematical Programming (PMP) model is used to simulate farmers' behavior in the downstream lands of Golestan Dam (1) in Gonbad-e-Kavous County, in the implementation of various water pricing methods such as Area-based, volumetric and mi combined of them. In this study, data were collected using random sampling method and 20 scenarios were investigated. The GAMS software package is also used to analyze the information in this study.The results of this study show that water demand in all three methods (area-based, volumetric and combined) will decrease from 22.6 to 48.8% as water price rises in different scenarios. The highest and lowest water demand reduction is related to the area-based and combined water pricing method, respectively.Applying appropriate water pricing methods makes water be distributed optimally between users based on the value of marginal product and provides incentives to save and prevent loss. Therefore, based on the results of this study, it is recommended to use a volumetric and area-based pricing method in combination.

    Keywords: Positive Mathematical Programming (PMP), Water Pricing Method, Water Demand, Water consumption, Golestan (1) Dam
  • Somayeh Zare, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Amir Khosravani Pages 195-207
    Background and Objectives

    Soil erosion is a major global challenge that its control by appropriate and proportionate methods is necessary. In recent years, various studies have been carried out using amendments and chemical stabilizers to reduce the detrimental effects of runoff and soil erosion. Environmental problems, low efficacy and time-consuming, low availability and high volume requirements have challenged the use of amendments in the usual form. Therefore, due to the proper performance of the amendments to reduce runoff and soil loss, improving the quality of the amendment is inevitable. Nowadays, various wastes are currently produced in important industries, including wood and papermill. In this regard, the fine corrugated and small particles in the effluent of paper mills can be mentioned. Residual fine amendments is a part of fibers that are unavoidably crushed in paper production and recycling processes. Therefore, due to the problems caused by the excessive amount of fines in the process of paper production and the ability to store water in the soil, it seems that it can be used as a natural amendment to reduce runoff and soil loss.

    Materials and Methods

    The present study was carried out to investigate the effectability of runoff generation and soil loss from fine corrugated amendments at small experimental plots. To conduct the study, the soil carried out from the marginal area of the Marzanabad-Kandalous region located in the west of Mazandaran Province. The soil was air-dried and then crossing a 3 mm sieve to put into 50×50 cm plots with a height of 30 cm was filled from the bottom to a depth of 18 cm of mineral pumices as a drainage layer and for the top layer of soil 2 and 8 mm. Treatments were studied at three levels of 0.5, 1 and 1.5 )L m-2 ( and each with three replications in liquid form and uniform spraying on 18 plots with pure water additive and control (dry) and in laboratory scale under rainfall simulation was performed with intensity of some 70 )mm h -1 ( and duration of 30 minutes.

    Results

    The results showed that use of fine amendment with three levels of 0.5, 1 and 1.5 )L m-2 ( decreased runoff volumes (P>0.05) and soil losses (P<0.05) of -35, -5 and +15; 47, 84 and 71% compared to those of the treated plots by fine, respectively.

    Conclusion

    The results of this study show that the application of biocompatible amendment from wastewater of papermills is recommended to prevent entering into the water and soil resources in order to reduce runoff generation and soil losses in sensitive areas of the country facilitating sustainable development. It further leads to reduce runoff generation and soil losses in sensitive areas of the country facilitating sustainable development.

    Keywords: Papermill Sludge, Soil amendment, Runoff Management, Soil loss Control, Waste Management
  • Fereshteh Rahimi, Ali Najafinejad *, Vahedberdi Sheikh, Arash Zare Garizi Pages 209-221
    Background and Objectives

    Knowledge about land uses and their changes over time is a significant factor in land-use planning and management. This could be used to predict future changes and to take appropriate preventive actions. Public participation approach for land use planning and preventing improper land uses are important practical tools for optimizing water, soil and plant management. In this research, public perception on land use modification in Chehel-Chai Watershed, Golestan Province (Iran), was investigated through field surveys.

    Materials and Methods

    A questionnaire was prepared and its validity and reliability was confirmed by expert elicitation from academics and experts and Cronbach's alpha test (α = 0.87), respectively. The statistical population of this study includes villagers in Chehelchai watershed. The total population of this catchment area is 13,017 people, 373 of whom were randomly selected from among the total population. Descriptive techniques within SPSS software was used for data analysis. At first, factors that hinder the improvement and optimization of land use owned by the villagers and farmers were identified and scored. Then, the factors that promote the acceptance of land use improvement and optimization operations by farmers and villagers were investigated.

    Results

    The results indicated that the most important factors hindering land use optimization are the lack of financial power of the villagers, lack of support from banks and government institutions, farmers' lack of awareness and low value of agricultural land in terms of production per unit area. The most important factors that could improve land use modification are involvement of people in the formulation of solutions and planning, assurance of ownership of cropland, providing financial and spiritual incentives, farmers' convenient access to engineers and experts and organizing extension and training courses and classes. Finally, by comparing popular acceptance of land use optimization strategies, it has been shown that villagers are in agreement with the option of permanent crop cultivation to optimize landslide slopes, as well as the conversion of sloping croplands to gardens, and, if performed, and Land use improvement program The villagers are prepared to implement land reform programs and, if they plan, plan more than three quarters of their land for implementation of operations and programs.

    Conclusion

    Overall, the most important action to be taken before implementing the watershed programs in the villages is to increase the villagers' awareness of such programs and involve them in the early stages of the program implementation. Public acceptance of participatory programs are much higher.

    Keywords: land use optimization, Questionnaire, Land-use planning, public participation
  • Abdolreza Bahremand *, Fateme Jamali, Choobhi Bayram Komaki Pages 223-236
    Background and Objectives

    Flooding occurrence with rare return periods in most regions of the country, and its harmful human and financial effects which are intensifying often due to human actionshas brought the issue of flood management under more attention. Numerous numerical models have been developed to simulate flooding. These hydraulic models are three types, i.e., one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional. Due to the fact that it is necessary to simulate inundation accurately with low cost, a two-dimensional horizontal hydraulic model called Nays 2D Flood was used in the present study.

    Materials and Methods

    aforementioned model was used for a short period of time, it's before joining the Gorganrood River for the flood event occurred on March 20, 2019, as this phenomenon is one of the rare floods for region. For this purpose, a DEM with one meter resolution and flood hourly hydrograph were given to the model. Then an appropriate grid was determined and the roughness of the channel and flood plain were mapped using the Google Earth images in the model software environment.

    Results

    The results of this simulation include maps of depth and flood zone and flow rate. The results were evaluated by computing the F coefficient and comparing the area calculated by the model with the images recorded by Sentinel2 satellite on the same date. The F statistic was calculated to be 0.78 in the present study. This number indicates that there is an acceptable match between the area calculated by the model and the area observed by the satellite. The flood area is 13.95ha in the satellite image, while the simulated area was estimated 14.30ha by the model. To evaluate depth results, from rating curve data were used. The depth calculated by the model is 6.22 m on 5 April 2019. At that date, the depth of water was observed according to the rating curve measuring 6.63 meters. The error rate in this evaluation was calculated 6.18%.

    Conclusion

    These results suggest that the Nays 2D flood model has an acceptable function and it can also be used in future research. Since the flood movement in the flood plain is in length and width, two-dimensional models that take into account this fact are preferred one-dimensional models. The results of this study and similar research indicate the good accuracy of these models in simulating the flood zone outside the river channel. Having a high resolution DEM, the model can be used successfully without channel sections data when the flood has spread out of the channel bed.

    Keywords: Two-dimensional flood hydraulic simulation_Nays 2D Flood_Golestan Province flooding of March 2019_Sentinel 2 imagery
  • Marzieh Keramatloo, Abdolreza Zahiri *, Esmaeil Kordi, Khalil Ghorbani, Amir Dehghani Pages 237-244
    Background and Objectives

    River water temperature has both economic and ecological significance when considering issues such as water quality and biotic conditions in rivers. This parameter affects directly other water quality parameters and plays a major role in the quality of aquatic life and habitats. Consequently, with wide application of water temperature for conducting environmental impact assessments as well as for effective fisheries management, it is important to understand the thermal behavior of rivers and related heat exchange processes. Numerous deterministic and statistical models have been used for prediction of river water temperature by researchers. These modeling were generally based on the air temperature, yet. However, the river hydraulics and metrological parameters may have their special effects on river water temperature. Furthermore, there are limited researches undertaken by novel and intelligent algorithms. Hence, in this study, gene expression programming has been used for estimation of the water temperature of the MohammadAbad river located in Golestan province. In addition to the air temperature, the river hydraulics and metrological parameters were also accounted for modeling river temperature.

    Material and Methods

    Gene Expression Programming (GEP) is an evolutionary algorithm that uses a population of individuals and selects individuals according to fitness, and introduces genetic variation using one or more genetic operators. For the water temperature modeling, the river hydraulics and meteorological parameters including river flow discharge, flow velocity, air temperature, humidity, wind speed and cloud cover during 7-year statistical period (2006-2012) were considered as input parameters and river water temperature was selected as output parameter.

    Results

    Based on the comparison of the results of different GEP models with 1 to 6 input variables, it was concluded that the GEP model with 6-parameters has the highest accuracy in terms of the coefficient of determination and the root-mean-square error. These values were obtained 0.92 and 1.8˚C for training data and 0.90 and 2.3˚C for the testing data. The mean absolute errors of this model were obtained as 14.67% and 12.80% for training and testing phases, respectively, while the error of linear regression model was obtained greater than 38%. Results showed that in comparison with the multiple-linear regression model, the GEP model has better performance for river water temperature estimation.

    Conclusion

    According to the results obtained in this paper, one can use the GEP model for prediction of river water temperature with acceptable accuracy. It is concluded that in addition to the air temperature which has the highest impact on the river temperature, the river flow discharge also has considerable impact.

    Keywords: River water temperature, Modeling, Gene Expression Programming, MohammadAbad River