فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و هفتم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1399)
  • سال بیست و هفتم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/01/20
  • تعداد عناوین: 14
|
  • عباس میری* صفحات 1-23
    سابقه و هدف

    در طی دهه های اخیر طوفان های گردوغبار به یکی از مخاطرات جدی طبیعی در دنیا تبدیل شده اند. اگر چه این پدیده از جنبه های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است، تغییرات لحظه ای پارامترهای مرتبط با این پدیده و همچنین تغییرات فراوانی ماهانه و سالانه این پدیده در مناطق تحت تاثیر نیاز به بررسی دارد. از اینرو در این تحقیق تغییرات لحظه ای سرعت باد و دید افقی در طی شبانه روز، ماه های مختلف سال و همچنین تغییرات فراوانی ماهانه و سالانه طوفان های گردوغبار در منطقه سیستان مورد مطالعه قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    منطقه سیستان در جنوب شرق ایران به عنوان منطقه مورد مطالعه در نظر گرفته شد. این منطقه دارای اقلیم گرم و خشک، متوسط بارندگی سالانه کم (59 میلیمتر) درجه حرارت بالا (میانگین سالانه 22 درجه سانتیگراد) و بادهای 120 روزه می باشد. جهت بررسی تغییرات لحظه ای سرعت باد و دید افقی داده های ثبت شده در مقیاس زمانی سه ساعته در ایستگاه سینوپتیک زابل از سازمان هواشناسی کشور برای بازه زمانی 1370-1397 دریافت گردید. همچنین جهت بررسی تغییرات فراوانی طوفان های گردوغبار وغبارناکی منطقه مورد مطالعه از دو شاخص DDI (روزهایی که سرعت باد بیشتر از 15 متر بر ثانیه و دید افقی کمتر از 1000 متر می باشد) و DSI (شاخص غبارناکی) استفاده شد. تغییرات روزانه، ماهانه و سالانه PM10 (ذرات معلق در هوا با قطر کمتر از 10 میکرون) نیز در بازه زمانی 1392-1397 مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    الگوی تغییرات لحظه ای باد و دید افقی و همچنین غلظت PM10 در طی شبانه روز در تمامی ماه های سال و در بازه زمانی مورد برسی یکسان بوده و حداکثر غلظت PM10 و حداقل دید افقی در ساعت 10:30 صبح منطبق با حداکثر سرعت باد رخ می دهد. همچنین در ساعت 7:30 بعدازظهر منطبق با به حداقل رسیدن سرعت باد و غلظت PM10 میزان دید افقی به حداکثر میرسد. فراوانی ماهانه شاخص های DDI و DSI و همچنین غلظت PM10 نشان داد که ماه تیر بالاترین مقادیر این شاخص ها یعنی 8DDI = روز، 15 DSI = روز و662 PM10 = میکروگرم در مترمکعب را دارا می باشد. در طول دوره مورد بررسی سال 1380 با 31860 دقیقه (531 ساعت) زمان طوفانی و دارا بودن شاخص 74DDI = روز از بالاترین فراوانی این پدیده برخوردار بوده است. بطور کلی بازه زمانی 1378-1383 از شرایط غبارکی شدیدتری نسبت به بازه های زمانی 1370-1377 و 1384-1397 برخوردار می باشد. در این بازه های زمانی شاخص DSI بترتیب 14، 174 و 66 روز برآورد گردیده است. ارتباط معنی دار بین تغییرات سرعت باد و دید افقی، بین سرعت باد و غلظت مواد معلق در هوا و بین دید افقی و غلظت مواد معلق در هوا نشان داد که میزان دید افقی و غلظت مواد معلق در هوا کاملا به سرعت باد وابسته می باشد. همچنین ارتباط معنی داری بین غلظت مواد معلق در هوا (PM10) با شاخص های DDI و DSI نیز برقرار گردید. با برقراری ارتبط بین شاخص های DDI، DSI، PM10 و متوسط سالانه سرعت باد مشخص گردید که تغییرات این پارمترها نیز کاملا وابسته به تغییرات سرعت باد می باشد.

    نتیجه گیری

    در بازه زمانی 27 ساله مورد بررسی شرایط غبارناکی بر منطقه سیستان حاکم بوده و در مقایسه با سایر مناطق ایران از وضعیت بحرانی تری از غبارناکی برخوردار می باشد بطوریکه فراوانی و شدت طوفان های گردوغبار در این منطقه نسبت به سایر مناطق بیشتر می باشد. از آنجاییکه غبارناکی منطقه سیستان به وضعیت دریاچه هامون مرتبط است بنظر می رسد بهترین راه جهت کاهش طوفان های گردوغبار احیای این دریاچه بوده تا بتوان شرایط تشکیل این پدیده را به حداقل رساند.

    کلیدواژگان: طوفان های گرد و غبار، سرعت باد، دید افقی، سیستان
  • زینب محمودی، عبدالرضا بهره مند*، خدایار عبدالهی، امیر سعدالدین، شاپور کوهستانی، چوقی بایرام کمکی صفحات 25-47
    سابقه و هدف

    یکی از فاکتورهای مهم و اساسی در توسعه و مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی، تغذیه آب زیرزمینی است. البته با توجه به ارتباط مولفه های بیلان آب سایر عوامل هیدرولوژیکی را نیز باید در نظر گرفت. برآورد میزان تغذیه یک فرآیند پیچیده و چالش برانگیز است. به این دلیل که تغذیه به متغیرهایی محیطی دیگر از قبیل کاربری اراضی، توپوگرافی، خاک، شرایط اقلیمی و دیگر ویژگیهای هیدرولوژیکی وابسته است. در پژوهش حاضر، به کمی سازی مولفه های بیلان آب در مقیاس زمانی ماهانه با رویکرد توزیعی با استفاده از مدل WetSpass پرداخته شده است.

    مواد و روش ها

    با استفاده از مدل WetSpass و داده های بارش، دما، تبخیر، سرعت باد، عمق آب زیرزمینی و نقشه های بافت خاک، توپوگرافی و کاربری اراضی حوزه آبخیز ارازکوسه مولفه های بیلان آبی شامل تبخیروتعرق، رواناب، برگاب و تغذیه آب زیرزمینی طی سالهای آماری 2015 -2001 در مقیاس ماهانه با قدرت تفکیک مکانی 100 متر در 100 متر شبیه سازی شد.

    یافته ها

    نتایج حاصل از تحقیق با توجه به معیارهای ارزیابی مورداستفاده در دوره های واسنجی و اعتبارسنجی اجزای هیدروگراف جریان شامل رواناب مستقیم، جریان پایه و جریان کل شبیهسازی توسط مدل و هیدروگرافهای تفکیک شده با استفاده از نرمافزار WHAT نشاندهنده کارایی خوب مدل WetSpass برای شبیه سازی تغذیه آب زیرزمینی و سایر مولفه های بیلان آبی حوزه آبخیز ارازکوسه میباشد. لازم به ذکر است که مقادیر ضریب نش- ساتکلیف به عنوان معیار ارزیابی رایج در شبیه سازی های هیدرولوژیکی برای رواناب مستقیم برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 6/0 و 54/0، برای جریان پایه برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر 55/0 و 53/0 و برای رواناب کل برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر 63/0 و 56/0 به دست آمد. بررسی توزیع زمانی- مکانی مولفه های بیلان آب در ماه های مختلف در انواع کاربری اراضی و طبقات شیب مختلف نشان داد که میزان تغییرپذیری مولفه ها به طور قابل توجهی تحت تاثیر فاکتورهای اقلیمی به ویژه بارش، تغییرات فصلی، ویژگیهای فیزیوگرافی، پوشش گیاهی و کاربری منطقه میباشد. به نحوی که در مناطق جنگلی حجم سالانه تغذیه و رواناب با توجه به سطح زیرپوشش این کاربری به ترتیب برابر با 23115791 مترمکعب و 1776217 مترمکعب میباشد که بیشترین سهم تغذیه آب زیرزمین در اراضی جنگلی مربوط به طبقه شیب صفر تا 10 درصد میباشد و بیشترین سهم رواناب در این کاربری متعلق به شیب های بالاتر از 30 درصد میباشد. بیشترین حجم رواناب سالانه در حوزه آبخیز ارازکوسه به اراضی مسکونی در شیب های متوسط و بالا با توجه به درصد سطح تحت پوشش و برابر با 156300 مترمکعب میباشد.

    نتیجه گیری

    با توجه به ارزیابی مولفه های بیلان آب می توان بیان کرد تغذیه به عنوان عامل مهم بررسی برهمکنش آب سطحی و زیرزمینی شناخته شده است. از طرفی مولفه مذکور تحت تاثیر فاکتورهای مختلف اقلیمی و فیزیوگرافی و پوشش گیاهی و کاربری اراضی حوزه آبخیز میباشد، به همین دلیل تخمین صحیح میزان آن میتواند نقش مهمی در مدیریت و توسعه پایدار منابع آب سطحی و زیرزمینی داشته باشد.

    کلیدواژگان: تغذیه آب زیرزمینی توزیعی مکانی، جریان پایه، رواناب مستقیم
  • پویا اعلایی بازکیایی، بهنام کامکار*، ابراهیم امیری، حسین کاظمی، مجتبی رضایی صفحات 49-69
    سابقه و هدف

    ایران کشوری نیمه خشک با میانگین بارندگی سالانه برابر 240 میلی متر و 57/0 میلیون هکتار شالیزار می باشد. رشد بی سابقه تقاضا برای مصرف آب در بخش های صنعتی، شرب و کاهش میزان آب قابل استفاده در بخش کشاورزی موجب گردیده که استفاده از آب در تولید برنج کاهش یافته و این امر تولید برنج را تهدید می کند. از مدل های شبیه سازی گیاهان زراعی برای انجام مطالعات مختلف از جمله انتخاب گیاه و رقم مناسب برای کاشت، تعیین بهترین مدیریت زراعی، برآورد ظرفیت تولید منطقه ای می توان استفاده نمود. هدف از این پژوهش بررسی دقت ORYZA2000 در شبیه سازی عملکرد دانه و زیست-توده و بررسی بیلان و بهره وری تولید برنج تحت تیمار های آبیاری و تاریخ کاشت می باشد.

    مواد و روش ها

    به منظور ارزیابی مدل ORYZA2000 و بررسی بهره وری تولید برنج تحت شرایط مدیریت آبیاری و تاریخ کاشت، آزمایشی به صورت کرت های خردشده با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار بر روی رقم محلی (هاشمی) در دو سال زراعی 1395 و 1396 در موسسه تحقیقات برنج ایران، رشت، انجام گردید. دور آبیاری به عنوان عامل اصلی در چهار سطح غرقاب دایمی شامل دور آبیاری 5، 10 و 15 روز و تاریخ کاشت به عنوان عامل فرعی در سه سطح (اول اردیبهشت، بیستم اردیبهشت و دهم خرداد) در نظر گرفته شدند. ارزیابی مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده عملکرد دانه و عملکرد زیستی با استفاده از مولفه های ضریب تبیین، آزمون t و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (RMSEn) انجام گرفت. در این تحقیق معادله بیلان آب در طول فصل زراعی در نظر گرفته شد که اجزای آن شامل آبیاری، بارندگی، تبخیر واقعی، تعرق واقعی، نشت و نفوذ عمقی و تغییرات آب ذخیره شده در منطقه توسعه ریشه، می باشند. مقدار آبیاری برای هر کرت اندازه گیری شد، مقدار بارندگی نیز از ایستگاه هواشناسی رشت دریافت شد، سایر اجزای معادله بیلان آب با استفاده از مدل ORYZA2000 محاسبه گردید. در مدل ORYZA2000 مقدار تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از معادله پریستلی تیلور محاسبه شد. بهره وری آب بر اساس میزان عملکرد دانه برنج به ازای میزان تعرق، تبخیر-تعرق، آبیاری و مجموع بارش و آبیاری مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    بر اساس نتایج تحقیق، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده عملکرد دانه و عملکرد زیستی به ترتیب 8 و 6 درصد تعیین گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که در بین مدیریت های آبیاری، با توجه به اجزای بهره وری آب، دوره آبیاری غرقاب از نظر تعرق و مجموع تبخیر و تعرق و دور آبیاری 15 روزه از نظر میزان آب ورودی به مزرعه و میزان آبیاری، بیش-ترین بهره وری را داشتند. در بین تاریخ های کاشت، تاریخ کاشت بیستم اردیبهشت با دارا بودن مقدار متوسط عملکرد دانه 3871 کیلوگرم در هکتار، بیش ترین مقدار بهره وری آب مبتنی بر تعرق، تبخیر و تعرق و تاریخ کاشت یک اردیبهشت بهره وری آب بر مبنای آبیاری و مجموع آبیاری و بارندگی را دارا بود. در این شرایط، تاریخ کشت یک اردیبهشت و 20 اردیبهشت به ترتیب با میانگین 136 و 116 میلی متر، بیش ترین و کم ترین ذخیره آب را داشتند. بیش ترین میزان ذخیره آب طی دو سال آزمایش در دور آبیاری 10 و 15 روزه (به ترتیب 145 و 143 میلی متر) و کم ترین ذخیره در تیمار غرقاب (92 میلی متر) مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    با در نظر گرفتن میزان عملکرد شلتوک و زیست توده و بهره وری آب و میزان مصرف آب، تیمار آبیاری پنج روزه در تاریخ کاشت یک اردیبهشت بهترین عملکرد شلتوک و زیست توده را داشته است. این تیمار با نه درصد کاهش مصرف آب و شش درصد کاهش عملکرد شلتوک، بهترین تیمار از نظر بهره وری و تولید برنج بوده است. با توجه به تحقیق حاضر می توان از مدل ORYZA2000 برای پشتیبانی نتایج آزمایش های تحت شرایط مدیریت آبیاری و تاریخ کاشت استفاده نمود.

    کلیدواژگان: آبیاری، بیلان آب، تاریخ کاشت، مدل سازی
  • لادن حیدری، حسین بیات*، جواد حمزه ئی صفحات 71-89
    سابقه و هدف

    کودهای زیستی با تاثیر گذاری بر تخلخل خاک و پایداری خاکدانه ها، می توانند بر ساختمان خاک تاثیر بگذارند. در واقع فعالیت ریزجانداران خاک علاوه بر تاثیر بر ریشه گیاهان، اثرات قابل توجهی بر ترکیبات آلی و در اغلب موارد ساختمان خاک دارند. بنابراین هدف این تحقیق بررسی تاثیر کودهای زیستی شامل قارچ مایکوریزا (Glomus mosseae) و باکتری ریزوبیوم (Mesorhizobium caesar) به صورت جداگانه و با هم بر برخی ویژگی های فیزیکی (جرم مخصوص ظاهری و تخلخل خاک) و شیمیایی خاک (واکنش خاک، هدایت الکتریکی و ظرفیت تبادل کاتیونی) در دو شرایط گلخانه ای و مزرعه ای بود که تاکنون کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. چرا که کاربرد کودهای زیستی در خاک می تواند یکی از شیوه های مناسب برای حفظ و بهبود کیفیت فیزیکی و شیمیایی خاک باشد.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی تاثیر همزیستی قارچ مایکوریزا و باکتری ریزوبیوم بر برخی خواص شیمیایی و فیزیکی خاک، آزمایشی در دو شرایط مزرعه و گلخانه، در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. در شرایط مزرعه تیمارهای آزمایشی شامل قارچ مایکوریزا گونه گلوموس موسه آ، باکتری ریزوبیوم گونه مزوریزوبیوم، مایکوریزا× باکتری ریزوبیوم و شاهد (بدون مایه زنی) بودند. در شرایط گلخانه تیمار ماده زمینه سترون شده قارچ مایکوریزا و تیمار بدون گیاه (بدون مایه زنی) نیز تیمار های آزمایشی بودند. گیاه مورد کشت در این آزمایش نخود بود. در پایان فصل رشد نمونه های دستخورده و دستنخورده از عمقهای متفاوت برداشت و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی مذکور در فوق اندازهگیری شد.

    یافته ها

    در شرایط مزرعه و گلخانه تیمارهای شامل مایکوریزا باعث کاهش واکنش خاک شدند. تیمارهای مختلف تاثیر معنی داری بر گنجایش تبادل کاتیونی در دو شرایط گلخانه و مزرعه نداشتند. احتمالا بدلیل اینکه گنجایش تبادل کاتیونی در ارتباط با سطح ویژه خاک است. در شرایط گلخانه کمترین جرم مخصوص ظاهری در عمق 0-5 سانتی متر (در سطح 5 درصد) در گلدان های شامل تیمار مایکوریزا× باکتری ریزوبیوم (g cm-330/1) و مایکوریزا (g cm-336/1) و بیشترین جرم مخصوص ظاهری در تیمار شاهد بدون گیاه و بدون مایه زنی (g cm-349/1) مشاهده شد. همچنین تیمارهای شامل کود زیستی باعث افزایش معنی دار تخلخل خاک نسبت به شاهد بدون گیاه شدند. به گونه ای که در عمق اول (0-5 سانتی متر) تیمار مایکوریزا× باکتری ریزوبیوم (cm3cm-350/0) در عمق 5-10 سانتی متر تیمار مایکوریزا (cm3cm-349/0) و در عمق سوم (10-15 سانتی متر) هر سه تیمار کود زیستی بیشترین مقدار تخلخل را داشتند. شرایط مرزعه باعث کاهش اثر تیمارها بر ویژگی های فیزیکی خاک گردید، که احتمالا می تواند به علت تاثیر کمتر تیمارهای اعمال شده به علت وسعت زیاد منطقه و از طرفی شرایط محیطی کنترل نشده باشد.

    نتیجه گیری

    با توجه به اینکه تیمارهای مختلف کود زیستی تاثیر متفاوتی بر عمق ریشه زنی گیاهان و عملکرد گیاه دارند، تاثیر تیمارهای مختلف در این پژوهش در اعماق مختلف بر بهبود ساختمان خاک متفاوت بود. به طور کلی تیمارهای شامل کود زیستی با تاثیرگذاری بر عملکرد گیاه و ریشه گیاه باعث بهبود پارامترهای فیزیکی و ساختمان خاک شدند.

    کلیدواژگان: باکتری ریزوبیوم، تخلخل، جرم مخصوص ظاهری و مایکوریزا
  • صدیقه ملکی*، فرهاد خرمالی، نرگس کریمی نژاد، محسن حسینعلی زاده صفحات 91-107
    سابقه و هدف

    درک فرآیندهای بوم شناختی و ژیومورفولوژی نهفته در توزیع مکانی نهشته های لسی و رخساره های مربوطه و همچنین تحلیل الگوی مکانی آن ها در مناطق خشک و نیمه خشک، برهمکنش آن ها را در این محیط ها آشکار می سازد. فلات لسی استان گلستان نیز منطقه ای با توپوگرافی منحصربه فرد و پیچیده که با پوشش گیاهی مرتعی در منطقه نیمه خشک واقع شده است. تحلیل الگوی نقطه ای جهت دامنه و آبراهه و بررسی اثرات متقابل آن ها با استفاده از آماره های اختصاری مختلف در بخشی از فلات لسی استان گلستان از اهداف این پژوهش می باشد. با توجه به فواصل اندک بین تپه ها و پیچیدگی های پستی وبلندی منطقه، تکنیک عکس برداری بدون سرنشین (UAV) برای تهیه عکس هوایی دقیق از منطقه مطالعاتی به منظور استفاده در تحلیل نقطه ای به کار گرفته شد. لازم به ذکر است با توجه به اهداف گفته شده، این پژوهش نسبت به مطالعات پیشین نوآوری داشته و در مطالعه الگوی مکانی رخساره های لسی گامی به جلو محسوب می شود؛ به عبارتی این پژوهش تلاشی برای یافتن ارتباط موثر دامنه و آبراهه بر گسترش فرسایش آبراهه ای برای مطالعات آتی در این منطقه می باشد.

    مواد و روش ها

    منطقه مطالعاتی به لحاظ شرایط اقلیمی دارای رژیم رطوبتی و حرارتی زریک خشک و ترمیک است. تکنیک UAV برای تهیه عکس هوایی رنگی با دقت مکانی و زمانی بالا، به منظور مدل سازی الگوی نقطه ای جهت دامنه و تراکم آبراهه ها در منطقه استفاده شد. مشتقات اولیه و ثانویه توپوگرافی از مدل رقومی ارتفاع (DEM) تهیه شده توسط UAV با تفکیک مکانی 20×20 سانتی متری استخراج گردید. تحلیل نقطه ای تک و چندمتغیره (مدل سازی) متغیرها با استفاده از بسته های تخصصی در محیط نرم افزار R و Programita انجام گرفت. درنهایت، از تابع همبستگی نشان دار (MCF)، به منظور بررسی پرسش هایی در زمینه کاهش اندازه وابسته به تراکم، استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج حاصل از توابع تک متغیره g(r) و O-ring(r) نشان داد جهت های مختلف شیب شامل: مسطح، شمالی، جنوبی، شرقی و غربی در کل فاصله ها در دامنه انتخابی از منطقه موردمطالعه، دارای الگوی مکانی کپه ای می باشند. این مهم بیان گر آن است دامنه های با جهت های یکسان در محدوده تحت تاثیر عوامل مختلف بیشتر در مجاور یکدیگر پراکنش داشته و نظم آن ها از الگوی خاصی پیروی می کند. علاوه بر آن، روابط متقابل بین آبراهه ها و جهت دامنه های شمالی در قطعه نمونه با استفاده از تابع دومتغیره g12(r) و O12(r)، ارتباط مثبت و تجمع آبراهه ها و دامنه های شمالی در همه فاصله ها در کنار یکدیگر را تایید کرد. تحلیل MCF نیز نشان داد که شیب به عنوان یک عامل موثر دارای ارتباط متقابل مثبت با تراکم آبراهه ها بودند و احتمال وجود تراکم بیشتر آبراهه ها در شیب های بیشتر، به مراتب زیادتر از حالتی است که در آن شیب منطقه کم است. این موضوع بیان گر آن است که در شیب های تندتر احتمال تشکیل آبراهه زیادتر از اراضی مسطح می باشد.

    نتیجه گیری

    به طورکلی، با توجه به انرژی برشی آب در شیب های تند، تعدد آبراهه ها نیز به مراتب بیشتر خواهد بود. درنتیجه هدررفت خاک در شیب های تند بیشتر از زمین های مسطح خواهد بود. نهایتا، استفاده از فناوری UAV برای بررسی دقیق الگوی مکانی نهشته ها به منظور مشاهدات و داده های با دقت بالا و تصمیم گیری مدیران منابع طبیعی در جهت کاهش فرسایش خاک توصیه می شود.

    کلیدواژگان: الگوی نقطه ای، آماره اختصاری، تحلیل مکانی، عکس برداری بدون سرنشین
  • مهناز احمدی، محمدامیر دلاور*، احمد گلچین، اکبر حسنی صفحات 109-126
    سابقه و هدف

    امروزه با توجه به تاثیر آلاینده ها بر سلامت عمومی موجودات زنده و انسان ها، شناسایی روش های حذف آلاینده های سمی از منابع آبی، امری کاملا ضروری است. در حال حاضر استفاده از مواد جاذب در دسترس، زاید و ارزان قیمت مانند بیوچار، به عنوان جایگزینی مناسب در برابر روش های پرهزینه برای حذف فلزات سنگین از محیط آب متداول شده است. هدف این پژوهش مطالعه و بررسی جذب سرب از محلول های آبی توسط بیوچار تهیه شده از هسته زیتون و مطالعه اثر زمان تماس، پ هاش محلول، غلظت اولیه محلول، مقادیر جاذب و بررسی هم دماها و سینتیک فرآیند حذف سرب است.

    مواد و روش ها

    بیوچار هسته زیتون در دمای 600 درجه سلسیوس به مدت یک ساعت در شرایط بدون اکسیژن با تزریق گاز نیتروژن تولید گردید. ویژگی بیوچار و بیوماس هسته زیتون با میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز تعیین شد. سطح ویژه با روش متیلن بلو و مقادیر کربن، هیدروژن و نیتروژن با دستگاه CHN آنالیزر تعیین گردید. اثر زمان تماس (5/0 تا 16 ساعت)، پ هاش محلول از 2 تا 8، مقدار جاذب از 2/0 تا 10 گرم بر لیتر و غلظت سرب از 25 تا 2500 میلی گرم بر لیتر بر کارایی حذف سرب از محلول آبی بررسی شد. همدماهای جذب توسط مدل های لانگمویر و فروندلیچ انجام شد.

    یافته ها

    طبق نتایج، ظرفیت تبادل کاتیونی بیوچار هسته زیتون و بیوماس زیتون به ترتیب برابر با 42/57 و 125/8 سانتی مول بار بر کیلوگرم به دست آمد. مقدار سطح ویژه در بیوچار و بیوماس هسته زیتون به ترتیب 2/13 و 92/3 متر مربع بر گرم بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تایید کرد که بیوچار هسته زیتون نسبت به بیوماس هسته زیتون خلل و فرج بیشتری دارد. درصد کربن در بیوچار تهیه شده 5/1 برابر بیشتر از بیوماس هسته زیتون بود. نتایج جذب نشان داد که مقدار 31 تا 71 درصد از عنصر سرب در طی زمان تماس توسط بیوچار از محلول آبی حذف شد. بیشترین میزان جذب بعد از هشت ساعت مشاهده گردید. مقدار جذب سرب با افزایش پ-هاش محلول تا حدود پنج افزایش و سپس کاهش نشان داد. میزان بهینه جاذب برای بیوچار زیتون مقدار چهار گرم بر لیتر به دست آمد. نتایج نشان داد که جذب یون سرب توسط بیوچار زیتون از مدل همدمای لانگمویر تبعیت می کند. نتایج سینیتیک نشان داد که جذب سرب با مدل سینتیکی معادله شبه مرتبه دوم (99/0=R²) مطابقت دارد.

    نتیجه گیری

    با توجه به به جنبه های اقتصادی تولید ترکیب بیوچار زیتون به عنوان جاذبی مناسب، کارآمد و ارزان قیمت برای حذف سرب توصیه می شود. این یافته ها می تواند اطلاعات مفیدی برای مدیریت زیست محیطی در زمینه حذف سرب در اطراف کارخانه های تولید سرب و مناطق آلوده استان زنجان ارایه دهد.

    کلیدواژگان: آلودگی منابع آب، بیوماس زیتون، همدماهای جذب، مدل های سینیتیکی، لانگ مویر
  • احمد احمدیان، سعید مهرجو، امیر سالاری* صفحات 127-144
    سابقه و هدف

    هرچند شواهد بیانگر افزایش شوری و کاهش منابع آب وخاک است اما تقاضای روزافزون به مواد غذایی به دلیل رشد شدید جمعیت و کمبود منابع آب با کیفیت مناسب، استفاده از آب های با کیفیت نامناسب و نامتعارف را اجتناب ناپذیر نموده است. شوری از طریق سمیت عناصر، اختلال در جذب عناصر و کاهش پتانسیل آب بر رشد گیاهان زراعی تاثیر می گذارد. مراحل استقرار و جوانه زنی از حساس ترین مراحل رشد گیاه به شوری هستند و روش های متعددی جهت کاهش اثرات منفی شوری آب وخاک و افزایش یکنواختی سبز شدن و درنهایت عملکرد گیاهان وجود دارد. کاربرد شوک الکتریکی و هیدروپرایمینگ به ترتیب ازجمله روش های جدید و کاربردی افزایش مقاومت به شوری هستند. هرچند اطلاعات علمی کمی در مورد اثر شوک الکتریکی بر جوانه زنی گیاهان وجود دارد اما پرایمینگ بذر یکی از روش های کاربردی و رایج کاهش اثرات منفی شوری است این روش ها باعث القای مقاومت اولیه به تنش شوری می گردند. بدین منظور آزمایشی با هدف بررسی اثر پرایمینگ و شوک الکتریکی بر جوانه زنی و برخی صفات اولیه رویشی گندم انجام شد.

    مواد و روش ها

    در شرایط آزمایشگاه آزمایش به صورت فاکتوریل سه عاملی در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در سه تکرار در سال 95 در آزمایشگاه تحقیقاتی گیاهان دارویی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربت حیدریه پیاده گردید. فاکتورها شامل پرایم بذور در دو سطح (عدم پرایم و پرایم با آب مقطر به مدت 48 ساعت)، شوک الکتریکی در دو سطح (عدم شوک و اعمال شوک الکتریکی با ولتاژ 20 کیلووات) و شوری در سه سطح (آب مقطر به عنوان شاهد، 200 و 400 میلی مولار) بود. آزمایش مزرعه ای به صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سال زراعی 96-1395 در سایت تحقیقاتی گیاهان دارویی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربت حیدریه انجام شد. تیمارهای تنش شوری به عنوان کرت اصلی و سطوح شوک و پیش تیمار به صورت فاکتوریل در کرت فرعی اعمال گردید. تیمارها مشابه با آزمایش جوانه زنی اعمال گردید. با توجه به اینکه آب مورداستفاده برای آبیاری مزرعه شوری حدود دو دسی زیمنس بر متر داشت به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه واریانس نشان داد تاثیر پرایم بذور، القای شوک الکتریکی و شوری و اثر متقابل آن ها در سطح یک درصد در تمامی صفات موردمطالعه دارای تاثیر معنی داری بوده است. بررسی نتایج اثرات ساده سه عامل مستقل نشان داد پرایم بذور قبل از کشت باعث افزایش تمامی صفات جوانه زنی موردمطالعه (غیر از سرعت جوانه زنی) شده است. نتایج مزرعه ای نشان داد صفات موردمطالعه تحت تاثیر تیمارهای مختلف پرایم، شوک و شوری قرار گرفتند و پرایم بذور و اعمال شوک الکتریکی باعث افزایش معنی دار تعداد سنبله در مترمربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزاردانه، کلروفیل آ، ارتفاع بوته، عملکرد دانه و بیولوژیک و همچنین شاخص برداشت گندم گردیده و افزایش سطوح شوری باعث کاهش معنی دار صفات مذکور شد. میزان کاهش صفات موردمطالعه به دلیل افزایش سطوح شوری در شرایط عدم پرایم-عدم شوک نسبت به شرایط اعمال پرایم-القای شوک، بیشتر بود.

    نتیجه گیری

    کاربرد شوک الکتریکی و هیدروپرایمینگ می تواند در افزایش قدرت جوانه زنی و رشد اولیه گندم و درنتیجه افزایش توان رقابت با علف های هرز شده و به دنبال آن در شرایط مزرعه کاربرد شوک و پیش تیمار بذور باعث افزایش عملکرد و اجزای عملکرد گندم به ویژه در شرایط تنش شوری شده است.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، شوک الکتریکی، گندم
  • مهسا نوری، علیرضا عمادی*، رامین فضل اولی صفحات 145-161
    سابقه و هدف

    مدیریت منابع آب اغلب با مناقشاتی نظیر عدم رضایت آب بران از میزان آب تخصیص یافته به آن ها همراه است. در تخصیص منابع آب، ذی نفعان مختلفی نقش دارند و میزان تخصیص آب به هریک از آن ها، بر نوع رفتار استراتژیک آنان تاثیرگذار است. نظریه ی بازی ها روشی برای مطالعه رفتار استراتژیک تصمیم گیرندگان در مسایل مربوط به منابع آب با هدف تدوین استراتژی های مناسب است و می تواند در مدل سازی تخصیص آب مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش، نظریه ی بازی های غیرهمکارانه با کاربرد تعاریف پایداری برای مدل سازی توافق دو جانبه بین بخش های صنعت و کشاورزی در شرایط نابرابر مورد استفاده قرار گرفته است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، مسئله تخصیص آب با استفاده از تعاریف مختلف پایداری مورد بررسی قرار گرفته است. هر یک از دو بخش صنعت و کشاورزی برای گسترش فعالیت خود نیاز به افزایش حجم آب دریافتی دارند. بخش کشاورزی در صورت دریافت هزینه، مقداری از آب تخصیص یافته به خود را به بخش صنعت خواهد داد و این درحالی است که بخش صنعت می تواند به جای پرداخت هزینه، ابزار و ماشین آلات مورد نیاز بخش کشاورزی را تهیه کند. بخش کشاورزی دو استراتژی تقسیم آب و عدم تقسیم آب را دارد، درحالی که بخش صنعت نیز دو استراتژی پرداخت و عدم پرداخت مالی را پیش رو دارد. برای حل این مسئله ارتباط دادن این بازی و یک بازی دیگر که در آن بخش صنعت بر بخش کشاورزی دارای امتیازاتی می باشد را می توان پیشنهاد نمود. در این حالت می توان امتیاز های انحصاری هر بخش را در نظر گرفت که در این صورت هر یک از دو بخش کشاورزی و صنعت از مزیت های همکارانه در این بازی، سود خواهند برد و تمایل کمتری به رفتار غیرهمکارانه از خود نشان می دهند.

    یافته ها

    در این پژوهش، بخش های صنعت و کشاورزی می توانند در بازی به سه شکل رفتار کنند:1- هر دو رفتار همکارانه داشته باشند. 2- هر دو رفتار غیرهمکارانه داشته باشند. 3- یکی از دو طرف رفتار همکارانه و دیگری رفتار غیرهمکارانه داشته باشد. اگرچه هردو بخش صنعت و کشاورزی ممکن است به یکدیگر پرداخت های مالی داشته باشند، اما پیامدهایی که همراه با پرداخت مالی باشند، بر اساس پایداری های نش، حرکت محدود و Non-Myopic، پایدار نمی باشد. نتایج نشان می دهد که پرداخت مالی، در این بازی ترکیبی راه حل مناسبی نمی باشد. درصورتی که پرداخت مالی غیر عملی در نظر گرفته شود، همه ی استراتژی های مرتبط با آن را می توان حذف نمود. در نتیجه بازی ترکیبی، به بازی کوچکتری تبدیل می شود. هر یک از دو بخش کشاورزی و صنعت، تمایلی به تغییر از رفتار همکارانه را به دلیل تهدیدهای ممکن از سوی بخش دیگر، ندارند. به عبارت دیگر، در صورتی که بخش کشاورزی تصمیم به تغییر رفتار را برای افزایش پیامد خود اتخاذ کند، بخش صنعت نیز تصمیم خود را تغییر خواهد داد. این دقیقا رفتاری است که مطابق پایداری های GMR SMR SEQ ,Lh ,Non-Myopic نیز می باشد.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش، از نظریه ی بازی های غیرهمکارانه و تعاریف پایداری به منظور مدل سازی تخصیص آب و توافق دوجانبه از سوی بخش های صنعت و کشاورزی استفاده گردید. مفهوم پایداری نش در پیدا کردن حل نهایی مسایل منابع آب که اغلب به شکل بازی های پویا و چند حرکته هستند، ممکن است کارآمد نباشد. پایداری Non-Myopic رفتار یک بازیکن را با اطلاعات کامل از تعاملات بازیکنان شبیه سازی می کند، که ممکن است برای مسایل منابع آبی نامناسب باشد، زیرا بازیکنان در دنیای واقعی نمی توانند بیش از چند حرکت را در نظر بگیرند و در آینده واکنش نشان دهند. سایر تعاریف پایداری معرفی شده می توانند امکان حل مناقشات آبی را بهتر پیش بینی کنند. کاربرد این مفاهیم پایداری می تواند کارایی مدل های مناقشات منابع آب را بهبود بخشد. زمانی که عدم قطعیت در رفتار بازیکنان وجود دارد، کاربرد مفاهیم پایداری سودمند بوده و می تواند راهکار مناسبی جهت تصمیم گیری بهتر در مسایل مدیریتی ارایه نماید.

    کلیدواژگان: تخصیص آب، تعاریف پایداری، حل مناقشات، مدیریت منابع آب، نظریه بازی های غیرهمکارانه
  • خلیل قربانی*، مریم مفتاح هلقی، علی کرامت زاده، میثم سالاری جزی صفحات 163-180
    سابقه و هدف

    با توجه به رشد روزافزون تقاضای آب در بخش های مختلف از یک طرف و کاهش نزولات جوی و عدم توازن مکانی و زمانی آن از طرف دیگر باعث شده که کمبود آب یکی از مشکلات اساسی کشاورزان مناطق مختلف باشد که برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی و خطر افت سطح سفره های آب زیرزمینی را در پی خواهد داشت. بر این اساس برنامه ریزی جهت استفاده بهینه از منابع آب موجود با معرفی الگوی کشت مناسب با در نظر گرفتن سود حداکثری و مصرف حداقلی آب ضروری است. لذا در این پژوهش ضمن مقایسه دو روش برنامه ریزی خطی معمولی و برنامه ریزی آرمانی، الگوی کشت بهینه و میزان برداشت بهینه از منابع آب زیرزمینی در شهرستان های گرگان و کردکوی واقع در استان گلستان که بخش اعظمی از آن ها در حوضه آبریز قره سو قرار گرفته است، معرفی می-گردد.

    مواد و روش

    حوضه آبریز قره سو واقع در استان گلستان به علت دارا بودن بخش مهمی از اراضی کشاورزی و همچنین قطب مهم کشاورزی استان، به عنوان منطقه مطالعاتی در این پژوهش در نظر گرفته شده اند. پس از تهیه اطلاعات مربوط به سطح زیرکشت، هزینه تولید و قیمت فروش محصولات عمده کشاورزی، نیاز خالص آبیاری با لحاظ راندمان آبیاری و با استفاده از نرم افزار NETWAT محاسبه شد. با جمع آوری اطلاعات مربوط به پتانسیل برداشت آب زیرزمینی، الگوی کشت بهینه و میزان برداشت بهینه آب زیرزمینی با دو روش برنامه ریزی خطی متعارف و آرمانی با در نظر گرفتن محدودیت بازار فروش و همچنین لحاظ کردن آرمان های افزایش سود و کاهش مصرف آب تعیین و با یکدیگر مقایسه گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که با لحاظ الگوی کشت بهینه پیشنهادی حاصل از مدل برنامه ریزی خطی متعارف می توان مصرف آب را در دو شهرستان گرگان و کردکوی به ترتیب 6/19 و 8/8 درصد کاهش و سود حاصل از تولید محصولات کشاورزی را در شهرستان های گرگان و کردکوی به ترتیب 6/12 و 4/10 درصد افزایش داد. مدل برنامه ریزی خطی متعارف کاشت محصولاتی از قبیل گندم، برنج، سیب زمینی و ذرت علوفه ای را در شهرستان گرگان و محصولات گندم، برنج، سویای بهاره دیم و پنبه تابستانه در شهرستان کردکوی را پیشنهاد می دهد در صورتیکه مدل برنامه ریزی آرمانی الگوی کشت بهینه را با افزایش 5 درصد سود در هر دو شهرستان، همراه با کاهش 46 و 47 درصد مصرف آب به ترتیب در دو شهرستان گرگان و کرکوی ارایه می دهد. نتایج مدل برنامه ریزی آرمانی نشان داد که بیشترین کشت در شهرستان گرگان می بایست گندم، برنج، گوجه فرنگی، کلزا و در شهرستان کردکوی گندم، برنج و سویای بهاره دیم باشد.

    نتیجه گیری

    نتایج مدل برنامه ریزی خطی به کار رفته در این تحقیق متعارف و آرمانی جهت معرفی الگوی کشت بهینه در شهرستان های گرگان و کردکوی نشان داد که الگوی فعلی کشت در وضعیت بهینه نیست ولی می توان با استفاده از نتایج این پژوهش مصرف آب را که یک کالای ارزشمند در این منطقه است تا 46 درصد در شهرستان گرگان و 47 درصد در شهرستان کردکوی کاهش داد و این کاهش مصرف آب نه تنها با کاهش سود بلکه با افزایش سود 5 درصدی در هر دو شهرستان نیز همراه خواهد بود.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی خطی، برنامه ریزی آرمانی، الگوی کشت بهینه
  • صابر جمالی، سیده محبوبه زین الدین، مهدی کلاهی* صفحات 181-195
    سابقه و هدف

    افزایش روز افزون جمعیت همگام با معضل بحران جهانی منابع آب شیرین، استفاده از منابع آبی نا متعارف در بخش کشاورزی، به عنوان بزرگ ترین مصرف کننده ی آب شیرین، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک را ضروری می سازد. از آن جایی که یکی از اهداف مهم در کشاورزی پایدار با توجه به بحران منابع آبی، افزا یش بهره وری مصرف آب می باشد، لذا استفاده از تکنیک ها یی جهت رسیدن به این مهم ضرور ی است. با توجه به کمبود آب های با کیفیت، استفاده از آب های نا متعارف (پساب تصفیه شده شهری) بیش از پیش مورد توجه است.

    مواد و روش ها 

    به منظور بررسی اثر تیمار های مختلف پساب تصفیه شده شهری بر عملکرد و اجزای گیاه کینوا رقم Titicaca در سال 1396 آزمایشی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. این تحقیق بر پایه طرح کاملا تصادفی و با 3 تکرار در شرایط گل خانه ای و در گلدان اجرا گرد ید. تیمار های مورد برر سی در این پژوهش شامل آب شهری ، پساب شهری، یک در میان پساب شهری ، اختلاط 50 : 50 پساب شهری و آب شهری ، و آبیاری زیر سطحی با پساب شهری بودند. قبل از شروع آزمایش خواص شیمیایی و فیزیکی آب و خاک مورد استفاده در آز مایشگاه مورد بررسی قرار گرفت. در انتها تحلیل آماری صفات مورد بررسی با استفاده از نرم افزار SAS (ver 9 . 0) انجام گرفت . مقایسه میانگین ها نیز با استفاده از آزمون LSD در سطح 5 درصد انجام شد.

    یافته ها 

    نتایج نشان داد که تیمارهای مورد بررسی بر تعداد برگ، وزن تر اندام هوایی، ارتفاع، شاخص سبزینگی و سطح برگ در سطح احتمال یک درصد موثر بودند، ولی بر تعداد شاخه فرعی ، وزن خشک اندام هوا یی و قطر ساقه در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شدند . طبق نتایج تحقیق ، استفاده از پساب تصفیه شده شهری منجر به افزایش کلیه صفات گردید.

    نتیجه گیری

    تیمار پساب شهری، متناوب یک در میان ، اختلاط 50 : 50 پساب شهری ، و آبیاری زیر سطحی پساب شهری منجر به افزایش 5/62، 5/37، 3/58 و 1/93 درصدی عملکرد کل شدند. این آزمایش نشان داد که استفاده از آب فاضلاب تصفیه شده ضمن افزایش عملکرد گیاه کینوا می تواند باعث صرفه جویی در هزینه های تامین و مصرف کود های شیمیایی شود.

    کلیدواژگان: پساب، رژیم یک در میان آبیاری، اختلاط، زیر سطحی، آب نامتعارف
  • وحیدرضا جلالی*، سمانه اطمینان، مجید محمود آبادی، عباس خاشعی سیوکی، محسن پوررضا صفحات 197-211
    سابقه و هدف

    منحنی رطوبتی خاک یک مفهوم کلیدی در فرآیند مدل سازی مطالعات فیزیکی و هیدرولوژی خاک است که نقش تعیین کننده ای در مدیریت آب و خاک دارد. از طرفی، دقت مدل های مورد استفاده در توصیف منحنی رطوبتی خاک متاثر از روند تغییرات پارامترهای آن است. تجزیه و تحلیل میزان عدم قطعیت پارامترهای هیدرولیکی منحنی رطوبتی خاک در فرآیند مدل سازی، تعیین پارامترهای ورودی مدل ها و ارزیابی میزان عملکرد مدل ها نقش بسزایی دارد. از این رو هدف از این مطالعه ارزیابی کاربرد روش شبیه سازی GLUE که یک روش شبیه سازی مبتنی بر روش مونت کارلو است، در برآورد میزان عدم قطعیت متغیرهای آلفا و n در سه مدل ون گنوختن، ون گنوختن- معلم و ون گنوختن- بوردین با ثابت فرض نمودن سایر پارامترهای منحنی رطوبتی خاک، می باشد.

    مواد و روش ها

    ابتدا از دو نمونه خاک غالب مزرعه دانشگاه شهید باهنر کرمان نمونه برداری صورت گرفت و سپس با استفاده از داده های حاصل از دستگاه صفحه فشاری و نرم افزار RETC، منحنی رطوبتی خاک برای هر دو نمونه خاک (کلاس بافتی شن لومی و لوم رس سیلتی) بر پایه هر سه مدل مذکور، رسم و پارامترهای منحنی رطوبتی آنها استخراج شد، سپس با استفاده از روش GLUE، میزان عدم قطعیت پارامترهای آلفا و n در هر سه مدل بررسی شد. همچنین در ادامه براساس عملکرد GLUE میزان عدم قطعیت ذاتی هر یک از سه مدل برای هر کدام از کلاس های بافتی مورد مطالعه، تحت بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نمودار پسین برای هریک از پارامترهای هیدرولیکی مورد مطالعه برای هر سه مدل مذکور در هر کلاس بافتی بدست آمد، محدوده اطمینان 95 درصد از شبیه سازی نقاط منحنی رطوبتی خاک نیز برای هر سه مدل در هر دو کلاس بافتی به عنوان خروجی اصلی این تحقیق حاصل شد. برای کمی سازی میزان عدم قطعیت مدل ها 4 شاخص ارزیابی عدم قطعیت محاسبه و بررسی گردید. برپایه شاخص های ارزیابی بهترین مدل برای بافت لوم رس سیلتی و شن لومی به ترتیب مدل ون گنوختن-معلم (71/85= PCI ، 2013/0 d-factor=، 079/0 S=، 4642/0 T=) و مدل ون گنوختن (75/28= PCI ، 0766/0 d-factor= ، 6453/0 S=، 1034/1 T=) می باشد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از نمودارهای توزیع پسین نشان داد که متغیرهای هیدرولیکی آلفا و n در روند واسنجی از قابلیت شناسایی کمتری برخوردار بوده و نمی توان دامنه بهینه برای آن ها تعیین نمود، از این رو این دو متغیر نقش عمده ای در عدم قطعیت منحنی رطوبتی خاک دارند. همچنین بررسی عدم قطعیت هر سه مدل نشان داد که روش GLUE به خوبی توانسته است نقاط منحنی رطوبتی خاک را برآورد نماید به طوری که منحنی رطوبتی حاصل از نرم افزار RETC برای هر سه مدل در هر دو کلاس بافتی در محدوده اطمینان 95 درصد قرار گرفت. قرار گرفتن حدود 85 درصد از نقاط منحنی رطوبتی خاک برای بافت لوم رسی سیلتی در محدوده اطمینان 95 درصد، بیانگر توانایی بالای روش GLUE است.

    کلیدواژگان: روش مونت کارلو، عدم قطعیت، مدل ون گنوختن
  • رقیه حمزه نژاد، ابراهیم سپهر*، عباس صمدی، میرحسن رسولی صدقیانی، حبیب خداوردیلو صفحات 213-228
    سابقه و هدف

    سرب (Pb) یکی از سمی ترین فلزات سنگین و از آلاینده های مرسوم در محیط های خاکی و محلول های آبی است که منشا عمده آن، زهکشی و تخلیه رواناب های سطحی از صنایع می باشد. سرب را می توان از طریق فرایند جذب توسط جاذب های طبیعی به طور موثری از محیط حذف نمود. بیوچار جاذبی است که از گرماکافت مواد اولیه در شرایط بدون اکسیژن یا شرایط کم بود اکسیژن تولید می شود و معمولا توانایی جذب فلزات سنگین را به دلیل سطح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی بالا دارد. با توجه به فراوانی بقایای هرس سرشاخه های انگور در باغات انگور و امکان استفاده از این بقایا به عنوان جاذب آلی و کم هزینه، هدف از این پژوهش بررسی جذب سرب توسط بقایای هرس انگور بیوچار آن از محلول های آبی بود.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی رفتار جذب سرب توسط بقایای هرس انگور و بیوچار آن از محلول های آبی، آزمایشی به صورت پیمانه ای با غلظت های اولیه سرب (200-0 میلی گرم بر لیتر) در سه سطح pH (3، 4 و 5)، سه قدرت یونی (01/0، 03/0، 1/0 مولار) در چهار دما (10 تا 40 درجه سلسیوس) با محلول زمینه نیترات سدیم انجام گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه و pH و کاهش قدرت یونی، ظرفیت جذب سرب افزایش یافت. مدل جذب لانگمیر و دوبینین-رادوشکویچ نسبت به مدل های فروندلیچ و تمکین بر داده های آزمایشی با برازش بهتری داشتند. مقدار پارامترهای ظرفیت جذب (qmax، KF، B، qD) و شدت جذب (1/n، KL، KT) در بیوچار بقایای هرس انگور در مقایسه بقایای هرس انگور بیشتر بدست آمد. مقدار جذب سرب تحت تاثیر دمای محلول بود و با افزایش دمای محلول، جذب سرب افزایش یافت، به طوری که بیشترین مقدار جذب در دمای 40 درجه سلسیوس بدست آمد. مقادیر انرژی آزاد جذب (E) محاسبه شده از طریق معادله دوبینین-رادوشکویچ (6/3 تا 6/7 کیلو ژول بر مول) و مقادیر منفی انرژی آزاد گیبس (ΔG) (16- تا 21- کیلوژول بر مول) به ترتیب بیانگر جذب فیزیکی سرب بر روی جاذب ها و خودبخودی واکنش جذب سرب بر روی بقایای هرس انگور و بیوچار حاصل از آن بود. مقادیر انتروپی (ΔH) و آنتالپی (ΔH) برای بقایای هرس انگور به ترتیب 002/0 ژول بر مول بر کلوین و 31/0 کیلو ژول بر مول و برای بیوچار بقایای هرس انگور به ترتیب 002/0 ژول بر مول بر کلوین و 40/0 کیلو ژول بر مول بدست آمد که نشان دهنده تمایل جاذب های آلی برای جذب سرب و گرماگیر بودن فرآیند جذب بود.

    نتیجه گیری

    این مطالعه نشان داد که برای بهینه سازی pH و قدرت یونی برای رسیدن به حداکثر جذب می توان از آزمایش های همدما و برای یافتن دمای مطلوب برای دستیابی به جذب موثر با جاذب از مطالعات ترمودینامیکی بهره جست. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که بقایای هرس انگور و بیوچار آن جاذبی موثر، ارزان قیمت، فراوان و قابل دسترس برای جذب سرب از منابع آبی آلوده و پساب می باشد.

    کلیدواژگان: بقایای هرس انگور، بیوچار، سرب، همدماهای جذب، ترمودینامیک جذب
  • رضا تیموری، امیراحمد دهقانی* صفحات 229-236
    سابقه و هدف

    تخمین بار رسوبی در رودخانه بمنظور طراحی سازه های تقاطعی و حفاظت و احیای رودخانه از اهمیت فراوانی برخوردار است. حمل بار بستر در مسیرهای آبرفتی بطور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفته و معادلات متفاوتی بر اساس اطلاعات آزمایشگاهی یا صحرایی ارایه شده است. برآورد نرخ حمل بار بستر با استفاده از معادلات مختلف نتایج متفاوتی می دهند که همیشه قابل اعتماد نیستند. با توجه به پیچیدگی اندرکنش رفتار رسوب و جریان، هنوز نسبت ناجوری بالایی بین مقادیر پیش ‏بینی شده و مقادیر اندازه‏ گیری شده وجود دارد. لذا بایستی در هر رودخانه با توجه به شرایط هیدرولیک و هندسی آن، بهترین رابطه که از دقت بالاتری جهت تخمین بار بستر برخوردار است، انتخاب شود. برای دستیابی به رابطه ای که میزان برآورد بهتری ارایه دهد، باید شرایط منطقه مورد مطالعه را با شرایط و فرضیاتی که هر یک از روابط در آن شکل گرفته اند، به دقت مقایسه و بررسی کرد تا بتوان به جواب مناسب تر و منطقی تری که به واقعیت نزدیک باشد، دست یافت. بنابراین دستیابی به شیوه های نوین و خلاقانه که بتواند ضمن افزایش سرعت و دقت در محاسبات، روش های مختلف برآورد بار رسوبی را در رودخانه ها مورد ارزیابی قرار دهد دارای اهمیت بسیار زیادی است. با توجه به روش های مختلف برآورد بار رسوبی در رودخانه ها و همچنین حجم بالای محاسبات آن ها، نیاز به یک نرم افزار جامع محاسباتی برای افزایش دقت و سرعت و همچنین برای مقایسه ی نتایج مختلف بدست آمده از این روش ها در این زمینه احساس می شود.

    مواد و روش ها

    با توجه به اینکه هنوز نرم افزاری که بتواند اکثر معادلات موجود را برای محاسبه بار رسوبی در رودخانه بکار گرفته و از بین آنها بهترین معادله را ارایه کند، وجود ندارد، در این تحقیق با توسعه یک نرم افزار کاربر پسند به نام Sediment Transport Estimator(STE) که به زبان برنامه نویسی VB.NET و در محیط ویندوز طراحی شده است، توانایی رابطه های موجود در برآورد بار بستر رودخانه بابل رود استان مازندران در 3 بازه با نام های انارستان، درون کلا غربی و کلاریکلا و در 13 مقطع که در آنها بار بستر اندازه گیری می شود، مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توسعه این نرم افزار همزمان می توان بهترین روایط تخمین رسوب را در بازه های مختلفی از یک رودخانه و یا تعدادی رودخانه مختلف بدست آورد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که با استفاده از نرم افزار توسعه یافته، بهترین روش برای برآورد بار بستر در رودخانه مورد مطالعه، روش توفالتی با فراوانی نسبت ناجوری بین نیم تا دو 69.2 درصد می باشد. در این حالت فراوانی نسبت ناجوری بین نیم تا دو برای بازه های انارستان، درونکلا و کلاریکلا بترتیب 66.7، 100 و 50 درصد می باشد.

    نتیجه گیری

    معادله‏ های توفالتی، یانگ، یالین، اینشتین-براون و ایکرز-وایت به ترتیب، نتایج مناسب‏تری نسبت به سایر معادلات ارایه می‏دهند و معادله ‏ی توفالتی که در آن 69.2 درصد از داده ‏ها در دامنه‏ ی نسبت ناجوری بین 5/0 تا 2 قرار می‏گیرند، بهترین نتایج را ارایه می‏دهد.

    کلیدواژگان: ظرفیت انتقال رسوب، حمل رسوب، بار کف، بستر شنی، رودخانه بابل رود
  • ثریا بندک*، سید علیرضا موحدی نائینی، ابراهیم زینلی صفحات 237-244
    سابقه و هدف

    عنصر پتاسیم یکی از عناصر تشکیل دهنده ی خاک و گیاه است. بعضی از گیاهان قادر ند پتاسیم موجود در خاک را تا حدود هشت درصد وزن خشک خود جذب نمایند. درجه کم دانه بندی و سطح ویژه زیاد خاک (لایه دوگانه پخشیده الکتریکی) مانع پخشیدگی سریع پتاسیم به سمت ریشه می شود. هدف از این مطالعه تاثیر پلیمر سوپرجاذب 200 Aو کود پتاسیم بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم دیم در یک خاک لسی بود.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، تاثیر کود پتاسیم و پلیمر سوپرجاذب A200 بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم و جذب عناصر غذایی توسط گیاه گندم ارزیابی شد. تحلیل آماری پژوهش در قالب طرح اسپلیت بود. پلات های اصلی کود سولفات پتاسیم در دو سطح با مصرف پتاسیم (200 کیلوگرم در هکتار سولفات پتاسیم معادل 83 کیلوگرم در هکتار) و عدم مصرف آن بودند و پلات های فرعی با چهار سطح سوپرجاذب 200 A (0 و 500 و 1000 و 2000کیلو گرم در هکتار) طی سال زراعی 93-92 در مزرعه شماره 1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان (واقع در سید میران) اجرا شدند مقدار کود مصرفی براساس نتایج آزمون خاک و نتایج گزارش شده توسط محقق دیگر به صورت پخش سطحی قبل از کشت به خاک اضافه و مخلوط شدند. به منظور تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزارSAS و مقایسه میانگین ها با روش LSD انجام شد.

    یافته ها

    بررسی ها نشان می دهد که با افزایش مصرف پتاسیم، عملکرد دانه و کاه، تعداد پنجه بارور و تعداد خوشه در متر و وزن هزار دانه، تعداد پنجه بارور، تعداد خوشه در مترمربع، تعداد دانه در خوشه، تعداد سنبلچه در خوشه، طول ساقه و طول خوشه افزایش یافت. همچنین مصرف سوپرجاذب 200A به میزان 2000 کیلو گرم در هکتار بیشترین عملکرد را با میانگین 74/4489 کیلوگرم در هکتار داشت و بیشترین عملکرد دانه در کرت با پتاسیم میزان عملکرد بیشتری نسبت به کرت بدون پتاسیم داشت یعنی اثر متقابل مصرف پتاسیم توام با پلیمر معنی دار شد. بیشترین کود پتاسیم و پلیمر سوپر جاذب، موثر در افزایش عملکرد و اجزای عملکرد گندم به دست آمد. با افزایش جذب پتاسیم، جذب ازت و کارایی مصرف آن افزایش می یابد و همچنین همبستگی بین برداشت پتاسیم توسط دانه و کاه با عملکرد دانه و کاه نیز بالا بوده است که مقدار همبستگی با عملکرد دانه و کاه به ترتیب 83/0 و 73/0 است.

    نتیجه گیری

    افزایش رطوبت خاک موجب پخشیدگی بیشتر پتاسیم به سمت ریشه ها شد و همچنین با افزایش دادن فعالیت میکروبی و تجزیه مواد آلی ممکن است موجب افزایش غلظت پتاسیم و ازت خاک و افزایش عملکرد شود.

    کلیدواژگان: پلیمر، همبستگی، رطوبت، پخشیدگی
|
  • Abbas Miri * Pages 1-23
    Background and objectives

    In the recent decades dust storms have become serious natural hazards in the world. Although dust storms have been investigated in various aspects variation in wind speed and visibility and the frequency of dust storms requires more investigation. In this study, diurnal, monthly and yearly variation of parameters including wind speed, visibility and PM10 (particulate matter 10 micrometers or less in diameter) and frequency of dust storms is studied in the Sistan region for the twenty seven-year period.

    Materials and methods

    The Sistan in the southeast part of Iran is considered as the study area. Sistan has an arid and semi-arid climate with very low precipitation (59 mm) and air humidity and high evaporation (nearly 4820 mm) and annual temperature (22°C). To analysis the diurnal, monthly and yearly variation of wind speed and visibility, the collected data at the Zabol meteorological station were obtained from the Iran Meteorological Organization for study period. DDI (Dusty Days Index; the days with wind speed more than 15 m/s and visibility less than 1000 m) and DSI (Dusty Index) were applied in this study to analysis the monthly and yearly frequency of dust storms during 1991-2018. Furthermore, the hourly concentration of PM10 was received from the meteorological and environmental stations of the respective centers during 2013-2018.

    Results

    The results show similar diurnal, monthly and yearly patterns of wind speed, visibility and PM10 variation in all months during study period. The highest PM10 concentration and lowest visibility were observed at 10:30 am in accords with highest wind speed. The lowest PM10 and highest visibility occurred at 7:30 pm in accord with lowest wind speed. The greatest values of DDI, DSI and PM10 were observed in June. Furthermore, the greatest values of DDI, DSI and PM10 were observed in 2001 during study period. The period of 1999-2004 is dusty than the periods of 1990-1999 and 2005-2018 as DSI is 14, 174 and 66 days respectively. A strong correlation was observed between wind speed and visibility, wind speed and PM10 concentration and, visibility and PM10. These result show that either PM10 concentration or visibility depend on wind speed. Furthermore, a positive relationship was observed between PM10 and DSI and DDI.

    Conclusion

    In stud period, the Sistan region is dusty than other regions of Iran due to having greater frequency and intensity of dust storm. As the dustiness of Sistan is highly dependent on the situation of Hamoun lake, lake recovery is critical to reduce the intensity and frequency of dust storms.

    Keywords: Dust Storms, Wind speed, Visibility, Sistan
  • Zeinab Mahmoodi, Abdolreza Bahremand *, Khodayar Abdollahi, Amir Sadoddin, Shapour Kuhestani, Chooghi Bairam Komaki Pages 25-47
    Background and aims

    Groundwater recharge is one of the most important factors in sustainable development and management of groundwater resources. Obviously, other hydrological, social and economic factors should also be considered. Estimation of recharge is a complex and challenging process. This is due to this fact that recharge is dependent on variables such as land use, topography, soil, climatic conditions, as well as on other hydrological factors. In this research, the monthly water balance components were estimated using distributed WetSpass model.

    Materials and methods

    In this research, water balance components including evapotranspiration, interception, runoff, and groundwater recharge for the Arazkouse Watershed during the years 2001–2015 on a monthly basis at spatial resolution of 100 m * 100 m were simulated using WetSpass model and rainfall, temperature, evaporation, wind velocity, groundwater depth data and soil texture, topography and land use maps of the area.

    Results

    The findings in this research are based on evaluation criteria used in calibration and validation periods of flow hydrograph components including direct runoff, base flow, and total flow simulated by WetSpass model and hydrographs separated by WHAT software. The WetSpass model had a relatively satisfactory performance for simulating groundwater recharge and other hydrologic components of the Arazakouse watershed. It should be noted that the Nash-Sutcliffe coefficient values for the calibration and validation periods ​​as standard criteria of evaluation in the hydrological simulations for direct runoff are 0.6 and 0.51, respectively. In addition, considering the base flow, Nash-Sutcliffe coefficients for the calibration and validation periods were 0.55 and 0.50, respectively. The values for total runoff for calibration and validation periods were 0.63 and 0.53, respectively. After investigating the efficiency of the model, the temporal-spatial distribution of water balance components for different land use types and slope classes was investigated. The analysis shows that the variability of the hydrologic components is significantly affected by climate and its seasonal changes and also by characteristics of physiography, vegetation and land use. The annual volume of recharge and runoff in the forest areas are 23115791 m3 and 1776217 m3 respectively. The highest proportion of runoff in this land use belongs to slopes above 30%. The highest volume of annual runoff in the Arazkoush watershed is in the residential areas in medium and high slopes with 156300 m3.

    Conclusions

    According to the research, it can be stated that the amount of water balance components, especially the amount of recharge as an important factor in the investigation of surface and groundwater interaction are influenced by climatic, physiographic, and land use/land cover factors . Therefore proper estimation of water balance components can play an important role in sustainable management and development of surface and groundwater resources.

    Keywords: spatially distributed groundwater recharge, base flow, direct runoff
  • Pooya Aalaee Bazkiaei, Behnam Kamkar *, Ebrahim Amiri, Hossein Kazemi, Mojtaba Rezaei Pages 49-69
    Background and Objectives

    Iran is a semi-arid region with an average annual rainfall of 240 mm and 0.57 million hectares paddy fields. The unceasing growth in demand for water in the industrial sector, drinking water and reduction in the amount of water available for agricultural sector has led to a reduction of water usage in rice, which threatens its production. Crops simulation models can be used to carry out various studies such as selection of suitable cultivar and plant, determining the best agricultural management and production capacity of the area. The purpose of this study was to investigate the ORYZA2000 accuracy in simulating grain and biomass yields, and studying water balance and productivity of rice affected by irrigation and planting dates.

    Materials and Methods

    In order to evaluate the ORYZA2000 model and investigate the productivity of rice production under irrigation management and planting date, a split plot experiment based on a randomized complete block design with three replications was carried out on a local (Hashemi) cultivar in the years of 2016 and 2017 in the Rice Research Institute of Iran, Rasht. Irrigation interval was considered as the main factor at 4 levels including full flooding, 5, 10 and 15 days irrigation intervals, and transplanting date was assigned to subplot at three levels (April 21th, May 11th and May 31th). Evaluation of simulated and observed values of grain yield and biological yield was conducted based on coefficient of determination, T-test, root mean square error (RMSE) and normalized root mean square error (RMSEn). In this research, the water balance equation throughout the growing season was considered which its components included irrigation, rainfall, actual evaporation, actual transpiration, leakage and deep penetration, and changes in the water stored in the root development zone. Irrigation amount was measured for each plot, rainfall was also obtained from Rasht's meteorological station and other components of the water balance equation were calculated using the ORYZA2000 model. Potential evapotranspiration in ORYZA2000 model was calculated using Priestley-Taylor equation. Water productivity was investigated based on the grain yield of rice for transpiration, evapotranspiration, irrigation and total precipitation and irrigation.

    Results

    The results of this study revealed that normalized root means square error of the grain yield and biological yield were determined 8% and 6%, respectively. Also, the results showed that among water managements, flooding irrigation and 15-day irrigation interval had the highest water productivity regarding transpiration and evapotranspiration, and the amount of input water and irrigation, respectively. Among the planting dates, the planting date of May, 11th had the highest water productivity based on transpiration, evapotranspiration and planting date of April, 21th, had the highest water productivity based on irrigation, and irrigation and rainfall. In these conditions, the planting date of April, 11th and May, 21th, with an average of 136 and 116 millimeters, had the highest and lowest water reserves, respectively. The highest amount of water saving during the two years of experiment was observed in irrigation intervals of 10 and 15 days (145 and 143 mm, respectively) and the lowest was recorded in the flood treatment (92 mm).

    Conclusion

    By considering paddy and biomass yield of rice, water productivity and water consumption, five days irrigation treatment had the best paddy and biomass yield in April, 21st planting date. This treatment was the best treatment in terms of productivity and rice production, with 9% reduction in water use and 6% reduction in paddy yield of rice. According to the present study, the ORYZA2000 model can be used to support the results of experiments under irrigation management conditions and planting dates.

    Keywords: Irrigation, planting date, Water balance, Modeling
  • Ladan Heydari, Hossein Bayat *, Javad Hamzei Pages 71-89
    Background and objectives

    Bio-fertilizers can affect soil structure by affecting soil porosity and aggregate stability. In fact, the activity of soil microorganisms, in addition to their effects on plant roots, has significant effects on organic compounds and, in most cases, soil structure. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of bio-fertilizers namely mycorrhiza fungi (Glomus mosseae) and rhizobium (Mesorhizobium caesar) separately and together on some physical (bulk density and soil porosity) and chemical (Soil reaction, electrical conductivity and cation exchange capacity) properties of soil under greenhouse and field conditions, which has been less studied, so far. Because the application of bio-fertilizers in the soil can be one of the best ways to maintain and improve the physical and chemical quality of the soil.

    Materials and methods

    In order to investigate the effect of Mycorrhiza fungi and Rhizobium on some chemical and physical properties of soil, an experiment was conducted in both field and greenhouse conditions in a completely randomized-block design with three replications. Mycorrhizal fungi specie Glomus mosseae, rhizobium (Mesorhizobium), mycorrhiza - rhizobium and control (no bio-fertilizer) were the treatments at the field condition. Sterilized mycorrhiza background material and non-plant (non-bio-fertilizer) were the two additional treatments in the greenhouse condition. The plant cultivated in this experiment was chickpea. At the end of the growing season, disturbed and undisturbed soil samples were taken from different depths and physical and chemical soil properties, mentioned above, were measured.

    Results

    In the field and greenhouse conditions, mycorrhiza treatment reduced soil pH. Different treatments had no significant effect on cation exchange capacity under greenhouse and field conditions. Probably because, the cation exchange capacity associated with the soil specific surface area. In the greenhouse condition, the lowest bulk density at the first depth 0-5 cm (p < 0.05) was observed in pots containing mycorrhiza-rhizobium treatments (1.30 g cm-3) and mycorrhiza (1.36 g cm-3) and the highest bulk density was observed in the control treatment without plant and without inoculation (1.49 g cm-3). Also, treatments containing bio-fertilizer significantly increased soil porosity compared to the control without plant. So that, in the first depth 0-5 cm, the mycorrhiza × rhizobium bacteria treatment (0.50 cm3cm-3), in the depth 5-10 cm, the mycorrhiza treatment (0.49 cm3cm-3) and in the third depth (10-15 cm), all three bio-fertilizer treatments, had the highest porosity. The field conditions reduced the effects of the treatments on the soil physical properties, which may be due to the less impact of the treatments applied due to the large extent of the area and the uncontrolled environmental conditions.

    Conclusion

    Since different bio-fertilizer treatments had different effects on rooting depth and plant yield, the effect of the different treatments on soil structure improvement was different in different depths. In general, treatments containing bio-fertilizers improved the soil physical parameters and structure by affecting plant and root yield.

    Keywords: Bulk density, mycorrhiza, Porosity, Rhizobium bacteria
  • Sedigheh Maleki *, Farhad Khormali, Narges Kariminejad, Mohsen Hosseinalizadeh Pages 91-107
    Background and Objectives

    Understanding the ecological and geomorphological processes of the spatial distribution of loess deposits helps us to find their interactions in the arid and semi-arid regions. The Iranian loess plateau with a unique landscape and complex topography also located in steppe vegetation with semi-arid climate. The aims of present study are point pattern analysis of hillside, stream, and their interactions using different summary statistics in the particular part of Iranian loess plateau. As there is a small distance between hillslope and complex topography in the study area, unmanned aerial vehicle (UAV) imagery used to prepare precise colored aerial photos for statistical analyses. Further, regarding to the mentioned purposes, this research has enough novelty compare with previous studies, and thus, it is a new step in studying the spatial pattern of loess facies; In other words, this study attempts to find the effective relationship between the hillside and streams in terms of the expansion of channel erosion in the study region.

    Materials and Methods

    The study area has dry Xeric soil moisture and Thermic soil temperature regimes. The UAV technique used to prepare the precise colorful images with highly spatial/temporal resolution to model the spatial patterns of hillside and streams density. The topographic attributes (primary and secondary) obtained from digital elevation model (DEM) applied with a spatial resolution of 20×20 cm. The univariate and bivariate point analyses (modelling) used for variable analyses in Spatstat package in R and Progammita software. Finally, Mark correlation function (MCF) used to investigate the question of reducing the size of density dependent.

    Results

    The results of univariate g(r) and O-ring (r) showed that different hillside facing i.e. flat, north, south, east, and west have the aggregated pattern in all distances in the study area. These implied that the same directions are distributed more closely next to each other and their arrangements follow the special pattern. In addition, the interaction between streams and north-face using the bivariate g12(r) and O12(r) confirmed the positive interaction between streams and north-face in all distances in the study area. The MCF analysis also showed that the slope as the effective factor has positive interaction with streams, and steep slopes are more aggregated compare with the low slopes. This indicates which the steeper slopes are more likely to form streams than flat lands.

    Conclusion

    Generally, the streams probability form in the steep slopes more than flat areas due to their shear energy, which leads to more soil losses. Further, the soil loss on the steep slopes is more than flat terrain. Finally, UAV technologies are recommended in the study of spatial pattern of deposits for detailed observations, highly accurate data, and deciding natural resource managers to reduce soil erosion.

    Keywords: Point pattern, Spatial analysis, Summary statistics, Unmanned aerial vehicle
  • Mahnaz Ahmadi, Mohammad Amir Delavar *, Ahmad Golchin, Akbar Hassani Pages 109-126
    Background and objectives

    Nowadays, regarding the effects of contaminants on general health of human and other living beings, identification of effective ways to removal of toxic contaminants from the water is undoubtedly essential. At present, using low-cost locally-available wastes, like biochar, as sorbent materials to removal heavy metals (HMs) from water is preferred than other costly ways. The main objectives of this study were to assess the Pb sorption from water solutions by the biochar derived from olive kernel, the effect of contact time, solution reaction, the initial solution concentration, the sorbent levels, the isotherms and the kinetic of Pb removal process.

    Materials and methods

    The biochar was produced from olive kernel in one hour at 600˚C at oxygen-absence conditions and injection of N2 gas. The biochar properties were determined using Scanning Electron Microscope (SEM), Fourier Transform Infra-Red Spectrometer Spectrum. The carbon, nitrogen and hydrogen contents and specific area were determined using CHN Elemental Analyzer and Methylene-blue, respectively. The effects of contact time (from 0.5 to 16 hours), solution pH (from 2 to 8), sorbent contents (from 0.2 to 10 g.lit-1) and Pb concentration (from 25 to 2500 mg.lit-1) on Pb removal from water solution were studied. The sorption isotherms was studied using Langmuir and Freundlich isotherms.

    Results

    Based on results cation exchange capacity of olive kernel biochar and olive biomass were 57.42 and 8.12 Cmol kg-1, respectively. Specific surface for olive kernel biochar and olive kernel biomass was 13.2 and 3.92 m2 g-1, respectively. The results obtained from SEM confirmed that the produced biochar has more porosity compared with the olive kernel. Carbon percentage in the produced biochar was 1.5 times of carbon percentage in olive kernel biomass. It was observed that 31 to 71 % of total Pb was removed from water solution by amended biochar during the time. The maximum sorption was observed after 8 hours. It seems that Pb sorption is influenced by solution pH; so that with increment of solution reaction until 5, the sorption content was significantly increased. The optimum sorbent content for used biochar was 4 g lit-1. The results showed that Pb sorption was best modeled by Langmuir isotherm. According to the results of correlation coefficients of kinetic models, Pseudo-second order function had the best performance.

    Conclusion

    Considering its low costs, production of olive kernel biochar is suggested as a good sorbent for Pb removal. These findings may present some useful information for environmental management in respect of Pb removal, especially at the surroundings of Pb-processing factories and polluted areas of Zanjan province.

    Keywords: Contamination water resources, Olive biomass, Adsorption isotherm, Kinetic models, Langmuir
  • Hamad Ahmadian, Saeid Mehrjoo, Amir Salari * Pages 127-144
    Background and Objective

    Although evidence points to increased salinity and depletion of water and soil resources, increasing demand for food due to rapid population growth and a lack of good quality water resources has made use of inappropriate water quality inevitable. Salinity affects the germination and seedling growth of plants through the toxicity of the elements, disruption of the absorption of the elements and the reduction of water potential. The establishment and germination stages are the most sensitive stages of plant growth to salinity and there are several methods to reduce the negative effects of soil and water salinity and increase the uniformity of emergence and ultimately yield of plants. Application of electric shock and hydropriming, respectively, are new and practical methods to increase salinity. Although there is little scientific information on the effects of electric shock on seed germination, seed priming is one of the most commonly used methods to reduce the negative effects of salinity. These methods induce initial resistance to salt stress. For this purpose, an experiment was conducted to investigate the effect of priming and electric shocks on germination and some of the initial vegetative traits of wheat.

    Materials and Methods

    The experiment was carried out in a factorial experiment with three replications in two separate experiments in the year of 2017 at the research site of Medicinal plants of Faculty of Agriculture, Torbat-e-Heydarieh University. Factors consisted of seed primers in two levels (non-primer and primer with distilled water for 48 hours), electric shock at two levels (non-shock and electric shock with a voltage of 20 kW) and salinity with sodium chloride at three levels (zero, 200 and 400 mM), which was carried out in two separate experiments in germination in Petri dish and in field conditions.

    Results

    The results of analysis of variance showed that the effect of seed primer, induction of electric shock and salinity and their interaction at 1% level in all studied traits had a significant effect. The results of simple effects of three independent factors showed that the primitives of the seeds before cultivation increased all studied germination traits (other than germination speed). Field results indicated that traits were affected by different treatments of primer, shock and salinity. Seeds and application of electric shock caused a significant increase in the number of spikes per square meter, number of seeds per spike, 1000 seed weight, chlorophyll A, plant height, grain yield and biological yield, as well as harvest index of wheat. Increasing levels of salinity significantly reduced the traits it was mentioned. The decrease in traits was higher due to increased salinity levels in non-primer-non-shock conditions compared to primer-induced shock conditions.

    Conclusion

    The application of electric shock and hydropriming can significantly increase the seed germination and primary growth of wheat and so increase the competition power with weeds. In addition in farm conditions, electric shock and seed priming enhanced yield and its components , especially in salinity stress conditions.

    Keywords: Electric Shock, Water productivity, Wheat
  • Mahsa Noori, Alireza Emadi *, Ramin Fazloula Pages 145-161
    Background and objectives

    Water resource management is often associated with conflicts such as the lack of satisfaction of water users with the amount of water allocated to them. Different stakeholders are involved in water resources allocation, and the water allocation to each of them affects the type of their strategic behavior.The game theory is a method for studying the strategic behavior of decision makers in water resource issues with the goal of developing appropriate strategies and can be used in modeling water allocation. In this paper, the non-cooperative game theory by application of stability definitions is considered for the modeling of the bilateral agreement by the industry and agriculture sector in unequal conditions.

    Materials and Methods

    In this study, the water allocation issue has been investigated by various stability definitions. Each of two industry and agriculture sectors needs to increase the amount of water to expand their activities. The agricultural sector is able to share its water to the industrial sector in exchange for the cost, while the industry can provide agricultural machinery and equipment in return for payment. The agricultural sector has two strategies, water sharing and no water sharing. While the industry sector also has two payment and no payment strategies that can take each one. In order to solve the problem, linking this game and another game in which the industry sector has advantages than the agricultural sector can be proposed. In this case, the exclusive privilege of each sector are considered, in which case each of the two agricultural and industrial sectors will benefit from the cooperative game and will less willingness to engage in non-cooperative behavior.

    Results

    In this study the industry and agriculture sectors can play in the game in three ways: 1- They have both cooperative behavior. 2- Both non-cooperative behaviors. 3- One side has cooperative behavior and the other has non-cooperative behavior. Although both industry and agriculture sectors may have payments to each other, but the outcome with payment, according to the Nash and Limited-Move and Non-Myopic stabilities, is not stable. The results show that financial payments in this interconnected game are not perfect solution. When the payment is considered impractical, all related strategies can be eliminated. So the interconnected game becomes smaller.Each of the two sectors of agriculture and industry does not have the desire to change the cooperative behavior due to possible threats from the other part. In other words, if the agricultural sector decides to change its behavior to increase its outcome, the industry sector has changed its decision. Therefore, the agricultural sector will not shift its strategy from cooperative to non-cooperative behavior. This is precisely the behavior that is consistent with the GMR, SMR, SEQ, Limited-Move, and Non-Myopic stabilities.

    Conclusion

    In this research, the non-cooperative game theory and stability definitions have been used to model water allocation and bilateral agreement by the industry and agriculture sectors. The concept of Nash stability in finding the ultimate solution to water resource problems, which is often not a single-player game with dynamic nature, may fail. Non-Myopic stability simulates a player's behavior by understanding the interactions among decision-makers, which may be inappropriate for water resource issues, because players cannot take more than a few moves and react in the future in the real-world. Other stability definitions can better predict the possibility of solving the water conflict. The application of these stability concepts can improve the efficiency of conflict resolution models. When there is uncertainty about the behavior of players, the application of different stability concepts is useful and can provide a suitable solution for better decision making in water resource management.

    Keywords: Conflict Resolution, non-cooperative game theory, stability definitions, Water allocation, Water resources management
  • Khalil Ghorbani *, Maryam Meftah Halaghi, Ali Keramatzadeh, Meysam Salarijazi Pages 163-180
    Background and objective

    Water scarcity is one of the major problems for farmers in arid and semi-arid areas, and theexcessive groundwater resources harvesting cause a decrease in groundwater level in aquifers. Therefore, planning for the optimal use of water resources by introducing appropriate cropping patterns, taking into account the maximum profit and minimum water consumption, is necessary. In this study, two methods of conventional linear and goal programming for the ideal planning of appropriate cropping pattern and the optimal harvesting of groundwater resources is presented in Gogan and Kordkuy cites located in Golestan province.

    Materials and methods

    The cities of Gorgan and Kordkuy located in Golestan province, which are important agricultural sites, are considered as a study area in this research. After providing information on the area of cultivation, the cost of production and the price of sales of major agricultural products, net irrigation demand was calculated considering irrigation efficiency using NETWAT software. The mentioned data besides information on the potential of groundwater harvesting in both linear and goal programming were compared considering market constraints and the goals of increasing profits and reducing water use to optimize the cropping pattern and groundwater harvesting values.

    Results

    The results showed that by using linear programming, water consumption in Gorgan and Kordkuycould be reduced by 19.6 and 8.8 percent, respectively, and the profit from agricultural production in Gorgan and Kordkuy cities will experience increase equal to 12.6 and 10.4 percent. Linear planning suggests that the products such as wheat, rice, potatoes and forage corn in Gorgan city and wheat, rice, rainfed spring soybean and summer cotton in Kordkuy while the goal programming suggests the optimized cropping pattern with an increase of 5 percent in profit and with a 45 percent reduction in water consumption. The results of goal programming showed that the cropping pattern in Gorgan city should be wheat, rice, tomato, and rapeseed while it should be wheat, rice and rainfed spring soybean in Kordkuy.

    Conclusion

    The outcomes of linear and goal programming hn this study for determination of optimal cropping pattern in Gorgan and Kordkuy cities show there is no optimal cropping pattern in the current condition. The results of this study indicate the possibility of a reduction in water consumption, as a valuable item in the study area, equal to 46 and 47 percent in Gorgan and Kordluy cities respectively with 5 percent increase in of profit in both cities.

    Keywords: Linear programming, Goal programming, optimum crop pattern
  • Saber Jamali, Seyedeh Mahbubeh Zeynodin, Mahdi Kolahi * Pages 181-195
    Background and Objectives

    Increasing population growth along with the freshwater resources global crisis necessitates the use of unconventional water resources in agriculture, as the largest fresh water consumer, especially in the arid and semiarid areas. Since the agriculture field is the main water consumer, using the approaches to increase water use efficiency is necessary. Due to the limited freshwater, farmers have to use exotic water, such as treated urban wastewater.

    Materials and Methods

    An investigation was done to evaluate effects of different regimes of urban wastewater on performance and yield components of Quinoa plant (cv. Titicaca), at Research Greenhouse of Ferdowsi University of Mashhad, during 2017-2018. The research was based on completely randomized design with 3 replications in greenhouse conditions and in pots. Five applied treatments were urban fresh water, urban wastewater, alternate wastewater and fresh water, mixture of 50-50 wastewater and freshwater, and subterranean irrigation with urban wastewater. Physical and chemical properties of irrigation water and of soil were determined before experiment. The obtained data analyzed using statistical software of SAS ( Ver. 9.0 ) and the means were compared using LSD test at 5 % percent levels.

    Results

    The results show that the treatments were significant on number of leaves, shoot fresh weight , plant height , SPAD index , and leaf area was significant at 1 percent level ( P < 0.01 ), but on number of branches, shoot dry weight and stem diameter at 5 percent level ( P < 0.05 ). The research shows effects of using urban refined wastewater on an increase in all traits.

    Conclusion

    The treatments of urban wastewater, alternate, mixture of 50 - 50 and subterranean irrigation resulted in an increase of 62.5 %, 37.5 %, 58.3 % and 93.1 % of total yield, respectively. Furthermore, the results of the experiment show that the use of refined sewage water for irrigation of Quinoa crop can increase the yield of Quinoa, decrease the cost of supplying and using fertilizers, and then save the environment.

    Keywords: Wastewater, Alternate, Mixture, Subterranean Irrigation, unconventional water
  • S. Etminan, V.R. Jalali*, M. Mahmoodabadi, A. Khasheie Siuki, M. Pourreza Pages 197-211
    Background and Objectives

    The soil moisture characteristic curve (SMCC) is a key concept in the modeling process of physical and hydrological studies of soil that plays a critical role in soil and water management. At the same time, the accuracy of the models used to describe the SMCC is affected by the trend of its parameters changes. The uncertainty analysis of hydraulic parameters of SMCC plays an important role in the modeling process, determining the model input parameters and evaluating the performance of the models. Therefore, the objective of this study was to evaluate the application of the GLUE simulation method, which is based on Monte Carlo simulation method, to estimate the uncertainty of alpha and n variables with constant assumption of other SMCC parameters, in three models of vanGenuchten, vanGenuchten-Mualem and vanGenuchten-Burden.

    Materials and Methods

    Initially, two soil samples were taken from Shahid Bahonar University of Kerman field and the SMCC for both soil samples (sandy loam and silty clay loam textures) was plotted on the basis of all three models using the Pressure Plate data and RETC Software and their moisture curve parameters were derived. Then, using the GLUE method, the uncertainty of alpha and n parameters in all three models were investigated. In addition, based on GLUE performance, the intrinsic uncertainty of each of the three models was evaluated for each of soil textures.

    Results

    The posterior distribution for each of the studied hydraulic parameters were obtained for three models in each textural class. The 95% confidence interval of SMCC simulations was obtained for all three models in two texture classes as the main output of this study. To quantify the uncertainty of the models, four uncertainty assessment indices were calculated and evaluated. Based on the evaluation indices, the best models for silty clay loam and loamy sand were the vanGenuchten-Mualem model (PCI = 85.71, d-factor 0.2013, S = 0.079, T = 0.4642) and the vanGenuchten model, (PCI = 28.75, d-factor = 0.0766, S = 0.6453, T = 1.1034) respectively.

    Conclusion

    The results of the posterior distributions diagrams showed that the alpha and n hydraulic variables were less identifiable in the calibration process and could not determine the optimal range for them, therefore, these two variables play a major role in the uncertainty of soil moisture curve. Also the uncertainty analysis of all three models showed that GLUE method was able to estimate soil moisture curve points so that the moisture curve obtained by RETC software for all three models was within 95% confidence level. The presence of about 85% of the soil moisture curve points for silty clay loam texture within the 95% confidence interval indicates the high capability of the GLUE method.

    Keywords: Monte Carlo method, Uncertainty, van Genuchten models
  • Roghaie Hamzenejhad, Ebrahim Sepehr *, Abas Samadi, Mir Hasan Rasouli Sadaghiani, Habib Khodaverdiloo Pages 213-228
    Background and objectives

    Lead (Pb) is a toxic heavy metal and is a ubiquitous contaminant in terrestrial and aquatic environments. The major inputs of Pb in aquatic systems come from drainage and surface runoffs effluent discharges from industries. Lead could be removed effectively by adsorption on a range of natural adsorbents. Biochar is a relatively novel sorbent produced by the pyrolysis of a feedstock under oxygen-limited or anaerobic conditions and usually has adsorption ability for heavy metals due to its higher surface area and cation exchange capacity. Agricultural residues, especially grape pruning residues, being produced in large quantities in the vineyards, are inexpensive and efficient biosorbents for Pb removal, hence, this study aimed to examine the potential mechanisms of Pb removal from aqueous solution by grape pruning residues and its biochars.

    Materials and methods

    In order to study the lead (Pb) adsorption behavior by grape pruning residue and its biochar, batch experiments carried out with different initial concentration of Pb (0 to 200 mg/L) with 0.03 M NaNO3 as a background solution. The effect of pH (4, 5, 6), ionic strengths (0.01, 0.03, 0.1 M) and temperature (10, 20, 30, 40 0C) were investigated.

    Results

    The results showed that the adsorption capacity of adsorbents increased with increasing initial concentration, pH and decreasing ionic strengths. The adsorption data were well fitted with Langmuir and Dubinin-Radushkevich models compared to Freundlich and Temkin models. Sorption capacity factors (qmax, KF, B, qD) and sorption energy factors (n, KL, KT) of gape pruning residue biochar was more than grap pruning residue. Temperature of background solution significantly affected Pb adsorption and the highest adsorption capacity was obtained at 40 0C. The sorption energy parameter (E) of Dubinin-Radushkevich isotherm (3.6 to 7.6 kJ mol-1) and negative Gibbs free energy (∆G) values (-16 to -21 kJ mol-1) revealed the physical adsorption and spontaneous of Pb adsorption on the grape pruning residue and its biochar, respectively. The entropy (ΔS) and change in enthalpy (ΔH) were found to be 0.002 J mol-1 K-1 and 0.31 kJ mol-1 for grape pruning residue and 0.002 J mol-1 K-1 and 0.40 kJ mol-1 for grape pruning residue biochar, reflecting an affinity of Pb on the bioadsorbents and endothermic nature of Pb adsorption reaction.

    Conclusion

    This study revealed that the optimized pH and ionic strengths to reach the maximum sorption could be obtained based on the isotherm experiments, while the thermodynamic investigations could be of help to find the optimum temperature to achieve the most effective sorption by given adsorbent. Results from this study suggested that grape pruning residue and its biochar are effective adsorbent for the removal of Pb from wastewater, since it is a low-cost, abundant and locally available.

    Keywords: Gape pruning residue, Biochar, Lead, Adsorption isotherm, Adsorption thermodynamic
  • Reza Teimourey, Amir Ahmad Dehghani * Pages 229-236
    Background and Objectives

    The estimation of sediment load is vital for designing the crossing structure and rehabilitation of rivers. Bed load transport in alluvial channels has been studied extensively and different equations are presented based on laboratory or field data. Estimating of bed load transport rates using different equations gives different results. Due to the complexity of the interaction between sediment transport and flow behavior, there is still a high level of discrepancy ratio between the estimated and the measured values. Therefore, in each river, according to its hydraulic and geometrical conditions, it is necessary to choose the best equation that has a higher accuracy to estimate bed load in that river. In order to achieve a better estimate of an equation, we must carefully compare the conditions of the study area with the conditions and assumptions in which each equation is formed, so that a more appropriate and logical answer can be found which is closer to reality. Therefore, it is very important to achieve new and innovative methods that can improve accuracy in calculating different estimation methods for sediment loads in rivers. According to different methods of estimating sediment load in the rivers and their high computing volume the need for a comprehensive computational software to increase accuracy, as well as to compare the different results obtained from these methods in this field, is vital.

    Materials and Methods

    Considering that there is still no software that can use most of the existing equations to calculate sediment load in the rivers and provide the best equation among them, in this research by developing a user-friendly software named “Sediment Transport Estimator (STE)”, which is designed in the VB.NET programming language in the Windows environment, the ability of available equations of estimating bed load in Babolrood River of Mazandaran province in 3 reaches with the names of Anarestan, Daronkola and Kelarikola, in which bed load is measured, has been evaluated.

    Results

    The results showed that by using the developed software the best method for estimating bed load in the studied river is Toffaleti method with an abundance of discrepancy ratio between 0.5 to 2, 69.2%. In this case, the abundance of discrepancy ratio between 0.5 to 2 for the reach of Anarestan, Daronkola and Kelarikola is 66.7, 100 and 50 percent, respectively.

    Conclusion

    The equations Toffaleti, Yang, Yalin, Einstein-Brown and Ackers-White, respectively, offer better results than other equations, and the equation Toffaleti, in which 69.2% of the data are calculating in discrepancy ratio range of 0.5 to 2, is giving the best results in the studied river.

    Keywords: bed load, Sediment transport Estimators, Assessment of bed load estimators, Babolroud
  • Seed Alireza Movahedi, Ebrahim Zenli Pages 237-244
    Background and Objective

    Potassium is one of the constituent elements of soil and plant. some plants are able to absorb about eight percent of there dry weight. Low grain size and high specific surface area (double diffusion layer) prevent potassium from spreading rapidly to the root of the plant. The purpose of this study was to investigate the effect of superabsorbent polymer A 200 and potassium and rainfed wheat loess soil.

    Materials and Methods

    In this investigation, the effects of superabsorbent polymer on soil humidity absorption were assessed .The study used a split-plot design format. Main plots were potassium sulfate fertilizer at 2 levels (200 Kg per hectare and no potassium sulfate) and sub plots were superabsorbent at 4 levels (0, 500, 1000, 2000 kg/ha) with4 repetitions. The research was carried out in Gorgan University of Agriculture Sciences and Natural Resources Research Farm located at SeyedMiran during 2014-2015 growing season. Row spacing was 20 cm, used 268/5 kg ha-1 (seeds were drilled manually). Fertilizer rates were based on soil test results and which were added to soil surface before planting and incorporated. Data analysis include the analysis of variance and mean comparisons using LSD and correlation which carried out using SAS software.

    Results

    Results showed that increasing potassium intake, stem length, straw and grain yield, number of tillers and panicles per square meter was significantly increased. As well as traits such as yield .The use of superabsorbent grain weight, tiller number, number of heads per square meter, number of grains per spike, , stem length and panicle length increased. The use of superabsorbent 200A of 2000 kg per hectare yield by an average of 4489/74kg per hectare The highest grain yield with potassium levels of performance compared to the plots without K, the interaction between potassium. Integrated use of super absorbent polymer and potassium fertilizer is not significant and improves some characteristics, and finally potassium fertilizer and super absorbent polymer yield and the most effective in increasing yield and yield components of wheat, respectively. By increasing potassium uptake, nitrogen uptake and its consumption efficiency increase The correlation between potassium and grains harvesting with grain and straw yield was also high. Correlation between grain yield and straw yield was respectively. 83.0 and 73.0.

    Conclusion

    soil moisture enhances the diffusion of potassium into root. In addition Increase soil moisture may induce increased microbial activity and decomposition of organic matter increased the concentrations of potassium and nitrogen in the soil.In the study, soil moisture with absorbent enhance the absorption of nitrogen and potassium and increase yield.

    Keywords: Polymer, coralation, moisture, diffusion