فهرست مطالب

دانش آب و خاک - سال سی‌ام شماره 4 (زمستان 1399)

نشریه دانش آب و خاک
سال سی‌ام شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/14
  • تعداد عناوین: 10
|
  • زهره محمدی، مجتبی بارانی مطلق*، محمداسماعیل اسدی، سید علیرضا موحدی نائینی، سمیه سفیدگر شاهکلایی صفحات 1-14

    خاک ورزی می تواند به طور قابل توجهی باروری و پایداری سیستم های نوین کشاورزی را تحت تاثیر قرار دهد. همچنین طبیعت شیمیایی فسفر خاک می تواند تحت تاثیر عملیات خاک ورزی قرار گیرد. هدف از این تحقیق، بررسی اثر خاک ورزی های مختلف بر شکل های معدنی فسفر خاک (فسفر لبایل، فسفر نسبتا لبایل، فسفر غیر لبایل و فسفر باقی مانده) با استفاده از روش عصاره گیری دنباله ای بوومن و کول (1978) بود. بدین منظور نمونه برداری خاک به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی از چهار روش خاک ورزی مختلف (مرسوم، بستر برآمده، کم خاک ورزی و بی خاک ورزی) از عمق های 8-0 و 16-8 سانتی متری در 5 تکرار صورت گرفت. نتایج نشان داد که مقدار فسفر معدنی کل و نیز شکل های مختلف فسفر معدنی به جز فسفر معدنی غیرلبایل در اثر خاک ورزی تغییرات معنی داری داشت. تغییر خاک ورزی از مرسوم به خاک ورزی های حفاظتی موجب افزایش معنی دار فسفر معدنی در شکل های لبایل، نسبتا لبایل و باقی مانده شد. بیش ترین تغییرات را فسفر معدنی لبایل از خود نشان داد، به گونه ای که میزان این شکل از فسفر از 51/9 میلی گرم بر کیلوگرم در خاک ورزی مرسوم به 37/21 میلی گرم بر کیلوگرم در کم خاک ورزی تغییر یافت که نشانگر افزایش حدودا 2 برابری بود. تیمار بی خاک ورزی با 678 میلی گرم بر کیلوگرم بالاترین و خاک ورزی مرسوم با 580 میلی گرم بر کیلوگرم کم ترین مقدار فسفر نسبتا لبایل را داشت. بیشترین و کمترین فسفر معدنی کل به ترتیب با مقادیر 95/522 و 98/441 میلی گرم بر کیلوگرم در بی خاک ورزی و خاک ورزی مرسوم مشاهده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تغییر خاک ورزی مرسوم به روش های خاک ورزی حفاظتی اثر قابل توجهی بر مقدار ذخایر فسفر خاک دارد.

    کلیدواژگان: خاک ورزی حفاظتی، خاک ورزی مرسوم، جزءبندی فسفر، عصاره گیری دنباله ای، فسفر معدنی
  • سعید قوام سعیدی نوقابی، مصطفی یعقوب زاده*، محمدحسین نجفی مود، مختار صالحی طبس صفحات 15-28

    خشکسالی یک پدیده خزنده محیطی است که اثرات مخرب زیادی بر اقتصاد، کشاورزی و جامعه دارد. این پدیده در بخش های شرقی، مرکزی و جنوبی ایران به دلیل آب و هوای خشک و نیمه خشک نمود بیشتری دارد. با توجه به اینکه خشکسالی هواشناسی با کمبود بارندگی آغاز می شود، بدین منظور، شاخص خشکسالی بارش استاندارد  (SPI)با مقیاس های زمانی مختلف (3، 6 و 12 ماهه) به کمک داده های گزارش پنجم، برای ایستگاه سینوپتیک نیشابور تعیین شد. داده های بارش مصنوعی به کمک شش مدل و دو سناریو انتشار RCP4.5 و RCP8.5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG تعیین گردید. در نهایت، با استفاده از داده های بارش، مقادیر شاخص خشکسالی SPI برای دوره پایه (2011- 1992) و دوره آتی (2039- 2020) برای سه مقیاس زمانی محاسبه شد. نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین مقدار متوسط بارش روزانه در مقیاس سالیانه برای دوره آتی تحت تاثیر سناریو RCP4.5 به ترتیب، مربوط به مدل های Canesm2 و MIROC بود و تحت تاثیر سناریو RCP8.5 مربوط به مدل های GISS-ES-R و Csiromk-3.6 می باشد. مقادیر شاخص SPI در مقیاس زمانی 12 ماهه نسبت به 3 و 6 ماهه شدت خشکسالی را بیشتر نشان می دهد. همچنین نتایج نشان داد تحت تاثیر سناریو RCP4.5 مدل های MIROC و GISS-ES-R و تحت تاثیر سناریو RCP8.5 مدل های Canesm2 و MIROC تعداد سال های خشک بیشتری را برآورد کرده اند.

    کلیدواژگان: بارش، سناریو انتشار، شاخص SPI، مدل GCM، مدل LARS-WG
  • وحیدرضا پیروزفر، سعید برومندنسب*، فرشاد صالحی صفحات 29-41

    به منظور کاهش تبخیر از سطح خاک و افزایش راندمان مصرف آب در ذرت دانه ای، پژوهشی در سال زراعی 96-1395 در مزرعه آزمایشی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایش شامل 3 سطح آبیاری (100، 80 و 60 درصد نیاز آبی)، و دو نوع لوله، نوار آبیاری قطره ای بالدار (نوار آبیاری با پوشش مالچ پلاستیکی به عرض 40 سانتی متر)، و بدون بال (بدون پوشش)، بود. برهمکنش معنی داری بین روش آبیاری و سطوح رطوبتی از نظر صفات تعداد برگ، وزن تر ساقه، وزن خشک ساقه و وزن صد دانه ذرت مشاهده شد؛ ولی از نظر سایر صفات، برهمکنش معنی داری مشاهده نشد. بیشترین میزان عملکرد دانه تحت تیمار رطوبتی 80 درصد نیاز آبی با میانگین 13650 کیلوگرم در هکتار به دست آمد، هرچند از این حیث، با تیمار 100 درصد  نیاز آبی اختلاف معنی داری نداشت. بیشترین میزان کارایی مصرف آب در تیمار 60 درصد نیاز آبی با میزان 81/2 کیلوگرم بر مترمکعب مشاهده شد. در بین روش های آبیاری نیز، آبیاری قطره ای نواری پوشش دار افزایش 13 درصدی عملکرد و کارایی مصرف آب را نسبت به روش دیگر آبیاری (قطره ای نواری بدون پوشش)، نشان داد که علت آن را می توان به کاهش میزان تبخیر از سطح خاک نسبت داد.

    کلیدواژگان: تبخیر، راندمان آبیاری، عملکرد دانه و مالچ پلاستیکی، نوار آبیاری قطره ای بالدار
  • عباس عباسی، کیوان خلیلی*، جواد بهمنش، اکبر شیرزاد صفحات 43-57
    به طور متداول برآورد پارامترهای سری زمانی خطی بر اساس روش های گرافیکی و تقریبی است. بنابراین استفاده از رویکردی جدید جهت افزایش سرعت و سهولت در دسترسی به بهترین مدل سری زمانی می تواند نقش مهمی در استفاده از این روش در پیش بینی وقایع هیدرولوژیک داشته باشد. در این تحقیق جهت تخمین پارامترهای سری زمانی آرما از رویکرد بهینه سازی بر مبنای الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. در این مطالعه با استفاده از روش ترکیبی الگوریتم ژنتیک - آرما پیش بینی خشکسالی در سه ایستگاه منتخب حوضه آبریز دریاچه ارومیه شامل تبریز، سقز و ارومیه بر اساس شاخص خشکسالی SPEI مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بر اساس آزمون BDS در هر سه ایستگاه و در همه مقیاس های زمانی سری قابلیت پیش بینی پذیری را دارد. همچنین به منظور بررسی میزان قابلیت اطمینان به مدل پیش بینی، از آماره Ljung-Box استفاده شد که مقادیر p-value آن در همه ایستگاه ها و مقیاس های زمانی بزرگتر از 05/0 می باشد که نشانگر تصادفی بودن باقی مانده های مدل و قابل اطمینان بودن آن است. همچنین بهترین مدل سری زمانی در مقیاس های زمانی مختلف محاسبه و بر اساس آن پیش بینی شاخص SPEI انجام گرفت. نتایج بخش پیش بینی نشان داد که روش ترکیبی الگوریتم ژنتیک - آرما در مقیاس های زمانی بلندمدت شاخص SPEI در همه ایستگاه ها از دقت مناسب برخوردار است، ولی در مقیاس های زمانی کوتاه مدت عملکرد آن مناسب نمی باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، تخمین پارامتر، خشکسالی، دریاچه ارومیه، سری زمانی
  • منوچهر قنبری یامچی، شاهین اوستان*، عادل ریحانی تبار صفحات 59-73
    هدف از این پژوهش بررسی توزیع شکل های شیمیایی سرب، روی، کادمیم و مس در دو غلظت و سه pH مختلف در یک خاک آهکی بود. سرب و روی در دو غلظت 1 و 10 میلی مول بر کیلوگرم و مس و کادمیم در دو غلظت 1/0 و 1 میلی مول برکیلوگرم از منبع نمک نیتراتی در سه سطح  pH6، 7 و 8 به خاک افزوده شدند. نسبت خاک به محلول 1 به 20 در نظر گرفته شد. خاک ها در دمای C° 1 ± 30  به مدت 30 روز در انکوباتور نگهداری شدند. شکل های شیمیایی فلزها در خاک به روش تسیر تعیین شد. نتایج نشان داد که pH بر توزیع شکل های سرب و روی بومی خاک تاثیر نداشت. با افزایش pH از 6 به 8، شکل باقی مانده مس بومی کاهش یافته و شکل آلی آن افزایش یافت. با توجه به حد تعیین مقدار (LOQ) دستگاه جذب اتمی، کادمیم بومی خاک قابل اندازه گیری نبود. تاثیر pH بر توزیع فلزها بین شکل های مختلف بسته به نوع فلز و غلظت آن متفاوت بود. شکل های اکسیدی و آلی در غلظت کم سرب و شکل های اکسیدی و کربناتی در غلظت زیاد این فلز غالب بودند. همچنین، روی و مس افزوده شده به ترتیب بیشتر به شکل های اکسیدی و آلی تجمع یافتند. کادمیم افزوده شده در غلظت کم به شکل آلی و در غلظت زیاد به شکل تبادلی تجمع یافت. نتایج نشان داد که با 10 برابر شدن غلظت اولیه فلزها، فاکتور تحرک فلزها به طور متوسط 8/1 برابر افزایش یافت. فاکتور تحرک فلزها با افزایش pH تغییر قابل ملاحظه ای نکرد.
    کلیدواژگان: روش تسیر، خاک آهکی، شکل بومی فلز، فاکتور تحرک، pH
  • رامین وفایی پورسرخابی* صفحات 75-87
    پدیده ی رسوبگذاری به دلیل تاثیر آن در ظرفیت انتقال و عملکرد هیدرولیکی سازه های انتقال آب به عنوان یکی از مسایل مهم در مهندسی آب تلقی می شود. با توجه به تاثیر عوامل مختلف در پیش بینی میزان انتقال بار رسوبی، تعیین دقیق پارامترهای تاثیرگذار کاری دشوار و پیچیده است. در تحقیق حاضر کارایی روش های هوشمند رگراسیون فرآیند گاوسی (GPR) و سیستم استنتاج عصبی- فازی انطباقی (ANFIS) در پیش بینی رسوبات ماسه ای در لوله های دایروی شکل با بستر زبر و غیر زبر مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از چندین سری داده ی آزمایشگاهی، مدل های متفاوتی با در نظر گرفتن تاثیر پارامترهای هیدرولیکی و مشخصات ذرات رسوبی تعریف گردیده و در لوله های با بستر زبر و غیر زبر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله دقت بالای روش به کار رفته در تحقیق را به اثبات رساند. مطابق با نتایج در برآورد مقدار بار رسوبی تنها استفاده از پارامترهای هیدرولیکی منجر به جواب های دقیقی نمی گردد و مشخصات ذرات رسوبی نیز در تخمین این پارامتر تاثیرگذار است. با انجام آنالیز حساسیت مشخص شد که عدد فرود ذرات رسوبی تاثیرگذارترین پارامتر در تخمین بار رسوبی در لوله های دایروی شکل است. همچنین نتایج حاصله نشان داد که زبری بستر و دیواره های لوله بر انتقال ذرات رسوبی موثر بوده و افزایش زبری باعث کاهش دقت نتایج می گردد.
    کلیدواژگان: بستر زبر، رسوبات ماسه ای، روش داده گرا، ظرفیت انتقال، لوله های دایروی شکل
  • سهیلا سادات هاشمی* صفحات 89-103

    شناسایی نوع کانی های اجزاء خاک هایی که پوشش گیاهی متفاوت دارند، دارای اهمیت ویژه ای است. هدف از این مطالعه بررسی کانی های اجزای خاک تحت کشت مداوم است. بدین منظور، سه منطقه با رژیم رطوبتی خاک مشابه (زریک) شامل دشت های گیان، درود و کنگاور انتخاب شدند. 13 خاک رخ با تاریخچه کشت زراعی و ویژگی های متفاوت انتخاب و خاک رخ ها حفر و تشریح شدند. خاک های انتخاب شده تحت کشت برنج، گندم، کلزا، چغندرقند بودند. نمونه ها از افق های مختلف جمع-آوری شدند و ویژگی های فیزیکوشیمیایی و کانی شناسی آنها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. تمامی اجزای خاک شامل سه جزء شن، سیلت و رس جدا شدند و محتوی کانی آنها تعیین شد. نتایج تجزیه های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های الکترونی عبوری و روبشی نشان داد که بیشترین فراوانی نسبی کانی های جزء رس در کشت برنج به ترتیب شامل کلرایت> ورمی کولایت> اسمکتایت> ایلایت می باشد. شرایط غرقابی وضعیت مناسبی را برای پایداری کانی های کلرایت و ورمی-کولایت فراهم کرده است. حضور ورمی کولایت در کشت برنج را می توان به دلیل هوازدگی بیوتایت دانست. بیشترین مقدار اسمکتایت در جزء رس کشت زراعی چغندرقند و سپس در کلزا دیده شد. نوتشکیلی اسمکتایت حاوی کلسیم، بعنوان کاتیون قابل تبادل در خاک های کشت شده غالب است. کانی های مختلط کلرایت-ورمی کولایت، ایلایت-اسمکتایت و ایلایت-ورمی-کولایت در جزء سیلت کشت برنج به طور غالب و سپس در کشت چغندرقند و کلزا مشاهده شدند، تغییرپذیری جزء شن ناچیز و در تمامی کشت ها تقریبا مشابه بود.

    کلیدواژگان: رس، زریک، سیلت، کانی شناسی، کشت زراعی
  • سیمین گنجه ای، ناصر شیری*، جلال شیری صفحات 105-117
    آب های زیرزمینی از منابع مهم بهره برداری در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. در دشت آذرشهر، به دلیل کاهش میزان بارش سالانه و کمبود رواناب سطحی، منابع آب زیرزمینی نقش مهمی در تامین نیازهای آبی کشاورزی، شرب و مصارف خانگی و صنعتی دارد. هدف از این پژوهش ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی دشت آذرشهر جهت آبیاری کشاورزی و نیز بررسی تغییرات EC و SAR با استفاده از روش زمین آمار است. به همین منظور برای پیش بینی پراکنش مکانی پارامتر های کیفی آب که شامل SO4، Cl، TDS، EC، SAR هستند، از نمونه های 47 حلقه چاه این منطقه که طی سال های 1382تا 1396 اندازه گیری شده اند، استفاده شد. برای انتخاب بهترین روش میان یابی، روش های کریجینگ با واریوگرام گوسین و IDW ارزیابی شدند که نتایج نشان داد، روش کریجینگ با واریوگرام گوسین دارای RMSE کمتر وNS بیشتری می باشد. بر اساس نتایج حاصل از پهنه بندی EC، SAR و همچنین طبقه بندی آب زیرزمینی منطقه بر اساس دیاگرام ویلکاکس، کیفیت آب زیرزمینی دشت آذرشهر اغلب در کلاس خیلی شور (C4S1) می باشد. علت بالا بودن شوری آب این منطقه، برداشت های زیاد آب از آبخوان دشت آذرشهر است.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، آذرشهر، زمین آمار، کیفیت، ویلکاکس
  • یلدا نوروزی قراگزلو، محمدرضا نیکو*، ایوب کریمی جشنی، مریم دهقانی صفحات 119-132

    مدیریت صحیح منابع آب های زیرزمینی به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین کننده آب در دنیا، از اهمیت زیادی برخوردار است. از جمله اقدامات مهم مدیریتی در این زمینه، ارزیابی میزان آسیب پذیری آب های زیرزمینی با هدف اولویتبندی این منابع از منظر بهره بر داری، مدیریت و کنترل میزان آلودگی های وارد شده در مناطق مختلف و هزینه های لازم برای مدیریت آبخوان در نقاط مختلف می باشد. در این تحقیق، از رهیافتی بر مبنای روش دراستیک، مدل تصمیم گیری چندمعیاره و مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، جهت ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت شیراز استفاده شد. روش تصمیم گیری چندمعیاره جهت اصلاح رتبه های مدل دراستیک و مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه سازی وزن های پارامترهای مدل دراستیک متناسب با خصوصیات هیدروژیولوژیکی و میزان غلظت نیترات موجود در دشت مورد مطالعه استفاده گردید. این امر با این هدف صورت می گیرد که شاخص آسیب پذیری دراستیک بیشترین ضریب همبستگی را با میزان غلظت نیترات که از مهمترین آلاینده های موجود در منطقه مورد مطالعه است، داشته باشد. همچنین با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، نقشه های پهنه بندی آسیب پذیری آبخوان دشت شیراز تهیه شد. نتایج مدل پیشنهادی نشان می دهد که نواحی جنوب و جنوب شرقی به ترتیب در محدوده آسیب پذیری خیلی زیاد و زیاد قرار دارند. میزان ضریب همبستگی پیرسون حاصل از بهینه سازی و اصلاح وزن ها و رتبه های مدل پیشنهادی با غلظت نیترات برابر 80 درصد می باشد که این امر دقت نقشه های پهنه بندی آسیب پذیری آبخوان تهیه شده بر مبنای روش GA-AHP را تایید می کند.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری آبخوان، بهینه سازی الگوریتم ژنتیک، تصمیم گیری چندمعیاره، دراستیک، سیستم اطلاعات جغرافیایی
  • محمود شعبانپور شهرستانی*، فرشته غلامی، سید حسین پیمان، هاجر ایران خواه، مینا رسولی صفحات 133-144

    خاکورزی از اجزای مهم مدیریت خاک است، آزمایشی به صورت بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در کرت هایی به ابعاد 10 متر پس از برداشت برنج در اراضی شالیزاری انجام شد. چهار تیمار خاکورزی شامل خاکورزی اولیه با گاوآهن برگرداندار+ خاکورزی ثانویه با روتیواتور (T1)، دو بار خاکورزی با گاوآهن برگرداندار در جهت عمود بر هم (T2)، بدون خاکورزی (T3) و یک بار خاکورزی با گاوآهن برگرداندار (T4) بودند. شبدر برسیم (Trifolium alexandrinum) به عنوان کشت دوم پس از برداشت انتخاب شد. شش ماه پس از کاشت نمونه برداری از خاک صورت گرفت و عملکرد شبدر تعیین شد. نتایج نشان داد که میانگین وزنی قطر خاکدانه (MWD)، میانگین هندسی قطر خاکدانه (GMD)، عملکرد شبدر، مقاومت مکانیکی خاک، جرم مخصوص ظاهری و تخلخل خاک در روش های مختلف خاک ورزی اختلاف معنی داری دارد، کمترین عملکرد و بیشترین مقدار MWD، GMD، مقاومت مکانیکی خاک و جرم مخصوص ظاهری مربوط به تیمار T3 بود. تیمار T1 بیش ترین عملکرد محصول را داشت، علت آن هم تخلخل بیشتر، مقاومت مکانیکی و جرم مخصوص ظاهری کم تر و کوچک بودن اندازه خاکدانه های ایجادشده به وسیله روتیواتور است. نتایج نشان می دهد که اگرچه روش بدون خاک ورزی باعث افزایش قطر و بهبود پایداری خاکدانه می شود، ولی به دلیل فشردگی خاک و افزایش جرم مخصوص ظاهری و مقاومت مکانیکی خاک منجر به افت عملکرد محصول می شود، درحالی که استفاده از گاوآهن برگردان دار و روتیواتور نسبت به سایر روش ها باعث بهبود خصوصیات فیزیکی خاک و افزایش عملکرد محصول کشت دوم در اراضی شالیزاری می شود.

    کلیدواژگان: خاکورزی، خصوصیات فیزیکی خاک، شبدر برسیم، شالیزار، عملکرد محصول
|
  • Zohreh Mohammadi, Mojtaba Baranimotlagh *, MohammadEsmaeil Asadi, Seyed Alireza Movahedi Naeini, Somayeh Sefidgar Shahkolaie Pages 1-14

    Tillage can significantly influence the productivity and sustainability of modern farming systems. In addition, the chemical nature of soil P is affected by tillage practice. The aim of this work was to determine changes of inorganic P fractions in a soil (labile, moderately labile, nonlabile, residual) under different tillage managements using Bowman and Cole (1978) procedure. Soil samples were taken from four different tillage treatments {conventional tillage (CT), Raised Bed Tillage (RB), Minimum Tillage (MT) and No-Tillage (NT)} from 0-8 and 8-16 cm depths with a factorial randomized complete block design with 5 replicates. The results showed that the tillage systems had significant effect on total P and all inorganic phosphorous except on nonlabile inorganic phosphorus. The change in soil tillage from conventional to conservation tillage significantly increased the amount of inorganic phosphorus forms (labile P, moderately labile P, residual P).  The most significant variation belonged to in labile inorganice phosphorus, in which the amount of labile inorganic phosphorus in conventional tillage (9.51 mgkg-1) increased to 21.37 mgkg-1 in minimum tillage (MT), indicating an increase of approximately 2 times compared to conventional tillage. No-tillage treatment showed the highest amount of moderately labile P (678 mgkg-1) and the lowest amount (580 mgkg-1) was in conventional tillage. The highest and lowest amounts of total inorganic P (522.95 and 441.98 mgkg-1) were observed in No-tillage and conventional tillage, respectively. The results of this study indicated that the change in soil tillage from conventional to conservation tillagehas considerable effect on soil P reserve.

    Keywords: The effect of Different Tillage Managements on Soil Inorganic Phosphorus Forms
  • Saeed Ghavam Saeedi, Mostafa Yaghoobzadeh *, MohammadHosein Najafi Mood, Mokhtar Salehi Tabas Pages 15-28

    Drought is a crawling environmental phenomenon that has a major impact on the economy, agriculture and society. This phenomenon is more pronounced in the eastern, central and southern parts of Iran due to its dry and semi-arid climate. According to the fact that the meteorological drought starts by the rainfall shortage, so, the standard precipitation index (SPI) with different time scales (3, 6 and 12 months) are obtained for the Neyshabour synoptic station using the fifth report data. Precipitation synthetic data were determined using the 6 models and the two RCP4.5 and RCP8.5 emission scenarios of the LARS-WG downscaling model. Finally, using the rainfall data, the value of SPI drought index for the base period (1992-2011) and the future period (2020-2039) were calculated in the three-time scales. The results showed that the highest and lowest daily precipitation mean values in the yearly scale for the future period under influence of the RCP 4.5 scenario the Canesm2 and MIROC models and under influenced of the RCP8.5 scenario belonged to the GISS-ES-R and Csiromk-3.6 models, respectively. The SPI values at 12-month time scale showed more drought intensity than the 3 and 6-month periods. The results also showed that under the RCP4.5 scenario the MIROC and GISS-ES-R models and under the RCP8.5 scenario the Canesm2 and MIROC models estimated a greater number of dry years.

    Keywords: Emotion scenario, GCM model, LARS-WG model, Precipitation, SPI index
  • Vahidreza Piroozfar, Saeed Boroomandnasab *, Farshad Salehi Pages 29-41

    In order to reduce evaporation from the soil surface and to increase the water use efficiency in maize, a research was conducted as a factorial experiment based on the randomized complete block design with three replications at the experimental field of Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz in 2016-2017. The experiments were carried out using three levels of irrigation (application 100, 80 & 60 percent of the crop water requirement) and two types of tubes (with a plastic mulch cover having the width of 40 cm [winged tape] and without cover [tape without wing]). Significant interactions were observed between irrigation and moisture levels in some parameters such as number of leaves, stem fresh and dry weight and 100-seed weight, although no significant interaction were observed among the other parameters. The maximum grain yield was obtained in treatment with 80% water requirement with average weight of 13650 kg ha-1, however, it had no no meaningful difference with 100% water requirement treatment. The maximum water use efficiency was observed in treatment of 60% water requirement, with 2.81 kg/m3. Between irrigation methods, the winged method increased 13% both of the grain yield and water use efficiency compared to those with the non-winged method of irrigation in this study, which can be attributed to the reduced evaporation from the soil surface.

    Keywords: Efficiency irrigation, Evaporation, Plastic mulch, Tape drip irrigation, GrainYield
  • Abbas Abbasi, Keivan Khalili *, Javad Behmanesh, Akbar Shirzad Pages 43-57
    So far, the linear time series parameters are estimated, generally based on graphical and approximate methods. Therefore, the use of a new approach to increase the speed and ease of access to the best time series model can play an important role in using this method for predicting hydrological events. In this research, an optimization approach based on genetic algorithm has been used to estimate the ARMA time series parameters. A hybrid of Genetic Algorithm-ARMA method was used to drought prediction at three selected stations in the Urmia Lake basin, including Tabriz, Saqhez and Urmia, based on the SPEI drought index. The results showed that according to the BDS test, the model had the ability to predict the drought in all three stations and in all time scales. The Ljung-Box statistic was also used to evaluate the reliability of the prediction model. Its p-value at all stations and time-scales were greater than 0.05 which indicated the residuals of models were random and reliable. Also, the best time series model was calculated at different time scales and based on this, the SPEI index was predicted. The results of the prediction section showed that ARMA-GA hybrid method had a high accuracy at all long-term time scales of SPEI index at all the stations, but its performance was not suitable for short-term time scales.
    Keywords: Drought, Estimated parameters, genetic algorithm, Time Series, Urmia lake
  • Manoochehr Ghanbari Yamchi, Shahin Oustan *, Adel Reyhanitabar Pages 59-73
    The aim of this study was to investigate the chemical forms of Pb, Zn, Cd, and Cu in two concentrations and three pH values in a calcareous soil. Metals as nitrate salts were added at two levels of 1.0 and 10 mmol kg-1 for Pb and Zn and at two levels of 0.1 and 1 mmol kg-1 for Cu and Cd all at three levels of pH (6, 7 and 8). The soil to solution ratio (w/v) was 1 to 20. The soils were incubated at 30±1°C for 30 days. Chemical forms of metals in the soils were determined by Tessier method. The results showed that the distribution of native forms of Pb and Zn was independent of pH. With increasing pH values from 6 to 8, the residual form of Cu decreased, whereas its organic form increased. Regarding the limit of quantitation (LOQ) for the atomic absorption instrument, the native cadmium was not measurable. The effect of pH on metal distribution between different forms varied with respect to metal nature and its concentration. The oxide and organic forms were dominant in low concentration of Pb and the oxide and carbonate forms were dominant in high concentration of this metal. Moreover, the added Zn and Cu were mainly dominated in oxide and organic forms, respectively. The added Cd was accumulated in organic form at low concentration and accumulated in exchangeable form at high concentration.
    Keywords: Calcareous soil, native metal, Mobility factor, pH, Tessier method
  • Ramin Vafaei Pousorkhabi * Pages 75-87
    Sedimentation is one of the important phenomena in water engineering due to its effect on the transport capacity and hydraulic performance of water transport structures. As there are numerous factors that affect this phenomenon, it is difficult to accurately determine the most influential parameters. In the present study, the efficiencies of intelligent Gaussian Process Regression (GPR) and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) approaches in the prediction of sandy sediments in circular pipes with rough and smooth beds have been evaluated. Using several series of laboratory data, different models were defined with considering the impacts of hydraulic parameters and sediment particle characteristics and evaluated for rough and smooth pipes. The results showed a high accuracy of the methods used in the present research. According to the results in estimating the sediment load in circular pipes using only hydraulic parameters did not lead to accurate results, and the properties of sediment particles also affect the estimation process of this parameter. With performing sensitivity analysis, it was observed that the particle's Froude number is the most important parameter in the estimation of sediment load in circular pipes. Also, the results showed that the bed and walls roughness of pipes was effective in sediment transport and the increase of roughness values reduced the accuracy of the results.
    Keywords: Circular pipes, Data driven approach, Rough bed, Sandy sediments, Transport capacity
  • Soheila Sadat Hashemi * Pages 89-103

    The identification of soil fractions minerals types that have different vegetations is a matter of special importance. The aim of this study is investigation of the soil particles’minerals under continues cultivation. Hence, three different regions with similar soil moisture regime (xeric) including Gyan, Doroud and Kangavar plains were selected. Then 13 pedons with different properties and crops’cultivation history were selected and soil profiles were dug and analysed. The selected soils were under cultivation of rice, wheat, canola and sugar beet. Soil samples were collected from different horizons and their physicochemical and mineralogical characteristics were measured in the laboratory. All size fractions were separated and content of minerals in sand, silt and clay fraction was determined. X-ray diffraction, TEM and SEM analysis results from clay fraction in rice cultivation indicated that the most semi quantitative of minerals is sequential: chlorite> vermiculite> smectite> illite. The ponding condition provided a suitable posotion for stability of chlorite and vermiculite minerals. The presence of vermiculite in paddy rice might cause biotite weathering. The most of smectite content was observed in clay fraction in sugar beet cultivation and then in canola cultivation. The neoformation of smectite containing Ca as exchangeable cation was dominant in cultivated soils. The mixed minerals as vermiculite–chlorite, illite- smectite and illite-vermicultie were predominantly observed in silt fraction under rice cultivation and then in sugar beet and canola cultivations. The variability of sand fraction mineral was negligible and it was similar in all cultivation almost.

    Keywords: Clay, Crop cultivation, Mineralogy, Silt, Xeric
  • Simin Ganjei, Naser Shiri *, Jalal Shiri Pages 105-117
    Groundwater is an important source of exploitation in arid and semiarid regions. In the Azarshahr plain, due to the reduction in annual precipitation and lack of surface runoff, groundwater resources play an important role in supplying agricultural, drinking, industrial and domestic water requirements. The aim of this study was to evaluate the quality of groundwater resources in Azarshahr plain for agricultural irrigation and to analyze the EC and SAR variations by using geostatistical methods. So, for spatial mapping of SO4, Cl, TDS, EC and SAR, the observational data from 47 wells in this region, which were measured during the years 2003-2017, were utilized. In order to select the best interpolation method, Kriging approach with Gaussian variogram and IDW methods were used. The obtained results revealed that the Kriging with Gaussian variogram showed the lowest RMSE and the highest NS values. The results of the groundwater quality classification (using Wilcox diagram) and EC/ SAR zoning showed that the groundwater quality in the Azarshahr plain is very saline (C4S1) in most of the cases, which might be linked to the higher amounts of withdrawals from the aquifer.
    Keywords: Azarshahr, Geostatistic, Groundwater, Quality, Wilcox
  • Yalda Norouzi Gharagezloo, MohammadReza Nikoo *, A .Karimi, M .Dehghani Pages 119-132

    Proper management of groundwater resources, as the main source of fresh water, is very important. Groundwater vulnerability assessment has been applied as a management tool for prioritizing the use of resources, controling the contaminant transfer and adopting cost-effective ways for aquifer management. This study has adopted a novel approach based on DRASTIC method, analytic hierarchy process (AHP), and genetic algorithm (GA) optimization method to assess the vulnerability of Shiraz aquifer. AHP was utilized to modify the rank of DRASTIC model’s parameters and GA optimization model was used to optimize the weights of DRASTIC parameters based on hydro-geological characteristics and nitrate concentrations of the Shiraz aquifer. The main aim of the GA-AHP model was to maximize the DRASTIC index correlation with nitrate concentration. The vulnerability map of Shiraz plain was provided using geographic information system (GIS). The results suggested that the southern and southeastern areas of Shiraz plain were faced with very high and high classes of vulnerability, respectively. The Pearson correlation coefficient between the developed vulnerability index and the nitrate concentrations was estimated as 80%, which confirmed the accuracy of the vulnerability map of Shiraz plain.

    Keywords: Groundwater vulnerability, genetic algorithm, Multi-criteria decision making, DRASTIC, Geographic Information System (GIS)
  • Mahmoud Shabanpour *, Fereshte Gholami, H .Iran Khah, M. Rasouli Pages 133-144

    Soil tillage is an important element of soil management. Tillage type implement depends on factors, such as soil structure, aggregate stability, texture, crop rotation, erosion potential, moisture conditions and time of cultivation. This experiment was carried out with four treatments with three replications as a randomized complete block design. The treatments were tillage with moldboardplough plus rotivator (T1), twice crossover tillage with moldboard plough (T2), no tillage (T3) and once tillage with moldboardplough (T4). Berseem clover was selected as the second cropping production. Soil samples were taken and yield of production was determined after six month. The results showed that mean weight diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD), yield of production, penetration resistance, bulk density, porosity and aggregate size in different tillage methods had significant differences. Compare mean showed the minimum of yield and the maximum of MWD, GMD, penetration resistance and bulk density were all related to no tillage treatment, while the maximum yield obtained from T1 treatment. It may be caused by the higher porosity, lower penetration resistance and bulk density and smaller size of aggregates resulted by the rotivator. Result shows that however no tillage method caused the increase of diameter and improvement of aggregate stability, it also caused soil compaction, higher bulk density and penetration resistance, these factors will result in the decreasing of yield. Whereas, the use of moldboardplough and rotivator has the better result than other methods of improvement of soil physical properties and increasing in second cropping of yield production in paddy fields.

    Keywords: Berseem clover, paddy fields, Product yield, Second crop, Soil physical properties