فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و یکم شماره 8 (پیاپی 56، آبان 1399)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و یکم شماره 8 (پیاپی 56، آبان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/08/20
  • تعداد عناوین: 20
|
  • حسین دهبان، کیومرث ابراهیمی*، شهاب عراقی نژاد، جواد بذرافشان صفحات 1881-1893
    پیش بینی بارش یکی از ابزارهای مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب به حساب می آید. اخیرا از روش های جدیدی به نام مدل های دینامیکی جو برای پیش بینی بسیاری از متغیرهای هیدرو-اقلیمی از جمله بارش استفاده می شود. قبل از استفاده از پیش بینی‎های این مدل ها در برنامه ریزی و تصمیم‏گیری، لازم است ارزیابی دقت و تصحیح اریبی آن ها انجام شود. از این رو هدف مقاله حاضر، تصحیح اریبی و ترکیب نتایج پیش‎بینی بارش مربوط به مجموعه ای از مدل‎های پیش‎بینی دینامیکی جهانی می‎باشد. برای این کار، ابتدا نتایج پیش‎بینی بارش هریک از مدل‎ها به صورت جداگانه با داده‎های بارش ایستگاهی منطقه برای دوره تاریخی 1982 تا 2017 مقایسه شدند و خطای سامانمند هریک از آن ها به روش نگاشت چندک تصحیح شد. این کار برای افق های پیش بینی مختلف و برای پیش بینی های صادره از ماه های مختلف انجام شده است. در گام بعدی متناسب با دقت هر یک از مدل‎های پیش بینی، سامانه پیش‎بینی ترکیبی یا چند مدلی با استفاده از روش میانگین گیری بیزین توسعه داده شد. نتایج نشان داد پس از تصحیح اریبی به روش نگاشت چندک، حداقل یک مدل پیش بینی از 78 مدل پیش بینی دارای همبستگی نسبتا بالا در حدود 7/0 می باشد. این نتیجه برای افق پیش بینی 1 ماه آینده بیشتر دیده شد. بعد از ترکیب 78 عضو پیش بینی با استفاده از روش میانگین گیری بیزین، این میزان همبستگی به بیشتر از 8/0 افزایش یافت. بنابراین با تصحیح اریبی و ترکیب مدل های پیش بینی با یکدیگر، دقت بارش پیش بینی شده به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پیش بینی بارش، مدل های NMME، عدم قطعیت، میانگین گیری بیزین، نگاشت چندک
  • افشین یوسف گمرکچی*، علیرضا حسن اقلی، مهدی اکبری، مهرزاد مستشاری (محصص)، علیرضا فخر واعظی صفحات 1895-1905

    شرایط آب و هوایی و ویژگی های خاک همچون شوری از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار در پوشش گیاهی هر منطقه هستند. شور شدن آبهای زیرزمینی و انباشتگی نمک‏ در لایه‏های سطحی خاک در اثر تبخیر و خیز مویینگی، موجب ایجاد شوره‏زار در بخشی از دشت قزوین شده که آثار سویی را در رشد گونه‏های گیاهی در محدوده ای به گستره 60 هزار هکتار داشته است. به منظور کنترل اثرات مخرب توسعه شوره زار در منطقه، زهکش حایل در هسته مرکزی شوره زار احداث شده است. پژوهش حاضر با هدف تحلیل اثر بخشی احداث زهکش حایل بر روند تغییرات شوری خاک و پوشش گیاهی در طی 5 سال، با احداث 10 قرق انجام گرفت. جهت بررسی اثرات احداث زهکش، تحلیل آماری به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد. نتایج اندازه گیری ها نشان دهنده آن است که هدایت الکتریکی خاک عمقی به طور میانگین 18 درصد بیشتر از هدایت الکتریکی خاک سطحی است. نتایج مقایسه میانگین هدایت الکتریکی خاک بر پایه روش دانکن نشان داد میانگین هدایت الکتریکی خاک در سال 1392 دارای بیشترین مقدار و در سال چهارم پس از شروع تحقیق  دارای کمترین مقدار بوده است. با توجه به آنکه عمده منبع آبشویی خاک در محدوده قرق های احداث شده، رواناب مسیل ها می باشد لذا مهمترین علت تغییرات هدایت الکتریکی خاک با گذشت سال های مختلف را می توان به میزان بارندگی بهاره مرتبط دانست. نتایج تحلیل آماری نشان داد هدایت الکتریکی خاک به صورت تدریجی با گذشت سال های مختلف در قرق های احداث شده، کاهش داشته است. نتایج آزمون تجزیه واریانس درصد پوشش گیاهی در قرق های احداث شده نیز نشان داد احداث زهکش حایل تاثیر بسیار معنی داری بر تغییرات پوشش گیاهی، با گذشت سال های مورد مطالعه داشته و محدوده اثر گذاری زهکش حایل بر تغییرات پوشش گیاهی تا فاصله 300 متری از زهکش بوده است.

    کلیدواژگان: تحلیل آماری، تجزیه واریانس، روش دانکن، هدایت الکتریکی
  • عماد الدین شیرالی، علیرضا نیکبخت شهبازی*، حسین فتحیان، نرگس ظهرابی، الهام مبارک حسن صفحات 1907-1920
    در این تحقیق مقادیر ساعتی بارش و دمای هوا در حوضه کارون 4 در جنوب غربی ایران با مدل عددی WRF، شبیه سازی شد تا دقت مدل در پیش بینی سیل در این حوضه ارزیابی گرددد. واقعه سیل در مارس 2016 انتخاب شد. برای شرایط مرزی و اولیه مدل از داده های جهانی با تفکیک 75/0 درجه استفاده شده است. مدل WRFبا استفاده از هشت پیکربندی متفاوت، شامل یک طرح واره همرفتی، دو طرح واره لایه مرزی سیاره ای، دو طرح واره خردفیزیک، یک طرح واره لایه سطحی و دو طرح واره تابش موج کوتاه اجرا شد تا پیکربندی مناسب برای شبیه سازی دما و بارش به دست آید. نتایج نشان داد که در شبیه سازی بارش ساعتی ترکیب طرح واره MYJ لایه مرزی با دیگر طرح واره های خردفیزیک و تابش کوتاه نسبت به طرح واره YSU نتیجه بهتری به دست می دهد. بهترین مقدار IOA (ضریب تطابق) بین بارش مشاهداتی و برآورد شده مدل  به ترتیب 77/0، 76/0، 74/0 و 52/0 در شهرکرد، سامان، کوهرنگ و لردگان با ترکیب لایه مرزی MYJ، خردفیزیک Lin  و تابش کوتاه Dudhia  به دست آمد. در حالی که در شبیه سازی دمای هوای ساعتی، ترکیب طرح واره لایه مرزی YSU با دیگر طرح واره ها عملکرد بهتری داشته است. به طوری که با این ترکیب بیشترین ضریب تطابق (47/0) بین دمای ساعتی برآورد مدل و مشاهداتی به دست آمده است. بارش برآورد شده توسط پیکربندی لایه مرزی MYJ، خردفیزیک Lin، تابش کوتاه GODDARD و MYJLG در پیش بینی دبی اوج بهتر از دیگر طرح واره ها عمل نموده است به طوری که کمترین ضریب ناش (293/0-) و کمترین RMSE (37) با این ترکیب به دست آمد. بنابراین به نظر می رسد ترکیب طرح واره لایه مرزی MYJ، طرح واره خردفیزیک ابر Lin و طرح واره تابشی GODDARD در برآورد بارش و دما و در نتیجه پیش بینی سیل مارس 2016 در حوضه کارون 4 بهترین عملکرد را داشته اند.
    کلیدواژگان: برآورد بارش، برآورد دما، مدل WRF، پیش بینی سیل
  • جلیل هلالی*، الهام پیشداد، معصومه علی دادی، صدیقه لوک زاده، ابراهیم اسعدی اسکویی، رضا نوروز ولاشدی صفحات 1921-1936
    تغییرات بارش فصلی و سالانه تابع عوامل طبیعی و اقلیمی متعددی است که یکی از مهم ترین آن ها نمایه های دورپیوندی هستند. هدف مطالعه کنونی، ارزیابی و بررسی همبستگی نمایه های دورپیوندی با بارش های پاییزه حوضه های آبریز 30 گانه ایران است. به این منظور، داده های بارش فصل پاییز 717 ایستگاه سینوپتیک، اقلیم شناسی و باران سنجی در یک دوره اقلیمی 28 ساله (1988-2015) بدون خلا آماری و همگن انتخاب و همبستگی آن ها با هشت نمایه دورپیوندی SOI، MEI، NAO، AO، NCP، C-SST، M-SST و P-SST با هشت تاخیر زمانی به دست آمد، سپس معناداری آن ها بررسی و در نهایت تحلیل شدند. نتایج نشانگر همبستگی مثبت معنادار نمایه های MEI (1/29 تا 3/43 درصد ایستگاه های حوضه های غربی، جنوبی، شرقی و شمال شرقی) و نمایه NAO (4/29 درصد ایستگاه های حوضه های شمال غربی) بودند در حالی که دو نمایه SOI (در 3/23 تا 7/53 ایستگاه های حوضه های غربی، جنوبی، شرقی و شمال شرقی) و C-SST (3/23 ایستگاه های حوضه های جنوب شرقی) دارای همبستگی منفی و معنادار بودند. از نظر گام زمانی مشخص شد شاخص های Oct-MEI (3/43 درصد ایستگاه ها همبستگی مثبت) و Aug-SOI (7/53 درصد ایستگاه ها همبستگی منفی) با بیشترین ایستگاه های مورد مطالعه همبستگی معنادار داشتند. بررسی حوضه ای مشخص کرد فراوانی همبستگی های معنادار در حوضه های آبریز مختلف بین 9/10 الی 36 درصد متغیر است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که حدود 10 حوضه از حوضه های مورد مطالعه با بیش از 30 درصد نمایه های دورپیوندی همبستگی معنادار دارند که در هر حوضه آبریز متغیر است. بنابراین، نمایه های دورپیوندی را با گام های زمانی مختلف می توان به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده بارش پاییزه در حوضه های آبریز ایران مورد استفاده قرار داد.
    کلیدواژگان: نمایه های دورپیوندی، بارش پاییزی، حوضه های آبریز ایران، دمای سطح دریا
  • سحر آقایی، سارا نظری، حسین عسگرزاده*، حبیب خداوردی لو صفحات 1937-1945
    هدف از این پژوهش تعیین حدود بحرانی و دامنه بهینه چگالی ظاهری نسبی (RBD) به دست آمده از آزمون پروکتور (RBDProctor) و تنش محوری 200 کیلو پاسکال (RBD200kPa) یک خاک لومی-رسی-سیلتی بر اساس وزن نسبی دانه، وزن نسبی خشک شاخساره، ارتفاع نسبی و حجم نسبی ریشه گیاه آفتابگردان (Helianthus annuus L.) بود. مقادیر نسبی از تقسیم میانگین مقادیر مطلق صفات مذکور در هر گلدان بر بیشینه مشاهده شده همان صفت به دست آمد. دامنه ای از چگالی ظاهری خاک (35/1 تا Mg m-3 59/1) در 10 گلدان (cm 50 × cm 40 و عمق cm 50) توسط غلطک هایی با جرم های متفاوت ایجاد شدند. آفتابگردان کشت شده در گلدان ها در فضای باز قرار گرفت و در طول آزمایش وزن گلدان ها و میزان آب زهکشی شده به صورت روزانه اندازه گیری شد. مقدار رطوبت خاک در گلدان ها توسط آبیاری در محدوده FC تا FC6/0 نگه داشته شد. دامنه بهینه RBDProctor و RBD200kPa دامنه ای پنداشته شد که در آن صفت های نسبی گیاه بزرگتر یا مساوی 95/0 بیشینه پیش بینی شده با معادله برازش یافته بر داده های نسبی در برابر RBD باشد. عملکرد دانه آفتابگردان در RBDProctor برابر 854/0 به حداکثر مقدار رسید و دامنه بهینه RBDProctor برای وزن نسبی دانه بین 823/0 تا 884/0 به دست آمد. مقادیر متناظر برای RBD200kPa به ترتیب برابر 975/0، 940/0 تا 009/1 بودند. این یافته ها نشان داد که در RBD کمتر از حد پایین یا بیشتر از حد بالای شروع محدودیت، شرایط نامناسب فیزیکی خاک سبب کاهش عملکرد دانه آفتابگردان می شود.
    کلیدواژگان: دامنه بهینه چگالی ظاهری نسبی، آزمون پروکتور، تنش محوری 200 کیلو پاسکال، عملکرد آفتابگردان
  • مرتضی یاوری*، محمدحسین محمدی، کریم شهبازی صفحات 1947-1958

    در آزمایشگاه‏های خاکشناسی ایران برای تعیین منحنی توزیع اندازه ذرات اولیه، روش‏ها و راهکارها و پیش‏تیمارهای مختلفی برای حذف مواد سیمانی خاک استفاده می‏شود که در بسیاری از شرایط امکان مقایسه نتایج و همچنین ارزیابی دقت آنها را دشوار می سازد. پژوهش حاضر برای رسیدن به یک راهکار مشخص که در عین سادگی و ارزان بودن، دقت قابل قبولی نیز داشته باشد، انجام گردید. ابتدا 112 نمونه خاک از 16 استان مختلف از خاک‏های سطحی و عمقی برداشت و سپس با انتخاب 91 نمونه با استفاده از روش هیدرومتر با و بدون حذف کلیه مواد سیمانی شامل مواد آلی، آهک، اکسیدهای آهن و آلومینیوم و حذف توام ماده آلی و اکسید آهن مورد تجزیه مکانیکی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که حذف مواد سیمانی سبب افزایش بخش رس و کاهش بخش سیلت و شن می‏گردد. حذف ماده آلی و اکسید آهن به ترتیب برای خاک‏هایی که بیش از 4 درصد ماده آلی (5/2 درصد کربن آلی) و یا  2 درصد اکسید آهن دارند و یا واجد یک یا چند ویژگی خاص و متمایز از خاکهای رایج کشاورزی هستند، ضرورت دارد. همچنین زمانی که مجموع ماده آلی و اکسید آهن از 5 درصد بیشتر می‏شود، بطور میانگین حذف اکسید آهن و مواد آلی سبب افزایش 7 درصدی در میزان خالص رس می‏شود. بیشتر خاکهای ایران میزان آهک بالایی دارند. ولی در اغلب آن ها آهک به فرم ذرات اولیه در خاک ظاهر می شود. بنابراین حذف آهک در خاکهای سبک و متوسط که میزان آهک آنها بیش از 10 درصد باشد توصیه نمی‏شود. نتایج این پژوهش نشان داد که عدم حذف مواد سیمانی برای خاکهایی که حذف این مواد در آنها ضروری است می‏تواند منجر به تعیین نادرست کلاس بافت خاک شود.

    کلیدواژگان: توزیع اندازه ذرات، مواد سیمانی، بافت خاک
  • عاطفه توکلی*، احمد گلچین، سمانه عبداللهی صفحات 1959-1969
    تجمع فلزات سنگین در خاک های کشاورزی، علاوه بر آلودگی محیط زیست موجب افزایش غلظت و جذب فلزات سنگین در گیاهان می شود. به منظور بررسی جذب و انتقال سرب در چهار رقم گندم پاییزه (زارع، پیشگام، میهن و اوروم)، تاثیر شش سطح آلودگی خاک به سرب (صفر، 25، 50، 100، 200 و 400 میلی گرم سرب در کیلوگرم خاک از منبع نیترات سرب [Pb(NO3)2]) بر روی این ارقام به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در شرایط گلخانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سطوح آلودگی خاک به سرب، اثر معنی داری در سطح احتمال یک درصد P) (< 0.01  بر جذب سرب ارقام مختلف گندم داشت. بیش ترین مقدار جذب سرب زیست توده در رقم میهن و از سطح آلودگی 400 میلی گرم سرب بر کیلوگرم خاک به میزان 67/2 میلی گرم در گلدان اندازه گیری شد. بیش ترین میزان وزن تر، بیش ترین غلظت سرب ریشه و بخش هوایی و بیش ترین مقدار جذب سرب زیست توده گیاه گندم در تمام سطوح آلودگی خاک به سرب در ارقام میهن و پیشگام مشاهده شد که نشان می دهد این ارقام توانایی بیشتری در جذب و انتقال سرب از ریشه به بخش هوایی دارند .فاکتور انتقال سرب برای هر چهار رقم گندم و در سطوح صفر تا 100 میلی گرم سرب بر کیلوگرم خاک کم تر از یک و فاکتور تجمع زیستی سرب بیش تر از یک بود. با توجه به اینکه در هر چهار رقم گندم مورد بررسی غلظت سرب در ریشه بیشتر از بخش هوایی بود، می توان این ارقام را جز گیاهان اجتناب کننده عنصر سرب در این سطوح طبقه بندی کرد. مطالعات بیشتر در شرایط عرصه توصیه می شود.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، رقم پیشگام، رقم زارع، رقم میهن، سرب
  • مراد اسدی، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمدولی سامانی صفحات 1971-1982
    برنامه CE-QUAL-W2 یک مدل فیزیکی با اطمینان پذیری بالا جهت شبیه سازی هیدرودینامیکی-کیفی مخازن بوده که هزینه محاسباتی زیادی دارد. بنابراین یافتن مدل های جایگزین که نتایج این مدل را با دقت مطلوب و در زمان اندکی برآورد کنند از اهمیت کاربردی بالایی برخوردار است. در این تحقیق قابلیت مدل شبکه عصبی NARX به عنوان مدل جایگزین CE-QUAL-W2 جهت پیش بینی نتایج بلند مدت شوری خروجی از مخزن بررسی شده است. برای این منظور مدل CE-QUAL-W2 مخزن سد گتوند علیا تهیه و پس از واسنجی، برای شبیه سازی شوری خروجی از مخزن در یک دوره زمانی 10 ساله استفاده گردید. با توجه به امکان تخلیه از دریچه های مختلف مخزن، با تغییر ماهیانه نسبت تخلیه دریچه ها مسایل متعددی تعریف و کتابخانه ای از نتایج مدل فیزیکی تشکیل شد. سپس با معرفی سناریوهای مختلف معماری شبکه عصبی NARX، آموزش آن ها با استفاده از کتابخانه نتایج انجام شد. نتایج حاصل از سناریوهای مختلف بیانگر توانایی بالای شبکه عصبی NARX در برآورد روند شوری خروجی از مخزن بوده و ضریب تعیین همواره بیش از 91/0 است. در سناریوی منتخب ضریب تعیین 95/0، میانگین درصد خطای مطلق و ضریب نش-ساتکلیف به ترتیب 7/8 درصد و 79/0 بوده و انطباق خوبی بین نتایج دو مدل مشاهده می شود. مدت زمان شبیه سازی بلند مدت مخزن گتوند با استفاده از مدل شبکه عصبی کم تر از 0.06 درصد زمان لازم برای اجرای مدل فیزیکی است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مدل NARX را می توان جهت پیش بینی بلند مدت شوری خروجی از مخازن به عنوان مدل جایگزین برای CE-QUAL-W2 بکار برده و هم زمان هزینه ی محاسبات را به طور چشمگیری کاهش داد.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی NARX، مدل CE-QUAL-W2، مدل جایگزین، شبیه سازی بلند مدت، شوری خروجی از مخزن
  • سیده مهسا حسینی، سپیده کلاته جاری*، محسن کافی، بابک متشرع زاده صفحات 1983-1996
    پژوهش حاضر، با هدف بررسی پاسخ‎های مورفوفیزیولوژیکی و بیوشیمیایی نهال کشمش ژاپنی تحت شرایط تنش شوری، نیترات و فلز سنگین سرب اجرا شد. محلول نیترات در سه سطح (غلظت صفر،30، 60 mg L-1)، محلول سرب در سه سطح (غلظت صفر، 300 و600 mg L-1) و شوری (قابلیت هدایت الکتریکی) در سه سطح (تیمار شاهد ، 3، 6 dS m-1)، اعمال و نهال گیاهان برای مدت چهار ماه در شرایط گلخانه‎ای بررسی شدند. نتایج حاصله نشان داد بیش ترین وزن تر اندام هوایی در تیمارهای بدون تنش شوری و نیترات و سطوح آلودگی 300 و 600 (mg L-1) و کم ترین وزن تر در سطح حداکثری قابلیت هدایت الکتریکی 6 (dS/m)، آلودگی سرب 600 و نیترات  30 (mg L-1)، گزارش شد. بیش ترین غلظت سرب اندام هوایی گیاه به میزان 72 (mg kg-1) در تیمار بدون شوری و سطح 600 (mg kg-1) سرب و بدون نیترات گزارش شد. بیش ترین پراکسیداسیون لیپیدها در سطح 600 (mg kg-1) سرب رخ داد که نشان دهنده فعالیت مکانیسم‎های دفاعی گیاه تحت این شرایط است. علاوه بر این سنتز پرولین به عنوان اسمولیت گیاهی مقابله کننده با شرایط تنش، تحت کاربرد بیشینه سرب (mg kg-1 600) افزایش معنی‎داری نشان داد؛ اما کاربرد نیترات، سبب کاهش تولید مالون دی آلدهید در گیاه شد.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، پاسخ‎های گیاه، پالایش آلودگی، فلزات سنگین
  • سمیرا ابوالقاسمی*، روح انگیز نادری، بابک متشرع زاده، سید علیرضا سلامی صفحات 1997-2006
    امروزه آلودگی خاک ها به فلزات سنگین، یکی از نگرانی های مهم زیست محیطی به شمار می رود. در بین فلزات سنگین، سرب به دلیل، اثراتی که می تواند بر سلامتی انسان و محیط زیست داشته باشد، به عنوان یکی از نگرانی های اصلی به شمار می رود. مهم ترین منبع آلودگی فلزات سنگین در بیشتر نقاط دنیا معادن، پسا ب های صنعتی، کودهای شیمیایی و آفت کش ها می باشند. به منظور بررسی جذب سرب به وسیله گیاه زینتی بنفشه (Viola tricolor) و پاسخ های مورفولوژی و فیزیولوژی گیاه در برابر تنش فلز سنگین سرب، پژوهشی در خاک آلوده با سطوح مختلف سرب (شاهد، 200 و 400 میلی گرم بر کیلوگرم) در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج تکرار در گلخانه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران انجام گرفت. نتایج نشان داد با افزایش غلظت سرب در خاک، میزان آن در هر سه بخش شاخساره، ریشه و گل گیاه افزایش یافت و بیشترین تجمع سرب در ریشه به مقدار 27/41 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شد. آلودگی بالای سرب باعث کاهش وزن تر و خشک شاخساره و ریشه و طول ریشه نسبت به شاهد گردید. همچنین میزان آنتی اکسیدان کل و گلایسین بتایین به عنوان یک فاکتور دفاعی در برابر تنش، در غلظت 400 میلی گرم بر کیلوگرم سرب، به ترتیب به میزان 3/61 درصد و 23/114 میکرومول بر گرم وزن تر رسیدند. بر اساس نتایج حاصله، می توان گیاه زینتی بنفشه را به عنوان جاذب فلز سنگین سرب و متحمل تنش ناشی از آن در کشت فضای سبز شهری و صنعتی توصیه نمود.
    کلیدواژگان: آلاینده خاک، انباره سرب، تنش فلز سنگین، درصد آنتی اکسیدان، گلایسین بتائین
  • حجت کثیر، امیر ناصرین*، احمد جعفری، محمود شفاعی بجستان صفحات 2007-2021
    برای تعیین میزان تبادلات آبی بین آب های سطحی و زیرزمینی از طریق بستر رودخانه، تعیین دقیق هدایت هیدرولیکی آن ها ضروری است. اما اندازه گیری هدایت هیدرولیکی بستر رودخانه دشوار، وقت گیر و هزینه بر است. روش های تحلیل اندازه ذرات با استفاده از داده های حاصل از منحنی توزیع ذرات و تخلخل، میزان هدایت هیدرولیکی را بدون اندازه گیری صحرایی تخمین می زنند. هدف از انجام این تحقیق مقایسه هدایت هیدرولیکی برآورد شده با استفاده از چند رابطه تجربی اندازه ذرات (Kg) با هدایت هیدرولیکی اندازه گیری شده به روش نفوذسنج (Kv) در بستر رودخانه های کرخه، دز و شاوور در محدوده شهرستان شوش استان خوزستان می باشد. در این تحقیق، دقت هفت رابطه تجربی، با استفاده از 18 نمونه حاصل از نقاط اندازه گیری، بررسی شد. هدایت هیدرولیکی در رودخانه های کرخه، دز و شاوور به ترتیب 15/2، 94/2 و 03/0 متر بر روز اندازه گیری شد. در بستر رودخانه شاوور با بافت رسی، همه روابط Kg را تا 6/84 برابر بیش از Kv برآورد کردند. اما در بستر دو رودخانه دیگر که خاک درشت دانه داشتند، مقدار Kg رابطه الیمانی و سن کمتر و روابط ترزاقی، هیزن، بیر و USBR بیش تر و دو رابطه اسلیشتر و کوزنی نزدیک به مقدار Kv بود. همچنین، ضرایب پیشنهادی C روابط مختلف اندازه ذرات نسبت به ضرایب اصلی در آن روابط، در بازه 15/0 تا 1/2 محاسبه شد. با توجه به نتایج این پژوهش، برای استفاده از روابط تجربی یادشده در تعیین Kv، استفاده از ضرایب اصلاحی C ضروری می باشد.
    کلیدواژگان: تبادلات آبی، دز، شاوور، کرخه، هدایت هیدرولیکی عمودی
  • الهام ریزه بندی، عطاالله خادم الرسول*، مهدی تقوی زاهد کلائی صفحات 2023-2037

    کاهش رطوبت خاک یکی از مهم‎ترین عوامل وقوع فرسایش بادی و پدیده‎ی گرد و غبار است. استفاده از خاکپوش‎ها راهکاری مناسب برای حفظ و افزایش ظرفیت نگه‎داشت رطوبت در خاک است. این پژوهش با هدف ارزیابی اثرات خاکپوش‎های سنتزی آلی و معدنی نوترکیب بر ظرفیت نگه‎داشت رطوبت در مکش‎های 330، 1000، 3000، 5000 و 15000 سانتی‎متر در خاک‎های حساس به فرسایش با بافت سیلت لوم پایه‎ریزی شد. در این پژوهش تاثیرات 3 نوع خاکپوش نوترکیب مشتمل بر خاکپوش آلی (O) ترکیب زغال زیستی باگاس نیشکر، صمغ عربی و ژلاتین در سه سطح، خاکپوش آلی- معدنی (M) MNF در سه سطح 1، 3 و 5 درصد و خاکپوش هیدروژل تقویت شده با نانوسیلیس (H) در سه سطح 1، 3 و 5 درصد به صورت مخلوط با خاک در پلات‎هایی با ابعاد 5×30×50 سانتی‎متر در رطوبت 75 درصد ظرفیت زراعی در دو دوره‎ی انکوباسیون 2 و 4 ماهه بر روی ویژگی‎های رطوبتی خاک ارزیابی شد. آزمایش به صورت فاکتوریل، در قالب طرح کامل تصادفی و 3 تکرار اجرا گردید. با افزایش سطوح کاربردی تمامی تیمارها در دو دوره‎ی زمانی دو و چهار ماهه، میزان نگهداشت رطوبت خاک در مکش‎های مذکور به صورت معنی‎داری افزایش (p <0.01) یافت. همچنین افزودن تیمارها به خاک موجب افزایش معنی‎دار کربن آلی و ایجاد پیوندهای آلی-معدنی منجر به پایداری خاکدانه‎ها شد. بیش ترین مقدار کربن آلی خاک و پایداری خاکدانه به تیمار خاکپوش آلی که ترکیبی از زغال زیستی، صمغ عربی و ژلاتین است تعلق دارد. در سطوح بالای خاکپوش‎های هیدروژل تقویت شده با نانوسیلیس و MNF نیز برای دوره‎ی زمانی دو ماهه افزایش پایداری خاکدانه‎ای مشاهده شد. همچنین نتایج تجزیه‎ی حرارتی خاکپوش‎های سنتزی، مقاومت حرارتی بالای آن‎ها را تایید می‎نماید. بالا بودن مقاومت حرارتی از جمله آیتم‎های مثبت خاکپوش‎های تولید شده است زیرا نشان می‎دهد که در صورت کاربرد در عرصه‎ی فرسایشی، از ماندگاری بالایی برخوردار هستند. در مجموع افزودن خاکپوش‎های سنتزی آلی و معدنی راهکاری موثر در راستای تحقق اهداف مدیریت پایدار منابع خاک است.

    کلیدواژگان: خاکپوش‎های آلی و معدنی، فرسایش بادی، نگهداشت رطوبتی، آنالیز حرارتی، خصوصیات مورفولوژیکی
  • حدیثه رحیمی خوب*، تیمور سهرابی*، مجتبی دلشاد صفحات 2039-2049
    نیتروژن یکی از پرمصرف ترین عناصر مورد نیاز گیاه است. کاربرد کودهای نیتروژنی نقش تعیین کننده ای در افزایش عملکرد بسیاری از محصولات کشاورزی دارد. برای دستیابی به حداکثر عملکرد محصول و کاهش اثرات منفی زیست محیطی، کاربرد کودهای نیتروژنی می بایست بر اساس دینامیک بین عرضه نیتروژن و تقاضای گیاه انجام گیرد. برای مدیریت مصرف کودهای نیتروژنی، پیش بینی دقیق نیاز گیاه به نیتروژن در مراحل مختلف رشد ضروری است. در این پژوهش، مفهوم غلظت نیتروژن بحرانی (Ncritical) به عنوان یک رویکرد موثر برای سنجش وضعیت نیتروژن و تخمین نیاز نیتروژنی گیاه ریحان مورد استفاده قرار گرفته است. بدین منظور، گیاه ریحان در گلخانه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج طی دو دوره کشت شد. تیمارهای مختلف کود نیتروژن در هفت سطح با سه تکرار اعمال شدند. مقادیر زیست توده خشک و غلظت نیتروژن در هفت نوبت طی دوره رشد اندازه گیری و شاخص تغذیه نیتروژن (NNI) و نیاز نیتروژنی (NR) ریحان برای کشت اول محاسبه شد. نتایج نشان داد، بین NNI و NR گیاه ریحان رابطه رگرسیونی معنا داری (R2>0.96) وجود دارد. بر این اساس، مدل پیش بینی NR با استفاده از مقادیر NNI و روز پس از کاشت (DAP) توسعه یافت. سپس دقت و عملکرد رابطه NR-NNI توسط داده های کشت دوم صحت سنجی شد. مقادیر به دست آمده برای شاخص های آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای اریب نرمال شده (NMB) و ریشه میانگین مربعات خطا نرمال شده (NRMSE) به ترتیب کمتر از 1 کیلوگرم در هکتار و 10/0 درصد و 10/3 درصد بود که بیانگر دقت بالای مدل در برآورد نیاز گیاه به نیتروژن است. به طور کلی نتایج نشان داد، تخمین NR بر اساس مفهوم Nc می تواند به عنوان یک روش علمی و مناسب برای مدیریت مصرف کودهای نیتروژنی در تولید محصولات کشاورزی به کار رود.
    کلیدواژگان: شاخص تغذیه نیتروژن، کارایی بازیافت نیتروژن، نیاز نیتروژنی، غلظت نیتروژن بحرانی، ریحان
  • محمد انصاری قوجقار*، مسعود پورغلام آمیجی، جواد بذرافشان، عبدالمجید لیاقت، شهاب عراقی نژاد صفحات 2051-2063

    مناطق مختلف، استعدادهای متفاوتی در انتشار گرد و غبار دارند و افزایش طوفان های گرد و غبار نشان دهنده حاکمیت اکوسیستم بیابانی در هر منطقه است. درک صحیح وقوع طوفان های گرد و غبار در هر منطقه، به مدیریت و کاهش خسارت های حاصل از گرد و غبار کمک شایانی می کند. هدف از این تحقیق پیش بینی فراوانی روزهای همراه با طوفان های گرد و غبار (FDSD) در مقیاس زمانی فصلی است. بدین منظور، با استفاده از داده های سینوپ ساعتی و کدهای گرد و غبار سازمان جهانی هواشناسی، روز های همراه با طوفان های گرد و غبار در شش ایستگاه همدید زابل، آبادان، اهواز، زاهدان، بستان و مسجدسلیمان با طول دوره آماری 25 ساله (2014-1990) تعیین شد. پس از محاسبه فراوانی تعداد روزهای همراه با طوفان های گرد و غبار و تشکیل سری های زمانی فصلی، با استفاده از چهار روش هوش مصنوعی شامل شبکه عصبی پرسپترونی چندلایه (MLP)، سیستم استنباط عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS)، شبکه عصبی مبتنی بر توابع پایه شعاعی (RBF) و شبکه عصبی رگرسیون تعمیم یافته (GRNN) اقدام به پیش بینی فراوانی روزهای همراه با طوفان های گرد و غبار در یک فصل بعد شد. نتایج حاکی از افزایش دقت پیش بینی ها در فصول همراه با تعداد بیشتر روزهای همراه با طوفان گرد و غبار بود؛ به نحوی که بر اساس نتایج حاصل از مدل MLP، ضریب همبستگی بین مقادیر مشاهداتی و پیش بینی شده فراوانی روزهای همراه با طوفان گرد و غبار برای ایستگاه مسجدسلیمان و زابل به ترتیب 8/0 و 97/0 بوده است. با این توضیح که زابل بیشترین فراوانی را در بین این ایستگاه ها دارد. همچنین با توجه به نتیجه مدل های ANFIS، RBF و GRNN به ترتیب ضریب همبستگی محاسبه شده برای پیش بینی در ایستگاه های مسجدسلیمان و زابل از 41/0 تا 95/0، 35/0 تا 92/0 و 22/0 تا 98/0 متغیر بود. در مجموع با مقایسه نتیجه مدل های مورد استفاده، ANFIS بهترین عملکرد و بعد از آن GRNN بهترین نتیجه را ارایه نموده است. نتایج این مطالعه می تواند در مدیریت پیامدهای ناشی از طوفان گرد و غبار و برنامه های مقابله با بیابان زایی در مناطق تحت مطالعه مفید باشد.

    کلیدواژگان: پیش بینی، توابع پایه شعاعی، گرد و غبار، سیستم استنباط عصبی-فازی تطبیقی، هوش مصنوعی
  • شهرام محمود سلطانی* صفحات 2065-2083
    فسفر دومین عنصر پرمصرف و روی مهم ترین عنصر کم مصرف می باشند که اثرات ناشی از کمبود آن ها گسترده ترین بی نظمی های تغذیه ای را در اراضی شالیزاری جهان ایجاد می کنند. به منظور بررسی تاثیر محلول پاشی عناصر روی و فسفر (هر کدام در سه سطح) بر غلظت فسفر و روی در اندام های مختلف گیاه برنج در مراحل گوناگون رشد، غنی سازی زیستی دانه و میزان پروتئین دانه برنج دو رقم هاشمی و گیلانه، آزمایشی مزرعه ایی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1397-1396در مزرعه پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور-رشت، اجرا شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تیمارهای روی، فسفر و رقم و برهمکنش آن ها بر غلظت روی و فسفر ریشه، برگ و ساقه در مرحله گلدهی و رسیدن دانه و غلظت روی و مقدار پروتئین دانه تاثیر معنی دار داشت. در مرحله گلدهی بالاترین غلظت روی در برگ بطور متوسط چهار برابر، در ساقه و خوشه سه برابر و غلظت فسفر در این اندام ها تا دو برابر افزایش یافت. بالاترین میزان صفت غلظت روی در آرد برنج در تیمار محلول پاشی با سولفات روی پنج در هزار یک هفته قبل از گلدهی و در مرحله رسیدگی دانه به دست آمده است که به ترتیب 06/39 میلی گرم در کیلوگرم برای رقم هاشمی (11/27 درصد افزایش نسبت به شاهد) و 37/35 میلی گرم در کیلوگرم برای رقم گیلانه (37/27درصد افزایش نسبت به شاهد) بود. بالاترین میزان صفت پروتئین آرد برنج در تیمار محلول پاشی با سولفات روی پنج در هزار یک هفته قبل از گلدهی و در مرحله رسیدگی دانه مشاهده شد. این افزایش 11 درصد برای رقم هاشمی (37/32 درصد افزایش نسبت به شاهد) و 67/10 درصد برای رقم گیلانه (21/38درصد افزایش نسبت به شاهد) بود که تفاوت معنی داری با هم نداشتند. واکنش هر دو رقم نسبت به تیمارها مشابه و محلول پاشی با سولفات روی پنج در هزار یک هفته قبل از گلدهی و در مرحله رسیدگی دانه راهکار مناسبی برای افزایش غلظت روی و درصد پروتئین دانه در هر دو رقم بود.
    کلیدواژگان: محلول پاشی، پروتئین، برنج، روی، فسفر
  • حمزه ابراهیم نژادیان، محمد مناف پور*، وحید بابازاده صفحات 2085-2100
    پرتاب کننده ی جامی شکل یکی از اجزای سرریز سدهاست که با هدف مستهلک نمودن انرژی جنبشی جریان مورداستفاده قرار می گیرد. در این مستهلک کننده قسمتی از انرژی جریان فوق بحرانی در اثر اصطکاک با هوا و بخشی نیز در اثر اختلاط و تلاطم در حفره فرسایش که در محل فرود تشکیل می گردد، مستهلک می شود. یکی از پارامترهای هندسی تاثیرگذار در عملکرد هیدرولیکی پرتابه های جامی شکل، زاویه ی لبه ی جام می باشد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار FLOW 3D و مدل آشفتگی RNG K-ε، شبیه سازی جریان بر روی سرریز و پرتابه جامی شکل سد گاوشان انجام پذیرفته و علاوه بر تعیین مشخصه های هیدرولیکی جریان، به بررسی اثر تغییرات زاویه ی لبه جام بر روی فشار هیدرولیکی جریان عبوری، عمق و سرعت جریان خروجی و نحوه توسعه جت خروجی از پرتابه جامی شکل پرداخته شده است. برای صحت سنجی پارامترهای حاصل از تحلیل عددی، از نتایج آزمایشگاهی مدل هیدرولیکی سرریز سد گاوشان استفاده شده است. مقایسه ی نتایج حاصل از مدل عددی با مقادیر نظیر آزمایشگاهی حاکی از دقت قابل قبول نتایج عددی دارد. بررسی نتایج تحقیق نشان می دهد که افزایش زاویه ی لبه ی جام تاثیر چندانی روی حداکثر فشار روی جام ندارد، درحالی که منجر به افزایش عمق و کاهش سرعت جریان خروجی از جام می گردد. زاویه ی 30 درجه به عنوان زاویه ی بهینه ی لبه ی جام پرتابی ازنقطه نظر افزایش میزان استهلاک انرژی تعیین گردید. همچنین به ازای یک زاویه ی لبه ی جام ثابت با افزایش دبی طول پرتاب افقی سطح فوقانی و تحتانی جت پرتابی افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: نرم افزار FLOW 3D، زاویه ی لبه ی جام، سرریز سد گاوشان، مدل آشفتگیRNG K-ε
  • مصطفی مارزی، حسن توفیقی *، محسن فرحبخش، کریم شهبازی صفحات 2101-2110

    آرسنیک عنصری سمی بوده و سطوح افزایش یافته آن در منابع آب و خاک مشکلات متعددی را برای مردم شهرستان هشترود به وجود آورده است. فقدان اطلاعات در مورد وضعیت خاک منطقه به آرسنیک باعث شد تا تحقیق حاضر با هدف بررسی غلظت و پراکنش آرسنیک در خاک های منطقه هشترود و بررسی امکان کنترل آزادسازی آن طراحی و اجرا شود. به این منظور 53 نمونه خاک سطحی از منطقه جمع آوری و غلظت آرسنیک کل آن ها اندازه گیری و نقشه پراکنش غلظت آرسنیک تهیه شد. به منظور بررسی امکان کاربرد مواد اصلاحی برای کاهش آزادسازی آرسنیک، پنج نمونه خاک آلوده انتخاب و مواد اصلاحی گچ و هیدروکسید آهن هر کدام در سه سطح به آن ها افزوده شد. نتایج نشان داد که خاک های منطقه آلوده به آرسنیک هستند؛ به طوری که میانگین غلظت آرسنیک در کل خاک های مورد مطالعه 36/49 میلی گرم بر کیلوگرم بود اما بیش از 80 درصد خاک های مورد مطالعه غلظتی کمتر از حد مجاز داشتند. خاک های کشاورزی روستاهای قوپوز و قزللو بیشترین مقدار آلودگی به آرسنیک را داشتند. کاربرد هیدروکسید آهن باعث کاهش معنی دار آزادسازی آرسنیک در خاک های مختلف شد؛ به طوری که کاربرد 10 تن در هکتار هیدروکسید آهن به ترتیب 5/64، 4/82، 7/83، 9/98 و 100 درصد مقدار آرسنیک محلول را در خاک های 1، 2، 3، 4 و 5 کاهش داد و افزایش سطح کاربرد در این مطالعه باعث کاهش شدیدتر آزادسازی آرسنیک شد. به طور مشابه گچ نیز باعث کاهش معنی دار آزادسازی آرسنیک شد و آزادسازی کمتر آرسنیک با افزایش کاربرد گچ مشاهده شد. در مقایسه با گچ، هیدروکسید آهن ماده اصلاحی بسیار موثرتر و مناسب تری می باشد.

    کلیدواژگان: آلودگی خاک، آزادسازی آرسنیک، خاکهای کشاورزی
  • حامد شهسواری، سعید رضا خداشناس*، کاظم اسماعیلی صفحات 2111-2124
    یکی از جنبه های مهم در توصیف رفتار رودخانه، مارپیچی بودن آن میباشد. تولید خمهای متوالی در رودخانه های طبیعی یک مولفه اجتنابناپذیر از فرایندی است که رودخانه طی آن دچار دگرگونی میشود. آگاهی از هیدرولیک جریان در اندرکنش کانال اصلی و سیلاب دشت به خصوص در زمان سیلاب برای حفاظت خاک بستر و نیز سازه ها و تاسیسات موجود لازم و ضروری است. این تحقیق، برای شناخت بهتر هیدرودینامیک جریان متوسط و آشفته در کانال های مرکب مارپیچ انجام شد. با توجه به شرایط طبیعی اکثر رودخانه ها، به دلیل متغیر بودن دبی و نسبت های عمقی متفاوت (عمق جریان در سیلاب دشت به عمق جریان در کانال اصلی)، در این پژوهش فلوم آزمایشگاهی مستطیلی پیچانرودی با سینوسیتی ثابت 3/1 برای نسبت های عمقی متفاوت 35/0 و 55/0 بررسی شد. نتایج نشان داد که اندازه اجزاء مختلف سرعت در هر سه راستای مختصات در عمق نسبی 35/0 بیش تر از 55/0 است که نشان از قدرت بیشتر گرداب ها و شدت اندرکنش بین کانال اصلی و سیلاب دشت در عمق نسبی کم تر را داشت. همچنین با بررسی جریان های ثانویه، وجود گرداب های چرخشی ساعتگرد و پادساعتگرد در کانال اصلی و سیلابدشت ها و موقیعت ایجاد این جریانات تعیین شد.
    کلیدواژگان: آبراهه مئاندری، ضریب پیچانی، عمق نسبی، الگوی جریان، سیلاب
  • حسین دهقانی سانیج*، میلاد ابراهیمی، وحید رضاوردی نژاد، افروز تقی زاده قصاب صفحات 2125-2136
    چغندرقند از محصولات اصلی و با نیاز آبی بالا در حوضه آبریز دریاچه ارومیه می باشد. آرایش کاشت و روش آبیاری چغندرقند تاثیر به سزایی در افزایش راندمان کاربرد آب، عملکرد و بهره وری فیزیکی آب این محصول دارد. برای بررسی تاثیر روش آبیاری و آرایش کاشت در این سه شاخص، یک مطالعه میدانی در سال زراعی 96-1395 در دو مزرعه پایلوت (مزارع A و B) در شبکه آبیاری و زهکشی میاندوآب و تحت مدیریت زارعین، انجام گردید. در این مطالعه بخشی از هر مزرعه به عنوان شاهد (آرایش کاشت مرسوم و آبیاری نواری) و بخشی دیگر به عنوان تیمار (تغییر آرایش کاشت و تغییر روش آبیاری سطحی از نواری به جویچه ای) در نظر گرفته شد. قسمت شاهد هر مزرعه به صورت شیارهایی کم ارتفاع در داخل نوار و با فواصل 50 سانتی متر (IA-C و IB-C) و قسمت تیمار هر مزرعه به صورت آرایش کشت دو ردیفه (اصطلاحا آرایش 60×40 سانتی متر: IIA-T و IIB-T) و روش آبیاری جویچه ای بود. مطابق نتایج، بیش ترین راندمان کاربرد آب در قسمت IIA-T با 2/77 درصد و کمترین راندمان کاربرد آب در IB-C با 2/10 درصد به دست آمد. متوسط راندمان کاربرد آب (طی 12 آبیاری) در بخش های IIA-T و IIB-T به ترتیب 5/54 و 1/51 درصد و در بخش های IA-C و IB-C به ترتیب برابر 7/38 و 3/39 درصد به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده، با تغییر الگوی کاشت از روش مرسوم منطقه به آرایش کاشت دو ردیفه 60×40 و تغییر روش آبیاری، مقدار آب آبیاری به طور متوسط 7/29 درصد کاهش و متوسط عملکرد چغندرقند در دو مزرعه از 3/64 به 74 تن در هکتار افزایش یافت (افزایش 2/15 درصد). بهره وری فیزیکی آب چغندرقند نیز از مقدار متوسط 75/3 به 47/6 کیلوگرم بر مترمکعب افزایش یافت (افزایش 71/2 کیلوگرم بر مترمکعب).
    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، بهره وری فیزیکی، بازده کاربرد، بهبود آبیاری
  • عاطفه افشار، پرویز حقیقت جو*، فاطمه کاراندیش، ام البنی محمدرضاپور، شاپور کوهستانی صفحات 2137-2148
    به منظور بررسی عملکرد و کارایی مصرف آب در گندم (چمران2)، کلزا (هایولا50)، سیب زمینی (سانته) و ذرت (704) تحت سطوح مختلف آبیاری، پژوهشی طی دو سال زراعی 96 و 97 به صورت آزمایش های بلوک کامل تصادفی در چهار تکرار در مرکز تحقیقات و کشاورزی جیرفت انجام شد. میزان آبیاری در سه سطح 50، 75، 100 درصد نیاز آبی گیاهان بود. صفات عملکرد، وزن بیوماس، شاخص برداشت و کارایی مصرف آب برای گیاهان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اثر سطوح آبیاری در هر دو سال زراعی بر عملکرد دانه، وزن بیوماس و کارایی مصرف آب گیاهان مختلف در سطح 1 درصد و شاخص برداشت در سطح 5 درصد معنی دار است. با افزایش آب آبیاری، صفات عملکرد و وزن بیوماس در همه گیاهان به طور معنی‏داری افزایش یافت. تحت دو سطح آبیاری 100 و 50 درصد نیاز آبی گیاه، به ترتیب سیب‏زمینی و کلزا، بیش ترین (65/0 تا 74/0) و کم ترین (2/0 تا 25/0) شاخص برداشت را داشتند. از طرف دیگر، گیاهان سیب‏زمینی و کلزا به ترتیب بیش ترین (68/10 تا 76/22 کیلوگرم بر متر مکعب) و کم ترین (29/1 تا 84/1 کیلوگرم بر متر مکعب) کارایی مصرف آب را داشتند. با توجه به نتایج این پژوهش، می‏توان آبیاری گیاهان با 75 درصد نیاز آبی را با توجه به کاهش کمتر عملکرد و کارایی بیشتر مصرف آب در منطقه جیرفت توصیه کرد. به طور کلی، بر اساس نتایج این پژوهش، بیش ترین کارایی مصرف آب به ترتیب در گیاهان سیب زمینی، گندم، ذرت و کلزا مشاهده شد. اما در شرایط آب و هوایی جیرفت، الگوی کشت متناوب سیب زمینی با ذرت با توجه به کارایی مصرف آب بیشتر، توصیه می شود.
    کلیدواژگان: تناوب زراعی، سیب زمینی، کم آبیاری، عملکرد
|
  • Hossein Dehban, Kumars Ebrahimi *, Shahab Araghinejad, Javad Bazrafshan Pages 1881-1893
    Precipitation forecasting is one of the most important tools in water resources planning and management. Recently, new methods called atmospheric dynamic models have been used to predict many hydro-climate variables including precipitation. Before using the predictions of these models in planning and decision making, the accuracy of the mentioned predictions and their bias correction should be evaluated. Therefore the objective of this study is to ascertain the biases and to combine the results of precipitation forecasting with a set of global dynamic forecasting models. To achieve this aim, firstly the precipitation forecast results of each model were compared separately with the regional recorded precipitation data in the period of 1982 to 2017. Using this approach, the systematic errors were removed and corrected, i.e. using the quantile mapping method. This work was done for different forecast periods and also for different months. Furthermore, based on the accuracy of each model, a hybrid/multi-model prediction system was developed using Bayesian averaging method (BMA). The results showed that after the bias correction, using the quantitative mapping, at least one model among 78 prediction models have a relatively high correlation value of about 0.7. This result was recorded for the next one-month horizon. This correlation was increased to more than 0.8, by combining 78 predictive members, using Bayesian averaging method. Therefore, the accuracy of the predicted precipitation increases significantly using bias correction in tandem with combining the prediction models.
    Keywords: Precipitation Forecasting, NMME Models, Uncertainty, Bayesian model averaging, Quantile mapping
  • Afshin Uossef Gomrokchi *, Alireza Hassanoghli, Mehdi Akbari, Mehrzad Mostashari Mohasses, Alireza Fakhr Vaezi Pages 1895-1905

    Climatic conditions and soil properties such as salinity are very important and influential factors in vegetation of any region. The salinity of the groundwater and the accumulation of salts in the surface layers of the soil due to evaporation and capillary rise have caused salinization in a part of Qazvin plain that has had adverse effects on the growth of plant species in an area of ​​60,000 hectares. In order to control the devastating effects of Salt Marsh development in the area, interceptor drain has been constructed in the central Salt Marsh core. The purpose of this study was to analyze the Effectiveness of Interceptor Drain on Soil Salinity and Vegetation Changes during 5 years with 10 exclosures. To investigate the effects of drain construction, the statistical analysis was performed in a factorial randomized complete block design. The results show that the electrical conductivity of deep soil is 18% more than the electrical conductivity of surface soil. The results of comparing the average soil electrical conductivity based on Duncan's method showed that the average soil electrical conductivity was highest in 2013 and the lowest in the fourth year after the beginning of the study. Since the main source of soil leaching in the area of ​​excavated crops is runoff, therefore the most important cause of soil electrical conductivity variations with different years can be related to the amount of spring rainfall. The results of statistical analysis showed that the electrical conductivity of the soil decreased gradually by passing years in the constructed exclosures. The results of variance analyses of vegetation percentages in exclosures showed that the constructed interceptor drain has had a significant effect on vegetation changes during the studied years and the spatial effectiveness of the drain on vegetation changes has been 300 m.

    Keywords: Analysis of Variance, Duncan's method, Electrical conductivity, Statistical analysis
  • Emadeddin Shirali, ALIREZA NIKBAKHT SHAHBAZI *, Hosein Fathian, Narges Zohrabi, Elham Mobarak Hassan Pages 1907-1920
    In this study, hourly values ​​of precipitation and air temperature in Karoon 4 basin in southwestern of Iran were simulated with WRF numerical model to evaluate the accuracy of the model for flood prediction. The flood event was selected in March 2016. For global boundary conditions of the model, global data with a resolution of 0.75 were used. The WRF model was implemented using eight different configurations, including a convective schema, two planetary boundary layer schemes, two microphysical schemes, a surface layer schema, and two shortwave radiation schemes to obtain a suitable configuration for simulating temperature and precipitation. The results showed that in the simulation of hourly precipitation, the combination of MYJ boundary layer design with other micro-physics and short-ray projections yields better results than YSU schema. The best values of IOA (matching coefficient) between observed and estimated precipitation of the model was 0.77, 0.76, 0.74 and 0.52 in Shahrekord, Saman, Koohrang and Lordegan, respectively, by combining MYJ boundary layer, Lin physics and Dudhia short radiation. While in simulating hourly air temperature, the YSU boundary layer schema combination with other schema showed better performance. So that with this combination, the heighest conformity coefficient (0.47) was obtained between the estimated and observed hourly temperature. The estimated rainfall adjusted by MYJ boundary layer configuration, Lin physics, GODDARD short radiation and MYJLG has performed better prediction for peak dischage than the other schemas, so that the lowest Nash coefficient and RMSE were -0.293 and 37 respectively, with this combination. Therefore, the combination of MYJ boundary layer schema, Lin cloud microphysics schema, and GODDARD radiation schema appear to be the best for estimation of precipitation and temperature and consequently for prediction of the March 2016 flood in the Karun 4 basin.
    Keywords: Precipitation Simulation, Temperature Simulation, WRF model, Flood forecast
  • Jalil Helali *, Elham Pishdad, Masoumeh Alidadi, Sedigheh Loukzadeh, Ebrahim Asadi Oskouei, Reza Norooz Valashedi Pages 1921-1936
    Seasonal and annual precipitation variations are subject to numerous natural and climatic factors such as climate teleconnection indices (CTIs). The purpose of this study is to investigate the correlation between CTIs and autumnal precipitation in 30 catchments of Iran. For this purpose, autumnal precipitation data were selected from 717 synoptic, climatological and rain gauge stations over a 28-year (1988–2015) climate period, and their correlation with eight CTIs including SOI, MEI, NAO, AO, NCP, C-SST, M-SST, and P-SST were obtained in eight-time lags. Finally, their correlation significance were investigated and analyzed. The results showed a significant positive correlation between the MEI (29.1% to 43.3% of the western, southern, eastern and northeast watershed stations) and the NAO (29.4% of the northwest basin stations), While the SOI (23.3-53.7 stations of the western, southern, eastern and northeast watersheds) and C-SST (23.3 of the southeast watershed stations) had significant negative correlation. In terms of the time step, it was found that the Oct-MEI (43.3% of the stations had a positive correlation) and Aug-SOI (53.7% of the stations had a negative correlation) had a significant correlation with most of the studied stations. From the watershed point of view, it was found that the frequency of significant correlations in different catchments varied between 10.9 and 36%. The results of this study show that about 10 watersheds have a significant correlation with more than 30% of CTIs which changes in each watershed. Consequently, the CTIs with different time steps can be used as predictor variables for autumn precipitation in Iran watersheds.
    Keywords: Climate Teleconnection Index, Autumnal Precipitation, Iran Watersheds, sea surface temperature
  • Sahar Aghaei, Sara Nazari, Hossein Asgarzadeh *, Habib Khodaverdiloo Pages 1937-1945
    The aim of this study was to determine the critical limits and optimal range of relative bulk density (RBD) obtained using proctor test (RBDProctor) and axial stress of 200 kPa (RBD200kPa) for a silty clay loam soil which were determined based on relative grain yield, relative shoot dry, relative height and relative root volume of sunflower (Helianthus annuus L.). The relative values were obtained by dividing the absolute mean values of mentioned traits to observed maximum values of each trait. A range of soil bulk density (1.35 to 1.59 Mg m-3) was prepared in 10 bins (40 cm × 50 cm with 50 cm depth) using rollers of different weights. The bins were located out-doors after sowing sunflower and the weight of bins and drained water volume were measured daily. The soil water content was retained in the range of field capacity (FC) to 0.6FC through irrigation. The optimal ranges of RBDProctor and RBD200kPa were assumed to be the ranges in which the relative traits of sunflower were greater or equal to 0.95 of maximum value predicted by obtained equations fitted to relative data versus RBD. Sunflower yield was maximum at RBDProctor equal to 0.854 and the optimal range of RBDProctor based on relative grain yield was from 0.823 to 0.884. In this range sunflower relative grain yield was greater or equal to 95%. The corresponding values of RBD200kPa were 0.975, 0.940 to 1.009, respectively. This finding revealed that at the RBD values less than lower limit and greater than upper limit of starting restriction, unsuitable physical conditions reduce sunflower relative grain yield.
    Keywords: Optimal range of relative bulk density, Proctor test, Axial stress of 200 kPa, Sunflower grain yield
  • Mortaza Yavari *, Mohammadhosein Mohammadi, Karim Shahbazi Pages 1947-1958

    In soil laboratories of Iran to determine the initial soil particle size distribution (PSD) curve, different methods and strategies and pretreatments are used to remove soil cement materials, which in many cases make it difficult to compare the results and also evaluate their accuracy. The current research was performed to achieve an economical, simple and accurate protocol to mesure the soil PSD analysis. First, 112 soil samples from the top and sub soils were collected from 16 provinces. Then 91 soil samples were selected based on hydrometer method and they were analyzed mechanically with and without removal of different cement agents; such as Organic matter, lime, iron and aluminum oxides and combined removal of organic matter and iron oxide. Results showed that the removal of cement agent increases the clay fraction and reduces the silt and sand fractions. The removal of cement agents should be conducted where i) organic matter content is more than %4 or ii) iron oxides is more than %2 or iii) the amount of  organic matter + iron oxides is more than %5. In average, the removal of organic matter and iron oxide increases clay fraction 7%. Since the carbonates are often exist as the primary particles in the Iranian soils, the removal of carbonates is not suggested from the soils with more than %10 carbonates. Finally it is concluded that the cement agent in some soils may cause incorrect determination of soil texture class.

    Keywords: Particle size distribution, Cement agents, Soil Texture
  • Atefeh Tavakoli *, Ahmad Golchin, Samaneh Abdollahi Pages 1959-1969
    The accumulation of heavy metals in agricultural soils, in addition to environmental pollution, increases the concentration and uptake of heavy metals in plants. In order to investigate theuptake and translocation of lead in four cultivars of winter wheat (Zare, Pishgam, Mihan and Orum), the effect of six levels of soil contamination by Pb (0, 25, 50, 100, 200 and 400 mg Pb/kg soil from lead nitrate [Pb(NO3)2] source) on the proposed cultivars were investigated as a factorial pot experiment with completely randomized design and three replications in the greenhouse conditions. The results showed that the levels of contaminated soil by Pb had a significant effect (P < 0.01) on Pb uptake of different cultivars of wheat. The highest amount of Pb uptake was measured in Mihan cultivar at level of 400 mg Pb/kg soil and was 2.67 mg in pot. The highest fresh weights of biomass, the highest accumulation of Pb in root and aerial parts, and the highest amount of Pb uptake by wheat were observed in Mihan and Pishgam cultivars at all levels of soil contamination, indicating that these cultivars have higher abilities to uptake and transfer Pb from the root to the aerial parts. The translocation factor of Pb was less than one for all four wheat cultivars at levels of 0 to 100 mg Pb/kg soil, while the bioaccumulation factor of Pb was more than one. As in the proposed wheat cultivars, the concentration of Pb in the root was higher than the one in aerial parts, they can be classified as excluder plants at these levels. Further studies are recommended in the field.
    Keywords: soil pollution, Pishgam variety, Zare variety, Mihan variety, lead
  • Morad Asadi, Jamal Mohamad Vali Samani *, Hossein Mohamad Vali Samani Pages 1971-1982
    The CE-QUAL-W2 program as a physical model for quality and hydrodynamic simulation of water reservoirs has a high computational cost. Therefore, finding surrogate models to give optimal results in short term would have a great practical importance especially in simulation-optimization problems. In this study, the capability of the NARX model as a surrogate model was investigated to simulate the outlet salinity from strongly stratified reservoirs. For this purpose, the CE-QUAL-W2 model was used and calibrated to simulate the outlet salinity of the Upper Gotvand Reservoir over 10 years. Regarding the possibility of release from different reservoir intakes, by monthly change of release ratios, several problems were defined and a library of the physical model results was formed. Then different NARX architecture scenarios were introduced and trained using the library results. The results obtained from different scenarios indicate that the NARX neural network model has a high capability to simulate the CE-QUAL-W2 model results of outflow salinity, so that the correlation coefficient is always above 0.91. In the selected scenario, a very good agreement is observed between the results of the two models, with a correlation coefficient of 0.95, mean absolute percentage error of 8.7% and Nash-Sutcliffe coefficient of 0.79. The simulation time required for the NARX neural network model is less than 0.06% of the time required to run the physical model for the same problem. The results show that the NARX model can be used as a suitable surrogate model for CE-QUAL-W2 to predict the long-term reservoir outlet salinity and reduces the cost of computing while maintains accuracy.
    Keywords: NARX neural network model, CE-QUAL-W2 physical model, Surrogate Model, Long-term simulation, Reservoir outlet salinity
  • Seyedeh Mahsa Hosseini, Sepideh Kalatehjari *, Mohsen Kafi, Babak Motesharezadeh Pages 1983-1996
    This study was carried out to investigate the morpho-physiological and biochemical responses of Japanese raisin (Hovenia dulcis L.) seedlings to stress conditions of salinity (Electrical conductivity), nitrate and Pb. The experiment was conducted in a factorial experiment based on completely randomized design with three stress factors including nitrate (0, 30 and 60 mg L-1), salinity (0, 3 and 6 dSm-1) and Pb (0, 300 and 600 mg L-1) and three replications. Plants were grown under greenhouse conditions for four months. The highest shoot fresh weight was observed in treatments of 300 and 600 mg/kg Pb with zero salinity and nitrate level and the lowest fresh weight was belonged to the treatment of 6 dS/m salinity, 600 mg/kg Pb and 30 mg/L nitrate. The highest Pb concentration of shoot (72 mg kg-1 dry matter) was reported in treatment of 600 mg kg-1 Pb and with zero salinity and nitrate level. The highest value of lipids peroxidation occurred at treatment of 600 mg kg-1 Pb, indicating the plant defense mechanisms activity under these conditions. Furthermore, the synthesis of proline as a plant response to stress conditions significantly increased at 600 mg kg-1 Pb; whereas, nitrate application led to reduce malondialdehyde production in plant.
    Keywords: soil pollution, Plant responses, Phytoremediation, Heavy metals
  • Samira Abolghasemi *, Roohangiz Naderi, Babak Motesharezade, Seyad Alireza Salami Pages 1997-2006
    Nowadays, soil contamination with heavy metals is one of the major environmental concerns. Among heavy metals, lead is one of the main concerns due to its effects on human health and environment. The most important sources of this pollution in most parts of the world are mines, industrial waste, chemical fertilizers and pesticides. In order to investigate the adsorption capacity of lead by the ornamental plant of viola (Viola tricolor) and to find the morphological and physiological responses of plant against lead stress, a study in contaminated soil with different levels of lead (0, 200 and 400 mg/kg) was done in a completely randomized design with five repetitions in the greenhouse of the Faculty of Agriculture, University of Tehran. The results showed by increasing the concentration of lead in the soil, its amount increased in three parts of shoots, roots and flowers of the plant and the highest accumulation of lead in the roots was found to be 41.27 mg/kg. The high lead pollution reduced the fresh and dry weight of shoots and roots and the root length as compared to the control. Also, total antioxidants and glycine betaine as a defensive factor against stress were found at a concentration of 400 mg/kg lead, which were 61.3% and 114.33 μmol/g, respectively. Therefore, violet can be recommended as an adsorbent of lead and a stress reliever in urban and industrial green space cultivation.
    Keywords: soil contaminant, Lead accumulator, Heavy metal stress, Glycine betaine, Antioxidant percentage
  • Hojjat Kasir, Amir Naserin *, Ahmad Jafari, Mahmood Shafai Bejestan Pages 2007-2021
    To determine the water exchanges between surface and ground waters through river bed, it is necessary to have an accurate estimation of hydraulic conductivity of the river bed. But, the measurement of river bed hydraulic conductivity is difficult, time-consuming and costly. The grain size analysis methods estimate the hydraulic conductivity using the data obtained from the grain size distribution curve and the porosity of the soil, without any field measurements. The purpose of this study is to compare the estimated hydraulic conductivities, using some grain-size analysis equations (Kg), with the values measured by permeameter (Kv) method in Karkheh, Dez and, Shavoor river beds in Shush County, Khuzestan Province. In this study, the accuracy of seven empirical equations were investigated using 18 samples obtained from the measuring stations. The Kv values at Karkheh, Dez, and Shavoor river bed were measured to be 2.15, 2.94 and 0.03 m/day, respectively. In Shavoor River bed with clay texture, all the equations overestimate the Kg up to 84.6 times more than the Kv. While, in the other rivers with coarse grains, the estimated Kg by Alyamani-sen was less than the Kv, and the Kg estimated by Terzaghi, Hazen, Beyer and USBR was more than the Kv and the Kg estimated by Slichter and Kozney equations resulted a Kg close to the Kv. Moreover, the ratio of the new proposed C coefficient to the original C coefficient of equations were calculated between "0.15 to 2.1". Based on the results, it is necessary to use the modified coefficient of C for utilization of grain size methods.
    Keywords: Dez. Karkheh, Shavoor, Vertical hydraulic conductivity, water exchanges
  • Elham Rizehbandi, Ataallah Khademalrasoul *, Mehdi Taghavi Zahedkolaei Pages 2023-2037

    Soil moisture reduction is one of the main effective factors on wind erosion and dust storm. Mulch application is a convenient strategy to enhance soil water retention. This study was performed to evaluate the effects of recombinant organic and mineral mulches on water retention in different matric potential including 330, 1000, 3000, 5000 and 15000 cm in erodible soils (Silty loam). in this study the effectiveness of three recombinant mulch types including organic (O) combination of Bagass biochar, Arabic gum and Gelatin in three levels, organic-mineral mulch (M) named MNF in three kevels consist of 1, 3 and 5% and Hydrogel combined with nanosilica (H) in three levels 1, 3 and 5%, incorporated with soil in the plots with 5*30*50 cm dimension, at 75% of FC for 2 and 4 incubations periods were evaluated on soil moisture properties. The experiment was performed as factorial in randomized completely design with 3 replications. With increasing the treatments levels in two and four month incubation persids, soil water retention increased significantly (p < 0.01) at the proposed suctions. Also application of treatments to the soil enhanced the organic carbon and aggregate stability, meaningfully. The highest organic carbon content and aggregate stability was observed for organic mulch (the combination of Bagasse biochar, Arabic gum and Gelatine). Moreover, at high levels of Hydrogel combined with Nanosilica and also MNF the enhancement in aggregate stability was observed for two month incubation. In addition the TGA analyses clearly show the high resistance of produced mulches against temperature. The high resistance against temperature is a positive item related to the recombinant mulches in order to apply the hotspots. In general, the application of recombinant organic and mineral mulch is a convenient scenario to cover the purposes of sustainable management.

    Keywords: Organic, mineral mulches, Wind Erosion, water retention, thermal analysis, morphological properties
  • Hadisseh Rahimikhoob *, Teymour Sohrabi, Mojtaba Delshad Pages 2039-2049
    Nitrogen is one of the most widely used nutrients for crop development. Application of nitrogen fertilizers plays a crucial role in increasing agricultural yield and production. In order to achieve maximum crop yield and reduce the negative environmental effects, application of nitrogen fertilizers should be based on the dynamics between nitrogen supply and crop demand. In order to manage the consumption of nitrogen fertilizers, it is necessary to accurately predict the crop nitrogen requirements at different growth stages. In present study, the concept of critical nitrogen concentration (Nc) has been used as an effective approach to determine nitrogen status and estimate nitrogen requirement of basil. For this purpose, basil was cultivated in the research greenhouse of the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran. Different nitrogen fertilizer treatments were applied at seven levels with three replications. Crop dry matter and nitrogen concentrations were measured seven times during the growth period. Then nitrogen nutrition index (NNI) and basil nitrogen requirement (NR) were calculated for the first experiment. Results showed that, there was a significant regression relationship between basil NNI and NR (R2> 0.96). Accordingly, the NR prediction model was developed using NNI values and day after planting (DAP). Then, accuracy and performance of the NR-NNI relationship were verified by the second experiment data. The values ​​obtained for RMSE, NMB and NRMSE statistical indicators were less than 1 kg / ha, 0.10% and 3.10%, respectively, which indicates high accuracy of the model for prediction of crop nitrogen requirement. In general, results showed that estimation of crop NR based on the concept of Nc could be used as a scientific and suitable approach for managing nitrogen application in agricultural production.
    Keywords: Nitrogen Nutrition Index, Nitrogen recovery efficiency, critical nitrogen concentration, Basil
  • Mohammad Ansari Ghojghar *, Masoud Pourgholam Amiji, Javad Bazrafshan, Abdolmajid Liaghat, Shahab Araghinejad Pages 2051-2063

    Different regions have different potentials in dust release, and the increase in dust storms indicates the dominance of the desert ecosystem in each region. Prediction of the occurrence of dust storms in critical regions allow desion-makers to efficiently manage and to mitigate its probable damages to landscape. This study aims to predict the frequency of dust storm days (FDSD) over two critical regions (west and southeast) in Iran on a seasonal  scale. To this end, the hourly dust data and World Meteorological Organization codes were gathered in six synoptic stations of Zabol and Zahedan (southeast Iran), Abadan, Ahvaz, Bostan, and Masjed Soleiman (west Iran) covering the statistical period of 25 years (1990-2014). After calculating the frequency of dust storm days, using four artificial intelligence methods including multi-layer perceptron (MLP), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), radial basis function (RBF), and general regression neural network (GRNN), the frequency of dust storm days for the next season were predicted. The results showed an increase in the accuracy of the predictions with increasing the number of dust storm days in such a way that based on the results obtained from the MLP model, the correlation coefficient between the observed and predicted values ​​of the frequency of dust storm days for Masjed Soleiman and Zabol stations were 0.8 and 0.97, respectively; explaining that Zabol have the highest frequency among these stations. Also, according to the results of ANFIS, RBF, and GRNN models, the correlation coefficient calculated for prediction in Masjed Soleiman and Zabol stations varied from 0.41 to 0.95, 0.35 to 0.92 and 0.22 to 0.98, respectively. Overall, by comparing the results of the proposed models, ANFIS had the best performance which was followed by GRNN. The results of this study can be useful in managing the issues caused by dust storms and in the combating plans to desertification in the study regions.

    Keywords: forecasting, Radial basis functions, Dust, Adaptive Neural-Fuzzy Inference System, Artificial Intelligence
  • Shahram Mahmoudsoltani * Pages 2065-2083
    Phosphorus (P) is the second macronutrients and zinc (Zn) is the most important micronutrients that their deficiencies are the most important global nutrient disorders in the world paddy fields. The current field study was conducted to evaluate the effect of Zn and P foliar application (each at three levels) on their content in rice tissues and grains bio-fortification (Zn and protein content). A field experiment as factorial form was conducted in a completely randomized block design with three replications in 2017-2018, at research farm of Rice Institute in Rasht, Iran. The results of the variance analysis indicated that all the applied treatments and their interactions significantly influenced the Zn and P content of rice tissues, Zn and protein contents of rice grains. The heighest zinc content increased in the leaves four times, in the stem and panicle three times and the phosphorous content increased in all organs two times, at flowering and ripening stages. The highest content of grain Zn in Hashemi and Guilaneh cultivars, treated by foliar application of Zn (using 5 ppt ZnSO4) one week before flowering and grain filling stages,  were recorded to be about 39.06 mgkg-1 (27.11% more than the control) and 35.37 mgkg-1 (27.37 % more than the control ), respectively. Also, the highest content of grain protein in Hashemi and Guilaneh cultivars with no significant difference treated by foliar application of Zn (using 5 ppt ZnSO4) one week before flowering and grain filling stages were recorded to be about 11% (32.37% more than the control) and  10.67% (38.21 % more than the control), respectively. The proposed cultivars have been similarly responded to the applied treatments. It can be concluded that the foliar application of Zn, one week before flowering and grain filling stages might be a quick and proper solution to enhance grain Zn and protein content.
    Keywords: Foliar Application, Protein, rice, Zinc, Phosphorus
  • Hamzeh Ebrahimnezhadian, Mohammad Manafpour *, Vahid Babazadeh Pages 2085-2100
    The Flip bucket is one of the spillway components of dams used to dissipate the flow kinetic energy. In these dissipaters, Part of supercritical flow energy due to air friction and partly due to mixing and turbulence in the erosion cavity that is formed at the landing site is dissipated. One of the geometrical parameters affecting the hydraulic performance of flip buckets is the angle of the bucket edge. In this study, using FLOW 3D software and RNG K-ε turbulence model, flow on Gavoshan Dam spillway and flip bucket was simulated in order to determine the hydraulic flow characteristics and the effect of bucket edge angle on the hydraulic flow pressure, outlet depth, velocity and developing of outlet jet as well. In order to validate the parameters obtained from numerical analysis, the experimental results of Gavoshan dam spillway hydraulic model have been used. Comparison of the results of numerical model with experimental data indicates acceptable agreement of the numerical results. The results show that increasing the angle of the bucket edge has a little effect on the maximum pressure on the bucket while it increases the depth and decreases the outlet flow velocity of the bucket. The 30° angle was determined as the optimum angle of the flip bucket edge in terms of increasing energy dissipation rate. Also for a fixed flip bucket edge angle with increasing discharge, the horizontal length of the upper and lower nappes of the jet are increased.
    Keywords: FLOW 3D Software, Edge Angle of Bucket, Gavoshan Dam Spillway, K-ε RNG Turbulence Model
  • Mostafa Marzi, Hasan Towfighi *, Mohsen Farahbakhsh, Karim Shahbazi Pages 2101-2110

    The increased levels of Arsenic, a poison element, in the soils and waters of Hashtrood city have caused different health issues for the people. Due to the lack of information about the arsenic content of the soils, the present study was conducted to survey the soil arsenic distribution and the possibility of reducing arsenic release from the soils. For this purpose, 53 soil samples from the top layer were collected and the arsenic concentration and distribution map was determined. Additionally, in order to evaluate the effect of iron hydroxide and gypsum as soil amendments, five polluted soil samples were selected and treated with the proposed amendments; each at three levels. The results revealed that the agricultural soils of the studied area are polluted by arsenic, as its average concentration was 49.36 mg/kg, but more than 80 percent of the studied soils had a lower concentration than the standard level. The agricultural soils of Ghopoz and Ghezellou showed the highest arsenic contamination. Application of iron hydroxide reduced the arsenic releasement in different soils significantly, as 10 ton/hectare iron hydroxide application reduced arsenic solution 64.5, 82.4, 83.7, 98.9, and 100 percent in the soils of 1, 2, 3, 4, and 5, respectively. Increasing the level of iron hydroxide application decreased arsenic release more intensively. Similarly, the gypsum decreased the arsenic release significantly and its reduction was more by increasing gypsum application In comparison to gypsum, the iron hydroxide was much more effective in controlling the arsenic releasement.

    Keywords: Agricultural soils, arsenic releasement, soil pollution
  • Hamed Shahsavari, Saeed Reza Khodashenas *, Kazem Esmaili Pages 2111-2124
    One of the important aspects in describing river behavior is its curvature. The production of successive bends in natural rivers is an inevitable component of the process through which the river changes. Understanding the flow behavior in the interaction between the main channel and the floodplain, especially during floods, is necessary to protect soil and water structures. This study was conducted to better understand the hydrodynamics of the middle and turbulent flow in compound meandering channels. According to the natural conditions of most rivers, due to variation of discharge and depth ratios (flow depth in floodplain to flow depth in the main channel), in this study, a rectangular meander laboratory channel with a constant sinuosity 1.3 for different depth ratios of 0.35 and 0.55 was investigated. The results showed that the size of velocity components (u,v,w) at 0.35 relative depth was greater than 0.55, which  indicating higher vortex strength and interaction intensity between the main channel and floodplain at lower relative depth. Also, by investigating the secondary flows, the existence of clockwise and counterclockwise rotational eddy currents in the main channel and floodplains and the location of these currents were determined.
    Keywords: Curve Coefficient, Flood, Flow pattern, Meander Waterway, Relative Depth
  • Hossein Dehghanisanij *, Milad Ebrahimi, Vahid Rezaverdinejad, Afrooz Taghizadehghasab Pages 2125-2136
    Sugar beet is one of the main products with high water requirement in Urmia Lake basin. Planting spacing and irrigation method of sugar beet has an important impact on increasing irrigation efficiency, crop yield and physical water productivity of this crop. In order to investigate the effect of planting spacing on irrigation efficiency, physical water productivity and crop yield, a field study was conducted on two pilot farms (A and B) in Miandoab irrigation network under farmer’s management during 2017. In this study a part of each farm was considered as control (common planting spacing and border irrigation) and the other part was considered as treatment (change the planting spacing and surface irrigation method from border to furrow irrigation). The control part of the farm included a low height groove inside the border and at 50 cm intervals (IA-C and IB-C) and the treatment part of each farm included two-row crop planting of sugar beet (so-called 40×60 cm: IIA-T and IIB-T) and furrow irrigation. According to the results, the maximum water application efficiency was obtained about 77.2% in IIA-T and the lowest efficiency was obtained about 10.2% in IB-C. The average irrigation efficiency (in 12 irrigation) in IIA-T and IIB-T were 54.5% and 51.1%, respectively and in IA-C and IB-C were 38.7% and 39.3%, respectively. Based on the results, by changing the planting pattern from common spacing to two-row (40×60) and irrigation method from border to furrow, the average water consumption reduced about 29.7% and the average yield increase from 64.3 to 74 ton/ha (increase by 15.2%). Also, the average physical productivity of sugar beet increased from 3.75 to 6.47 kg/m3 (increase of 2.71 kg/m3).
    Keywords: : Application Efficiency, Furrow Irrigation, Modified Irrigation, Physical Productivity
  • Atefe Afshar, Parviz Haghighatju *, Fatemeh Karandish, Omolbani Mohammadrezapour, Shapour Kouhestani Pages 2137-2148
    ABSTRACT In order to investigate the yield and water use efficiency of wheat (Chamran 2), rapeseed (Hyola 50), potato (Sante) and corn (704) under different levels of irrigation, the present research was carried out in two years 2017-2018 and 2018-2019 as complete randomized block design with four replications at Agricultural Research Center of Jiroft. Irrigation levels were 50, 75 and 100 % of the crop's water requirement. The Yield, biomass, harvest index and water use efficiency were investigated for the proposed crops. The results showed that the effect of irrigation levels was significant during two years on grain yield, biomass and water use efficiency at 1% level and on harvest index at 5% level. By increasing irrigation water, both grain yield and biomass were increased significantly in all crops. Potato and rapeseed had the highest (0.65-0.74) and the lowest (0.20-0.25) water index, respectively. On the other hand, potato and rapeseed showed the highest (10.68-22.76 kg/m3) and the lowest (1.29-1.84 kg/m3) water use efficiency, respectively. The 75% irrigation level is recommended due to lower decrease in yield and higher increase in water use efficiency. In general, according to the results of this study, the highest water use efficiency was observed in potato, wheat, maize and rapeseed plants, respectively. Overall potato and maize rotation is recommended due to higher water use efficiency in Jiroft.
    Keywords: Crop rotation, Deficit irrigation, potato, yield