فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال چهاردهم شماره 6 (بهمن و اسفند 1399)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال چهاردهم شماره 6 (بهمن و اسفند 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/22
  • تعداد عناوین: 30
|
  • حمید صالحی، علی شمس الدینی* صفحات 1881-1892
    روش های ریزمقیاس نمایی راه حل مناسبی را جهت رفع مشکل عدم وجود داده های ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا ارایه می دهند و می توان با استفاده از این روش ها، تاحدودی نیاز به داده های ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی- زمانی بالا را، به منظور پایش پدیده های طبیعی مانند تبخیر- تعرق،برطرف نمود. ماهواره سنتینل-2 در سال 2015 در مدار قرار گرفت و از آن تاریخ امکان دسترسی به داده هایی با قدرت تفکیک مکانی 10 متر را برای دوره بازگشت 5 روزه فراهم آورده است. هرچند، سنسور این ماهواره قادر به برداشت داده های سنجش از دور در طول موج حرارتی نیست. هدف این مطالعه تهیه نقشه های تبخیر- تعرق روزانه با قدرت تفکیک مکانی 10 متر براساس ترکیب داده های مادیس و سنتینل-2 برای اراضی کشت و صنعت امیرکبیر می باشد. بدین منظور از دو روش STARFM و TSHARP اصلاح شده به منظور ریزمقیاس نمایی داده های مادیس به داده های سنتینل-2 استفاده گردید. بدین منظور ابتدا با استفاده از روش STARFM ،باندهای مریی و مادون قرمز نزدیک تصاویر مادیس به باندهای متناظر خود در تصاویر سنتینل-2 ریزمقیاس نمایی شدند. سپس باندهای حرارتی با قدرت تفکیک مکانی 10 متر با استفاده از روش TSHARP اصلاح شده تهیه گردیدند و در پایان با استفاده از الگوریتم سبال و باندهای ریزمقیاس نمایی شده سنتینل-2 ، نقشه های تبخیر- تعرق روزانه با قدرت تفکیک مکانی 10 متر تولید شدند. مقایسه تبخیر- تعرق های ریزمقیاس نمایی شده با تبخیر- تعرق های بدست آمده با روش فایو- پنمن- مانتیث بیانگر میزان مجذور میانگین مربعات خطای 64/0 میلیمتر در روز بود که نشان دهنده عملکرد خوب روش ارایه شده جهت تولید نقشه های تبخیر-تعرق واقعی روزانه با قدرت تفکیک مکانی 10 متر می باشد.
    کلیدواژگان: ریزمقیاس نمایی، تبخیر- تعرق، TSHARP، STARFM
  • شکوه کریمی، اصلان اگدرنژاد*، محمد مهدی نخجوانی مقدم صفحات 1893-1907

    برای دستیابی به عملکرد دانه، زیست توده و بهره وری آب مناسب برای ذرت دانه ای، نیاز است عوامل مختلفی از جمله مقدار آب آبیاری، رقم و تراکم کشت این محصول در مناطق مختلف کشور بررسی شود. به دلیل هزینه بر و زمان بر بودن انجام آزمایش های مزرعه ای، استفاده از مدل های گیاهی پیشنهاد شده است. از این رو، به منظور ارزیابی مدل گیاهی SWAP، آزمایشی دو ساله (86-1385(برای دو رقم ذرت دانه ای (V1 و V2 به ترتیب نشان دهنده ارقام متوسط رس SC500 و زودرس SC302) تحت تراکم های کشت مختلف (D1، D2 و D3 به ترتیب نشان دهنده 75000، 85000 و 95000 بوته در هکتار برای رقم SC500 و 80000، 90000 و 100000 بوته در هکتار برای رقم SC302) با مقادیر مختلف آبیاری (I1، I2 و I3 به ترتیب نشان دهنده مقادیر 75، 100 و 125 درصد آبیاری) در شهرستان کرج انجام شد. نتایج نشان داد، در رقم V1، مقدار آب آبیاری I3 و تراکم D3، مدل SWAP دقت بالاتری برای شبیه سازی عملکرد دانه ذرت داشت. در شبیه سازی زیست توده ذرت دانه ای، دقت مدل SWAP برای رقم V2، مقدار آب آبیاری I3 و تراکم D2 و در شبیه سازی بهره وری آب، دقت این مدل برای هر دو رقم، مقدار آب آبیاری I3 و تراکم D3 مناسب تر از سایر تیمارها بود. به طور کلی، براساس آماره میانگین مربعات خطای نرمال شده، دقت این مدل برای شبیه سازی عملکرد، زیست توده و بهره وری آب ذرت دانه ای به ترتیب برابر با 14/0، 13/0 و 16/0 بود. کارایی این مدل نیز برای هر سه پارامتر ذکر شده در دسته عالی قرار داشت و مقدار آن برابر با98/0 بود. بنابراین استفاده از این مدل برای شبیه سازی عملکرد، زیست توده و بهره وری آب ذرت دانه ای تحت تیمارهای مذکور پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، تراکم بوته، مدل سازی گیاهی، مقادیر آبیاری
  • علی قدمی فیروزآبادی*، سید محسن سیدان، حمید زارع ابیانه صفحات 1908-1919

    استفاده بهینه و مناسب از منابع آب با توجه به بحران آب و خشکسالی های اخیر در کشور امری بسیار ضروری است. در این راستا استفاده از شیوه های نوین آبیاری از جمله راهکارهایی است که که به منظور افزایش بهره وری آب در کشور توسعه یافته است. لذا این تحقیق به منظور مقایسه میزان بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب در سامانه های آبیاری قطره ای و سطحی و بازده تولید محصول در باغات انگور و گردو شهرستان ملایر از توابع استان همدان انجام شد. در این پژوهش حجم آب کاربردی در باغات مورد مطالعه با اندازه گیری دبی منبع آبی، تعداد آبیاری و ساعات آبیاری در هر نوبت محاسبه شد. نیاز آبی بر اساس آمار و اطلاعات هواشناسی سال-های اخیر محاسبه و با میزان نیاز آبی برآورد شده در سند ملی آب مقایسه شد. بهره وری آب بر اساس میزان عملکرد محصول به ازای واحد حجم آب (CPD) ، درآمد به ازای واحد حجم آب (BPD) ، و بازده خالص به ازای واحد حجم آب (NBPD) محاسبه شد. نتایج تحقیق نشان داد که روش آبیاری قطره ای نسبت به روش آبیاری سطحی به ترتیب باعث کاهش 40 و 54 درصدی آب کاربردی محصول انگور و گردو شد. میزان بهره وری آب در باغات انگور و گردو در آبیاری قطره‏ای به ترتیب 1/25 و 81/1 و در آبیاری سطحی 8/7 و 88/0 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه شد. نیاز آبی محاسباتی بر اساس آمار و اطلاعات هواشناسی ده ساله اخیر در این دو محصول بیشتر از میزان ذکر شده در سند ملی آب بود. مقایسه میزان متوسط آب کاربردی با نیاز آبی محاسباتی حاکی از کم آبیاری در اغلب باغ های مورد مطالعه بود. مقایسه بهره وری اقتصادی آب در دو محصول نشان داد که این شاخص در روش آبیاری قطره ای به مراتب بالاتر از روش آبیاری سطحی است. میزان شاخص بازده خالص به ازای واحد آب کاربردی (NBPD) در روش آبیاری قطره ای در دو محصول انگور و گردو به ترتیب 231 و 117 و در روش آبیاری سطحی 110 و 115 هزار ریال بر متر مکعب تعیین شد.

    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، آبیاری سطحی، بازده خالص، عملکرد محصول
  • سمیه حجابی* صفحات 1920-1938

    تبخیر- تعرق مرجع (ETo) یکی از مهم ترین عوامل موثر در چرخه هیدرولوژیکی بوده و به عنوان سنجه ای از تقاضای تبخیر جو، در محاسبه بسیاری از شاخص های خشکسالی و خشکی و مطالعات مربوط به پیش نگری اثرات تغییر اقلیم استفاده شده است. بررسی اثر تغییر اقلیم بر ETo برای مدیریت و برنامه ریزی بلندمدت منابع آب ضروری است. در این مطالعه، از پیش نگری های ریزمقیاس نمایی شده دو مدل اقلیمی EC-EARTH و GFDL-ESM2M (مبتنی بر سناریوی RCP8.5) تحت پروژه CORDEX استفاده شد و میزان ETo در حوضه دریاچه ارومیه برای دوره تاریخی (2005-1976) و دوره آینده (2100-2006) با استفاده از روش تعدیل یافته پنمن- مانتیث فایو و با شمول اثرات افزایش غلظت گاز CO2 جو بر میزان مقاومت روزنه ای گیاهان، برآورد شد. نتایج بررسی تغییرات ETo در سه دوره آینده نزدیک (2011-2040)، آینده میانی (2070-2041) و آینده دور (2100-2071) نسبت به دوره تاریخی حاکی از روند افزایشی ETo سالانه به ویژه در آینده دور بود. تحلیل سهم متغیرهای هواشناسی در تغییرات ETo سالانه نشان داد متغیرهای دمای بیشینه (با میانگین سهم % 91.54)، دمای کمینه (با میانگین سهم % 37.68) و غلظت گاز CO2 جو (با میانگین سهم % 41.40) بیشترین سهم را در تغییرات ETo خواهند داشت. با این وجود، به دلیل روند افزایشی توسعه کشاورزی، اثرات آبیاری بر اقلیم و عدم شمول اثرات آبیاری در مدل های اقلیمی، پیش نگری تغییرات ETo بر مبنای مدل های اقلیمی با عدم قطعیت هایی همراه است.

    کلیدواژگان: تبخیر-تعرق مرجع، تحلیل سهم، تغییر اقلیم، سناریوی RCP8.5
  • هادی مدبری، علیرضا شکوهی* صفحات 1939-1953
    در این مطالعه اثرات بهره برداری از شبکه آبیاری زهکشی سفیدرود بر تالاب بین المللی انزلی در چارچوب IWRM بررسی می شود. بدین منظور ابتدا مقادیر شاخص های هیدرولوژیکی اعم از تراز سطح آب، مساحت و حجم تالاب انزلی با درنظر گرفتن شرایط اقتصادی، اجتماعی و اکولوژیکی در دو سطح مطلوب و حداقل تعیین گردید. پس از بررسی شرایط کنونی تالاب، ارتباط بین جریان ورودی به تالاب با سیستم بهره برداری بالادست با استفاده از مدل WEAP شبیه سازی شد و مدل برای سناریوی مبنا با شاخص های آماری R2 و RMSE به ترتیب معادل 99/0 و 47/0 واسنجی گردید. نتایج تحلیل سناریوها در شرایط مختلف نشان داد که در حال حاضر حجم و تراز تالاب از نظر کمی بیشتر وابسته به تراز دریا بوده و دبی ورودی به تالاب فقط در شرایط سیلابی می تواند تاثیر خود را بر حجم و تراز تالاب نشان دهد. براساس نتایج بدست آمده می توان گفت که حیات اکولوژیکی تالاب انزلی بیش از آنکه تحت تاثیر مدیریت کمی منابع آب در بالادست تالاب و برداشت آب از شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود برای مصارف کشاورزی، دامپروری و آبزیان باشد از تخلیه تالاب به پایین دست تاثیر می پذیرد.
    کلیدواژگان: تالاب انزلی، خدمات اکولوژیکی، شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود، مدل WEAP
  • حلیمه پیری* صفحات 1954-1963
    برای بررسی اثر فصل کاشت و مقایسه عملکرد ارقام مختلف خیار گلخانه ای در شرایط تنش آبی، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در مجتمع گلخانه ای چاه نیمه واقع در شهرستان زهک استان سیستان و بلوچستان انجام گرفت. تیمارها شامل سه رقم خیار گلخانه ای منطقه سیستان (سینا، بارش و نگین)، سه سطح آب آبیاری (100 ، 75 و 50 درصد نیاز آبی گیاه) و دو فصل کاشت (مرحله اول در هفته اول مهرماه و مرحله دوم در هفته سوم بهمن) بودند. برداشت محصول هر چهار روز یک بار انجام شد. وزن و تعداد میوه ها، قطر و طول خیار در هر کرت به دقت اندازه گیری شد. جهت مقایسه و تجزیه و تحلیل بهتر، میانگین داده های بازه زمانی 5/1 ماه بعد از اولین برداشت در هر دو فصل کشت مورد استفاده قرار گرفت. همچنین عملکرد و بهره وری مصرف آب آبیاری در پایان هر دو فصل محاسبه شدند. نتایج نشان داد اثرات فصل کشت، رقم و آب آبیاری در سطح احتمال پنج و یک درصد بر پارامترهای اندازه گیری شده تاثیر معنی دار داشتند. بیشترین مقدار پارامترهای اندازه گیری شده در تیمار 100 درصد نیاز آبی گیاه به دست آمدند که از این نظر با تیمار 75 درصد نیاز آبی گیاه تفاوت معنی دار نداشت. عملکرد و بهره وری آب آبیاری در فصل اول کشت به ترتیب 6/144 تن در هکتار و 4/20 کیلوگرم برمتر مکعب بود که نسبت به فصل دوم کشت (7/128 تن در هکتار و 3/17 کیلوگرم بر مترمکعب) بالاتر بود. ارقام مختلف در فصل اول و دوم کشت نتایج متفاوتی داشتند. رقم سینا در فصل اول کشت عملکرد (2/158 تن در هکتار) بهتری نسبت به سایر ارقام داشت. در فصل دوم کشت رقم بارش (4/156 تن در هکتار) نسبت به رقم سینا و نگین عملکرد بهتری داشت. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده، می توان مقدار مصرف آب آبیاری را تا 75 درصد کاهش داد و از آب صرفه جویی شده در فصل دوم کشت استفاده نمود. همچنین با توجه به این که رقم سینا در فصل اول کشت و رقم بارش در فصل دوم کشت نتایج بهتری داشتند، از این دو رقم به ترتیب در این دو فصل، استفاده شود.
    کلیدواژگان: بهره وری آب، عملکرد، رقم سینا، رقم بارش
  • نادر نادری، رامین فضل اولی*، علی شاهنظری، سعید خاوری خراسانی صفحات 1964-1972
    مدیریت آبیاری یکی از مهم ترین عوامل موثر بر توسعه و گسترش ریشه گیاه است. هدف این پژوهش بررسی تاثیر تیمارهای مختلف کم آبیاری در روش آبیاری قطره ای سطحی بر چگونگی رشد و توزیع ریشه گیاه ذرت رقم سینگل کراس 704 بود. این پژوهش در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی طی سال زراعی 1393 اجرا گردید. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با 9 تیمار در 4 تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل آبیاری کامل (FI)، کم آبیاری تنظیم شده (DI) با تامین 80 و 60 درصد نیاز آبی، آبیاری ناقص ریشه به طور متغیر (PRD) و تامین 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی و آبیاری ناقص ریشه به طور ثابت (FPRD) و تامین 100، 80 و 60 درصد نیاز آبی بود. نیاز آبی بر اساس جبران کمبود رطوبت خاک تا حد ظرفیت زراعی به کمک رطوبت سنج الکترومغناطیس تعیین و بوسیله کنتورهای حجمی اندازه گیری و در مزرعه توزیع شد. اولین تنش در مرحله 6 برگی ذرت اعمال شد. دو هفته بعد از اعمال اولین تنش، در مرحله 10 برگی بوته ها نمونه بردای ریشه انجام شد. در هر بار نمونه برداری صفات وزن خشک، حجم و نفوذ جانبی و عمقی ریشه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که در همه تیمارها با کاهش میزان آب مصرفی، میانگین مقدار کلیه صفات مورد اندازه گیری کاهش یافت. تغییرات وزن خشک ریشه نشان داد که تفاوت معنی داری بین روش های FI، PRD100 و PRD80 وجود نداشت. همچنین حجم ریشه تحت تاثیر کم آبی قرار گرفت اما کاربرد روش PRD80 مانع از بروز اثرات منفی کم آبی بر حجم ریشه شد. بنابراین در مقایسه با روش های DI و FPRD هنگام اعمال تنش آبی روش PRD از کارایی بهتری برخوردار است و جذب آب و مواد غذایی توسط ریشه در سطح بیشتری صورت خواهد گرفت.
    کلیدواژگان: آبیاری یک در میان، توسعه ریشه، ذرت، نیاز آبیاری
  • محمد فشائی، سید حسین ثنایی نژاد* صفحات 1973-1983

    رطوبت خاک از اهمیت ویژه ای در مطالعات منابع آب و کشاورزی برخوردار است. طیف الکترومغناطیس مایکروویو، محدودیت‏ های فیزیکی سایر امواج رادیومتری در اندازه ‏گیری رطوبت خاک را ندارد، اما غالبا دارای ابعاد پیکسل بسیار بزرگ (بیش از 10 کیلومتر) هستند. در این پژوهش به منظور کاربرد داده‏ های رطوبت خاکی دورسنجی در مقیاس مزرعه، با استفاده از داده ‏های اندازه‏ گیری میدانی رطوبت خاک در محدوده دشت نیشابور طی سال ‏های 1396 تا 1398، واسنجی داده ‏های بازیابی سنجنده AMSR2 انجام شد. معلوم شد تغییرات ارتفاعی و پوشش گیاهی از جمله عوامل کلیدی تاثیرگذار بر دقت واسنجی به شمار می ‏آیند. مبتنی بر نظریه اینرسی حرارتی و با کمک تصاویر سنجنده مودیس، اندرکنش‏ های میانگین روزانه رطوبت خاک و اختلاف دمای روزانه سطح زمین در دو سنجنده MODIS و AMSR2 بررسی شد و با استفاده از آن روابط خطی ریزمقیاس نمایی تصاویر رطوبت خاک برای تبدیل ابعاد تصویر از 25 کیلومتر به 1000 متر به دست آمد. بررسی شاخص ‏های آماری R^2 با کمینه 0.73 و بیشینه 0.84، MAE و RMSE با دامنه تغییرات 1.6 تا 4، نشان داد که الگوریتم استفاده شده در ریزمقیاس نمایی به خوبی قادر به بازتاب اندرکنش‏ های بین بارش، رطوبت خاک، پوشش گیاهی و تغییرات پروفیل دمایی کانوپی بوده و این ویژگی کاربرد آن را در تحلیل ‏های هواشناسی کشاورزی تقویت می‏ کند.

    کلیدواژگان: سنجش از دور، رطوبت خاک سطحی، شاخص پوشش گیاهی، امواج مایکروویو، AMSR2
  • ناهید مجیدی خلیل آباد، علی محتشمی، ابوالفضل اکبرپور* صفحات 1984-2002
    ترسیم و تعیین حریم کمی چاه ها از جمله اقداماتی است که باید در هر آبخوان صورت بگیرد. روش های مورد استفاده به منظور رسم این محدوده در دو بخش ساده و پیچیده قرار می گیرند. در بخش ساده از چندین رابطه ریاضی و در بخش پیچیده از مدل های عددی استفاده می شود. در این پژوهش برای اولین بار با استفاده از الگوریتم گام تصادفی و مدل عددی اجزاء محدود، حریم کمی چاه های موجود در یک آبخوان استاندارد محصور و آبخوان آزاد بیرجند تعیین و ترسیم شدند. پس از مدل سازی سطح آب زیرزمینی در دوره 12 ماهه 1390-1391 به کمک شبیه ساز FeFlow، حریم کمی برای چاه ها ترسیم شدند. در آبخوان استاندارد حریم کمی برای هر سه چاه بهره برداری به صورت جداگانه در دو دوره 50 و 180 روزه ترسیم شدند. نتایج نشان دادند که کشیدگی حریم برای هر سه چاه به سمت قسمتی از آبخوان می باشد که سطح آب زیرزمینی بالاتری نسبت به بقیه مناطق دارد. همچنین در مناطقی از آبخوان که قابلیت انتقال بیشتری دارند، حریم عریض تر بوده و با ورود به مناطقی با قابلیت انتقال کمتر، از عرض آن کاسته و باریک تر می شود به طوریکه در چاه شماره دو عرض حریم در منطقه 3، 86/302 متر بوده و این در حالی است که در منطقه 2 که قابلیت انتقال کمتری دارد، 46/267 متر می باشد. در آبخوان بیرجند که شامل 190 حلقه چاه است، 5 چاه به طور دلخواه انتخاب شدند و حریم کمی برای آن ها در دو دوره پنج و سی ساله ترسیم شدند. نتایج نشان دادند که کشیدگی حریم به سمت مرزهای هد ثابت مطابق با الگوی جریان بوده و دو پارامتر دبی و هدایت هیدرولیکی نقش بسزایی در شکل آن دارد. به طوریکه در چاه شماره 5، که کمترین دبی برداشت را دارد، طول حریم در دوره 5 ساله حداقل مقدار یعنی 62/364 متر داشته است.
    کلیدواژگان: آبخوان محصور و آزاد، الگوریتم گام تصادفی، ترسیم حریم کمی، مدل عددی اجزاء محدود(FeFlow)
  • مصطفی گودرزی*، فریبرز عباسی، ابوالفضل هدایتی پور صفحات 2003-2012

    حجم آب کاربردی محصولات کشاورزی به عنوان یکی از شاخص‏های ارزیابی استفاده بهینه از منابع آب نقش مهمی در مدیریت و برنامه‏ریزی های کلان در حوزه مدیریت و مهندسی آب دارد. این تحقیق، با هدف اندازه گیری آب کاربردی و ارزیابی راندمان کاربرد و بهره‏وری آب انگور تحت مدیریت باغدار در استان مرکزی به عنوان یکی از قطب های تولید انگور کشور اجرا گردید. تاکستان‏های مورد مطالعه در سطح استان طوری انتخاب شدند که عوامل مختلف از جمله روش آبیاری، بافت خاک، نوع منبع آب (سطحی یا زیرزمینی) و کیفیت آب آبیاری را پوشش دهند. باغات منتخب در طول فصل رشد مورد پایش قرار گرفتند و مواردی نظیر مدت زمان آبیاری، مقدار آب آبیاری، دور آبیاری و غیره یادداشت برداری شد. نتایج نشان داد که دور آبیاری در باغات انگور استان برای سامانه‏های آبیاری مختلف بین 6 تا 20 روز متغیر است و متوسط عمق آب آبیاری نیز بین 30 تا 185 میلی متر بود. نتایج نشان داد که حجم آب آبیاری باغات انگور در سطح استان بسته به روش آبیاری، نوبت آبیاری و نحوه مدیریت‏ باغ متفاوت بوده و حجم آن از 5973 تا 18168 مترمکعب در هکتار متغیر بود. راندمان کاربرد آب آبیاری در باغات موردمطالعه از 35 تا 100 (به علت کم‏آبیاری) درصد متغیر و متوسط آن 63 درصد بود. بهره‏وری آب نیز برای این محصول در سطح استان مرکزی بین 1/1 تا 7/3 با متوسط 62/2 کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان بود. به طورکلی نتایج اندازه‏گیری‏های انجام شده در سطح استان مرکزی نشان می‏دهد که صرف نظر از روش آبیاری مورداستفاده، مدیریت آبیاری توسط کشاورز نقش مهمی در میزان آب کاربردی در تاکستان‏های موردمطالعه دارد. نتایج این تحقیق بیانگر قابلیت اجرای کم‏آبیاری در سطح تاکستان‏های استان است، لذا ترویج و آموزش کم‏آبیاری به روش صحیح و کاربردی به باغداران می‏تواند باعث افزایش قابل توجه بهره‏وری آب در تولید انگور گردد.

    کلیدواژگان: آب کاربردی، بهره‏وری، نیاز آبی، تاکستان
  • رعنا نصیری، هادی نوروزی*، جلال بازرگان صفحات 2013-2024
    تحلیل جریان غیر ماندگار با استفاده از معادلات سنت ونانت انجام می شود. محاسبه شیب خط انرژی (Sf) از اهمیت بالایی در تحلیل جریان غیر ماندگار برخوردار است. از آنجاییکه در محیط متخلخل درشت دانه، Sf برابر با گرادیان هیدرولیکی (i) است، محاسبه i اهمیت بالایی دارد. در پژوهش حاضر، با استفاده از داده های آزمایشگاهی ثبت شده در سیلندری فولادی به قطر 16 سانتی متر و طول 70 سانتی متر که 40 سانتی متر آن از سنگریز با سه دانه بندی ریز، متوسط و درشت پر شده، به بررسی جریان غیر ماندگار در محیط متخلخل تحت فشار پرداخته شده است. جهت بهینه یابی ضرایب رابطه دوجمله ای فورشهایمر که در جریان ماندگار (a, b) و رابطه سه جمله ای که در جریان غیرماندگار کاربرد دارند (a, b, c) از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده شده است. نتایج پژوهش حاضر بیانگر آن است که، مقادیر مربوط به میانگین خطای نسبی (MRE) در حالت استفاده از رابطه سه جمله ای نسبت به رابطه دوجمله ای جهت محاسبه گرادیان هیدرولیکی جریان غیرماندگار، در مصالح ریزدانه 5/14، در مصالح با اندازه متوسط 7/14 و در مصالح درشت دانه 2/12 درصد بهبود یافته است. مقدار جمله ی سوم رابطه سه جمله ای نسبت به گرادیان هیدرولیکی ((cdv/dt)/i) در مصالح ریزدانه 23/7، در مصالح با اندازه متوسط 79/14 و در مصالح درشت دانه 01/17 درصد به دست آمده است. به عبارت دیگر، از آنجاییکه با افزایش قطر مصالح، کارایی رابطه غیر خطی (غیر دارسی) نسبت به رابطه خطی (دارسی) افزایش می یابد، جمله سوم رابطه سه جمله ای نیز تاثیر بیشتری در محاسبات گرادیان هیدرولیکی دارد.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، جریان غیر ماندگار، گرادیان هیدرولیکی، مصالح زهکشی تحت فشار، رابطه سه جمله ای
  • سیما صالحی تیزآبی، مرتضی گلدانی*، جعفر نباتی صفحات 2025-2036

    یکی از راهکارهای افزایش کیفیت آب آبیاری مغناطیس کردن آن می باشد. پژوهشی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 1397 به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه روش آبیاری (آبیاری متداول، آبیاری ناحیه ای ریشه به طور ثابت و آبیاری ناحیه ای ریشه به طور متغیر) و سه سطح آب مغناطیس (آب معمولی، آب مغناطیسی یک بار گذر با شدت 367/0 تسلا و 633/0 تسلا) با چهار تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که در روش آبیاری متداول و آب مغناطیس با شدت 367/0 تسلا بیشترین ارتفاع بوته (cm 110)، وزن خشک اندام هوایی(g.plant-19/41(، وزن خشک ریشه(g.plant-14/17 و حجم ریشه(cm3.plant-1137)به دست آمد. در روش آبیاری متداول و آب مغناطیس با شدت 633/0 تسلا بیشترین سطح برگ(cm2.plant-14/25)، وزن کل میوه(g508)، لیکوپن(mg.gfw-16/48(مشاهده شد. در روش آبیاری ناحیه ای ریشه به طور ثابت و آب مغناطیس با شدت367/0 تسلا بیشترین غلظت کلروفیلb (mg.gfw-1489/0) و وزن تک میوه (g 0/48) و در شدت633/0 تسلا بیشترین درصد ماده خشک میوه(1/11)مشاهده شد. بیشترین میزان کارایی مصرف آب زیست توده کل (g/liter6/36) در روش آبیاری ناحیه ای ریشه به طور ثابت و آب شاهد مشاهده گردید. در روش آبیاری ناحیه ای ریشه به طور متغیر و آب مغناطیس با شدت367/0 تسلا بیشترین نسبت برگ به ساقه(g.plant-137/1)، نسبت اندام هوایی به اندام زیرزمینی(g.plant-114/3) و طول ریشه(cm2/53) مشاهده گردید. بیشترین میزان محتوی رطوبت نسبی آب برگ در روش آبیاری ناحیه ای ریشه به طور متغیر و آب مغناطیس با شدت633/0 تسلا مشاهده شد. به طور کلی روش آبیاری ناحیه ای ریشه به طور ثابت نسبت به روش آبیاری ناحیه ای ریشه به طور متغیر وزن کل میوه در هر بوته و کارایی مصرف آب زیست توده بالاتری داشت و هر دو شدت 367/0 و 633/0 تسلا آب مغناطیس توانست منجر به بهبود صفات مذکور گردد و اثرات ناشی از تنش خشکی را کاهش دهد که استفاده از این روش سالم ،آسان و بی خطر برای محیط زیست توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: آب مغناطیس، روش های آبیاری، کارایی مصرف آب، لیکوپن
  • رستم یزدانی بیوکی*، محمدحسین بناکار، حسین بیرامی، مهدی کریمی، ولی سلطانی گردفرامرزی صفحات 2037-2046

    به منظور ارزیابی تحمل به شوری گیاه دارویی خارمریم آزمایشی به صورت طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار به صورت گلدانی در گلخانه مرکز ملی تحقیقات شوری انجام شد. تیمار آزمایش شامل 5 سطح 44/. (شاهد)، 3، 6، 9 و 12 دسی زیمنس بر متر بود. نتایج نشان داد که اعمال سطوح شوری به طوری معنی داری سبب کاهش تمامی صفات مورد مطالعه شد. به طوری که در خصوص برخی صفات رشدی و مرتبط با عملکرد، افزایش شوری از تیمار شاهد تا شوری 12 دسی زیمنس بر متر سبب کاهش 89 درصد ارتفاع بوته، 79 درصد عملکرد دانه، 46 درصد عملکرد بیولوژیک و 59 درصد در میزان شاخص برداشت گیاه شد. همچنین با افزایش سطح شوری محتوای آب نسبی با کاهش 86/9 درصد و نشت یونی گیاه با افزایش 53/38 درصد مواجه شدند. عناصر پتاسیم و سدیم اندام هوایی گیاه نیز به طور معنی داری تحت تاثیر شوری قرار گرفتند، به طوری که افزایش شوری از شاهد تا 12 دسی زیمنس بر متر تاثیر معنی داری بر کاهش نسبت پتاسیم به سدیم داشت و سبب کاهش 69 درصدی نسبت پتاسیم به سدیم شد. نتایج نشان داد که حد آستانه تحمل به تنش (عملکرد بذر) برابر با 19/0 دسی زیمنس بر متر و کاهش 50 درصد عملکرد در شوری 21/7 دسی زیمنس بر متر به دست آمد. به طورکلی با توجه به نتایج به دست آمده به نظر می رسد گیاه خارمریم مقاومت بالایی به شوری ندارد.

    کلیدواژگان: پتاسیم، سدیم، عملکرد بذر، محتوای آب نسبی، نشت یونی
  • مهرناز یحیی زاده، ام البنین بذرافشان*، یحیی اسماعیلپور صفحات 2047-2059
    در این مطالعه، تغییرات مکانی و زمانی اجزاء ردپای اکولوژیکی آب محصول گوجه فرنگی فاریاب و میزان ارزش اقتصادی آب مجازی طی دوره آماری 1384 تا 1396 در استان های تولید کننده برآورد شده است. نتایج نشان داد متوسط ردپای اکولوژیکی آب در محصول مذکور 2/327 متر مکعب در هر تن است که به ترتیب سهم آب سبز، آبی و خاکستری 6/4، 5/83 و 9/11 درصد است که به ترتیب استان بوشهر (8/86 مترمکعب بر تن) و استان قم (6/771 مترمکعب بر تن) دارای کمترین و بیشترین ردپای آب در ایران هستند. بالاترین سهم آب سبز مربوطه به استان های بوشهر، جنوب کرمان، مازندران و هرمزگان و بیشترین سهم آب آبی مربوط به استان های لرستان، کهگیلویه و بویر احمد و خراسان رضوی است. متوسط ارزش اقتصادی آب مجازی گوجه فرنگی در ایران 78/0 دلار در هر مترمکعب است که به ترتیب بالاترین (68/1دلار برمترمکعب) و پایین ترین (29/0 دلار برمترمکعب) مربوط به بوشهر و کهکیلویه و بویراحمد است. متوسط سالانه حجم آب مجازی تولید گوجه فرنگی 9/3925 میلیون متر مکعب است.سهم استان های قم، گیلان و خراسان جنوبی در صادرات آب مجازی بالاترین است. نهایتا نتایج این تحقیق مشخص کرد که با توجه به محدودیت آب و خاک در ایران، شاخص ردپای اکولوژیکی، میزان حجم آب مجازی و آگاهی از تجارت آب مجازی اطلاعات مفیدی را برای اولویت بندی کشت گوجه در مناطق مستعد ارایه می نماید و در نهایت پیشنهاد می شود که دیدگاه حاضر جهت تخصیص منابع آب کشاورزی و سیاستگذاری توقف و یا توسعه کشت در مقیاس استانی و ملی وارد گردد.
    کلیدواژگان: آب مجازی، ردپای آب، ارزش اقتصادی آب، گوجه فرنگی فاریاب
  • سید معین الدین رضوانی، حمید زارع ابیانه*، محسن گودرزی صفحات 2060-2074
    در سال های اخیر افزایش جمعیت و محدودیت آب و زمین های قابل کشت در ایران به سرمایه گذاری قابل توجهی در تولیدهای گلخانه ای منجر شده است. با توجه به اثر شرایط خرد اقلیم گلخانه بر عملکرد کمی و کیفی محصول، استفاده از مدل های ریاضی برای مطالعه و شبیه سازی خرد اقلیم گلخانه ضروری است. هدف از این تحقیق کاربرد و تحلیل یک مدل تراز انرژی برای شبیه-سازی تعرق و شرایط خرد اقلیم داخل گلخانه با استفاده از داده های هواشناسی خارج گلخانه است. مطالعه در گلخانه ای تجاری با پوشش پلاستیکی و مساحت 4333 مترمربع واقع در تویسرکان انجام شد. دما و رطوبت نسبی داخل گلخانه با 21 دیتالاگر ثبت شدند. برای داده های هواشناسی خارج گلخانه از ایستگاه هواشناسی نصب شده روی سقف گلخانه و داده های ایستگاه هواشناسی سینوپتیک تویسرکان استفاده شد. برای تخمین دما، رطوبت نسبی و تعرق محصول داخل گلخانه از تلفیق معادلات تراز انرژی و تعرق استفاده شد. الگوی تغییرات زمانی مقادیر شبیه سازی و اندازه گیری شده دما و رطوبت نسبی داخل گلخانه مشابه بود. خطای جذر میانگین مربعات دمای شبیه سازی شده برای تهویه مکانیکی و تهویه طبیعی به ترتیب در کل شبانه روز 72/0 و 67/0، روزانه 83/0 و77/0 و شبانه 49/0 و 49/0 درجه سلسیوس بود. خطای جذر میانگین مربعات رطوبت نسبی برای تهویه مکانیکی و طبیعی در کل شبانه روز 4/4، روزانه 0/3 و شبانه 0/6 درصد بود. پس از اصلاح مدل، شبیه سازی چهار روز خرد اقلیم داخل گلخانه نشان داد دمای داخل گلخانه در روز تا C35º و در شب به کمتر از C16º می رسد که در محدوده بهینه دمایی برای خیار گلخانه ای قرار ندارند. با توجه به دمای بالا (C35º) و رطوبت پایین (%15 تا 30%) نیاز به سرمایش تبخیری در بعضی از ساعات روز وجود خواهد داشت. مجموع تعرق شبیه سازی شده نیز 2/30 میلی متر به دست آمد. پس از صحت یابی و اصلاح مدل، شرایط خرد اقلیم گلخانه در چهار روز شبیه سازی و تحلیل شد. نتایج نشان داد با استفاده از مدل تراز انرژی، قبل از احداث گلخانه می توان به برآوردی از شرایط خرد اقلیمی گلخانه و نیاز آبی محصول دست یافت.
    کلیدواژگان: تعرق، دما، رطوبت نسبی، شبیه سازی، کمبود فشار بخار
  • محمود سبزیان*، علی رحیمی خوب، محمود مشعل، ساسان علی نیایی فرد صفحات 2075-2088
    سال های اخیر توجه زیادی به کشت بدون خاک یا هیدروپونیک در آب و محلول غذایی در گلخانه ها شده است. هدف از انجام این تحقیق مقایسه پارامتر بهره وری آب نرمال شده کاهو بین دو کشت خاکی و هیدروپونیک و همچنین ارزیابی مدل آکواکراپ در شبیه سازی عملکرد و کارایی مصرف آب گیاه کاهو در دو محیط کشت هیدروپونیک و کشت خاکی است. پارامتر بهره وری برای شبیه سازی رشد گیاه در مدل آکواکراپ استفاده می شود. آزمایش های دو کشت فوق به طور هم زمان طی دو دوره کشت در گلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران انجام شد. داده های کشت اول برای واسنجی پارامتر بهره وری آب نرمال شده و داده های کشت دوم برای صحت سنجی استفاده شدند. نتایج نشان داد که پارامتر فوق در دو کشت خاکی و هیدروپونیک متفاوت است و به ترتیب برابر 3/14 و 8/15 گرم بر مترمربع برای این دو نوع کشت می باشد. مدل آکواکراپ با استفاده از این مقادیر برای دوره دوم کشت اجرا شد و مقدار زیست توده در طی دوره رشد شبیه سازی شد و با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه گردید. نتایج آماری نشان داد که مدل آکواکراپ با استفاده از مقادیر واسنجی شده بهره وری آب نرمال شده با دقت مناسبی عملکرد گیاه کاهو را طی دوره رشد شبیه سازی می کند. کارایی مصرف آب نیز در هر دو دوره کشت برای دو کشت هیدروپونیک و کشت خاکی اندازه گیری و شبیه سازی شد و نتایج نشان داد کارایی مصرف آب در کشت هیدروپونیک نسبت به کشت خاکی بیشتر می باشد و مدل نیز قابلیت خوبی در شبیه سازی کارایی مصرف آب در هر دو محیط کشت دارا می باشد. همچنین مقدار تاج پوشش برای هر دو محیط کشت، در هر دو دوره کشت اندازه گیری و توسط مدل شبیه سازی شد و نتایج نشان داد که مدل برای هر دو محیط کشت، مقدار تاج پوشش را به خوبی شبیه سازی می کند. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق نتیجه گرفته شد، محیط کشت بر عملکرد کاهو تاثیرگذار می باشد و عملکرد و کارایی مصرف آب در کشت هیدروپونیک نسبت به کشت خاکی بیشتر است و مدل آکواکراپ نیز دارای دقت نسبتا بالایی در شبیه سازی عملکرد ، کارایی مصرف آب و همچنین شبیه سازی تاج پوشش برای گیاه کاهو است.
    کلیدواژگان: کشت هیدروپونیک، کشت خاک، عملکرد، کارایی مصرف آب، مدل آکواکراپ
  • سالومه سپهری*، فریبرز عباسی، قاسم زارعی، محمد مهدی نخجوانی مقدم صفحات 2089-2099

    تبخیر و تعرق از اثرگذارترین پارامترها در چرخه آب در طبیعت و نیز طراحی صحیح سامانه های آبیاری بوده و برآورد دقیق آن منجر به کاهش تلفات آب و برنامه ریزی بهتر آبیاری می گردد. با توجه به توانمندی شبکه های عصبی مصنوعی در تحلیل محاسباتی فرآیندهای پیچیده، این پژوهش با هدف کاربرد این تکنیک برای تحلیل داده های موثر در برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) و مقایسه آن با نتایج حاصل از نرم افزار ETo-calculator صورت گرفت. ETo با استفاده از داده های هواشناسی (آمار 10 ساله روزانه 12 ایستگاه هواشناسی استان تهران) و با کاربرد نرم افزار ETo-calculator محاسبه شد. برای مدل سازی ETo، مجموعه ورودی ها به شبکه های عصبی مصنوعی شامل مقادیر دمای حداقل و حداکثر، رطوبت نسبی حداقل و حداکثر، سرعت باد و تعداد ساعات آفتابی در شبانه روز در نظر گرفته شدند. پس از نگاشت داده ها و با بهینه سازی تعداد لایه های پنهان و الگوریتم های شبکه، مقادیر خروجی برآورد شدند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی تکنیک بسیار مناسبی برای تحلیل ETo است (R^2≅98%) . شیوه آموزش پرسپترون چند لایه ای با دو لایه میانی، توابع انتقال تانژانت خطی و تانژانت برای لایه های پنهان و خروجی، قانون آموزش لونبرگ مارکوات برای هر دو لایه پنهان و خروجی و ساختار 1-14-11-6 به عنوان بهترین شبکه برای برآورد ETo پیشنهاد می شود. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که شبکه منتخب و نرم افزار ETo-calculator روند مشابهی داشته و پارامترهای دمای حداکثر و تعداد ساعات آفتابی در شبانه روز، به ترتیب موثرترین و کم اثرترین پارامترها در برآورد ETo هستند. همچنین بر مبنای نتایج حاصل از تحلیل مولفه های اصلی، سناریوی استفاده از چهار پارامتر دمای حداقل و حداکثر، رطوبت نسبی حداکثر و سرعت باد به عنوان تنها ورودی ها به شبکه عصبی مصنوعی منتخب، می تواند با دقت قابل قبولی تبخیر و تعرق گیاه مرجع را برآورد کند (R^2≅94%) .

    کلیدواژگان: بهینه سازی، پارامترهای هواشناسی، فائو پنمن مانتیث، هوش مصنوعی، تحلیل مولفه های اصلی
  • حسین رحیمی، خالد احمدالی*، وحید اعتماد صفحات 2100-2111
    گسترش شهرنشینی و به تبع آن نیاز به افزایش سطح فضای سبز از یک طرف، کمبود منابع آب و لزوم تخصیص بهینه آب به بخش های مختلف مصرف کننده و همچنین معلوم نبودن نیازآبی اکثر گونه های فضای سبز، سبب شده که تعیین ضریب گیاهی و نیاز آبی این گونه ها به امری اجتناب ناپذیر تبدیل شود. در این مطالعه نیاز آبی (〖ET〗_c) و ضریب گیاهی (K_c) ارغوان معمولی (.Cercis siliquastrum L) با استفاده از میکرولایسیمتر به صورت فاکتوریل با دو عامل بافت خاک (در دو سطح لوم شنی و لوم رسی) و تنش خشکی (در سه سطح MAD برابر 3/0، 5/0 و 7/0) با طرح پایه کاملا تصادفی در 10 تکرار در شرایط اقلیمی کرج در سال 99-1398 اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میانگین 〖ET〗_c 10 روزه در MADهای 3/0، 5/0 و 7/0 در بافت لوم شنی به ترتیب برابر 56/15، 86/14 و 24/14 میلی متر و در بافت لوم رسی به ترتیب برابر است با 57/21، 02/19 و 06/18 میلی متر می باشد. در هر دو خاک مقدار 〖ET〗_c در MAD 3/0 بیشتر از 5/0 و آن هم بیشتر از 7/0 است. مجموع نیازآبی خالص ارغوان در بافت لوم رسی برای MADهای 3/0، 5/0 و 7/0 به ترتیب برابر 14/496، 47/437 و 38/415 میلی متر و در خاک لوم شنی برابر 92/357، 85/341 و 59/327 میلی متر به دست آمد. هم چنین مقدار متوسطK_c ارغوان طی دوره رشد در بافت های لوم رسی به ازای MADهای 3/0، 5/0 و 7/0 به ترتیب برابر است با 36/0، 32/0 و 31/0 و برای خاک لوم شنی برابر با 27/0، 26/0 و 24/0 می باشد.
    کلیدواژگان: فضای سبز شهری، تبخیر-تعرق، روش بیلان آب، تخلیه مجاز رطوبتی
  • عیسی سلگی*، محمد ملک محمدی، فوزیه بیگ محمدی صفحات 2112-2124

    در بحران کنونی آب، استفاده از چشمه ها در بسیاری از مناطق به بشر کمک کرده است. کاربرد شاخص ها و روش های آماری اطلاعات مفیدی در راستای درک کیفیت آب و برنامه ریزی برای مدیریت درست آن، ارایه می دهد. زمانی که منابع آب علاوه بر استفاده متعارف ویژگی های منحصر به فردی دارند؛ از جمله رودخانه، چشمه های آبگرم و چشمه قیر دهلران، این موضوع اهمیت بیشتری می یابد. در این مطالعه، 28 نمونه از آب چشمه های آبگرم، 4 نمونه از آب رودخانه و 4 نمونه از آب چشمه قیر برداشت شدند. پارامترهای مورد اندازه گیری دما، pH، EC، سدیم، پتاسیم و نیترات بودند. آزمون های آماری آنالیز واریانس یک طرفه و تی تک نمونه ای به ترتیب برای مقایسه سه منطقه با هم و مقایسه با استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران بکار گرفته شدند. همچنین برای طبقه بندی کیفیت آب از شاخص های ویلکاکس، WQI و INWQS استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، آب چشمه قیر از نظر تمام پارامترها با دو منطقه دیگر دارای تفاوت معنی دار آماری بود و همه پارامترها در سه منطقه دارای اختلاف معنی داری آماری با استاندارد WHO و استاندارد ملی ایران و کمتر از آن بودند. بر اساس شاخص ویلکاکس همه نمونه ها نامناسب برای آبیاری؛ بر اساس شاخص WQI دارای کیفیت عالی و بر اساس INWQS از نظر pH برای آبزی پروری گونه های حساس تصفیه نیاز ندارند و از نظر نیترات تنها برای آبیاری مناسب هستند. با توجه به مدیریت و حفاظت منطقه به عنوان آثار طبیعی ملی، به نظر می رسد که نقش عوامل طبیعی از جمله زمین شناسی و وقوع سیلاب در ترکیب شیمیایی منابع آب بسیار مهم تر باشد و در مجموع بر اساس نتایج روش های به کار رفته بجز ویلکاکس، کیفیت آب مناسب ارزیابی شد. با این وجود با توجه به استفاده بهداشتی درمانی از چشمه های آبگرم و احتمال احداث امکانات رفاهی برای گردشگران نباید از نقش عوامل انسانی بر کیفیت منابع آب منطقه غافل شد.

    کلیدواژگان: چشمه قیر، آثار طبیعی ملی دهلران، شاخص های کیفیت آب، نیترات
  • حمیدرضا عزیزی*، حسین ابراهیمی، حسین محمد ولی سامانی، ویدا خاکی صفحات 2125-2135

    هدف از این مطالعه بررسی اثر خشکسالی هواشناسی بر منابع آب زیرزمینی دشت ورامین است. بدین منظور اثر خشکسالی هواشناسی از طریق شاخص بارش استاندارد (SPI)، شاخص نیستور (NISTOR) و شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) بررسی گردید. لذا جهت ارزیابی میزان تاثیر پارامترهای اقلیمی همانند دما و بارش بر روی وضعیت آب زیرزمینی دشت ورامین از آمار زمانی (1367-1397) پارامترهای معرف دشت استفاده گردید. نتایج نشان داد که بر مبنای شاخص SPI، این دشت در طی 10 سال انتهای دوره زمانی مورد بررسی، به شرایط خشکسالی ضعیف در حال نزدیک شدن است. بنابراین با توجه به کمبود منابع تغذیه طبیعی آبخوان در طی سالیان اخیر (از سال 88 تا کنون)، افت های تصادعدی در این آبخوان رخ داده که منجر به قرارگیری شاخص GRI از شرایط خشکسالی نرمال به شرایط خشکی نسبتا شدید شده است. در نهایت نتایج شاخص SPI و GRI با شاخص NISTOR که از ماتریس استنتاجی ترکیب شاخص اقلیمی دی-مارتون و بارش موثر بدست می آید، مقایسه شد. این شاخص نیز اثر شاخص خشکسالی و تغذیه توسط بارش موثر بر منابع آب زیرزمینی را در بازه مورد نظر، بسیار شدید ارزیابی کرد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت ورامین، SPI، GRI، NISTOR
  • پریا راشکی، حلیمه پیری* صفحات 2136-2147
    امروزه تغییر الگوی کاشت به سمت گیاهان مقاوم به کم آبی برای مقابله با خشکی مطرح شده است. یکی از گیاهان مقاوم به خشکی چای ترش می باشد. در این تحقیق اثر سطوح مختلف آب آبیاری و کود پتاسیم بر چای ترش مورد بررسی قرار گرفت. تحقیق در قالب طرح کرت های یک بارخرد شده به صورت بلوک کامل تصادفی در سه تکرار با چهار سطح آب آبیاری (I1 ، I2 ، I3 و I4 به ترتیب معادل 40، 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی گیاه) سه سطح کود پتاسیم (K1، K2 وK3 به ترتیب معادل 50، 75 و 100 درصد نیاز کودی پتاسیم) به عنوان کرت فرعی انجام شد. در پایان آزمایش، پارامترهای عملکرد خشک و بهره وری آب آبیاری و پارامترهای کیفی مقدار آنتوسیانین، پرولین، کارتنویید، کلروفیل a، کلروفیل b و کربوهیدرات اندازه گیری شد. نتایج آزمایش نشان داد، اثرات ساده آب آبیاری و کود پتاسیم در سطح احتمال یک و پنج درصد بر تمامی پارامترهای اندازه گیری شده معنی دار گردید. بیشترین عملکرد از تیمارهای 100 درصد مصرف کود پتاسیم و 80 درصد نیاز آبی به دست آمد. بیشترین بهره وری آب آبیاری در تیمار 60 درصد نیاز آبی و100 درصد مصرف کود پتاسیم به دست آمد اما از این نظر بین تیمارهای 60 و 80 درصد نیاز آبی گیاه تفاوت معنی دار حاصل نشد. از نظر کیفی با کاهش عمق آب آبیاری تا 60 درصد نیاز آبی گیاه و کاهش مصرف کود پتاسیم مقدار آنتوسیانین، کربوهیدرات و پرولین افزایش یافت و مقادیر کلروفیل a و b و کارتنوییدها کاهش یافتند. اما از این نظر بین تیمار 50 و 75 درصد مصرف کود پتاسیم تفاوت معنی دار مشاهده نشد. بنابراین با توجه به وضعیت آب منطقه و کاهش منابع آبی به کار بردن 80 درصد نیاز آبی باعث صرفه جویی در مصرف آب می گردد بدون آن که تاثیر معنی دار در کاهش عملکرد داشته باشد. همچنین با توجه به شرایط آب و هوایی خشک منطقه سیستان استفاده از کود پتاسیم می تواند باعث تعدیل خسارات ناشی از تنش خشکی در چای ترش شود.
    کلیدواژگان: بهره وری آب آبیاری، پرولین، کارتنوئید، کلروفیل
  • فاطمه محمدپور، مریم نوابیان* صفحات 2148-2163
    زهکشی ضعیف در اراضی شالی زاری که دارای خاک با بافت سنگین می باشند نه تنها امکان برداشت مکانیزه برنج را در زمان وقوع بارش با مشکل مواجه می کند، بلکه عامل تجمع املاح در خاک و سدیمی شدن آن در هنگام استفاده از آب های نامتعارف در طولانی مدت می شود. هم چنین این اراضی قادر به رفع شرایط ماندابی در فصل مرطوب نبوده و کشت دوم گیاهان را دچار محدودیت می کند. بنابراین استفاده از سامانه زهکشی مناسب در اراضی شالی زاری با هدف کنترل شوری و رفع غرقاب خاک ضرورت دارد. نصب زهکش زیرزمینی در ترانشه شن و ماسه منجر به ایجاد شرایط متخلخل بهتر اطراف لوله زهکش و در نتیجه بهبود عملکرد زهکشی می شود. انتخاب هندسه بهینه ترانشه به لحاظ فنی و اقتصادی نیازمند توانمندی در خصوص شبیه سازی حرکت آب در خاک و ترانشه به سمت زهکش است. در این مطالعه به منظور بررسی عملکرد زهکش زیرزمینی ترانشه دار با پوشش شن و ماسه در اراضی شالی زاری از مدل شبیه سازی HYDRUS-2D استفاده شد. به منظور واسنجی مدل HYDRUS-2D، مدل فیزیکی زهکش زیرزمینی ترانشه دار قابل کنترل در اراضی شالی زاری ساخته و گیاه برنج در مخزن آن کشت شد. در طول دوره رشد از محلول خاک و هم چنین در زمان انجام زهکشی میان و پایان فصل از زه آب نمونه برداری انجام شد. سپس در آزمایشگاه هدایت الکتریکی (EC) نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل دقت مناسبی در شبیه سازی حرکت آب و غلظت کل املاح زه آب و پروفیل خاک دارد. مقادیر شاخص های آماری R2، RMSE و nRMSE در بخش اعتبارسنجی برای بار آبی به ترتیب برابر 982/0، 8/2 سانتی متر و 55/4 درصد و در بخش غلظت به ترتیب برابر 419/0، 035/0 میلی گرم بر سانتی متر مکعب و 56/10 درصد به دست آمد. هم چنین نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع خاک و ضریب انتشارپذیری طولی با ضریب حساسیت به ترتیب 6/2 سانتی متر بر روز و 47/0 سانتی متر اثرگذاری بیش تری بر حرکت آب و املاح دارند.
    کلیدواژگان: حجم زه کشی، زهکش کنترل شده، سطح ایستابی، شوری، مدل دو بعدی
  • امید رجا*، مسعود پارسی نژاد صفحات 2164-2174
    در این مطالعه پهنه ‏بندی میزان تبخیرتعرق (ETC) محصولات گندم، جو، سیب زمینی، چغندرقند، پیاز و یونجه حاصل از مدل CROPWAT 8.0 با استفاده از نرم ‏افزار ArcGIS 10.3 و داده ‏های 21 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه در دو سال زراعی 93-1392 و 94-1393 انجام شده است. ابتدا با استفاده از داده‏ های اقلیمی، طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع ایستگاه هواشناسی، خاک و محصول مقادیر تبخیرتعرق محصولات (ETC) در دو سال مذکور برآورد شد و سپس مقادیر ETC در دو سال زراعی در سطح کل حوضه پهنه ‏بندی و کلاسه ‏بندی شد. به ‏طور کلی نتایج نشان داد میزان تبخیرتعرق در سطح حوضه متفاوت بوده که بیانگر تاثیر شرایط آب و هوایی در پهنه‏ های مختلف حوضه بر میزان تبخیرتعرق است. همچنین بررسی‏ ها نشان داد که تفاوت در نیاز آبی بدست آمده حاصل از داده های ایستگاه‏ های هواشناسی در بین سال های مورد بررسی نیز قابل ملاحظه بوده و تعدد ایستگاه ‏های هواشناسی در منطقه می‏ تواند تنوع نیاز آبی کشت‏ های غالب منطقه را بهتر نشان دهد. بررسی‏ پارامترهای اقلیمی در ایستگاه‏ های مورد مطالعه نشان داد در مناطقی که بیش‏ترین میزان تبخیرتعرق حاصل شده اغلب دارای رطوبت نسبی پایین و دمای بالاتر بوده است. با توجه مساله کم ‏آبی، برآورد نیاز آبی محصولات در پهنه ‏های مختلف می ‏تواند در خصوص مصرف آب در بخش کشاورزی تعیین کننده باشد. لذا در نظر گرفتن تفاوت‏ های آب و هوایی در برآورد تبخیرتعرق و نیاز آبیاری محصولات کشاورزی در راستای مدیریت پایدار ضروری است.
    کلیدواژگان: تبخیرتعرق، حوضه آبریز دریاچه ارومیه، شرایط اقلیمی، CropWat
  • محمدعلی شاهرخ نیا*، علیرضا بنیان پور، دادگر محمدی صفحات 2175-2187

    اگرچه انار یکی از محصولات باغی مهم کشور است، تحقیقات کمی در خصوص مدیریت آبیاری آن انجام شده است. به منظور بررسی تاثیر مدیریت آبیاری بر عملکرد و بهره وری مصرف آب انار رقم رباب نی ریز، آزمایشی در یکی از باغات انار شهرستان کازرون فارس انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل انجام آبیاری در مقادیر مختلف تخلیه رطوبت در دسترس خاک 35، 50، 65 و 80 درصد بود. یک تیمار نیز که مدیریت آبیاری آن کاملا توسط باغدار انجام می شد، بعنوان شاهد در نظر گرفته شد. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. رطوبت خاک در تیمارهای مختلف با دستگاه رطوبت سنج بلوک گچی اندازه گیری میشد و پس از رسیدن رطوبت خاک به حدود مورد نظر آبیاری به میزان مورد نیاز برای رسانیدن رطوبت خاک به حد ظرفیت مزرعه انجام میشد. باغ به سیستم آبیاری قطره ای مجهز بود و میزان آب آبیاری توسط کنتورهای واسنجی شده اندازه گیری می گردید. آزمایش به مدت دوسال انجام و میزان آب مصرفی، میزان عملکرد محصول و بهره وری آب در تیمارهای مختلف برآورد و با مقایسه میانگین ها مورد بررسی قرار گرفت. با اندازه گیری دمای پوشش سبز گیاه و سایر پارامترهای هواشناسی مورد نیاز، خطوط مبنای تنش بالایی و پایینی از روش ایدسو استخراج گردید. با برآورد هزینه و درآمد، تجزیه و تحلیل اقتصادی نیز انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش کل میزان آب داده شده تا حد 19580 مترمکعب در هکتار(شاهد)، میزان محصول نیز تا نزدیک 36 تن در هکتار افزایش یافت در حالیکه در حد تخلیه رطوبتی 35 درصد، میزان آب مصرفی کل 10511 مترمکعب در هکتار و میزان محصول 28 تن در هکتار بود. میزان بهره وری آب کل در تیمارهای مختلف از 82/1 تا 08/3 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر بود که با افزایش مصرف آب، بهره وری کاهش یافت. تفاوت مقادیر بهره وری آب و عملکرد بین دو تیمار تخلیه رطوبتی 35% و 50% از نظر آماری معنی دار نگردید. از نظر اقتصادی بهترین تیمار، تیمار آبیاری در تخلیه رطوبتی 35% بود که با توجه به تحقیقات گذشته می توان آن را به عنوان حد آغاز تنش آبی در درخت انار در نظر گرفت. از خطوط مبنای تنش پایینی و بالایی به دست آمده در این تحقیق که مشابه آن در تحقیقات قبلی مشاهده نشده است، می توان بعنوان ابزاری جهت مدیریت آبیاری درختان انار در منطقه مورد مطالعه و سایر نقاط مشابه بهره جست. بنابراین به طور کلی بهترین تیمار آزمایش، انجام آبیاری در تخلیه رطوبت 35% بود که در مناطق کم آب تا تخلیه رطوبت 50% نیز نتایج مطلوبی به بار می آورد.

    کلیدواژگان: تخلیه رطوبت خاک، بهره وری آب، دمای پوشش گیاه، انار، نیریز
  • ابوالفضل ناصری*، آینور ناصری صفحات 2188-2209
    برداشت و بهره‏برداری مداوم و بی رویه از منابع آب زیرزمینی در دامنه شمالی سهند از سال 1362 موجب افت بیش از 14 متر از سطح آب گردیده است. بنابراین بهره برداری بهینه و پایدار از منابع آب زیرزمینی در این آبخوان یک ضرورت مدیریتی است و لازمه آن الگوبندی کمی مصرف، تحلیل روند بهره برداری و آینده‏پژوهی وضعیت آن است. این پژوهش با هدف تحلیل و آینده‏پژوهی افت سطح آب زیرزمینی دامنه شمالی سهند در دوره آماری 50 ساله با کاربرد روش های سری های زمانی، رگرسیونی و سامانه استنتاج فازی- عصبی انجام گردید. برای الگوبندی، آزمون و آینده‏پژوهی افت سطح آب زیرزمینی دامنه شمالی سهند از روش‏های متعدد سری های زمانی، دو روش رگرسیونی و سامانه استنتاج فازی- عصبی استفاده گردید. الگوبندی، آزمون و آینده‏پژوهی افت سطح آب زیرزمینی برای 50 سال صورت گرفت که 35 سال (از سال 1362 تا 1397) برای مراحل الگوبندی و آزمون و 15 سال (از 1398 تا 1412) برای آینده‏پژوهی استفاده گردید. نتایج نشان داد دقیق‏ترین روش برای تحلیل و آینده‏پژوهی افت سطح آب زیرزمینی دامنه شمالی سهند، روش سامانه استنتاج فازی - عصبی بود. در طول 35 سال گذشته سطح آب زیرزمینی بیش از 14 متر و به طور میانگین هر سال حدود 40 سانتی متر افت داشته است. با فرض ادامه یافتن شرایط موجود بهره‏برداری از منابع آب زیرزمینی، میانگین افت تجمعی سطح آب زیرزمینی، در سال 1412 برابر 03/20 متر خواهد بود. برای صیانت از منابع آب زیرزمینی در منطقه، سناریو و شرایط مختلف صرفه‏جویی در مصرف آب پیش‏بینی و پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، آینده ‏پژوهی، شبکه عصبی مصنوعی، شمال سهند، منطق فازی
  • زینب احمدی مقدم*، سید حسن طباطبائی، عزیزالله ابراهیمی کهریزسنگی صفحات 2203-2216
    آلودگی میکروبی یکی از انواع آلودگی منابع آب است که با سلامت موجودات زنده در ارتباط است. در این پژوهش انتقال باکتری ایشریشیاکولی در شرایط کم آبیاری و در حضور جریان های ترجیحی بررسی شده است. سطوح آبیاری 120، 100، 80 و 60 درصد ظرفیت زراعی و تعداد دفعات آبیاری 5 مرتبه انتخاب شدند. یک مجرای جریان ترجیحی در وسط ستون های خاک به صورت مصنوعی ایجاد شد. سویه باکتری استاندارد ATCC-25922 به صورت سوسپانسیون به سطح خاک تزریق شد. تعداد باکتری لایه های مختلف خاک به روش شمارش زنده تعیین شد. نتایج نشان داد با کاهش سطح آبیاری، میزان عمق انتقال باکتری کاهش می یابد و بیشترین تجمع باکتری در سطح خاک مشاهده شد در تیمار T60 حدود 90درصد نگهداشت در عمق ده سانتی متری خاک بود. از این رو در شرایط کم آبیاری برای جلوگیری از انتقال آلودگی باکتریایی به آب های سطحی، باید توجه ویژه گردد. جریان آب از سمت جریان ترجیحی به سمت ماتریکس خاک سبب شد، انتقال باکتری به درون ماتریکس خاک بیشتر شود. در تیمار با سطح آبیاری 120و 100 درصد متوسط میزان نگهداشت باکتری در ده سانتی متری لایه سطحی خاک در محل نزدیک به جریان ترجیحی حدود 45 و 5/28 درصد نسبت به تیمار نظیرش در حالت بدون جریان ترجیحی بیش تر شد.
    کلیدواژگان: آلودگی آب، ایشریشیاکولی، کم آبیاری، ماتریکس
  • محمداسماعیل کمالی*، مهرداد شهابیان صفحات 2217-2233

    در استان مازندران بسیاری از کشاورزان گندم را به صورت دیم کشت می نمایند که عملکرد آن نسبت به گندم آبی پایین است. لذا در این پژوهش اثر انجام آبیاری تکمیلی در مراحل حساس رشد و مصرف تقسیطی کود نیتروژن بر عملکرد و خصوصیات کیفی گندم رقم مروارید در ایستگاه تحقیقاتی پهناب ساری مورد بررسی قرار گرفت. این آزمایش به صورت کرت های یک بار خردشده در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی و در 4 تکرار در سال های 94، 96 و 97 اجرا شد. تیمارهای اصلی شامل A1= یک نوبت آبیاری در مرحله گل دهی، A2= یک نوبت آبیاری در مرحله دانه دهی، A3= دو نوبت آبیاری شامل آبیاری در مراحل گل دهی و دانه دهی و A4= تیمار شاهد (به صورت دیم) و تیمارهای فرعی شامل B1= مصرف کود اوره به میزان 200 کیلوگرم در هکتار و در 4 تقسیط (25% قبل از کشت، 25% پنجه زنی، 25% ساقه دهی و 25% آبستنی) و B2= مصرف کود اوره به میزان 250 کیلوگرم در هکتار و در 5 تقسیط (25% قبل از کشت، 25% پنجه زنی، 25% ساقه دهی، 25% آبستنی و 25% گل دهی) بود. اندازه گیری از صفات گندم شامل درصد پروتئین، وزن هزار دانه، تعداد سنبلچه در سنبله، تعداد سنبلچه غیر بارور و طول سنبله بوده است. تجزیه وتحلیل نتایج با استفاده از نرم افزار SPSS نشان داد که در هر سه سال پژوهش، آبیاری بر شاخص های وزن هزار دانه، درصد پروتئین و سنبلچه غیر بارور در سطح احتمال 5 درصد تاثیر معنی داری داشته است و در بین تیمارهای آبیاری نیز تیمار A3 بهترین نتیجه را داشته است که به طور میانگین افزایش 25 درصدی را بر درصد پروتئین نشان داد. این تیمار به طور میانگین باعث افزایش 5/8 درصدی وزن هزار دانه و کاهش 22 درصدی تعداد سنبلچه غیر بارور نیز شد. بهترین تیمار تک آبیاری جهت بهبود وزن هزار دانه، پروتئین و تعداد سنبلچه غیر بارور، تیمار آبیاری در زمان دانه دهی بود. همچنین آبیاری تکمیلی و کوددهی تاثیر چشمگیری بر طول سنبله و تعداد سنبلچه در سنبله نداشت. در مورد کوددهی، مصرف 25 درصد از تقسیط کود اوره در زمان گل دهی، بر روی وزن هزار دانه در هر سه سال آزمایش در سطح احتمال 5 درصد تاثیر معنی دار داشته و بر روی تعداد سنبلچه در سنبله در دو سال تاثیر داشته و بر روی سایر ویژگی ها اثر مشخصی نداشت. همچنین آبیاری و کوددهی در دو سال از سه سال آزمایش دارای اثر متقابل بر روی پروتئین بودند. بر طبق نتایج، بهترین تیمار آبیاری، دو نوبت آبیاری شامل آبیاری در مراحل گل دهی و دانه دهی و بهترین تیمار کوددهی، مصرف کود اوره به میزان 250 کیلوگرم در هکتار و در 5 تقسیط می باشد.

    کلیدواژگان: آبیاری تکمیلی، نیاز آبیاری، عملکرد دانه، کود اوره، کیفیت دانه گندم
  • محمد مهدی چاری*، علیرضا وحیدی صفحات 2234-2243

    با توجه به اینکه به دست اوردن توزیع اندازه ذرات نسبت به منحنی رطوبتی خاک ساده تر است تعدادی از پژوهشگران از تشابه بین منحنی توزیع تجمعی اندازه ذرات و منحنی مشخصه رطوبتی خاک برای به دست آوردن منحنی رطوبتی استفاده می کنند که یکی از آنها مدل آریا و پاریس است. مدل آریا و پاریس یک مدل فیزیکی-تجربی است که به طور گسترده برای به دست آوردن منحنی رطوبتی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مدل ابتدا منحنی توزیع اندازه ذرات به n بخش مجزا تقسیم شده و قطر هر بخش برابر با میانگین قطر بخش بالایی و پایین است. در این مدل معمولا از میانگین گیری حسابی استفاده می شود. در این پژوهش تاثیر انتخاب میانگین حسابی، هندسی و هارمونیک به عنوان شعاع متوسط ذرات جامد در بافت های مختلف خاک و مکش های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 19 نمونه خاک در دشت سیستان با بافت های شنی، لوم شنی، لومی، لوم سیلتی و رسی مورد ارزیابی قرار گرفت. در خاک با بافت سبک مانند خاک شنی و لوم شنی بهترین نتایج زمانی به دست آمد که از میانگین هارمونیک استفاده شد. در خاک های لوم و لوم سیلتی بهترین نتایج زمانی به دست آمد که از میانگین گیری هندسی به عنوان قطر میانگین بخش های مختلف خاک استفاده شد. در خاک سنگین مانند خاک رسی بهترین نتایج مربوط به میانگین گیری حسابی بود. به طور کلی می توان نتیجه گیری کرد که استفاده از میانگین گیری با روش های مختلف باعث افزایش دقت مدل آریا و پاریس در برآورد رطوبت خاک می شود.

    کلیدواژگان: منحنی مشخصه آب خاک، توزیع اندازه ذرات، بافت خاک
  • سید حسن موسوی فضل*، محمدحسن رحیمیان، نادر کوهی، حمید ریاحی، مجید کرامتی، فریبرز عباسی، جواد باغانی صفحات 2244-2256

    تولید پسته در ایران سابقه طولانی دارد. اهمیت کشت پسته از یک طرف و کمبود آب در کشور از طرف دیگر، ضرورت ارتقاء بهره وری آب برای این محصول با ارزش را آشکارتر ساخته است. از این رو، این پژوهش با هدف اندازه گیری میدانی حجم آب کاربردی پسته در شرایط زارعین، مقایسه آن با نیاز آبی و سند ملی آب و نیز تعیین بهره وری آب پسته در استان های خراسان رضوی، سمنان، کرمان و یزد از مهرماه 1395 به مدت یک سال انجام شد. در چهار استان عمده تولید پسته، 88 باغ انتخاب و در آن ها حجم آب کاربردی، بهره وری آب، عملکرد و برخی پارامترهای دیگر اندازه گیری شد. در این پژوهش، از تحلیل واریانس برای بررسی تفاوت عملکرد، حجم آب کاربردی و بهره وری آب در تولید پسته، استفاده شد. نتایج پژوهش نشانگر تفاوت معنی دار حجم آب کاربردی و شاخص‏ بهره وری آب در تولید پسته در استان های منتخب بود، اما عملکردها به هم نزدیک بوده و تفاوت معنی داری بین آن ها مشاهده نشد. میانگین عملکرد، حجم آب کاربردی، بهره وری آب آبیاری و بهره‏وری آب با احتساب بارش موثر به ترتیب 1764 کیلوگرم در هکتار، 8057 مترمکعب در هکتار و 26/0 و 24/0 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. نتایج نشان داد که حجم آب کاربردی تقریبا در تمام باغ های پسته کشور کمتر از نیاز خالص آبیاری است. همچنین متوسط عملکرد پسته ی کشور در مقایسه با سایر کشورها حدود 50 درصد کمتر است. از مهم ترین علل پایین بودن عملکرد، کم آبیاری اجباری، مدیریت ضعیف باغ ها، خرده مالکی و ارقام و پایه های نامناسب پسته در کشور است.

    کلیدواژگان: نیاز آبی، راندمان کاربرد، نیاز آبیاری
  • امیرحسین قدیریان، مصطفی یعقوب زاده*، غلامرضا زمانی، علی شهیدی صفحات 2257-2267

    استفاده بهینه از منابع آب موجود و مدیریت آن ها با توجه به علم روز، امری بسیار حیاتی است این مهم سبب شده تا استفاده از مدل های گیاهی در جهت بررسی اثرات کم آبیاری روی عملکرد محصولات کشاورزی اهمیت پیدا کند. به منظور بررسی اثر تنش رطوبتی بر عملکرد و صفات رشدی در سه رقم افق،روشن و نارین و واسنجی و صحت سنجی مدل گیاهی AQUACROP برای این ارقام در سال زراعی 96-97 در مزرعه تحقیقاتی واقع در بیرجند انجام شد. تحقیق در قالب فاکتوریل به صورت طرح بلوک کامل تصادفی با 6 تیمار و سه تکرار اجرا شد. تیمار های آبیاری شامل 100 (تیمار شاهد)، 75 (تنش متوسط) و 50 (تنش شدید) درصد نیاز آبی گندم و 3 تیمار دیگر مربوط به دو رقم جدید افق و نارین و یک رقم قدیمی و بومی روشن کشت شدند. نتایج مقایسه ی میانگین انجام شده میانگین اثر ساده تنش رطوبتی، اثر ساده ارقام و اثر متقابل تنش در ارقام مختلف در صفات مختلف معنی دار بودند. پس از آنالیز و مقایسه میانگین صفات گیاهی مدل گیاهی AQUACROP برای تنش-های 100 و 75 درصد نیاز آبی در دو پارامتر عملکرد دانه و بیوماس واسنجی شد. پس از مرحله اعتبار سنجی مدل صحت سنجی مدل با تنش 50 درصد نیاز آبی انجام شد. نتایج صحت سنجی مدل نشان داد محاسبات مدل مقدار شبیه سازی نزدیک و قابل قبولی نسبت به مقدار اندازه-گیری شده عملکرد دانه با توجه به شاخص های ارزیابی NRMSEو R2 نشان داد. همچنین برای اطمینان از صحت سنجی مدل با استفاده از داده های عملکرد اندازه گیری شده رقم روشن در سال زراعی 87-1388 با تغییر داده های هواشناسی مجدد صحت سنجی شد. مقدار شاخص NRMSE عمکلرد دانه شبیه سازی و اندازه گیری شده برای میانگین تنش های رطوبتی 100 و 75 درصد در مرحله واسنجی ارقام افق، روشن و نارین به ترتیب 09/0 ، 88/0 و 51/1 درصد بدست آمد. این مقادیر در صحت سنجی مدل در تنش 50 درصد به تریتب 49/1 ، 14/3 و 08/0 درصد مشاهده شد. با توجه به مقادیر محاسبه شده در شاخص های آماری می توان به این نتیجه رسید مدل کارایی قابل قبولی برای واسنجی ارقام مختلف گندم می تواند به ما بدهد که این مهم به دلیل تعداد بالا و روزافزون ارقام مختلف گندم کاربرد بسیاری در منطقه دارد.

    کلیدواژگان: عملکرد گندم، تنش رطوبتی، مدل گیاهی، AquaCrop
|
  • Hamid Salehi, Ali Shamsoddini * Pages 1881-1892
    Downscaling methods seem to be a reasonable solution to solve the problem of having no simultaneous high spatial and temporal satellite data, and it is possible somehow to meet the requirement of having high spatial-temporal resolution satellite data for monitoring the natural phenomena such as evapotranspiration, through these methods. Sentinel-2 satellite launched in 2015 enables to provide 10-m spatial resolution data with a 5-day revisit time; however, its sensor does not acquire data in thermal infrared wavelength. This study aims to generate 10-m daily evapotranspiration maps based on Sentinel-2 and MODIS data fusion for Amir-Kabir Agroindustry farms. For this purpose, STARFM and improved TSHARP methods were applied for downscaling MODIS data to Sentinel-2 data. To achieve this goal, First, MODIS visible and near and middle infrared bands were downscaled by STARFM to 10-m spatial resolution. Then, improved TSHARP was applied for downscaling MODIS thermal band to 10-m spatial resolution and SEBAL algorithm fed by the downscaled bands, was used to produce daily evapotranspiration map with 10-m spatial resolution. Assessing downscaled evapotranspiration maps with those derived from FAO Penman-Monteith equation indicated a RMSE of 0.64 mm/day showing efficient performance of the downscaling framework proposed for 10-m daily evapotranspiration mapping in this study.
    Keywords: Downscaling, evapotranspiration, TSHARP, STARFM
  • Shokooh Karimi, Aslan Egdernezhad *, MohammadMehdi Nakhjavanimoghaddam Pages 1893-1907

    Corn is one of the most important agricultural crops in Iran. In order to achieve appropriate yield, biomass and water use efficiency, it is necessary to evaluate the effect of irrigation amounts, cultivar types and plant densities on corn yield. Because of time-consuming and high cost in field studies, crop models have been proposed to study mentioned scenarios. In order to evaluate SWAP, a field study was conducted on two maize cultivars (V1 and V2 representing median cultivar SC500 and early cultivar Sc302, respectively) under different plant densities (D1, D2 and D3 representing 75000, 85000 and 95000 plants.ha-1, respectively, for SC500 and 80000, 90000 and 100,000 plants.ha-1 for SC302 cultivar) with different irrigation volumes (I1, I2 and I3 indicate as 75, 100 and 125% irrigation demand, respectively) in Karaj during two years (2006-2007). Results showed that SWAP had the best accuracy to simulate corn yield in V1, I3 and D3 in comparison to other treatments. SWAP accuracy was better in V2, I3 and D2 treatments for simulation of corn biomass. The model precision for water productivity was better in both cultivars, I3 and D3. In general, based on normalized root mean square error, the model accuracy for simulation of corn yield, biomass and water productivity were 0.14, 0.13 and 0.16, respectivly. SWAP efficiencies for mentioned parameters, with values equal to 0.98, were acceptable. So, it is proposed to use SWAP for simulation of yield, biomass and water use efficiency under above mentioned treatments.

    Keywords: Copping Model, Irrigation Amount, Plant Densities, Water productivity
  • Ali Ghadami Firouzabadi *, Seiied Mohsen Seyedan, Hamid Zareabyaneh Pages 1908-1919

    Optimal and efficient application of water resources due to the recent water crisis and droughts in the country is very necessary. In this regard, the use of modern irrigation methods is one of the solutions that has been developed to increase water productivity in the country. Therefore, this study was conducted to compare the physical and economical efficiency of water in drip and surface irrigation systems and net benefit per cost in vineyards and walnut orchards. In this study, the volume of applied water was calculated by measuring the flow rate of the water source, the number of irrigations and the hours of irrigation in each irrigation. The water requirement was calculated based on the last 10 years of meteorological data and compared with the estimated water requirement in the national water document. Water productivity was estimated based on yield per unit volume of water (CPD), income per unit volume of water (BPD), and net yield per unit volume of water (NBPD). The results showed that drip irrigation method compared to surface irrigation method reduced the applied water of grape and walnut crops by 40 and 54%, respectively. Water productivity in vineyards and walnut orchards in drip irrigation system was calculated as 25.1 and 1.81 and in surface irrigation as 7.8 and 0.88 kg / m3, respectively. Calculated water requirement based on the last ten years of meteorological data in these two products was greater than the value stated in the National Water Document. Comparison of the average amount of applied water with the calculated water requirement indicated a deficit irrigation in most of the studied gardens. Comparison of Economic productivity of water in the two crops showed that this index in drip irrigation method is much higher than surface irrigation method. Net yield index per unit of water used (NBPD) in drip irrigation method in grape and walnut crops are 231 and 117, respectively, and in surface irrigation method 110 and 115 thousand Rials per cubic meter.

    Keywords: Drip Irrigation, Surface irrigation, Net Benefit Per Cost, Product Yield
  • Somayeh Hejabi * Pages 1920-1938

    The reference evapotranspiration (ETo) is one of the most important effective factors in hydrological cycle and has been used in the calculation of many drought and aridity indices and the studies related to the projection of climate change impacts. The investigation of climate change impact on ETo is necessary for longterm scheduling and management of water resources. In this study, the downscaled projections of two climatic models of EC-EARTH and GFDL-ESM2M (based on RCP8.5 scenario) under CORDEX project were used and using the modified method of FAO Penman-Monteith and by considering the effects of the atmospheric CO2 concentration on plants stomatal resistance, the ETo was estimated for the historical period (1976-2005) and future period (2006-2100) in lake Urmia basin. The results of investigation of ETo changes in three near-future (2011-2040), mid-future (2041-2070) and far-future (2071-2100) periods in comparison to the historical period revealed an increasing trend of ETo especially for far-future. The contribution analysis of the meteorological variables in ETo changes showed that the maximum temperature (with the average contribution of 91.54 %), the minimum temperature (with the average contribution of 37.68 %) and the atmospheric CO2 concentration (with the average contribution of 41.40 %) will have the most contribution in ETo changes. However, because of increasing trend of the agricultural development, the effects of irrigation on the climate and ignoring the irrigation effects in climatic models, projection of ETo changes based on climatic models may be along with some uncertainties.

    Keywords: climate change, Contribution Analysis, RCP8.5 scenario, Reference Evapotranspiration
  • Hadi Modaberi, Alireza Shokoohi * Pages 1939-1953
    In this study, the effects of the exploitation of the Sefidrood drainage irrigation network on Anzali International Wetland in the framework of IWRM are investigated. For this purpose, first, the values of hydrological indicators including water level, area, and volume of Anzali wetland were determined by considering economic, social and ecological conditions at the desired and minimum levels. After examining the current condition of the wetland, the relationship between the inflow to the wetland and the upstream exploitation system was simulated using the WEAP model and the model was calibrated for the baseline scenario with R2 and RMSE of 0.99 and 0.47, respectively. The results of scenario analysis in different conditions showed that currently the volume and level of the wetland are more dependent on the sea level and the inflow to the wetland only in flood conditions can show its effect on the volume and level of the wetland. Based on the results, it can be said that the ecological life of Anzali wetland is more affected by the discharge of the wetland to the Caspian Sea than by the quantitative management of water resources upstream of the wetland and water abstraction from Sefidrood irrigation and drainage network for agriculture, animal husbandry and aquaculture.
    Keywords: Anzali wetland, Ecological services, Sefidrood irrigation, drainage network, WEAP model
  • Halimeh Piri * Pages 1954-1963
    In order to investigate the effect of planting season and compare the performance of different cultivars of greenhouse cucumbers in water stress conditions, thise experiment was performed as a factorial in a completely randomized design with three replications in the Chahanimeh greenhouse complex located in Zahak city of Sistan and Baluchestan province. The treatments included three cultivars of greenhouse cucumbers in Sistan region (Sina, Baresh and Negin cultivars), three irrigation water levels (100%, 75% and 50% plant water requirements) and two planting seasons (first stage cultivation in the first week of October the second stage in the third week of February). Harvesting was done every four days. The weight and number of fruits, the diameter and length of the cucumber in each plot were carefully measured. For better comparison and analysis, mean time data of 1.5 months after the first harvest were used in both planting seasons. Also, performance and water productivity at the end of both seasons were calculated. The results showed that the effects of planting season, cultivar and irrigation water at the probability level of five and one percent had a significant effect on the measured parameters. The highest value of the measured parameters was obtained in the treatment of 100% of the plant's water requirement, which was not significantly different from the 75% treatment of the plant's water requirement. Yield and productivity of irrigation water in the first season of cultivation were 144.6 ton/ha and 20.4 kg/m3, respectively, which is higher than the second season of cultivation (128.7 ton/ha and 17.3 kg/m3). Different cultivars had different results in the first and second seasons of cultivation. In the first season of cultivation, Sina yield (158.2 ton/ha) was better than other cultivars. In the second season, Baresh cultivar yield (156.4 ton/ha) was better than Sina and Negin. Therefore, according to the obtained results, the amount of water consumption can be reduced by 75% and the saved water can be used in the second season of cultivation. Also, considering that Sina cultivar had better results in the first planting season and Baresh cultivar in the second season, these two cultivars should be used in each season.
    Keywords: Baresh cultivar, Sina cultivar, Yield, Water productivity
  • Nader Naderi, Ramin Fazloula *, Ali Shahnazari, Saeed Khavari Khorasani Pages 1964-1972
    Irrigation management is one of the most important factors affecting the development and expansion of the plant root. The aim of this study was to investigate the effect of different deficit irrigation treatments on the root characteristics of fodder maize (KSC 704) in surface drip irrigation system. This research was conducted in agricultural research center of Khorasan Razavi during the 2014 growing season. A factorial experiment based on randomized complete blocks design with nine treatments and four replications was carried out. Treatments included full irrigation (FI), deficit irrigation (DI) and replacements of 80 and 60% of total water requirement, partial root zone drying (PRD) at 100, 80 and 60% of water requirement and fixed partial root zone drying (FPRD) at 100, 80 and 60% of water requirement. Water requirement was determined based on compensation of soil moisture deficit using an electromagnetic moisture meter. Water was measured by volume meters and distributed in the field. The first stress was applied at the 6-leaf stage of maize. Two weeks after applying the first deficit irrigation treatment in the 10-leaf stage of the plants, the first root sampling performed. Dry weight and volume, lateral and deep penetration of roots were measured at each sampling. The results showed that in all treatments the average amount of all measured traits decreased with decreasing water consumption. There was no significant difference among root dry weight of FI, PRD100 and PRD80 treatments. Root volume was affected by water stress but application of PRD80 method prevented the negative effects of water stress on root volume. Therefore, PRD method is more efficient compared to DI and FPRD methods when applied water stress, and water and nutrients will be absorbed at a higher level by root.
    Keywords: Alternative Irrigation, Root Development, maize, Irrigation requirement
  • Mohammad Fashaee, Seyed Hossein Sanaei Nejad * Pages 1973-1983

    Soil moisture is of particular importance in the study of water resources and agriculture. The microwave electromagnetic spectrum does not have the physical limitations of other radiometric spectral in measuring soil moisture, but they often have very large pixel dimensions (more than 10 km). In this study, in order to apply soil moisture remote sensing data at the farm scale, using field soil moisture measurement data in the Nishabour plain during 2017-2019, calibration of AMSR2 retrieval data was performed. It turned out that altitude and vegetation changes are among the key factors affecting calibration accuracy. Based on the theory of thermal inertia and with the help of MODIS sensor images, the interactions of the average daily soil moisture and the daily surface temperature difference between the two MODIS and AMSR2 sensors were investigated. Using it, downscaling linear relationships of soil moisture images were obtained to convert the image dimensions from 25 km to 1000 m. Validation of R2 statistical indices with a minimum of 0.73 and a maximum of 0.84, MAE and RMSE with a range of 1.6 to 4, showed that the algorithm used in the downscaling is well able to reflect the interactions between rainfall, soil moisture, vegetation and changes in canopy temperature profile and this feature reinforces its application in agrometeorological studies.

    Keywords: Remote Sensisng, Surface soil moisture, Microwave Spectra, Downscaling, AMSR2
  • Nahid Majidi Khalilabad, Ali Mohtashami, Abolfazl Akbarpour * Pages 1984-2002
    Determination of wells' capture zones are one of the important issues which must be considered in every aquifers. Methods used for depicting this area divides into two simple and complex methods. Through the simple one several mathematical equations utilized and in the complex method, numerical models are applied. In this study, for the first time, the capture zone of the extraction wells in a standard confined aquifer and Birjand unconfined aquifer was determined using Feflow simulation model. After the simulation procedure in the period of 1390-1391 with monthly time step, the groundwater head is obtained, then the capture zone for each well was depicted. In confined aquifer this area individually determined for 3 extraction wells in two periods of 50 and 180 days. The results showed that the extension of the capture zone for all three wells is toward the part of the aquifer with higher groundwater level. Also, the results revealed that, in areas of the aquifer with higher transmissivity coefficient, the zone is more extended and for the areas with lower transmissivity coefficient, its width decreases and becomes narrower. For instance in second well the width of capture zone in the third zone is 302.86 m, however, it is 267.46 m in the second zone. In Birjand aquifer which consists of 190 extraction wells, 5 wells were chosen randomly to depict capture zone for them in five years and thirty years period. The results revealed that the extension of the capture zones were corresponded to the flow direction. Also, extraction rate of wells and hydraulic conductivity coefficient were two effective parameters in the shape of these zones. As the fifth well in Birjand aquifer with the least value of discharge rate had the smallest length of capture zones among all the wells.
    Keywords: Confined, Unconfined Aquifer, Depiction of the Capture Zone, Finite Element Numerical Model, Random Walk Algorithm
  • Mustafa Goodarzi *, Fariborz Abbasi, Abolfazl Hydayatipour Pages 2003-2012

    The volume of applied water in the agriculture as an indicator to evaluate the optimal use of water resources, plays an important role in macro management and planning in the field of water management and engineering. Experimental grape orchards were selected across the Markazi province to cover various factors including irrigation methods, soil texture, type of water source (surface or groundwater) and irrigation water quality. Selected orchards were monitored during the growing season 2018-2019, and different parameters such as irrigation dates, amount of irrigation, irrigation duration, and so on were recorded. The results showed that the irrigation interval in the grape orchards varied from 6 to 20 days and the average irrigation water depth was between 30 and 185 mm. The results showed that the amount of irrigation water consumption of grape orchards in the Markazi province was different depending on the type of irrigation systems, the number of irrigation and management of the orchard, and its amount varied from 5973 to 18168 m3/ ha. Also, the application efficiency of irrigation in the studied orchards varied from 35 to 100 percent, average being 63%. The water productivity for this crop varied from 1.1 to 3.7 kg/m3 and it’s average was 2.62 kg/m3 in the Markazi province. Overall, the results of the measurements carried out at the Markazi province showed that regardless of the type of irrigation system used, the irrigation management by the farmer plays an important role in total water use in the orchards.

    Keywords: Irrigation water, Water productivity, Water requirement, Vineyard
  • Rana Nasiri, Hadi Norouzi *, Jalal Bazargan Pages 2013-2024
    Unsteady flow analysis is performed using the equations of St. Venant. Calculating the slope of the energy line (Sf) is of great importance in the analysis of unsteady flow. Since Sf is equal to the hydraulic gradient (i) in a coarse porous media, the calculation of i is of great importance. In the present study, using experimental data recorded in a steel cylinder with a diameter of 16 cm and a length of 70 cm, 40 cm of which is filled with rockfill with three small, medium, and large grains, investigated the unsteady flow in a confined porous media. The particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to optimize the Forchheimer binomial relation coefficients used in steady flow (a, b) and the triplet relation used in unsteady flow (a, b, c). The results of the present study indicate that the values related to the mean relative error (MRE) in the case of using a triple relation to the binomial relation to calculate the hydraulic gradient of unsteady flow, in small materials 14.5, in medium materials 14.7 and in large material, it has improved by 12.2%. The value of the third sentence is a triple relation to the hydraulic gradient ((cdv/dt)/i) in 7.23% in small materials, 14.79% in medium materials, and 17.01% in large materials. In other words, since with increasing the diameter of the material, the efficiency of the nonlinear (non-Darcy) relation increases compared to the linear (Darcy) relation, the third sentence of the triple relation also has a greater effect on the hydraulic gradient calculations.
    Keywords: Confined Drainage Materials, Hydraulic Gradient, Particle Swarm Optimization (PSO) Algorithm, Triple Relation, Unsteady flow
  • Sima Salehi Tizabi, Morteza Goldani *, Jafar Nabati Pages 2025-2036

    One of the ways to increase the quality of irrigation water is to magnetize it. Research in the research greenhouse of Ferdowsi University of Mashhad in 2018.The experiment was completely random in the form of a factorial design and three treatments included irrigation method (usual irrigation, fixed partial root-zone drying and alternative partial root-zone drying and three levels of magnetic water). This included: ordinary water, one-time magnetic water with a Tesla intensity of 0.367 and Tesla 0.633). Examination of the experimental results showed that in the usual irrigation method and magnetic water with a Tesla intensity of 0.367, the highest plant height (110 cm) , Dry weight of aerial limbs (41.9 g.plant-1, dry weight of roots (17/1 (g.plant-1 and root volume (137 cm3.plant-1) and in the usual irrigation method and water Tesla's magnitude of 0.633 was the highest leaf area (25.24 cm2), total fruit weight (508.18 g), lycopene (48.6 (mg.gfw-1). fixed partial root-zone drying magnetic water with .0.367 intensity Tesla The highest amount of chlorophyll b (0.489 mg.gfw-1) and single fruit weight (48.03 g) and in the intensity of Tesla 0.633, the highest percentage of dried fruit (%11.1) was observed. The highest water use efficiency Total biomass (36.6 g / liter) was observed in fixed partial root-zone drying and control water. alternative partial root-zone drying and magnetic water with Tesla 0.367 intensity, maximum leaf-stem ratio (1.37 g.plant-1), air-to-underground ratio (3.14 g.plant-1) and root length (53.2 cm) was observed, but the highest content of relative moisture content of leaf water in alternative partial root-zone drying and magnetic water showed Tesla with a intensity of 0.633. Among the irrigation methods, the highest total fruit weight in each pot was observed in usual irrigation, fixed partial root-zone drying and alternative partial root-zone drying was observed as variable and both Tesla 0.367 and 0.633 intensity of magnetic water were able to improve traits. It is recommended to reduce the effects of drought stress, it is recommended to use this method that is safe, easy and safe for the environment.

    Keywords: Magnetic water, Irrigation methods, Water Use Efficiency, lycopene, Single Fruit Weight
  • Rostam Yazdani Biouki *, Mohammadhossien Banakar, Hossien Beyrami, Mehdi Karimi, Vali Soltani Gerd Faramarzi Pages 2037-2046

    To evaluate the salinity tolerance of Milk thistle, an investigation was conducted in a completely randomized design with 3 replications in a pot in the greenhouse of the National Salinity Research Center. Experimental treatment includes 5 levels 0.44 (control), 3, 6, 9 and 12 dS/m. The results showed that the application of salinity levels significantly reduced all the studied traits. Regarding some growth and yield-related traits, increasing salinity from control to salinity of 12 dS/m reduced plant height by 89%, grain yield by 79%, biological yield by 46%, and harvest index by 59%. Also, with increasing salinity level, relative water content decreased by 9.86% and ion leakage increased by 38.53%. Potassium and sodium elements of plant shoots were also significantly affected by salinity so that increasing salinity from control to 12 dS/m had a significant effect on reducing the ratio of potassium to sodium and caused a 69% decrease in this ratio. The results showed that the salinity tolerance threshold (seed yield) was 0.19 dS/m and a 50% reduction in yield was obtained at a salinity of 7.21 dS/m. In general, according to the results, it seems that Milk thistle does not have a high tolerance to salinity.

    Keywords: Ion leakage, Potassium, Relative water content, Seed yield, Sodium
  • Mehrnaz Yahyazadeh, Ommolbanin Bazrafshan *, Yahya Esmaeilpour Pages 2047-2059
    In this study, spatial and temporal changes of ecological footprint components and the economic value of virtual water of tomato crop have been estimated during the 2005 - 2017 in the producing provinces. The results showed that the average ecological footprint of water in the mentioned product is 327.2 m3/ton, which is the share of green, blue and gray water footprint is 4.6%, 83.5% and 11.95, respectively. Bushehr province (86.8 m3/ton) and Qom province (771.6 m3/ton) have the lowest and highest water footprints in Iran, respectively. The highest share of green water footprint is related to Bushehr, Southern Kerman, Mazandaran and Hormozgan provinces while the highest share of blue water footprint is related to Lorestan, Kohgiluyeh, Boyer-Ahmad and Khorasan Razavi provinces. The average economic value of virtual water in Iran is 0.78 USD/m3, which is the highest (1.68 USD/m3) and the lowest (0.29 USD/m3) in Bushehr, Kohkiluyeh and Boyer-Ahmad, respectively. The average volume of virtual water for tomato production is 3925.99 MCM per annual, of which 99% is exported annually from the Iran. The share of Qom, Guilan and South Khorasan provinces in the export of virtual water is the highest. Finally, the results of this study showed that due to water and soil limitations in Iran, ecological footprint index, virtual water volume and awareness of virtual water trade provide useful information for prioritizing tomato cultivation in susceptible areas. Therefore, it is suggested that this concept be used for the allocation of agricultural water resources and policy to stop or develop cultivation at the provincial and national scale.
    Keywords: virtual water, water footprint, Economic Value of Water footprint, Irrigated Tomato
  • Seyedmoeineddin Rezvani, Hamid Zare Abyane *, Mohsen Godarzi Pages 2060-2074
    In recent years, increasing population and limited water and arable land in Iran have led to significant investment in greenhouse production. Due to the effect of greenhouse microclimate conditions on the quantitative and qualitative yield of the product, the use of mathematical models to study and microclimate simulation of the greenhouse is necessary. The objective of this research is to apply and analyze an energy balance model using meteorological data outside the greenhouse to simulate microclimate conditions and the transpiration in a greenhouse. The study was conducted in a commercial greenhouse with plastic cover and an area of 4333 square meters. Temperature and relative humidity data were collected inside the greenhouse with 21 data loggers. For collected meteorological data outside the greenhouse, the meteorological station installed on the roof of the greenhouse and the data of the Tuyserkan synoptic meteorological station were used. A combination of energy balance and transpiration equation was used to estimate temperature, relative humidity and crop transpiration inside the greenhouse. Estimated transpiration was modified by combining the energy balance model and the Stanghellini transpiration equation. The pattern of temporal variation of the simulated and measured values of temperature and relative humidity inside the greenhouse was similar. The root mean square error of the simulated temperature for mechanical ventilation and natural ventilation was 0.72 and 0.67, 0.83 and 0.77 daily, and 0.49 and 0.49 degrees Celsius, respectively, for the daytime and night time. The root mean square error of relative humidity for mechanical and natural ventilation was 4.4% day and night, 3.0% for daytime, and 6.0% for night time. After modifying the simulation model, four days of microclimate inside the greenhouse showed that the temperature inside the greenhouse reaches 35 °C during the day and less than 16 °C at night, which are not in the optimal temperature range for greenhouse cucumbers. Due to high temperature (35º C) and low humidity (15% to 30%), evaporative cooling will be required at some hours of the day. The total simulated transpiration was 30.2 mm. The estimated temperature was acceptable, but the estimated relative humidity at night differed from the measured values due to thermal inversion. Estimated transpiration was modified by combining the energy balance model and the Stanghellini transpiration equation. After verifying and modifying the model, the microclimate conditions of the greenhouse were simulated and analyzed for four days. The results showed that by using the energy level model before the construction of the greenhouse, it is possible to estimate the microclimate conditions of the greenhouse and the water requirement of the crop.
    Keywords: Relative humidity, Simulation, Temperature, Transpiration, Vapor pressure deficit
  • Mahmoud Sabzian *, Ali Rahimikhoob, Mahmood Mashal, Sasan Aliniaeifard Pages 2075-2088
    In recent years, there has been high attention towards soilless cultivation or hydroponic for growing plants in greenhouses. In the current study we addressed normalized water productivity of lettuce (Lactuca sativa) between soil and hydroponic cultivations and also the assessment of AquaCrop model in simulation of yield and water use efficiency of lettuce cultivation methods. The Normalized Water Productivity is used for simulating plant growth in AquaCrop model. The experiments on two mentioned cultivations were conducted during two cultivation periods. The first cultivation’s data were used for calibrating the productivity parameter of normalized water and the second’s cultivation data were used for validation. The obtained results suggested that the productivity parameter of normalized water was different for soil and hydroponic cultivations, it was 14.3 and 15.8 g m-2, respectively for the two cultivation types. AquaCrop model was performed using these amounts for second cultivation period and the value of biomass was simulated during growth period and then was compared to the measured values. The results indicated that AquaCrop model simulated the performance of lettuce with a suitable accuracy during growth period using the calibrated values of normalized water productivity. Water use efficiency (WUE) was also measured and simulated in both cultivation periods for hydroponic and soil cultivations. The results indicated that the water use efficiency (WUE) in hydroponic is higher than WUE in soil cultivation. Also, the amount of canopy cover was measured for both culture mediums in both cultivation periods and was simulated by the model and the results showed that the model simulates the amount of canopy cover well for both culture mediums. Also AquaCrop model has higher accuracy in the simulation of performance and WUE for lettuce. According to the obtained results, it was concluded that the culture medium influenced the performance of lettuce plant; and performance and WUE in hydroponic cultivation is higher than soil cultivation. Furthermore, AquaCrop model has relatively high accuracy in the simulation of performance, WUE, and also simulation of canopy cover for lettuce plant.
    Keywords: hydroponic cultivation, soil cultivation, Yield, Water Use Efficiency, AquaCrop model
  • Saloome Sepehri *, Fariborz Abbasi, Ghasem Zarei, MohammadMehdi Nakhjavanimoghaddam Pages 2089-2099

    Reference evapotranspiration (ETo) is one of the most critical parameters in proper design of irrigation systems. Accurate estimation of ETo leads to reduction of water losses. Due to the ability of Artificial Neural Networks (ANNs) in computational analysis of complex processes, the main objective of this study was to investigate the sensitivity of the ETo trends to key climatic factors in Tehran province using the artificial neural networks, and compare it with the ETo-calculator software results. The ETo was calculated using meteorological data (10-year data of 12 meteorological stations in Tehran province) using the ETo-calculator software. In order to model ETo, a set of inputs to artificial neural networks including the minimum and maximum air temperature (Tmax and Tmin), the minimum and maximum relative humidity (RHmin and RHmax), sunshine hours (n), and wind speed (U2) were considered. After data tagging, by optimizing the number of hidden layers and network algorithms, output values were estimated. The results indicated that artificial neural network is a suitable technique for ETo analysis(R^2≅98% ). The best model for estimation of ETo is feed-forward Multi-Layer Perceptron (MLP) with two hidden layers in its structure (6-11-14-1), Levenberg–Marquardt training algorithm for both hidden and output layers and Linear Tanh and Tanh transfer functions for hidden and output layers, respectively. The sensitivity analysis of the model for input parameters showed that the optimal artificial neural network model and ETo calculator software have the same trend and the Tmax and n are the most effective and least effective parameters in ETo estimation, respectively. Also, based on PCA analysis results the scenario of using of four parameters (Tmax, Tmin, RHmax and U2) as the only inputs to the selected artificial neural network, can estimate ETo with an acceptable accuracy〖(R〗^2≅94% ).

    Keywords: Artificial intelligence, FAO-Penman-Monteith, Meteorological parameters, optimization, Principal component analysis
  • Hossein Rahimi, Khaled Ahmadaali *, Vahid Etemad Pages 2100-2111
    Not only urban development and consequently the need to increase the green space, but also the shortage in water resources, the need for optimal allocation of water to different demands, and limited information of urban green space make a necessary to determine the crop coefficient and water requirements of green space species. The factorial experiment aimed to investigate the evapotranspiration (ETc) and crop coefficient (Kc) of Cercis siliquastrum L. with two factors of soil texture (clay loam and sandy loam) and drought stress (0.3, 0.5, and 0.7 of MAD) based on a completely randomized blocks design (CRBD) with 10 replications in the climatic conditions of Karaj during 2019-2020. Our findings indicated that 10-day ETc under 0.3, 0.5, and 0.7 MAD were 15.56, 14.86 and 14.24 mm in clay loam and 21.57, 19.02 and 18.06 mm in sandy loam soil, respectively. The ETc increased with progressing in drought stress (from 0.7 to 0.3 MAD) in both clay loam and sandy loam soils. The total net water requirements of Cercis siliquastrum L. in clay loam soil under 0.3, 0.5 and 0.7 MAD were 45.15, 388.58 and 381.41 mm, respectively, and it was recorded as 353.02, 317.59 and 290.54 mm, respectively, in sandy loam soil. The mean Kc of Cercis siliquastrum L. during the growing period in clay loam soil under 0.3, 0.5, and 0.7 MAD were obtained to be 0.36, 0.32, and 0.31, respectively. In sandy loam soils, this value was determined as 0.27, 0.26, and 0.24 under 0.3, 0.5, and 0.7 MAD, respectively.
    Keywords: urban greenspace, evapotranspiration, Soil water balance, management allowable depletion
  • Eisa Solgi *, Mohammad Malk Mohammadi, Fouzieh Beigmohammadi Pages 2112-2124

    In the current water crisis, the use of springs has helped to mankind in many areas. The application of indexes and statistical methods provide useful information for understanding water quality and planning for its proper management. When water resources have unique characteristics in addition to conventional use; this issue becomes more important, including the river, hot springs and Dehloran bitumen springs. In this study, 28 samples of hot spring water, 4 samples of river water and 4 samples of bitumen spring water were collected. The temperature, pH, EC, sodium, potassium and nitrate parameters were measured. One-way analysis of variance and one-sample T-test were used to compare the three regions and compare with WHO standard and Iranian national standard, respectively. Wilcox, WQI and INWQS indices were also used to classify water quality. Based on the results, bitumen spring water had a statistically significant difference with the other two regions in terms of all parameters and all parameters in the three regions had a statistically significant difference with WHO standards and Iran's national standard and lower than these standards. According to the Wilcox index, all specimens were unsuitable for irrigation; based on the data of the WQI index calculation, water quality can be classified as excellent quality and according to INWQS in terms of pH for aquaculture of sensitive species do not need treatment and in terms of nitrate are only suitable for irrigation. Considering the management and protection of the region as a national natural monument, it seems that the role of natural factors such as geology and the occurrence of floods in the chemical composition of water resources is much more important and based on the results of used methods with the exception of Wilcox index, the water quality was assessed as suitable. However, considering the health use of hot springs and the possibility of constructing welfare facilities for tourists, the role of human factors on the water quality of resources in the region should not be overlooked.

    Keywords: Bitumen spring, Dehloran National natural monuments, Water quality indexes, Nitrate
  • HamidReza Azizi *, Hossein Ebrahimi, Hossein Mohamad Vali Samani, Vida Khaki Pages 2125-2135

    The purpose of this study is to investigate the effect of meteorological drought on groundwater resources in Varamin plain. For this purpose, the effect of meteorological drought was investigated through standard precipitation index (SPI), NISTOR index and groundwater source index (GRI). Therefore, in order to evaluate the effect of climatic parameters such as temperature and precipitation on the groundwater status of Varamin plain, time statistics (1367-1397) of the parameters of the plain were used. The results showed that according to the SPI index, this plain is approaching weak drought conditions during the last 10 years of the study period. Therefore, due to the lack of natural food sources of the aquifer in recent years (since 1388), accidental falls have occurred in this aquifer, which has led to the GRI index from normal drought conditions to relatively severe drought conditions. Finally, the results of SPI and GRI index were compared with NISTOR index, which is obtained from the inferential matrix of the combination of Di-Marton climate index and effective precipitation. This index also assessed the effect of drought and rainfall nutrition index on groundwater resources in the desired period as very severe.

    Keywords: Groundwater, GRI, NISTOR, SPI, Varamin plain
  • Paria Rashki, Halimeh Piri * Pages 2136-2147
    Today, changing the pattern of planting towards water deficit resistant plants is proposed as a solution to drought. One of the plants resistant to drought is roselle. In this study, the effect of different levels of irrigation water and potassium fertilizer on roselle was investigated. Experiment with split plot design with four levels of irrigation water (I1, I2, I3 and I4 equivalent to 40, 60, 80 and 100% water requirement) three levels of potassium (K1, K2 and K3 equivalent 50, 75 and 100% potassium requirement) as sub-plot. At the end of experiment, parameters of dry yield and irrigation water productivity and Qualitative parameters of anthocyanins, proline, carotenoids, chlorophyll a, chlorophyll b and carbohydrates were measured. The results showed that the simple effects of irrigation water and potassium fertilizer were significant (P <0.01) on all measured parameters. The highest yield was obtained from 100% potassium fertilizer treatments and 80% water requirement. The highest irrigation water productivity was obtained in 60% water requirement and 100% potassium fertilizer application but no significant difference was found between 60 and 80% water requirement. In terms of quality, the amount of anthocyanins, carbohydrates and proline increased with decreasing the depth of irrigation water to 60% of the plant's water requirement and reducing the consumption of potassium fertilizer, and the amounts of chlorophyll a and b and carotenoids decreased. However, there was no significant difference between 50 and 75% K fertilizer application. Therefore, due to the water status of the region and the reduction of water resources, 80% water requirement reduces water consumption and 75% potassium fertilizer increases quality and mitigates drought stress in roselle. Also, due to the dry climatic conditions of Sistan region, the use of potassium fertilizer can reduce the damage caused by drought stress in roselle.
    Keywords: Carotenoids, Chlorophyll, Irrigation water efficiency, Proline
  • Fateme Mohammadpoor, Maryam Navabian * Pages 2148-2163
    Poor drainage system in paddy fields with heavy texture soils not only makes it difficult to harvest rice mechanically at the time of rainfall, but also the use of non-conventional Waters (drainage water reuse) or increased salinity of irrigation water in long-term solute accumulation Soil and its sodification. Also, such lands are not able to eliminate the conditions of waterlogging in wet season and limited the second crop cultivation. Therefore, to avoid salinizing and remove the waterlogging problem in paddy fields the construction of drainage system is necessitated. Installation of subsurface drainage in sand and gravel trench results in better porous conditions around the drainage pipe and thus improves drainage efficiency. Selecting the optimum trench geometry from a technical and economic point of requires simulation abilities. In this study, HYDRUS-2D simulator model was used to evaluate the performance of trenched subsurface drainage with sand and gravel envelope in paddy fields. In order to calibrate the HYDRUS-2D model, a physical model of controllable trenched subsurface drainage was constructed in paddy fields and the rice plant was cultivated in its tank. In the growth period, soil solution in various depths and distances from drain and the drain water of mid and end season drainage was sampled. The electro conductivity (EC) of samples were measured in laboratory. Simulation results showed that the model has a good accuracy in simulating water movement, total dissolved solid of drain water and solute of soil solution. R2, RMSE and nRMSE in water movement validation were obtained 0.982, 2.8 cm and 4.55 percent, respectively and in the solute transfer validation stage part were obtained 0.419, 0.035 mg/cm3 and 10.56 percent, respectively. The results of sensitivity analysis also showed that soil saturated hydraulic conductivity parameters and longitudinal diffusivity coefficient with sensitivity coefficient of 2.6 cm/day and 0.47 cm had more effect on water and solute movement respectively.
    Keywords: 2-D modeling, Controlled drainage, Drainage rate, Salinity, Water Table
  • Omid Raja *, Masoud Parsinejad Pages 2164-2174
    In this study, the water-use zoning (ETC) of wheat, barley, potato, sugar beet, onion and alfalfa crops obtained from CROPWAT 8.0 model using ArcGIS 10.3 software and data from 21 synoptic meteorological stations in the Urmia Lake basin has been at 2013-14 and 2014-15. At First, the average ETC values were estimated using climatic data, longitude and latitude, meteorological station height, soil and crop in the two years and then in the whole basin zoned and classified. Overall, the results showed that the rate of evapotranspiration was different across the basin, which indicates the effect of weather conditions in different areas of the basin on the value of evapotranspiration. Investigations also showed that the difference in water demand obtained from meteorological station data between the years under study is significant and the number of meteorological stations in the region can improve the diversity of water needs of the major crops in the region. Surveys of climatic parameters in the studied stations showed that in the areas where the highest rate of evapotranspiration was obtained, it was often with low relative humidity and higher temperature. Due to the problem of water scarcity, accurate estimation of water-use of crops in different areas can be decisive for water consumption in agriculture. Therefore, it is necessary to consider climatic differences in estimating evapotranspiration and irrigation requirement of agricultural crops for sustainable management.
    Keywords: evapotranspiration, Urmia Lake Basin, Climate condition, CropWat
  • MohammadAli Shahrokhnia *, Alireza Bonyanpur, Dadgar Mohammadi Pages 2175-2187

    Although pomegranate is one of the major horticultural products in Iran, little research has been done on its irrigation management. In order to investigate the effect of irrigation management on the yield and productivity of 'Rabab-Neyriz' pomegranate trees, an experiment was conducted in one of the pomegranate orchards of Kazerun city in Fars province. Experimental treatments included irrigation at different amounts of available soil moisture depletion at 35, 50, 65 and 80%. A treatment that was completely irrigated by the orchard owner was also considered as control. The experiment was performed in a randomized complete block design with three replications. Soil moisture was measured in different treatments with gypsum block moisture meter. After the soil moisture reached the desired limits, the required amount of irrigation was applied to bring the soil moisture to the field capacity. The orchard was equipped with drip irrigation system and the amount of irrigation water was measured by calibrated flow meters. The experiment was performed for two years and the amount of water used, the yield and water productivity in different treatments were estimated and evaluated by comparing the average values. By measuring the temperature of plant canopy and other required meteorological parameters, the upper and lower stress baselines were extracted by Idso method. Economic analysis was also performed by estimating cost and revenue. The results showed that with the increase of the total water to 19580 cubic meters per hectare (control), the amount of crop yield also increased to 36 tons per hectare, while at soil moisture depletion of 35%,the total used water was 10511 cubic meter and the yield was 28 tons per hectare.The total water productivity in different treatments varied from 1.82 to 3.08 kg / m3, which decreased with increasing the applied water. Differences in water productivity and yield between the 35 and 50% moisture depletion treatments were not statistically significant. Economically, the best treatment for irrigation was the 35% moisture depletion that according to the previous studies, it can be considered as the beginning of water stress in the pomegranate tree. The lower and upper stress baselines obtained in this study, which has not been reported in previous studies, can be used as a tool to manage the irrigation of pomegranate trees in the study area and other similar regions. Therefore, in general, the best treatment of experiment was irrigation at 35% soil moisture depletion. In low water areas up to 50% soil moisture depletion also brings good results.

    Keywords: Soil moisture depletion, Water productivity, Plant canopy temperature, Pomegranate, Neyriz
  • Abolfazl Nasseri *, Aynur Nasseri Pages 2188-2209
    Unsustainable application of groundwater in the north of Sahand (East Azarbaijan, Iran) caused a decline more than 14m in water level from 1983 (1362) by now. Therefore, the optimum and sustainable utilization of this resource is a management necessity which is depending on modeling, trend analysis and future study of its how application. The present study was conducted with the aim of groundwater level analysis in the north of Sahand with time series, regression and neural-fuzzy inference system methods. The modeling, test and future studying were made for 50 years which 35 years (from 1983 to 2018) were applied to model and test; and 15 years (from 2019 to 2033) were applied to future study. Results showed that based on indices of performance evaluations, neural-fuzzy inference system produced more precise than other methods to analyze groundwater levels. The groundwater level declined more than 14m with an annually of 40cm and its will be 20.03m in 2034 with current conditions of applications of groundwater. Some conservational scenarios are recommended to improve consumption patterns for groundwater resource in this plain.
    Keywords: Groundwater, Future Study, Fuzzy logic, Neural-fuzzy inference system. Neural network, time series
  • Zeinab Ahmadimoghadam *, Sayyed Hassan Tabatabaei, Azizallah Ebrahimi Pages 2203-2216
    Microbial pollution is one of the most important type of water resources pollution as associated with the health of animal and human. In this study, E. coli retention under deficit irrigation conditions and presence of preferential flow was investigated using column study Soil. The irrigation levels were T120, T100, T80, and T60% of field capacity and the number of irrigations were five. The one preferential flow was artificially created in the middle of the soil columns. Cells were injected from top of the soil surface. The number of bacteria after irrigation in different layers was monitored. The results showed that by reducing the irrigation level from 120 to 60%, bacteria transport decreased within the soil profile. The highest accumulation of bacteria was observed on the soil surface. In the T60 treatment, about 90% of the retention was at a depth of 10 cm.Therefore, deficit irrigation, could limit bacteria movement within the soil profile so that may result in less surface water contamination. Preferential flow, caused greater retention of bacteria in the vicinity of matrix as compared to the control columns. The bacterial retention in the vicinity preferred flow state at a depth of 10 cm of soil surface layer was about 45% and 28.5% higher than the treatment similar to them in the non-preferential flow state
    Keywords: Escherichia coli, Matrix, Soil profile, Water Pollution
  • MohammadIsmaeil Kamali *, Mehrdad Shahabian Pages 2217-2233

    Many farmers plant rainfed wheat in Mazandaran province that produces lower yield than irrigated wheat. Therefore, in this study, effects of supplemental irrigation in sensitive growth stages accompanied with the split application of nitrogen on yield and qualitative characteristics of wheat (Morvarid veriety) was studied in Pahnab station (Sari). This study was carried out as Complete Random Blocks Plot in split plot with four replications in 2015, 2017 and 2018. The main treatments included A1= irrigation on flowering, A2= irrigation on grain filling, A3= irrigation on flowering and grain filling and A4= rainfed (control treatment). The minor treatments included B1= 200 kg/ha urea application and in four splits (25% before planting, 25% at tillering, 25% at stem extension and 25% at booting) and B= 250 kg/ha urea application and in five splits (25% before planting, 25% at tillering, 25% at stem extension, 25% at booting and 25% at flowering). The considered characteristics were protein percentage, 1000-grain weight, the number of spikelet in spike, infertile spikelet and spike length. Analysis was conducted by SPSS and showed that in every three years, irrigation was effective on 1000-grain weight, protein percentage and infertile spikelet in significance level of 0.05 and the best treatment was A3 that resulted 25% increase in protein, 8.5% increase in 1000-grain weight and 22% decrease in infertile spikelet. For one irrigation, the best treatment was irrigation in grain filling for improving 1000-grain weight, protein percentage and infertile spikelet. For spike length and number of spikelet in spike, results showed that supplemental irrigation and fertilizing had no significant effects. For fertilizing, urea application on flowering had significant effect on 1000-grain weight in every 3 years and on the number of spikelet in spike in 2 years in significance level of 0.05; however, had no significant effects on others characteristics. In addition, there was a significant effect of the interaction between irrigation and fertilization in 2 years on protein percentage. Based on results, the best irrigation treatment is (A3) irrigation on flowering and grain filling and the best fertilization treatment is 250 kg/ha urea application in 5 splits.

    Keywords: Supplemental irrigation, Wheat, Water requirement, 1000-grain weight, fertilization
  • MohammadMahdi Chari *, Alireza Vahidi Pages 2234-2243

    It is much easier to measure solid phase data or particle size distribution than soil water retention curve, some researchers use the similarity between the shape of particle size distribution and soil water characteristic curve. One of the soil water characteristic curve is the Aria and Paris model. The Aria and Paris model is a physical based model that is widely used to obtain the soil water retention curve. In this model, the particle size distribution curve was divided into n separate fractions, which the diameter of each fraction is equal to the mean of the upper and lower limit diameter. This model usually uses arithmetic average. In this study, the effect of arithmetic mean, geometric and harmonic means as the mean radius of solid particles in different soil textures and suctions were investigated. For this purpose, 19 soil samples in SiStan regoin with sandy, sandy loam, loam, silty loam and clay textures were evaluated. In coarse soils such as sandy and sandy loam, the best results were obtained when the harmonic mean was used In the loam and silt loam soils, the best results were obtained when geometric average was used as the mean diameter of the different fractions .In clay soil, the best results were related to arithmetic average. In general, it can be concluded that using the different methods of means the accuracy of Aria and Paris models increases in estimating the water content.

    Keywords: Soil Moisture Characteristic Curve, particle size, Soil texture
  • Syeed Hassan Mousavifazl *, MohammadHassan Rahimian, Nader Koohi, Hamid Riahi, Majid Keramati, Fariborz Abbasi, JAVAD BAGHANI Pages 2244-2256

    Pistachio production in Iran has a long history. Iran's pistachio quality is unique among the world's producing countries. Increasing water productivity for this strategic product is essential. The water consumed for pistachio in Iran has not been determined. In some parts of the country, researches have been carried out and quantities for pistachio irrigation water application are reported. In order to measure irrigation water application of pistachio under farmers conditions and compare it with water requirement and the national document, this research was conducted from October 2016 for one growing season in some gardens of Khorasan Razavi, Semnan, Kerman and Yazd provinces. In these provinces, 88 gardens were selected and in each of them, irrigation water application (without intervention in their irrigation program), yield, water productivity, and some other parameters were determined. The results showed that water consumption and water productivity in the studied provinces were significantly different. The yields of the gardens of the four provinces were close to each other. The average yield of pistachio, irrigation water application and water productivity were 1764 kg/ha, 8057 m3/ha and 0.26 kg/m3, respectively. The results showed that the amount of water application in all pistachio gardens were less than the nete irrigation water requirement.

    Keywords: Water productivity, Irrigation requirement, Application efficiency
  • AmirHossein Ghadirian, Mostafa Yaghoobzadeh *, Gholamreza Zamani, Ali Shahidi Pages 2257-2267

    Optimal use of available water resources and their management is very important according to modern science. This has led to the importance of using plant models to study the effects of low water on agricultural yields. In order to investigate the effect of moisture stress on yield and growth traits in three cultivars of horizon, clear and narin and weeding and validation of vegetative model AQUACROP for these cultivars were performed in 96-97 crop year on a research farm located in Birjand. The research was conducted in the form of a factorial randomized complete block design with 6 treatments and three replications. Irrigation treatments included 100 (control treatment), 75 (medium stress) and 50 (severe stress) percentage of wheat water requirement and 3 other treatments related to two new cultivars of Ofogh and Narin and one old and native cultivar Roshan. The results of the mean comparison of the mean mean of the simple effect of moisture stress, the simple effect of cultivars and the interaction effect of stress on different cultivars were significant in different traits. After analyzing and comparing the average plant traits of the AQUACROP plant model for stresses of 100 and 75%, the water requirement was measured in two parameters of grain yield and biomass. After the validation stage, the model validation model was performed with 50% water stress. The results of the model validation showed that the model calculations showed a close and acceptable simulation value compared to the measured value of grain performance according to NRMSE and R2 evaluation indicators. Also, to ensure the accuracy of the model, using the measured performance data, the bright figure in the 2009-2010 crop year was validated by changing the re-meteorological data. The NRMSE index value of the simulated and measured grain mass for the mean moisture stresses of 100 and 75% in the horizontal and horizontal digits of Rosin, Narin and Narin cultivars was 0.99, 0.88 and 1.51%, respectively. These values were observed in the model validation in 50% stress to 1.49, 3.14 and 0.88%, respectively. According to the values calculated in the statistical indicators, it can be concluded that the model can provide us with an acceptable efficiency for measuring different wheat cultivars, which is very important in the region due to the high and increasing number of different wheat cultivars.

    Keywords: Wheat yield, moisture stress, plant model, AquaCrop