فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و هشتم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1400)
  • سال بیست و هشتم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/02/15
  • تعداد عناوین: 13
|
  • نیما روحانی*، طاهر رجایی، برات مجردی، احسان جباری، مهران حیدری بنی، سید احمد شفیعی دارابی صفحات 1-21

    سابقه و هدف:

     امروزه پدیده گردوغبار یکی از بزرگ ترین مشکلات زیست محیطی در جهان است و هر ساله خسارات بزرگی به بخش های مختلف از جمله صنعت، حمل ونقل، کشاورزی، گردشگری و بهداشت وارد می کند. طوفان گردوغبار که معمولا در مناطق خشک و نیمه خشک مانند مناطق مرکزی و جنوبی ایران رخ می دهد، ذرات معلق بسیاری را باخود حمل می کند و فعالیت های روزانه انسان و دید افقی را کاهش می دهد. طبق اعلام سازمان هواشناسی جهانی، هنگامی که سرعت باد از پانزده متر در ثانیه فراتر رود و مقدار زیادی گردوغبار وارد جو شود تا دید افقی به کم تر از 1000 متر برسد، طوفان گردوغبار گزارش می شود. گردوغبار ناشی از عوامل طبیعی و هم عوامل انسانی است که جزء انسانی آن عمدتا پاسخی به تغییر در پوشش خاک و کاربری اراضی است. یکی از اهداف پژوهش حاضر، بررسی موقعیت وقوع و منشا گردوغبار (مبدا و مقصد گردوغبار) و جریان ها/مسیرهای حرکت طوفان های گردوغبار است.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه داده های هواشناسی شامل دما، رطوبت نسبی، بارندگی، تبخیر، سرعت باد و تعداد روزهای گردوغبار مربوط به سه ایستگاه هواشناسی استان قم از سازمان هواشناسی اخذ شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. هم چنین در این مطالعه، برای تعیین منشاهای بالقوه گردوغبار از روش های طبقه بندی حداکثر احتمال و حداقل فاصله در تصاویر ماهواره لندست استفاده گردید تا کاربری اراضی و جنس خاک مناطق مختلف مشخص گردد. این فرآیند با استفاده از تصاویر سری زمانی ماهواره لندست استان قم طی 30 سال از 1989 تا 2019 با فواصل زمانی 5 ساله و پایش تغییرات این دوره در 11 کلاس مختلف انجام گرفت. در مرحله بعد، با توجه به داده های ثبت شده گردوغبار (دید افقی) در ایستگاه هواشناسی شکوهیه/قم که وقوع طوفان گردوغبار مطابق با تعریف سازمان هواشناسی جهانی را نشان می داد، مدل سازی پسگرد مسیرهای هوایی با استفاده از مدل هواشناسی HYSPLIT انجام پذیرفت. مسیرهای پس گرد، اگر نزدیک به سطح زمین باشد و منطقه به صورت بالقوه قادر به تولید و انتشار گردوغبار از سطح به هوا باشد، می تواند منشا پدیده گردوغبار در نظر گرفته شود.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که 30 منطقه با خاک و پوشش متفاوت به عنوان منبع گردوغبار وجود دارد که شامل 20 لکه زمین بایر، 5 لکه زمین نمکی و 5 لکه زمین شنی یا ماسه ای بود. منابع عمده طوفان های گردوغباری مطالعه شده استان در این تحقیق، در نیمه شرقی استان، در مجاورت دریاچه نمک و دشت لوت واقع شده است. در قسمت آخر، داده های هواشناسی که مستقیما وقوع طوفان های گردوغبار را گزارش می دهند، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس براساس داده های ثبت شده و اعمال برخی از شرایط محدود کننده، تاریخ های موردنظر انتخاب شد، که طوفان گردوغبار تعریف شده توسط سازمان جهانی هواشناسی می باشد. کدهای w=06 و w=07 مربوط به پدیده گردوغبار هستند و در این مطالعه از هر دو استفاده گردید. نگاه توام به پوشش خاک و کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه و نیز بررسی رخدادهای گردوغبار اتفاق افتاده از جمله نوآوری های این پژوهش به حساب می آید.

    نتیجه گیری

    نتایج مدل HYSPLIT نشان می دهد که عمده منشاهای رخدادهای گردوغباری مطالعه شده در این پژوهش از مناطق شرقی هم جوار مانند سمنان است. این طوفان ها در نهایت به عنوان یک رویداد گردوغبار داخلی در نظر گرفته می شوند. برخی از رخ داد های طوفان گردوغبار در تاریخ های مورد مطالعه، گردوغبار خارجی بوده اند. این رویدادها عمدتا از منشاهای خارجی هستند و از کشورهای غربی و جنوب غربی ایران مانند عراق، عربستان سعودی و شاید سوریه وارد شده و به عنوان گردوغبار خارجی محسوب می شوند و عموما به عنوان طوفان های شدید گردوغبار تلقی می گردند.

    کلیدواژگان: انتشار، گردوغبار، کاربری اراضی، HYSPLIT، استان قم
  • ندا علی احمدی، ابراهیم مرادی*، سید مهدی حسینی، علی سردارشهرکی صفحات 23-43

    سابقه و هدف:

     یکی از مهمترین موضوعات مطرح برای بشر در قرن حاضر دسترسی به منابع آب است. رشد روز افزون جمعیت و گسترش صنعت، توسعه کشاورزی در مناطق خشک و نیمه خشک تامین آب مطمین را به یکی از چالش های اساسی تبدیل کرده است. کاهش منابع آب و بحرانی شدن وضعیت آن در بخش های شرب، کشاورزی، صنعت و زیست محیطی را با مشکل بزرگی روبه رو ساخته است. یک اصل اساسی و ضروری، رسیدن به تعادل نسبی در زمینه عرضه و تقاضا آب است که با ایجاد نظام جامع مدیریت آب پدیدار می گردد.

    مواد و روش ها

    پژوهش حاضر در حوضه آبریز هیرمند در منطقه سیستان و با تاکید بر مسئله جریان رودخانه هیرمند و حجم آب چاه نیمه ها در طی سال های 1397-1379 صورت گرفته است. به منظور کنترل تراز چاه نیمه ها، گام های مدلسازی توسعه داده شد و اساس مسئله در جریان شکل گیری نمودارهای جریان- ذخیره مورد بررسی قرار گرفت. با بکارگیری از نرم افزار Vensim اثر هرکدام از متغیرها، بر روی مسئله شبیه سازی شده و کالیبراسیون و صحت سنجی مدل به روش های مختلفی مانند آزمون های آماری مورد برازش قرار گرفته شد.

    یافته ها

    نتایج آزمون ها حاکی از آن است که مدل با واقعیت مطابقت داشته است و رفتار مدل مطابق با رفتار سیستم در واقعیت می-باشد. به گونه ای که طبق آزمون های آماری صورت گرفته بین مقادیر مشاهده شده و شبیه سازی شده برای متغیر ذخایر چاه نیمه ضریب تعیین برابر 84/0، خطای جذر میانیگن مربعات برابر 25/0 و معیار نش- ساتکلیف برابر 77/0 در سال 1397 می باشد. براساس یافته های بدست آمده، مقادیر تقاضا برای نیازهای مختلف کشاورزی، شرب و محیط زیست در سال های آینده افزایش می یابد. میزان کل تقاضا در سال 1410 از 01/1350 به 93/1515 میلیون متر مکعب می رسد که تامین نیازها با وجود کاهش منابع سیستم غیر ممکن خواهد شد. بیشترین افزایش در میزان تقاضاها در بخش کشاورزی و شرب خواهد بود. نتایج حاصل از سناریوها نشان می دهد که سیاست های راندمان آبیاری 70 درصد در بخش کشاورزی و کاهش تلفات آب (کاهش تبخیر به میزان 50%) مبتنی بر سناریوهای پیشنهادی توسط مدل اجرا گردید.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهد که سیاست های راندمان آبیاری 70 درصد در بخش کشاورزی و کاهش تلفات آب (کاهش تبخیر به میزان 50%) مبتنی بر سناریوهای پیشنهادی توسط مدل اجرا گردید. با بررسی نتایج این سناریوها مشاهده می گردد که هر یک از این راهکارها، باعث کاهش کمبود آب در سال های آتی می گردد ولی بهترین نتیجه در سناریوی اول (راندمان آبیاری 70 درصد در بخش کشاورزی) حاصل شده است. در حالت کلی یافته ها نشان می دهد که ادامه روند مصرف فعلی و به تبع آن ادامه برداشت از منابع آب با همین روند، اثرات جبران ناپذیری در پی خواهد داشت. در این وضعیت مدلسازی مصرف بهینه در بخش های مختلف، رعایت شرایط حدی و فرهنگ سازی مبتنی بر عدم اسراف جزو مسایل کلیدی در مدیریت بحران می باشد و یکی از اساسی ترین پایه های مدیریت مصرف می باشد.

    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، پویایی سیستم، مدلسازی و شبیه سازی، حوضه آبریز هیرمند، Vensim
  • محمدحسن ماهوتچی*، اسماعیل عباسی صفحات 45-66

    سابقه و هدف:

     با توجه به بزرگ مقیاس بودن شبکه ی محاسباتی مدل های سیاره ای این مدل ها قادر به پیش بینی متغیرهای آب و هواشناختی در مقیاس منطقه ای نیستند. به عبارت دیگر این مدل ها در ارایه پیش بینی های مربوط به نزولات منطقه ای تحت تاثیر فرایندهای با مقیاس ریزتر از شبکه مدل قرار می گیرند، که می بایست خروجی آن ها را به مقیاس منطقه ای تبدیل نمود. با این تفاسیر هدف از پژوهش حاضر، بررسی پیکربندی های مختلف مدل WRF در شبیه سازی بارش پنج روزه اسفندماه 1397 و فرورودین 1398 استان گلستان است که وقوع سیلاب ویرانگر و خسارات سنگین را در استان در پی داشته است.

    مواد و روش ها

    به منظور دست یابی به اهداف اشاره شده داده های دیدبانی و کنترل کیفی شده بارش در 13 ایستگاه همدیدی استان گلستان برای دوره ی 5 روزه ی 26 اسفند 1397 تا 2 فروردین 1398 به صورت 24 ساعته (از ساعت 06 UTC روز قبل تا ساعت 06 UTC روز بعد) و 6 ساعته (ساعت های 00، 06، 12 و 18 UTC به ترتیب برابر با 3:30، 9:30، 15:30 و 21:30 محلی) مورد واکاوی قرار گرفت. سپس به منظور اجرای مدل WRF دو نوع داده ورودی شامل داده های شرایط اولیه و داده های شرایط مرزی استفاده گردید. از داده های سامانه ی پیش بینی جهانی با تفکیک 5/0 درجه به عنوان داده های شرایط مرزی بهره گرفته شده است. همچنین در راستای اجرای مدل، دو دامنه 1- بزرگ (مادر) دارای تفکیک افقی 18 کیلومتر و 2- دامنه درونی که دامنه ی اصلی و دارای تفکیک افقی 6 کیلومتر است، استفاده گردید.

    یافته ها

    با بررسی داده های بارش تجمعی دوره ی بارشی 5 روزه که منجر به رخداد سیل گردید، مشخص شد که بیشینه ی بارش 24 ساعته در طول دوره 5 روزه به ساعت 06 UTC روز 27 اسفند تا ساعت 06 UTC روز 28 اسفند و بیشینه ی بارش تجمعی 6 ساعته نیز به ساعت 06 تا 12 UTC روز 27 اسفند 1397 اختصاص دارد. سپس با بررسی پژوهش های یادشده در ارتباط با بارش ایران، پیکربندی های مختلف استخراج و با به کارگیری و ترکیب این پیکربندی ها در اجراهای متنوع، پیکربندی های متفاوتی برای پیش-بینی بارش اواخر اسفند سال 1397 استان گلستان حاصل شد. در ادامه به منظور تشخیص دقت مدل، مقادیر حاصل از مدل در پیکربندی های مختلف با مقادیر ایستگاه های همدیدی مقایسه شدند که برای اطمینان از این مقایسه از آماره های خطاسنجی MAE، d، R و ENS استفاده گردید.

    نتیجه گیری

    در بین تمامی پیکربندی ها، دو پیکربندی خروجی های بهتری را به نمایش گذاشتند. نتایج نشان داد که مدل WRF در اغلب ایستگاه ها با بیش برآوردی همراه بوده است. در هر دو پیکربندی هسته های بارشی به خوبی به تصویر کشیده شده است و از منظر مقادیر بارشی نیز دقت مدل مناسب بوده است. در رابطه با مقادیر بیشینه ی بارش پیکربندی نوع اول از دقت بهتری برخوردار است؛ و در مجموع پیکربندی نوع اول عملکرد بهتری را نسبت به پیکربندی نوع دوم به نمایش گذاشته است.

    کلیدواژگان: شبیه سازی، مقیاس کاهی، مدل WRF، بارش، سیل گلستان
  • اصغر باقری*، مجتبی سوختانلو، علی تیموری صفحات 67-88
    سابقه و هدف

    فرسایش خاک از مهم ترین چالش های جهانی برای کشاورزی و تولید مواد غذایی به شمار می رود. یکی از علل مهم فرسایش، مداخله بی رویه انسان در طبیعت است. موفقیت هرگونه برنامه حفاظتی مستلزم درک جنبه های مختلف رفتاری انسان است. رفتارها عمدتا از دانش و نگرش افراد نشات می گیرند. نگرش کشاورزان می تواند رفتار آنها را برای پذیرش شیوه های حفاظتی تحت تاثیر قرار دهد. مطالعه نگرش و رفتار کشاورزان نسبت به شیوه های حفاظتی می تواند نقش بسزایی در کمک به مدیران و تصمیم گیران در شناخت چرایی رفتار حفاظتی کشاورزان و اصلاح و بهبود آن داشته باشد. در زمینه پذیرش و کاربست شیوه های حفاظت از آب و خاک مطالعات زیادی در جهان انجام شده است. اما بسیاری از مطالعات بر جنبه های صرفا اقتصادی اجتماعی موثر بر پذیرش متمرکز شده اند. این تحقیق با نگاهی جامع ، ضمن بررسی نگرش کشاورزان نسبت به شیوه های حفاظتی، دسترسی به منابع و امکانات برای کاربست و موانع کاربست شیوه های حفاظتی، به بررسی میزان کاربست شیوه های حفاظتی و عوامل موثر بر آن از جنبه های ادراکی- نگرشی و اقتصادی اجتماعی پرداخته و رفتار حفاظتی کشاورزان حوزه آبخیز رودخانه تلخه رود شهرستان هریس، استان آذربایجان شرقی را از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار داده است.

    مواد و روش ها

    این تحقیق به روش پیمایشی انجام شد. جامعه آماری تحقیق شامل کلیه کشاورزان حوزه آبخیز رودخانه تلخه رود شهرستان هریس بود. با استفاده از فرمول نمونه گیری کوکران، 220 کشاورز انتخاب و داده های لازم از طریق مصاحبه رو در رو با کشاورزان گردآوری گردید. نمونه گیری به روش تصادفی چند مرحله ای انجام شد. ابزار تحقیق پرسشنامه ای بود که اکثر بخش های آن در طیف پنج گزینه ای لیکرت بود. روایی ابزار تحقیق توسط گروهی از اعضای هیات علمی دانشگاه و کارشناسان میدانی کشاورزی و منابع طبیعی مورد تایید قرار گرفت و برای به دست آوردن پایایی ابزار تحقیق، یک مطالعه راهنما با همکاری 30 کشاورز در منطقه خارج از روستاهای نمونه مورد بررسی انجام شد و اصلاحات لازم در پرسشنامه صورت گرفت. مقادیر کرونباخ آلفای مقیاس های پرسشنامه نشان داد که ابزار تحقیق از پایایی کافی برخوردار می باشد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که کشاورزان مورد مطالعه نگرش مثبتی نسبت به شیوه های حفاظتی داشتند. از میان 12 شیوه حفاظتی منتخب، کاربست کمپوست، لایروبی کانال های آبیاری، وجین و بقایای گیاهی در سطح در سطح بالای متوسط قرار داشت. کاربست بقیه شیوه ها در حد پایین تر از متوسط قرار داشت. ایجاد بادشکن و سیل بند نیز در حد خیلی ضعیفی قرار داشت. از دیدگاه پاسخگویان، خردی و پراکندگی اراضی و فقدان استطاعت مالی از مهم ترین موانع کاربست شیوه های حفاظتی بودند. نتایج همچنین نشان داد که بین کاربست شیوه های حفاظتی همبستگی معنی داری وجود داشت. براساس نتایج تحلیل رگرسیون، نگرش و دسترسی به امکانات مهم ترین عوامل ادراکی- نگرشی و تحصیلات و سابقه فعالیت های کشاورزی مهم ترین عوامل اقتصادی-اجتماعی تبیین کننده کاربست شیوه های حفاظتی بودند.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که کشاورزان نگرش نسبتا مثبتی نسبت به شیوه های حفاظت آب و خاک داشتند ولی در عمل شیوه های کم هزینه، با استفاده از امکانات موجود و زودبازده را به کار می گرفتند. به دلیل ضعف استطاعت مالی، کاربست شیوه هایی که نیاز به سرمایه-گذاری داشت در بین آنها چندان متداول نبود. رفع موانع و محدودیت ها، فراهم آوردن تسهیلات و امکانات لازم و ارایه برنامه های آموزشی و ترویجی می تواند در زمینه توسعه کاربست این شیوه ها موثر باشد.

    کلیدواژگان: حفاظت آب و خاک، فرسایش، نگرش، کاربست، حوزه آبخیز تلخه رود
  • شلیر صولت، عیسی معروف پور، بختیار کریمی* صفحات 89-108

    سابقه و هدف:

     یکی از شاخص های مهم در طراحی سامانه های آبیاری قطره ای، تخمین دقیق ابعاد پیاز رطوبتی می باشد که از تلفات عمقی آب و هزینه های اضافی طراحی سامانه آبیاری جلوگیری می نماید. ابعاد پیاز رطوبتی تحت تاثیر الگوی توزیع رطوبت در دو مرحله زمان آبیاری و پس از آبیاری است. مطالعات فراوانی در خصوص الگوی توزیع رطوبت در اراضی شیب دار انجام شده، اما مطالعات اندکی در خصوص الگوی توزیع مجدد رطوبت در این اراضی انجام شده و یا گزارش نشده است. بنابراین هدف اصلی تحقیق حاضر، بررسی و شبیه سازی الگوی توزیع مجدد رطوبت در اراضی شیب دار می باشد. همچنین در مطالعات مشابه، بیشتر به شبیه سازی ابعاد پیاز رطوبتی در سطح خاک پرداخته شده، اما در این تحقیق علاوه بر ابعاد و مساحت خیس شده، شکل کامل پیاز رطوبتی شبیه سازی شده است.

    مواد و روش ها

    آزمایش ها در دو مدل فیزیکی به شکل مکعب مستطیل با ابعاد7/0*2/1*4/1متر و 6/0*2/1*2/1 متر، به ترتیب عرض، ارتفاع و طول انجام شد. آزمایش ها در سه بافت خاک سبک، متوسط و سنگین، با سه دبی قطره چکان، 2، 4 و 6 لیتر در ساعت و در چهار شیب، 0، 10، 20 و 30 درصد انجام شد. مدت زمان آبیاری 3 ساعت و جبهه ی پیشروی رطوبت در فاز توزیع مجدد در زمان های3 ،6، 24 و 48 ساعت بر روی صفحه پلی کربنات ترسیم گردید. سپس با استفاده از روش رگرسیون غیرخطی، معادلاتی به منظور پیش بینی الگوی توزیع مجدد رطوبت در اراضی شیب دار ارایه گردید. در مدل های پیشنهاد شده از شاخص های دبی قطره چکان، حجم آب کاربردی، مدت زمان آبیاری، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، جرم ویژه ظاهری خاک، شیب زمین، رطوبت اولیه و درصد شن، سیلت و رس استفاده گردید. همچنین با استفاده از یک مدل پیشنهادی ارتقا یافته، شکل کامل پیازرطوبتی برآورد گردید.

    یافته ها

    در خاک سنگین مدل های پیشنهادی با متوسط مقدار RMSE، 34/0 و MAE ، 28/0 برای شاخص شعاع خیس شده و مقادیر 0018/0 و 0014/0 برای شاخص مساحت خیس شده، از بالاترین دقت برخوردار بودند. خاک سبک با مقادیر 44/0 و 37/0 شاخص های مذکور برای شعاع خیس شده و 0029/0 و 0022/0 برای شاخص مساحت خیس شده کمترین دقت را داشت. مقادیر شاخص های آماری محاسبه شده برای عمق خیس شده جبهه توزیع مجدد رطوبتی برای تمامی تیمارهای مورد بررسی مشابه بود و متوسط مقادیر RMSE خاک ها در محدوده 43/0 تا 5/0 و MAE آنها در محدوده 31/0 تا 39/0 قرار داشت. همچنین در تمامی تیمارهای مورد بررسی، مقادیر CRM مدلها غالبا مثبت و NS آنها در حدود 99/. بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق نشان داد که مدل های پیشنهادی در خاک های سنگین از دقت بالاتری نسبت به خاک های سبک برخوردار هستند. همچنین توانایی آنها در برآورد شعاع خیس شده و مساحت متناظر آن در بالادست و پایین دست قطره چکان و همچنین عمق خیس-شده قطره چکان و شکل کامل پیاز رطوبتی مطلوب و قابل قبول می باشد. مقادیر پیش بینی مدل ها بیشتر در حالت کم برآوردی بود. بنابراین استفاده از مدل های مذکور برای تعیین محل قطره چکان در اراضی شیب دار، به منظور کاهش تلفات عمقی و استفاده بهینه گیاه از آب توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: الگوی توزیع رطوبت، پیاز رطوبتی، رگرسیون غیرخطی، مساحت خیس شده
  • مریم اوسط، احمد حیدری*، آرش سلامی صفحات 109-127

    سابقه و هدف:

     نقشه های تفصیلی خاک یکی از ابزارهای ضروری برای دستیابی به مدیریت پایدار می باشند. باوجود پیشرفت های صورت گرفته در نقشه برداری رقومی خاک و تلاش در تولید نقشه های دقیق، عدم اطمینان کافی به نقشه های خاک در بسیاری از مقیاس ها همچنان به قوت خود باقی است. مطالعات اخیر عمدتا بر روش های سنجش از دور تمرکز یافته است که ویژگی های مشخصه زیر سطحی خاک را کمتر در نظر می گیرند. این مطالعه از روش جدید درون یابی بین خصوصیات زیرسطحی و مشخصه خاک برای افزایش دقت نقشه های تهیه شده استفاده نموده است. هدف از این مطالعه تولید نقشه های دقیق خاک با دو رویکرد استفاده از سطوح ژیومورفیک و همچنین درون یابی ویژگی های مشخصه زیرسطحی خاک در منطقه چالوس می باشد.

    مواد و روش ها

    منطقه مورد مطالعه به مساحت 100 هکتار در روستای باندر از توابع بخش کلاردشت شهرستان چالوس در استان مازندران می باشد. از ضخامت و یا عمق مرز بالایی/پایینی افق های مشخصه یا خصوصیات مشخصه خاک به عنوان معیار تفکیک واحدهای نقشه خاک استفاده گردید. بر اساس سیستم جامع رده بندی امریکایی خاک، شش ویژگی مشخصه تاثیرگذار در تفکیک خاک های منطقه در سطح فامیل (مرز فوقانی افق کمبیک، مرز فوقانی افق آرجیلیک، مرز فوقانی افق کلسیک، ضخامت افق مالیک، ضخامت خاکرخ و آهکی یا غیر آهکی بودن) انتخاب گردید و از درون یابی عددی این ویژگی ها برای تولید نقشه های موضوعی استفاده شد. نقشه نهایی خاک منطقه از تلفیق این شش نقشه موضوعی به دست آمد. پس از تهیه نقشه هر یک از خصوصیات خاک به صورت مجزا، کلیه نقشه-های تهیه شده با یکدیگر تلاقی داده شده و نقشه واحدهای همگن به دست آمد. اراضی مرتفع منطقه مزبور به دلیل اکوسیستم منحصر به فرد و تاثیر جهت شیب در ایجاد خرد اقلیم ها، تغییرات پوشش گیاهی و تنوع بالای خاک ها از اهمیت خاصی برخوردار است. نمونه برداری از 56 خاکرخ و 44 مته (به منظور بررسی تغییرات در فاصله میان خاکرخ ها) به صورت شبکه ای نسبتا منظم با فواصل 100 متر انجام شد. به منظور بررسی و توصیف ساختار مکانی متغیرهای مورد نظر از نیم تغییرنما استفاده شد. وجود روند و ناهمسانگردی داده ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. پس از تهیه منحنی های تغییرنما ، انتخاب بهترین مدل ها با استفاده از روش اعتبارسنجی متقاطع و نیز شاخص RMSS انجام گرفت.

    یافته ها

    در تهیه نقشه خاک با استفاده از روش سطوح ژیومورفیک، از 20 واحد خاک شناسایی شده 12 واحد خاک از نوع همسان و 8 واحد از نوع اجتماع بود. این در حالی است که تمامی 20 واحد نقشه به دست آمده از روش درون یابی ویژگی های زیر سطحی از نوع همسان بودند. این روش دقت بالایی در ترسیم مرز بین واحدهای خاک داشت. تفاوت اصلی این روش با روش های سنتی در تولید نقشه-های تفصیلی خاک، استفاده از درون یابی خودکار نظارت شده به جای درون یابی دستی و استفاده از مجموعه ای از شاخص های کمی می-باشد.

    نتیجه گیری:

     یکی از مزایای عمده این روش استفاده از ویژگی های درونی خاک به عنوان متغیر کمکی در کنار سایر فاکتورهای اقلیم، توپوگرافی، موجودات زنده، مواد مادری و زمان است. این مطالعه بر اهمیت نقش فاکتور s در مدل SCORPAN تاکید کرده و نشان داد که ویژگی های درونی خاک که به طور مستقیم در رده بندی خاک دخالت دارد، به طور موثری می توانند در تفکیک واحدهای خاک استفاده گردند.

    کلیدواژگان: ژئومورفولوژی، نقشه خاک، زمین آمار
  • زهرا وارسته خانلری*، احمد گلچین، پریسا علمداری صفحات 129-146
    سابقه و هدف

    فعالیت های بشری مانند جنگل زدایی، تبدیل اکوسیستم های طبیعی به زراعی، سوزاندن زیست توده، شخم و کشت و کار، چرای دام، مصرف کودهای شیمیایی دارای تاثیر شدید و منفی بر مخزن کربن آلی خاک هستند. به خصوص تبدیل اکوسیستم های طبیعی به زراعی باعث کاهش مخزن کربن آلی خاک می شوند. شناخت نحوه توزیع فضایی کربن آلی در خاک برای درک نقش خاک در سیستم کربن جهانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین هدف از مطالعه حاضر بررسی تغییرات کربن کل و اجزای آن در اندازه های مختلف خاکدانه های یک خاک جنگلی پس از تبدیل به شالیزار و تعیین حساس ترین و مقاوم ترین جز به تغییر کاربری بود.

    مواد و روش ها: 

    برای انجام این پژوهش ایستگاه تحقیقاتی صنوبر در استان گیلان انتخاب شد. نمونه های خاک از دو کاربری جنگل طبیعی توسکا و شالیزار مجاور آن ها در دو عمق (20-0 و 40-20 سانتی متر) برداشت گردیدند. در نمونه خاک ها خاکدانه هایی با اندازه مختلف جدا و مقدار کربن آلی در این خاکدانه ها اندازه گیری شد. آنگاه کربن آلی در اندازه های مختلف این خاکدانه ها در هر دو کاربری جزبندی گردید.

    یافته ها: 

    بررسی توزیع کربن آلی در ارتباط با اندازه خاکدانه در دو کاربری نشان داد که با افزایش اندازه خاکدانه محتوای کربن آلی افزایش یافت به طوری که مقدار کربن آلی در جنگل طبیعی توسکا و اراضی شالیزار (میانگین دو عمق برای هر کاربری) به ترتیب 5/4 و 3/3 برابر در خاکدانه های بزرگتر از 2 میلی متر (خاکدانه های بزرگ) بیشتر از خاکدانه های کوچکتر از 053/0 میلی متر (پیوند یافته با سیلت و رس) بود. با تغییر کاربری از جنگل طبیعی به شالیزار مقدار کربن آلی در خاکدانه ها کاهش یافت. ولی مقدار کاهش در خاکدانه های بزرگتر از 2 میلی متر (خاکدانه های بزرگ) بیشترین و در خاکدانه های 053/0-25/0 میلی متر (خاکدانه های کوچک) کمترین مقدار بود. نتایج جزبندی موادآلی بر حسب دانسیته نشان داد که در هر دو کاربری با افزایش دانسیته، وزن اجزا افزایش یافت. این وضعیت در هر دو عمق و در تمام اندازه خاکدانه قابل مشاهده بود. با افزایش دانسیته درصد کربن آلی کاهش یافت. درصد کربن اجزا به صورت درصدی از کربن کل خاک در تمام اندازه خاکدانه ها در اجزای با دانسیته کوچکتر از 2 گرم بر سانتی مترمکعب کمتر از اجزای با دانسیته بزرگتر از2 گرم بر سانتی-مترمکعب بود و با افزایش عمق در تمام اندازه خاکدانه ها از درصد کربن در اجزای با دانسیته کوچکتر از 2 گرم برسانتی مترمکعب کاسته و به درصد کربن در اجزای با دانسیته بزرگتر از 2 گرم برسانتی مترمکعب اضافه گردید. با افزایش دانسیته اجزا، نسبت C/N اجزا کاهش یافت. در تمام اندازه خاکدانه ها در اثر تغییر کاربری از جنگل طبیعی به شالیزار درصد کربن اجزا به صورت درصدی از کربن کل خاک از اجزای با دانسیته کوچکتر از 2 گرم بر سانتی متر مکعب کم و به جز با دانسیته بزرگتر از 2 گرم برسانتی متر مکعب اضافه گردید. میزان کاهش از خاکدانه های بزرگتر به سمت خاکدانه های کوچکتر کاهش یافت. حساس ترین جزء به تغییر کاربری جزء

    نتیجه گیری

    تغییر کاربری از جنگل بکر به اراضی شالیزاری تاثیر نامطلوب روی مقدار کربن اجزا در اندازه های مختلف خاکدانه داشت. به طوری که از میزان مواد آلی ذره ایی آزاد و محبوس شده در خاکدانه (جز سبک) که نقش بسیار مهمی را در تغذیه کیاه دارند به شدت کاسته شد. که این امر موجب کاهش سلامت خاک و پتانسیل ترسیب کربن در خاک می شود.

    کلیدواژگان: تغییر کاربری، جزبندی کربن آلی، مواد آلی ذره ایی آزاد، مواد آلی ذره ایی محبوس شده در خاکدانه ها
  • امید محمدی، موسی حسام*، خلیل قربانی صفحات 147-164

    سابقه و هدف :

    در استان های شمالی ایران در بسیاری از مناطق رطوبت نسبی هوا بیش از 60 درصد و در پاره ای از مواقع به بیش از 80 درصد نیز می رسد. در روزهای گرم سال کولرهای گازی در این مناطق با متراکم سازی رطوبت موجود در هوا سبب تولید مقادیری آب می شوند که در اغلب موارد بدون توجه به مدیریت کمی و کیفی آن از دسترس خارج می شود. شناسایی منابع جدید آب منجر به استفاده در مصارف مختلف و حفاظت منابع موجود در راستای مدیریت پایدار منابع آب خواهد شد. از این رو در این پژوهش با رویکرد مدیریتی، به بررسی پتانسیل کمی و کیفی و اقتصادی آب تولید شده از کولرهای گازی گرگان به عنوان یک منبع نوین آب پرداخته شد. تاکنون مطالعه ای جامع در راستای برآورد کمی و کیفی آب تولید شده از کندانس کولرهای گازی شهر گرگان و تخمین پتانسیل موجود با در نظر گرفتن انرژی مصرفی صورت نپذیرفته است. در این تحقیق به بررسی مدیریتی آب بدست آمده از کندانس کولرهای گازی شهر گرگان پرداخته شده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش شهر گرگان به چهار منطقه اصلی تقسیم شد. در این مناطق شرایط کمی و کیفی آب تولید شده، تاثیر توان کولر بر میزان آب تولیدشده و تاثیر پارامترهای مختلف برای انتخاب توان کولر جهت خرید توسط کاربران، در یک بازه شش ماهه مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین با داشتن توان میانگین 21 هزار وات ساعت و اعمال یک سری فرضیات برای مصرف برق، قیمت آب تولید شده محاسبه گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد آب بدست آمده اسیدیته خنثی و کدورت و قلیاییت و سختی کمی داشت. میانگین آب تولید شده 5/25، 8/29 و 67/22 برای اسپیلت و 79/13، 13/18 و 13 لیتر در روز برای کولرهای پنجره ای به ترتیب در بازه-های زمانی (بازه های زمانی دوماهه) اول تا سوم بود. میزان آب تولیدی در کولرهای دوتکه بیش از پنجره ای بوده و با افزایش توان کولر، آب تولید شده در هردو نوع کولر افزایش یافت. همچنین دو فاکتور مساحت تحت پوشش کولر و عایق بندی ساختمان بیشترین تاثیر را در انتخاب توان کولر داشتند.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج، ترافیک جمعیتی و خودرویی منطقه بر کیفیت آب تولید شده بی تاثیر نیست. در این شهر روزانه به طور میانگین مقدار قابل ملاحظه 3542 متر مکعب آب از طریق کندانس کولرهای آبی تولید می شود که با توجه به کیفیت مطلوب، برای استفاده های حساس (مانند شستشوی بدن و صورت و تماس با پوست و چشم) نیز کاربرد دارد. با اعمال برخی فرضیات و در نظرگرفتن 50 درصد از هزینه برق مصرفی، هزینه تمام شده تولید هر لیترآب برابر با 3173 ریال خواهد بود که تقریبا 0.25 درصد هزینه نهایی هر لیتر آب آشامیدنی بازاری می باشد. لذا باتوجه به نتایج این تحقیق، با ایجاد یک شبکه تجمیع خروجی آب کولرهای خانگی با استفاده از یک لوله-کشی ساده در آپارتمان ها و شهرک ها و در نظر گرفتن منبع ذخیره سازی می-توان به حجم قابل ملاحظه ای آب قابل استفاده برای مصارف مختلف در هر آپارتمان و یا حتا شهرک های مختلف دست یافت، لذا راهکارهایی همچون اجباری نمودن ایجاد شبکه جمع آوری آب کولرهای گازی برای ساختمان های در حال احداث در شهرهایی با رطوبت نسبی بالا و ایجاد سایت هایی جهت بهره برداری از دستگاه های تولید آب از جو می تواند راهکار مناسبی باشد.

    کلیدواژگان: رطوبت هوا، متراکم سازی، کولر، کیفیت آب
  • کوثر عبیات، احمد لندی*، هادی عامری خواه صفحات 165-181

    سابقه و هدف :

    خشک شدن تالاب هورالعظیم سبب تبدیل آن به سبخا شده است. ازدیاد سبخاها سبب شور شدن زمین های حاصلخیز کرخه و تخریب زمین های کشاورزی منطقه شده است. هم چنین باعث ایجاد زمین های پف کرده شده، که به عنوان کانون ریز گرد عمل می کند. میزان تغییرات سبخاها در حواشی تالاب هورالعظیم تاکنون موردبررسی قرار نگرفته است. تالاب هورالعظیم از لحاظ زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی اهمیت دارد، در نتیجه مطالعه تغییرات آن و نواحی مجاور ضروری است. این مطالعه با هدف ارزیابی میزان تغییرات سبخاهای ناشی از خشک شدن تالاب هورالعظیم در دوره بیست ساله می باشد که در نوع خود، اولین پژوهش می باشد. در این نوشتار، برای نخستین بار میزان تغییرات سبخاها در کلاس های مختلف، بررسی و تعیین گردید. همچنین میزان سبخازایی با تغییرات آب و هوایی بلندمدت، مقایسه شده است. پایش روند تغییرات تالاب ها و اراضی پیرامون آن ها می تواند در مدیریت این اکوسیستم ها راهگشا باشد و تهیه نقشه های پراکنش سبخاها و تغییرات آن ها می تواند به مدیران محیط زیست و منابع طبیعی جهت تصمیم گیری آگاهانه تر، برنامه ریزی های صحیح کاربری زمین و بهتر شدن مدیریت منابع، کمک کند.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه به منظور بررسی تغییرات و نقشه سازی سبخاهای ناشی از تالاب هورالعظیم طی دوره 20 ساله از تصاویر لندست 8 در سال 2017 و لندست 5 در سال 1997، استفاده گردید. منطقه موردمطالعه به 8 کلاس که شامل: تالاب، سبخای در حال تشکیل، تالاب خشک شده، حوضچه های نمکی، سبخاهای تیره، سبخاهای روشن، زمین های کشاورزی رها شده و زمین های کشاورزی تقسیم بندی شد. سپس از روش طبقه بندی نظارت شده، روش ماشین بردارپشتیبان برای تهیه نقشه منطقه مورد مطالعه استفاده گردید. هم چنین برای بررسی تغییرات دوره 20 ساله از روش مقایسه پس از طبقه بندی استفاده شده است.

    یافته ها

    نتایج حاصل از بررسی دقت طبقه بندی نشان داد که روش ماشین بردار پشتیبان در تصویر لندست 8 با ضریب کاپا 79/0 و صحت کلی70/84 درصد و در تصویر لندست 5 با ضریب کاپا 74/0 و صحت کلی 42/81 درصد به دست آمد که نشان می دهد، الگوریتم ماشین بردار پشتیبان روش مناسبی برای طبقه بندی این منطقه می باشد. هم چنین نتایج حاصل از بررسی تغییرات دوره 20 ساله با استفاده از روش مقایسه پس از طبقه بندی نشان می دهد، کلاس های تالاب خشک شده، حوضچه نمکی، زمین کشاورزی رها شده در طی این دوره 20 ساله تغییرات افزایشی داشته اند. تغییرات کاهشی در کلاس های تالاب، زمین های کشاورزی، سبخاهای تیره و سبخاهای روشن مشاهده شد. بررسی میانگین داده های بلندمدت بارش- دما در منطقه نشان می دهد که میزان درجه حرارت افزایش و میزان بارش در منطقه کاهش یافته که از عوامل موثر بر تغییرات منطقه بوده است. تنها کلاسی که در این دوره مطالعه تغییر نیافته کلاس سبخاهای در حال تشکیل بوده است.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهد، میزان تغییرات در طول این دوره بیست ساله در منطقه مورد مطالعه بالا می باشد. از دلایل آن می توان به تغییرات مساحت تالاب در طی سال های اخیر اشاره کرد. هم چنین نتایج نشان می دهد با استفاده از روش های سنجش ازدور با تعداد نقاط کمتر، ضمن صرفه جویی در وقت و هزینه، می توان نقشه های نسبتا دقیقی تهیه کرد و یک روش مفید برای بررسی تغییرات در میزان سبخاها، مقایسه نقشه های طبقه بندی شده گذشته و حال می باشد.

    کلیدواژگان: سبخا، تالاب هورالعظیم، ماشین بردار پشتیبان، مقایسه پس از طبقه بندی
  • مینا هاشمی تزنگی، سهیلا ابراهیمی*، رضا قربانی نصرآبادی، سید علیرضا موحدی نائینی صفحات 183-200

    سابقه و هدف :

    در کشور نفت خیز ایران آلودگی خاک با ترکیبات نفتی از عوامل بسیارمهم آلودگی است. گازوییل که یکی از محصولات عمده نفت خام است و خود منبع عمده آلودگی محیط زیست به شمار می رود. در حال حاضر نیازی مبرم در جهت جلوگیری از گسترش، نشر و پخش آلودگی های نفتی و مشتقات آنها وجود دارد. کربن فعال به عنوان یک ماده موثر برنامه های کاربردی محافظت از محیط زیست مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی پالایش هیدروکربن نفتی کل در خاک آلوده به گازوییل با اصلاحگرکربن فعال، تعیین مدل سنتیک آن در طی فرآیند اعمال اصلاحگر و بررسی کمی تاثیر مقادیر و اندازه دانه بندی کربن فعال اضافه شده بر نرخ کاهش آلودگی هیدروکربنی بوده است.

    مواد و روش ها

    خاک آلوده به گازوییل از اطراف مخزن گازوییل در اطراف پالایشگاه شیراز جمع وری و پس از سنجش مقدار هیدروکربن نفتی کل اولیه و ویژگی های فیزیکی و شیمایی خاک آلوده، نمونه های خاک 700 گرمی حاوی کربن فعال آماده شده در اندازه-های 05/0 و 05/2 میلی متر و مقادیر وزنی صفر، 20، 40، 60، 80 و 100 گرم بر کیلوگرم بصورت پایلوت آماده شد. سپس نمونه ها در شرایط رطوبت ثابت 50 درصد بمدت چهار هفته در دمای2 ± 28 درجه سانتی گراد و هر هفته دو دور هوادهی، استراحت دهی و انکوبه شد. در نهایت نتایج تغییرات هیدروکربن نفتی کل و فعالیت میکروبی در زمان پس از تجزیه و تحلیل آماری گزارش شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که کاربرد کربن فعال اثر معنی داری بر کاهش آلودگی گازوییلی خاک داشت. نتایج تعیین مدل سنتیک کاهش آلودگی در طی فرآیند اعمال کربن فعال نشان داد که سینتیک کاهش هیدروکربن نفتی کل از نوع معادله درجه اول بود. نتایج نشان داد با افزایش وزن اصلاحگر، شدت کاهش نیمه عمر و سرعت ثابت تجزیه افزایش یافت. به طوری که در تیمار وزن 100 گرم کربن فعال، کمترین نیمه عمربرابر با 13/21 روز و خاک شاهد بیشترین نیمه عمر معادل با 76/78 را به خود اختصاص دادند. نتایج هیدروکربن نفتی کل، کاهش معنی دار هیدروکربن های نفتی را در کلیه تیمارهای کربن فعال نشان داد. بررسی تنفس زیستی (شاخص فعالیت میکروارگانیسم های تجزیه گر) نشان داد کاربرد کربن فعال، در اندازه های کوچکتر و مقدار وزنی بالاتر سبب بهبود تجزیه هیدروکربنی گردید. میزان بهره وری زیستی کربن فعال در پایان 60 روز معادل با 38 درصد محاسبه شد.

    نتیجه گیری

    کاربرد اصلاحگر کربن فعال درخاک آلوده گازوییلی یک روش ارزان، کارآمد و سازگار با محیط زیست می باشد که در صورت استفاده مناسب در خاک آلوده، محیطی مناسب برای گیاهان و میکرارگانیسم های خاک فراهم می کند. این روش می تواند در پالایش خاک های آلوده به عنوان پیش تصفیه موثر همراه با سایر روش های زیستی و یا به تنهایی (بسته به میزان آلودگی و تصفیه مورد نیاز) به کار گرفته شود.

    کلیدواژگان: تجزیه بیولوژیکی، سینتیک، کربن فعال، نیمه عمر، نفت خام
  • مهرانه خدامرادپور*، لیلا قوی صفحات 201-218

    سابقه و هدف:

     تبخیر-تعرق از مهم ترین مولفه ها در بخش زمینی چرخه هیدرولوژی است که به عنوان رابط چرخه آب و انرژی، در برهم کنش جو و سطح نقش مهمی را بر عهده دارد. دسترسی به تصاویر سنجش ازدور امکان مطالعات مکانی و زمانی تبخیر-تعرق شامل: تبخیر-تعرق واقعی (AET) و پتانسیل (PET) را به خوبی فراهم کرده است. تبخیر-تعرق محصول MOD16A2 سنجنده مودیس در بین تصاویر سنجش ازدور، به دلیل توان تفکیک های بسیار مناسب مکانی (500 متر) و زمانی (8 روزه) در مطالعات منطقه ای در نواحی فاقد داده می تواند بسیار مفید باشد.

    مواد و روش ها

    این پژوهش محصول تبخیر-تعرق پتانسیل زمینی جهانی سنجنده مودیس (MOD16A2) را با دو روش تبخیر-تعرق مرجع پنمن-مانتیث فایو 56 و پریستلی-تیلور در ایستگاه های هواشناسی در دوره زمانی 2001 تا 2018 مورد ارزیابی قرارداد. محدوده موردمطالعه واقع در استان های جنوب غرب ایران (خوزستان و بوشهر)، غرب ایران (استان های همدان و کرمانشاه) و شمال ایران (استان های گیلان و مازندران) است که بر اساس روش یونسکو از خشک تا خیلی مرطوب طبقه بندی شد. سپس تبخیر-تعرق مرجع پنمن- مانتیث فایو 56 و پریستلی-تیلور با استفاده از داده های هواشناسی با پکیج Evapotranspiration در نرم افزار R و داده های تبخیر-تعرق پتانسیل محصول MOD16A2 از سامانه Google Earth Engine آماده شدند. سپس این داده-ها بر اساس شاخص های ارزیابی در اقلیم های متفاوت با یکدیگر مقایسه شدند.

    یافته ها

    محصول MOD16A2 تبخیر-تعرق را نسبت به هر دو روش پنمن مانتیث فایو 56 و پریستلی-تیلور در تمام تیپ های اقلیمی بیش برآورد می کند و دارای واریانس بیش تری در داده ها است. ویژگی های آماری MOD16A2 شامل: چارک های اول و سوم در اقلیم های خشک و نیمه خشک با تبخیر-تعرق پنمن-مانتیث فایو 56 اختلاف کمتری نسبت به روش پریستلی-تیلور دارد، درحالی که چارک های اول و سوم MOD16A2 در اقلیم های نیمه مرطوب، مرطوب و خیلی مرطوب شباهت بیشتری به تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور دارد. هم چنین MOD16A2 چرخه فصلی تبخیر-تعرق را به خوبی برآورد می کند، اما تاریخ وقوع بیشینه های MOD16A2 در تمام تیپ های اقلیمی، اکثرا با یک هفته تقدم رخ می دهد. تبخیر-تعرق محصول MOD16A2 در برآورد تبخیر-تعرق پنمن-مانتیث (پریستلی-تیلور) در اقلیم های خشک و نیمه خشک (نیمه مرطوب تا خیلی مرطوب)، به ویژه نیمه خشک با زمستان سرد و تابستان گرم (خیلی مرطوب)، به دلیل خطاهای کوچک مدل شامل PBIAS و RMSE به ترتیب در محدوده 5/46-3/40 درصد وmm/8d 6/19-4/14 (محدوده 97-5/72 درصد وmm/8d 5/24-6/18) و ضرایب بالای توافق اصلاح شده در محدوده 61/0-5/0 (5/0-37/0)، تبین وزنی در محدوده 63/0-55/0 (51/0-44/0) موفق است. هم چنین رابطه خطی قوی بین MOD16A2 تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور و پنمن-مانتیث در اکثر تیپ های اقلیمی، به دلیل ضرایب همبستگی بالا (بیش تر از 85/0) وجود دارد.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش بیانگر عدم قطعیت کمتر تبخیر-تعرق محصول MOD16A2 با تبخیر-تعرق پنمن مانتیث فایو 56 در اقلیم های خشک و نیمه خشک، به ویژه نیمه خشک است، درحالی که در اقلیم های نیمه مرطوب تا مرطوب MOD16A2 عدم قطعیت کمتری در تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور دارد. هم چنین تبخیر-تعرق سنجنده مودیس با روش پنمن-مانتیث فایو 56 و در اقلیم های نیمه خشک کمترین عدم قطعیت را با توجه به کم ترین خطاها دارد؛ بنابراین با توجه به تغییرات اقلیمی اخیر در خصوص افزایش دما و درنتیجه افزایش تبخیر-تعرق، به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک جهان و پیشنهاد روش پنمن-مانتیث فایو 56 به عنوان روش استاندارد برآورد تبخیر-تعرق توسط فایو، تبخیر-تعرق MOD16A2 می تواند نقش کلیدی را در برنامه ریزی های آبیاری، مدیریت منابع آب و پایش خشک سالی در نواحی فاقد داده واقع در اقلیم های خشک و نیمه خشک (به ویژه نیمه خشک) ایفا کند.

    کلیدواژگان: سنجنده مودیس، MOD16A2، تبخیر-تعرق پتانسیل، تبخیر-تعرق پنمن-مانتیث فائو 56، تبخیر-تعرق پریستلی-تیلور
  • زهره ناظم، سید حسن طباطبائی*، علیرضا حسین پور، پیام نجفی، مهدی قبادی نیا صفحات 219-236

    سابقه و هدف:

     بررسی بیلان جرم آلاینده انتقال یافته در پروفیل خاک در مدیریت های طولانی مدت عملیات کشاورزی ضرروی است. لذا این پژوهش با هدف بررسی میزان تاثیرگذاری درز و ترک بر جریان ترجیحی، زمان انتقال ترجیحی آلاینده نیترات و بیلان جرمی انتقال یافته در دو سیستم آبیاری مختلف طراحی گردید.

    مواد و روش ها

    بدین منظور در این پژوهش، 9 ستون PVC به ارتفاع 60 سانتی متر و قطر 16 سانتی متر استفاده شد. هر ستون از خاک لوم-رسی به ارتفاع 50 سانتی متر پر گردید و دو بخش درز و ترک به عرض 1 سانتی متر و پر شده با شن درشت با قطر 710 میکرومتر در طول ستون خاک ایجاد شد. تیمارهای آزمایش شامل دو دسته، تیمار اصلی درز و ترک و تیمار فرعی سیستم آبیاری بود. تیمارهای اصلی در سه سطح عبارت بودند از: بدون درز و ترک (M)، عدم ارتباط جانبی بین درز و ترک و خاک (MC-S)، ارتباط کامل بین درز و ترک و خاک (MC-C). عبارت بودند از آبیاری سطحی (SI) و آبیاری قطره ای سطحی با دبی 2 و 4 لیتر در ساعت (DI4 & DI2). برنامه آبیاری شامل 1 ساعت تزریق آب مقطر، 2 ساعت تزریق محلول نمکی (176 و 8/61 میلی گرم یون خالص نیترات و کلراید) و 4 ساعت تزریق آب مقطر بود. قبل از شروع، تمام ستون های آزمایش به مدت 5 ساعت تارسیدن به شرایط اشباع کامل آبیاری شدند. زه آب خروجی در زمان 15، 30 و 60 دقیقه به صورت مجزا از ماتریکس خاک و درز و ترک جمع آوری شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد بیلان جرم نیترات و کلراید انتقال یافته SI و DI4 تفاوت چندانی نداشتند. نیترات زه آب در سیستم آبیاری DI2 تقریبا نصف SI و DI4 بود. درحالی که جرم کلراید انتقال یافته در سیستم آبیاری DI2 بیشتر از سایر سیستم های آبیاری بود. نتایج نشان داد که زمان سفر کلراید بویژه در درز و ترک MC-C کوتاهتر از نیترات است. نتایج نشان داد که جرم نیترات و کلراید از بخش درز و ترک بیش از 5/1 برابر سایر تیمارها بود که تاکیدی بر نقش جریانات از درز و ترک در خاک های یک منطقه در انتقال آلاینده نیترات و کلراید به سمت آبهای زیرزمینی می باشد.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد در جریان های سریع آب مثل SI، بیلان جرمی نیترات انتقال یافته بیشتر و در جریانات کندتر آب مثل DI2، بیلان جرمی کلراید آبشویی شده بیشتر بود. جریان های ترجیحی بویژه در تیمارهای دارای تبادلات کامل بین ماتریکس خاک و درز و ترک بیشتر رخ داد و در زمان انتقال کلراید در مقایسه با نیترات جریان های ترجیحی بیشتر نقش داشتند.

    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، بیلان جرمی، جریان ترجیحی، نیترات
  • اسماعیل اسلامی* صفحات 237-248

    در علوم دینی باور بر این است که آغاز آفرینش انسان از خاک بوده است، اینکه خداوند تبارک و تعالی انسان را از خاک خلق کرده خود دلیل بر ارزش و اهمیت آن است. خاک به عنوان ماده اولیه ی خلقت انسان از عناصری است که بیشتر نیازهای انسان را در خودش جای داده است. خاک عنصر ارزشمند در تداوم زمین است و حیات هر موجود زنده ای به آن وابسته است که در واقع نجات جان همه موجودات مرتبط با نجات جان این ماده حیاتی است. در انجام این تحقیق از روش کتابخانهای و همچنین از کتب و منابع معتبر دینی، بخصوص آیات قرآن، معانی و تفاسیر معتبر و مشهور و روایات اسلامی استفاده شده است. به طور کلی تمامی آیات و ترجمه های آن از سایت دانشنامه اسلامی، همچنین از کتابهای نهج البلاغه، بحارالانوار، تفسیر نمونه، تفسیر راهنما، اصول کافی و قرآن کریم و نزدیک به تعداد 60 آیه قرآن به منظور استخراج داده ها و تحلیل آنها استفاده شد. قرآن آفرینش انسان را از خاک می شمرد مراد از خاک همان طین (گل) است که ترکیبی از آب و خاک است این موضوع نیز سزاوار توجه است؛ (روم/20) محیط زیست ما یعنی آب، خاک و هوا که از بزرگترین نعمت های الهی برای بشریت هستند، مانند زنجیره ای بنام زنجیره ی حیات بهم پیوسته و وابسته هستند که حذف هر کدام مساوی با مرگ و نابودی حیات است. خاک زیباست. خاک بذر و آب را به خود جذب می کند: (تری الارض خاشعه؛ زمین را خشک (و بی جان) می بینی)، (فصلت/39). خاک زنده ما را حمل می کند و مرده ما را دفن می کند: (ا لم نجعل الارض کفاتا, آیا زمین را مرکز اجتماع انسانها قرار ندادیم،)، (مرسلات/25). این نعمت الهی طوری ساخته شده است که برای کشاورزی شل و آسان باشد و برای ساخت بنا سفت و محکم. خاک محل رویش گیاهان است و میتواند به عنوان رکن اصلی حیات موجودات محسوب شود. هدف از این پژوهش، بررسی بایستگی خاک و زمین از دیدگاه خالق تعالی است. در آیات بسیاری از قرآن کریم به اهمیت خاک پرداخته شده، که این مسئله اهمیت بالای خاک و زمین را در قرآن نشان می دهد. خداوند در آیاتی از قرآن کریم این چرخه زیستن را بهم مرتبط و پیوسته دانسته است؛ بیش از 40 بار واژه ارض و 12 بار واژه طین در قرآن بکار رفته است در بسیاری از موارد از خاک بعنوان محل رزق انسان یاد شده است. از آموزه های و حیانی اینگونه برداشت میشود که خاک مقدس و با ارزش است (بایستگی) ، انسان مسلمان در برابر خاک دارای حقوق، مسئولیت و محدودیت است، و از این نعمت الهی باید به خوبی محافظت کند (پایستگی)، و همچنین باید برای حفظ و سلامت آن تلاش و کوشش کند.

    کلیدواژگان: حفاظت خاک، حیات، قرآن، آفرینش، نعمت الهی
|
  • Nima Rohani *, Taher Rajaee, Barat Mojaradi, Ehsan Jabbari, Mehran Heidari Beni, Seyed Ahmad Shafiei Darabi Pages 1-21
    Background and Objectives

    Nowadays the dust phenomenon is one of the biggest environmental problems in the world, causing major damage to sectors such as industry, transportation, agriculture, tourism and human health each year. The dust storm, which commonly occurs in arid and semi-arid regions such as the central and southern parts of Iran, carries a large amount of dust and reduces daily human activities and horizontal visibility. According to the World Meteorological Organization (WMO), when the wind speed exceeds 15 meters per second and a large amount of dust enters the atmosphere so that the horizontal visibility reaches less than 1000 meters, dust storms are reported. The creation of dust is caused by natural and man-made factors, the human component of which is mainly a response to changes in soil cover and land use. One of the objectives of the present study is to monitor the location and source of dust (origin and destination of dust) and the movement of dust storms and streams/trajectories containing dust.

    Materials & Methods

    In this study, meteorological data including temperature, relative humidity, rainfall, evaporation, wind speed and number of dusty days from 3 meteorological stations of Qom province were obtained from Meteorological Organization and analyzed. Also in this study, to determine the potential dust sources by the maximum likelihood and minimum distances classification methods was done to determine the land use and soil type of different areas with Landsat images. This process was completed using time series images of Qom province in 30 years, from 1989 to 2019 with 5-year steps and monitoring the changes of this period with in 11 different classes. Next, according to the recorded dust data (horizontal visibility) at Shokouhieh/Qom Meteorological Station showing the occurrence of dust storms as defined by the World Meteorological Organization, backward tracking of air trajectories using the HYSPLIT meteorological model. The backward trajectory, if it is close to the surface of the earth and the area potentially capable of spreading dust from the surface into the air, can be considered as the source of the dust phenomenon.

    Results

    The results identified 30 areas with different soils and cover as the source of dust. There were 20 spots of bare land, 5 spots of salt land and 5 spots of sandy land. The main sources of dust storms studied in this province are located in the eastern half of the province adjacent to the Namak Lake and the Dasht-e Lut. In the final part of the present study, meteorological data that directly report the occurrence of dust storms were first analyzed. Then, based on the recorded data and some restrictive conditions, the target dates that the dust storm defined by the World Meteorological Organization at that time were selected. Codes w=06 and w=07 are related to the dust phenomenon, and both codes are used in this study. One of the innovations of this research is the combined view of soil cover and land use in the study area and also the investigation of dust events.

    Conclusions

    The results of HYSPLIT model show that the main sources of dust events studied in this study are from neighboring eastern regions such as Semnan. These storms are ultimately considered as a domestic dust event. About 15 percent of the total dust storm events in the studied dates are likely to have been foreign dust. These events are mainly of foreign source and have been imported from western and southwestern Iran countries such as Iraq, Saudi Arabia and perhaps Syria and are modeled as foreign dust and generally considered as sever dust storms.

    Keywords: Emission, Dust, Land use, HYSPLIT, Qom Province
  • Neda Aliahmadi, Ebrahim Moradi *, Seyed Mehdi Hoseini, Ali Sardar Shahraki Pages 23-43
    Background and Objectives

    One of the most important issues for mankind in the present century is access to water resources. Increasing population growth and expanding industry have made agricultural development in arid and semi-arid regions a major challenge. The depletion of water resources and the critical situation in the drinking, agricultural, industrial and environmental sectors are a major problem. An essential principle is the relative balance of water supply and demand that emerges with the creation of a comprehensive water management system.

    Materials and Methods

    The present study was carried out in Hirmand catchment in Sistan area, focusing on the issue of Hirmand river flow and the volume of Chah Nimeh. In order to control the alignment of Chah Nimeh, modeling steps were developed and the basis of the problem was investigated in the process of forming flow-storage diagrams. Using Vensim software, the effect of each variable was simulated on the problem and the calibration and model validation were fitted to different methods such as statistical tests.

    Results

    The results of the tests show that the model corresponds to reality and the model behavior is consistent with the behavior of the system in reality. According to the statistical tests performed, between the observed and simulated values for the well reserves variable, the coefficient of determination is equal to 0.84, the root mean square error (RSME) is equal to 0.25 and the Nash-Sutcliffe criterion is equal to It is 0.77 in 2019. According to the findings, the demand for various agricultural, drinking and environmental needs will increase in the coming years. The total demand in 1410 will increase from 1350.01 to 1515.93 million cubic meters, which will be impossible to meet the needs despite the reduction of system resources. The largest increase in demand will be in the agricultural and drinking sectors.The results of the scenarios show that the policies of 70% irrigation efficiency in the agricultural sector and reduction of water losses (reduction of evaporation by 50%) based on the proposed scenarios were implemented by the model.

    Conclusion

    The results show that the irrigation efficiency policies of 70% in the agricultural sector and the reduction of water losses (reduction of evaporation by 50%) based on the proposed scenarios were implemented by the model. Examining the results of these scenarios, it is seen that each of these solutions will reduce water shortage in the coming years, but the best result has been achieved in the first scenario (70% irrigation efficiency in the agricultural sector). In general, the findings show that the continuation of the current consumption trend and, consequently, the continued withdrawal of water resources with the same trend, will have irreparable effects. In this situation, modeling optimal consumption in different sectors, observing limit conditions and creating a culture based on non-extravagance is one of the key issues in crisis management and is one of the most basic foundations of consumption management.

    Keywords: Water resources management, System dynamics, Modeling, Simulation, Hermand catchment area, Vensim
  • MohammadHasan Mahoutchi *, Esmail Abbasi Pages 45-66
    Background and purpose

    The large-scale computational network of planetary models are not able to predict climatic variables on a regional scale. In other words, these models are affected by processes with a smaller scale than the model network in providing predictions of regional precipitation. Therefore, the model outputs should convert into a regional scale. The research purpose is to investigate the different configurations of the WRF model in the simulation of 5-days rainfall in March 17 to 22 March 2019 in Golestan province, which has caused devastating floods and heavy damage in the province.

    Materials and Methods

    The observation and quality control precipitation data was analyzed in 13 synoptic stations of Golestan province for a 5-days period from March 17 to 22 March 2019 in the form of 24 Hours (From 06 UTC the day before to 06 UTC the next day) and 6 hours (00, 06, 12 and 18 UTC are 3:30, 9:30, 15:30 and 21:30 local time, respectively). Also, two types of input data including initial condition data and boundary condition data were used in the WRF model. The boundary condition data was GFS data with 0.5-degree resolution. Furthermore, two domains were used in WRF model, 1) the large (mother) with a horizontal resolution of 18 km and 2) internal domain, which is the main domain and has 6 km horizontal resolution.

    Results

    Two configuration was selected which showed better output results. The 5-days cumulative precipitation data which caused the flood show that the maximum 24-hour precipitation during the 5-days period is 06:00 UTC on March 18 to 06:00 UTC March 19 and the maximum cumulative rainfall of 6 hours is related to 06 to 12 UTC on March 18, 2019. Subsequently, by study similar research in Iran, different configurations for precipitation prediction were extracted and modeled. Then, in order to determine the accuracy of the model, the values obtained from the model in different configurations were compared with the values of synoptic stations. To ensure this comparison, MAE, d, R and ENS test statistics were used.

    Conclusion

    The results showed that the WRF model overestimate the precipitation data in most stations. In both configurations, results convey the precipitation cores well illustrated and the model accuracy was good enough in predicting precipitation. In maximum values of precipitation, the configuration of the first type show better results. Overall, the first type configuration performed more accurate than the second type configuration.

    Keywords: simulation, Downscaling, WRF model, Precipitation, Golestan flood
  • Asghar Bagheri *, Mojtaba Sookhtanlou, Ali Teymori Pages 67-88
    Background and Objectives

    Soil erosion is of the important global challenges for agricultural and food production. The indiscriminate intervention of man in the nature is of the main reasons for erosion. The success of any conservation program requires an understanding of the various aspects of human behavior. Behaviors are mainly emerge from the people’s knowledge and attitudes. Farmers' attitudes can influence their behavior to adopt conservation practices. Studying the attitude and behavior of farmers towards conservation practices can play a crucial role to help managers and decision makers in understanding the reason for farmers' conservation behavior and to modify and improve it. Several studies have been conducted worldwide on the adoption and application of soil and water conservation methods. Many of them have focused on the purely socioeconomic aspects of the adoption. While the current study examined the attitude of farmers towards conservation practices, access to facilities for and barriers to the application of these practices. The study also examined the perceptual-attitudinal and socioeconomic aspects affecting the implementation of conservation practices. Therefore, the conservation behavior of farmers in Talkhehrood basin in Harris County, East Azarbaijan province has been studied from different aspects.

    Materials and Methods

    The aim of this study was to investigate the attitude towards conservation practices and the application of these practices. Survey research method was used in this study. A sample of 220 farmers was selected using Cochran's sampling formula and the necessary data were collected using a face to face interviewing procedure. The random multistage sampling method was used to select the sample farmers. The instrument of the study was a questionnaire. Most sections of the questionnaire was in the form of 5-points Likert items. It was validated by a panel of university staffs and field experts of agricultural and natural resources. A pilot study was conducted using 30 farmers from out of the sample villages for reliability and correction of the questionnaire. The calculated values of Cronbach’s alpha showed that the questionnaire has sufficient reliability.

    Results

    The results showed that farmers had a positive attitude towards conservation practices. Among the 12 selected conservation practices, compost application, dredging of irrigation canals, weeding and retaining crop residues were at the above-average level. The use of other methods was below the average. Creating windbreaks and flood dam was very weak. Respondents perceived that land fragmentation and lack of financial ability were the most important obstacles to the application of conservation practices. Significant correlations were found between the implementation of most conservation practices. Based on the regression analyses, attitude and access to facilities were the most important perceptual-attitudinal factors, as well as education and farming experiences were the most important socio-economic factors explaining the implementation of conservation methods.

    Conclusion

    The results showed that while farmers had a relatively positive attitude towards soil and water conservation practices, they implemented low-cost and quick-return practices using available facilities. Due to the lack of financial abilities, the use of practices that required financial investment was not very common among them. Removing barriers and restrictions, providing the necessary facilities and providing educational and extension programs can be effective in promoting the implementation of these practices.

    Keywords: Water, soil conservation, Erosion, attitude, implementation, Talkhehrood basin
  • Shelir Solat, Eisa Maroufpoor, Bakhtiar Karimi * Pages 89-108
    Background and Objectives

    The accurate estimation of the dimensions of the wetting pattern is one of the important parameters in the design of drip irrigation systems, which reduce deep water losses and additional costs of irrigation system design. The wetting dimensions of moisture bulb are affected by the pattern of moisture distribution in the two phases (distribution and redistribution). Various studies have been conducted on the pattern of moisture distribution in sloping lands, but few studies have been carried out or not reported on the pattern of moisture redistribution in these lands. Therefore, the main purpose of this study is to investigate and simulate the pattern of moisture redistribution in sloping lands. Also, in similar studies, the dimensions of the wetting pattern have been usually simulated on the soil surface, but in this research, in addition to the dimensions and wetting area, the full shape of the moisture bulb has been simulated.

    Materials and Methods

    In this research, two physical rectangular cubic models with dimensions of 1.2 * 1.2 * 0.6 m and 1.4 * 1.2 * 0.7 m were constructed to monitor the soil moisture advance front. These experiments were carried out for four different slopes (0, 10, 20 and 30%), three soil types with different textures (coarse, medium, fine) and three emitter discharges (2, 4, and 6 lit/hour). This study was aimed to simulate the wetting area in a drip irrigation system on slope land. The duration of irrigation was 4 hours and the redistribution wetting front was recorded for different times (e.g., 3, 6, 18, 42, and 66 h) on the Polycarbonate plate. Then, using the nonlinear regression analysis several equations were proposed to predict the redistribution pattern in slopping lands. In the proposed models, emitter flow rate, the volume of applied water, irrigation time, saturated hydraulic conductivity, the soil bulk density, the land slope, the percentage of sand, silt, and clay were utilized. Also, using an enhanced proposed model, the full shape of wetting bulb was estimated.

    Results

    The suggested models had the high accuracy in heavy soils with the average values of RMSE and MAE for the wetted radius equal to 0.34 and 0.28 cm, respectively. RMSE and MAE values for the wetted area were 0.0018 and 0.0014 m2, respectively. The suggested models had the low accuracy in light soils and RMSE and MAE statistical indices for wetting radius were 0.44 and 0.37 cm and for wetting area were 0.0029 and 0.0022, respectively. The values of calculated statistical indices for the wetted depth of the moisture redistribution front were similar for all the studied treatments and the values of RMSE and MAE varied between 0.43-0.5 and 0.31- 0.39 cm, respectively. Also, the CRM values of the models are mostly positive and their NS is about 0.99 for all the studied treatments.

    Conclusion

    The results of this research showed that the suggested models have higher precision in heavy soils than light soils. Also, the suggested models have acceptable ability to estimate the wetting radius, upstream and downstream area of the emitter, the wetting depth as well as the full shape of the moisture bulb. The prediction values of the models were mostly underestimated. Therefore, the use of these models recommended for determining the exact location of the emitters in sloping lands, to reduce deep percolation losses and optimal use of water via the plant.

    Keywords: Moisture Distribution Pattern, Nonlinear regression, Wetting Bulb, Wetting Area
  • Maryam Osat, Arash Salami Pages 109-127
    Background and objectives

    Detailed soil maps are an essential tool for achieving sustainable management. Despite the advances in digital soil mapping and efforts to produce accurate maps, insufficient reliability on the soil maps remains on different scales. Recent studies have been focused primarily on remote sensing, which pays less attention to the subsurface diagnostic properties of the soil. This study used a new interpolation method between the subsurface soil diagnostic properties to increase the accuracy of the prepared maps. In this study, the production of soil maps with two approaches including the use of geomorphic surfaces, as well as the interpolation of subsurface characteristics of the soil in the Chalous region, was examined.

    Materials and methods

    The study area with an extent of 100 hectares in Bandar village, was located in the suburb of Kelardasht, in Chalous County, Mazandaran province. The thickness, or depth of the upper/lower boundary of the diagnostic horizons, or soil characteristic properties used as criteria for distinguishing soil map units. According to the Comprehensive American Soil Classification System, there are six influential characteristics (Upper Cambic horizon boundary, argillic horizon upper boundary, calcic horizon upper boundary, Mollic horizon thickness, soil profile thickness, and calcareous or non-calcareous parent materials) in soils at the family level, that were used for numerical interpolation and generate thematic maps. The final soil map of the region was obtained by a combination of these six thematic maps. After mapping each of the soil properties separately, all the prepared maps intersected, and homogeneous map units were obtained. The highlands of this region, are of special importance due to their unique ecosystem and the effect of slope direction on microclimate formation, vegetation changes, and high soil diversity. Grid sampling was carried out from 56 profiles and 44 auger points (to assess variability among profiles) as a grid network with 100 m intervals. To study and describe the spatial structure of the variables, a semivariogram was used. The existence of data trends and heterogeneity were also examined. After preparing the variograms, the selection of the best approach was done using the cross-validation method and RMSS index.

    Results

    To prepare the soil map using the geomorphic surface method, out of 20 soil units were identified, 12 soil units were of the consociation type, and 8 unit were of the association type. However, all 20 map units obtained by interpolation of subsurface diagnostic properties were of consociation type. This method had high accuracy in mapping the boundaries among soil units. The main differences between this method and traditional methods are in the production of detailed soil maps, the use of supervised automatic interpolation instead of manual interpolation, and the use of a set of quantitative indicators.

    Conclusion

    One of the major advantages of this method is the use of internal characteristics of the soil as an auxiliary variable along with other climatic factors, topography, living organisms, parent material and time. This study underscored the importance of the role of factors in the SCORPAN model and showed that the internal properties of the soil, which are directly involved in soil classification, can be effectively used to separate soil map units

    Keywords: Geomorphology, Soil Map, Geostatistics
  • Zahra Varasteh Khanlari *, Ahmad Golchin, Parisa Alamdari Pages 129-146
    Background and objectives

    Human activities such as deforestation, conversion of natural ecosystems to farming, biomass burning, tillage and cultivation, grazing, fertilizer use have a significant and negative impact on soil organic carbon pool. In particular, the conversion of natural ecosystems to agriculture reduces soil organic carbon pools. Understanding the spatial distribution of organic carbon in soil is particularly important for understanding the role of soil in the global carbon system. Therefore, the purpose of the present study was to investigate the changes of total carbon and its components in different sizes of aggregates of a forest soil after conversion to paddy.

    Material and Methods

    For this study, Poplar Research Station in Guilan province was selected. Soil samples were collected from two uses of forest and adjacent paddy fields at two depths (0-20 and 20-40 cm). In the soil samples, aggregates of different sizes were separated and the amount of organic carbon in these aggregates was measured. Organic carbon was then fractionated into different sizes of these aggregates in both land use.

    Results

    Investigation of organic carbon distribution in relation to aggregate size in two land uses showed that with increasing aggregate size, organic carbon content increased so that organic carbon content in Populus natural forest and rice fields were 4.5 and 3.3 times higher in aggregates larger than 2 mm (larger aggregates) than smaller aggregates 0.053 mm, respectively. The amount of organic carbon in the aggregates decreased with the change from natural forest to paddy fields. However, the decrease was greater in aggregates larger than 2 mm and lowest in aggregates (0.25–0.053 mm). Results of soil organic carbon fractionation showed that percentage of soil weight in fractions increased with increasing density in two land use. This situation was visible in two depths and in all the aggregate sizes. By increasing the density of fractions, the concentration of organic carbon in the fractions decreased. The organic carbon content of the fractions as a percentage of organic carbon content of whole soil, in all the aggregate sizes, and in the fractions with density < 2 g cm-3 was smaller than those of fractions with density > 2 g cm-3. In all of the aggregates, with increasing depth, organic carbon content of the fractions with density < 2 g cm-3 as a percentage of organic carbon content of whole soil decreased while those of the fractions with density of > 2 g cm-3 increased. By increasing the density of fractions, the C/N ratio of the fractions decreased. In all of the aggregate, due to the change of land use from natural forests to rice field, organic carbon content of the fractions as a percentage of organic carbon content of whole soil, decreased in the fractions with density < 2 g cm-3 and increased in the fractions with density > 2 g cm-3 and this was more pronounced in aggregates of larger size. The most sensitive and resistant fractions to land use change were fraction 2g/cm3 respectively. The ratio of carbon to nitrogen decreased as a result of land use change from natural forest to the rice field.

    Conclusion

    The change of land use and long-term cultivation in virgin forests and its transformation in rice field has changed organic carbon content of the fractions. The amount of free and occluded particulate organic matter in the aggregate (light fraction), which plays a very important role in the nutrition of the crop, was greatly reduced. This reduces the soil's health and the potential for carbon sequestration in the soil.

    Keywords: Land use change, Soil quality, Organic carbon fractionation, Free particulate organic matter, Occluded particulate organic
  • Omid Mohamadi, Mousa Hesam *, Khalil Ghorbani Pages 147-164
    Background and objectives

    In recent years, the problem of drinking water has caused concern in various areas. For over 50 years, various methods of water supply such as distillation, reverse osmosis and electrodialysis have been used. The disadvantages of these methods are the high cost and, more importantly, the environmental consequences of brine shedding. In the northern provinces of Iran, in many areas, relative humidity reaches more than 60 percent, and sometimes more than 80 percent. On hot days of the year, splits in these areas produce water by condensing air into the air. This water is often discharged without regard to its quantitative and qualitative management. Identifying new water resources will lead to use in various uses and protection of existing resources in order to sustainably manage water resources. Therefore, in this research, with a managerial approach, the quantitative, qualitative and economic potential of water produced from Gorgan coolers was studied as a new water source.Therefore, it is necessary to know the quantity and quality of this water for management and recognition as a source of unusual water to meet some of the needs.

    Materials and methods

    Therefore, in this research, with the managerial approach, the quantitative and qualitative and economic potential of water produced from Gorgan coolers as a water source was investigated. In this study, Gorgan was divided into four main regions. In these areas, the quantitative and qualitative conditions of produced water, the effect of cooler power on the amount of water produced, and the influence of various parameters on the choice of cooler power to be purchased by users, were studied over a six-month period. Also, with the average power of 21,000Wh and the tariff of electricity consumption, the price of water produced was calculated.

    Results

    The water obtained had a neutral acidity, low turbidity and alkalinity and hardness. The mean water produced was 25.5, 29.8 and 22.67 for split and 13.79, 18.13 and 13 liters per day for window coolers, respectively, in the first to third periods. The water produced in the double coolers was more than the window type. As the cooler power increased, the water produced in both types of cooler increased. Also, two factors of area covered by coolers and building insulation had the most influence on the choice of air conditioner.

    Conclusion

    According to the results, Accumulation of cars and overcrowding does not uneffective the quality of produced water. In this city On average, a considerable amount of 3542 cubic meters of water is produced daily through condensate water coolers, which is also used for sensitive applications(such as washing the body and face and contact with the skin and eyes)due to its high quality. Applying some assumptions and considering 50% of the cost of consumed electricity, the cost of production per liter of water will be 3173 Rials, which is approximately 25% of the final cost per liter of market drinking waterAccording to the results of this research, by creating a network of water outlet aggregation of home air conditioners using a simple piping in apartments and towns and considering the storage source, a considerable volume of water can be Used for different purposes in each apartment or even different towns. Therefore, solutions such as forcing the creation of water collection networks for gas coolers for buildings under construction in cities with high relative humidity and creating sites for the use of water production devices from the atmosphere can be a good solution.

    Keywords: Air Humidity, Condensation, Cooler, Water quality
  • Kosar Abyat, Hadi Amerikhah Pages 165-181
    Background and objectives

    The drying up of Hur al-Azim wetland has caused turn in it to Sabkha. The increase in Sabkhas has caused the salinization of the fertile lands of Karkheh and the destruction of agricultural lands in this region, It also creates puffy soils that act as a fine dust center. Sabkhas changes rate of Hur al-Azim wetland margins have not been studied so far. Because of the socioeconomic and environmental importance of this wetland, such research is severely needed. The aim of this study is to evaluate the changes rate of Sabkhas that caused by the drying of Hur al-Azim wetland in a period of 20 years, which is the first research of its kind. In this paper, for the first time, the rate of change of the Sabkhas in different classes was examined and determined. Also, the rate of increase of the Sabkhas has been compared with long-term climate change. Monitoring the changing process of wetlands and their surrounding lands can be helpful in managing these ecosystems, and preparing sabkhas Destitution maps and their changes maps can help environmental and natural resource managers in making more sensible decisions, better land use planning, and improving resource management.

    Materials and methods

    In this study, Landsat 8 images in 2017 and Landstat 5 in 1997 were used to study the Sabkhas changes and mapping caused by Hur al-Azim Wetland over a 20-year period. The study area was divided into 8 classes, which include: wetland, forming Sabkhas, dried wetland, salt ponds, dark Sabkhas, light Sabkhas, abandoned agricultural lands and agricultural lands. Then, the supervised classification method and the support vector machine method were used to prepare the map of the area. The post-classification comparison method has also been used to investigate changes in the 20-year period. Also, to check the changes in the 20-year period, comparison after classification method was used.

    Results

    The results of classification accuracy showed that the backup vector machine method was obtained in Landsat 8 image with kappa coefficient of 0.79 and overall accuracy of 84.70 and in Landsat 5 image with kappa coefficient of 0.74 and overall accuracy of 81.42. It turns out that the support vector machine algorithm is a good way to classify this area. Also, the results of the 20-year period changing review, using the comparison after classification methods were showed that classes of dried-up wetlands, salt ponds, and abandoned agricultural land have changed dramatically over the past 20 years. Decreased changes were observed in classes of wetland, agricultural fields, dark Sabkhas and light Sabkhas. Examination of the average long-term rainfall-temperature data in the region shows that the temperature has increased and the amount of rainfall has decreased in the region, which has been one of the affective factors on the region changes.The only class that has not changed during the period of this study was the class of forming Sabkhas.

    Conclusion

    The results show that the change rate is high in the study area during this 20-year period. One of the reasons is the changes in the wetlands area in recent years. The results also show that by using remote sensing methods with fewer number of points, in addition to saving time and money relatively accurate maps can be prepared and a useful method for examining changes in the amount of Sabkhas is to compare past and present classified maps.

    Keywords: Sabkha, Hooralazim Wetland, Support vector machine, Comparison after classification
  • Mina Hashemi Tazangi, Soheila Ebrahimi *, Reza Ghorbani Nasrabadi, Seyed Alireza Movaheddi Naeeni Pages 183-200
    Background and objectives

    In the oil-rich country of Iran, pollution of soil with petroleum compounds is a very important factor for pollution. Gasoil is one of the major products of crude oil and is a major source of environmental pollution. Currently, there is an urgent need to prevent the expansion and distribution of oil pollutions as well as their derivatives.Organic carbon has gained attention as an effective compound in applied management programs of environment conservation. The present study aimed to evaluate the refining of total petroleum hydrocarbon content, determining its kinetic model during the application of refiner and quantitative investigation of the effect of active carbon weight and grain size on the attenuation rate of total petroleum hydrocarbon.

    Materials and methods

    The soil polluted with gasoil was collected from the vicinity of the gasoil tanker located in Shiraz refinery. Then, after measurement of the amount initial total petroleum hydrocarbon content and physical and chemical properties of the polluted soil, 700 gram soil samples containing active carbon at 0.05 and 2.05 mm sizes and 20, 40, 60, 80 and 100 g kg-1 weight doses were prepared as pilot. The samples were then rested in a 50% constant humidity for four weeks at 28 ± 2 °C, and were aerated and incubated two times a week. Finally, the results of the changes in the total petroleum hydrocarbon and microbial activity over time were reported after statistical analysis.

    Results

    The results showed that the application of active carbon had a significant effect on the reduction of gasoil pollution of the soil. The results related to determination of the kinetic model for the reduction of pollution during the biochar application process showed that the kinetic of reduction in total petroleum hydrocarbon was of first order equation; so that in 100 g kg-1 active carbon treatment, the lowest half- life was 21.13 days, and the half- life of control soil was 78.76. The results of total petroleum hydrocarbon showed that there was a significant reduction of total petroleum hydrocarbon content in all active carbon treatments. Investigation of bio- respiration (activity index of degrading microorganisms) showed that the application of active carbon in smaller sizes and amount higher weights led to improved hydrocarbon degradation. The biological efficiency of active carbon was calculated 38 percent at the end of the 60 day period.

    Conclusion

    Application of active carbon refiner in the gasoil- polluted soil is a cheap, effective and environment- compatible method which provides a suitable environment for the plants and soil microorganisms if utilized properly in the polluted soil. This method may be utilized in remediation of the polluted soils as a pre-refining method alone or along with other biological methods (depending on the extent of the pollution and the required remediation).

    Keywords: Active carbon, Bioremediation, crude oil, half-life, kinetic
  • Mehraneh Khodamorad Pour *, Leila Ghavi Pages 201-218
    Background and Purpose

    Evapotranspiration is one of the most critical components in the land branch of the hydrological cycle, which, as the link between water and energy cycles, plays an essential role in the interaction of the atmosphere and surface. Getting access to remote sensing images has made it possible to study evapotranspiration spatially and temporally, including actual evapotranspiration (AET) and potential evapotranspiration (PET). Evapotranspiration of the MOD16A2 MODIS sensor can be very useful among remote sensing images due to its very appropriate spatial (500 m) and temporal (8 daily) resolutions in regional studies in areas without data.

    Materials and Methods

    This study evaluated the MODIS global terrestrial potential evapotranspiration product (MOD16A2) using two reference evapotranspiration methods of Penman-Monteith FAO 56 and Priestley-Taylor in meteorological stations from 2001 to 2018. The study area is located in the southwestern provinces of Iran (Khuzestan and Bushehr), west of Iran (Hamedan and Kermanshah provinces), and north of Iran (Guilan and Mazandaran provinces), which is classified from arid to perhumid according to the UNESCO method. Then, Penman-Monteith FAO 56 and Priestley-Taylor reference evapotranspiration was prepared using meteorological data with the Evapotranspiration package R software, and the potential evapotranspiration data of the MOD16A2 product was provided using the Google Earth Engine system. Then, these data were compared based on evaluation metrics in different climates.

    Findings

    Compared to both the Penman-Monteith FAO 56 and Priestley-Taylor methods, the MOD16A2 product overestimates evapotranspiration in all climate types and has greater variance in data. The statistical properties of the MOD16A2 include: the first and third quarters in arid and semi-arid climates with Penman-Monteith FAO 56 evapotranspiration is less different than the Priestley-Taylor method. In contrast, the first and third quarters of the MOD16A2 are more similar to the Priestley-Taylor evapotranspiration in semi-humid, humid, and perhumid climates. MOD16A2 also estimates the seasonal evapotranspiration cycles well, but the date of the MOD16A2 peaks in all climate types occur mostly with one-week precedence. The evapotranspiration of the MOD16A2 is successful in estimating the Penman-Monteith (Priestley-Taylor) evapotranspiration in arid and semi-arid climates (semi-humid to perhumid climates), particularly semi-arid with cold winters and hot summers climate (perhumid climate), due to the small errors of the model, including PBIAS and RMSE respectively in the range of 40.3-46.5% and 14.19-6.6mm/8d (the range of 72.5-97% and 6-24.5 mm/8d), the high coefficient of the modified agreement index in the range of 0.5-0.61 (0.37-0.5), weighted determination in the range of 0.55-0.63 (0.44-0.51). Moreover, there is a strong positive linear relationship among MOD16A2, Priestley-Taylor, and Penman-Monteith in most climate types, because of their high correlation coefficients (more than 0.85).

    Conclusion

    The results of this study indicate less uncertainty in evapotranspiration of the MOD16A2 product with the Penman-Monteith FAO 56 method in the semi-arid and arid climates, especially semi-arid climates. In contrast, in the semi-humid to hyperhumid climates, MOD16A2 product has less uncertainty with the Priestley-Taylor method. Also, the MOD16A2 product has the least uncertainty in the semi-arid climates due to the least errors. Therefore, considering the recent climate change in terms of increasing temperature and consequently increasing evapotranspiration, particularly in arid and semi-arid regions around the world, and proposing the Penman-Monteith FAO 56 as the standard method of estimating evapotranspiration by FAO, the MOD16A2 evapotranspiration can play a crucial role in irrigation planning, water resources management, and drought monitoring in the arid and semi-arid climates without any observed dataset, especially semi-arid climates.

    Keywords: MODIS sensor, MOD16A2, Potential evapotranspiration, Penman-Monteith FAO 56 Evapotranspiration, Priestley-Taylor Evapotranspiration
  • Zohreh Nazem, Sayyed Hassan Tabatabaei *, AliReza Hosseinpur, Payam Najafi, Mahdi Ghobadinia Pages 219-236
    Background and objectives

    The contaminant mass balance in a soil profile is highly necessary in long term agriculture management under different irrigation systems. The objective of this research was assessment of the preferential flow on the travel time and mass balance of NO3 under two irrigation systems.

    Materials and methods

    Nine PVC-columns were employed with a 60 cm length and 16 cm diameter. Each column included 50 cm height of clay loam soil and two cracks with 50 cm length and 1 cm diameter that filled by course sand. The treatments were based on two groups at three levels. The main group was crack: soil with blocked cracks (M); soil with remove lateral infiltration to cracks (MC-S); soil with lateraled and vertical correlation and infiltration with cracks (MC-C). The subgroup was irrigation systems: surface irrigation (SI) with 2 cm water constant height and surface drip irrigation system (DI4 & DI2) with 2 and 4 l/h flux, respectively. Each experiment column was irrigated for 6 hours (1 h with distilled water; 2h with solution consist of 176 (mg) of NO3 and 61.8 (mg) of Cl in 1 liter distilled water and finally 3 h with distilled water). Before start of experiment, each column was irrigated with distilled water for 5 h to reach saturation condition. The drainage water separately collected from soil and cracks every 15, 30 and 60 min.

    Results

    The results showed the value of mass balance of NO3 and Cl in SI and DI4 irrigation systems were more similarity. Based on the results, the mass of NO3 of drainage water in M inDI2 was approximately half in compare to SI and DI4. Whiles, this mass of Cl that transported under DI2was more in compare to SI and DI4. Also, the travel time of Cl in MC-C treatment, in crack section, was shorter of NO3. On the other hand, the results show the mass balance of these anions that transported from crack section in the most of the treatments was 1.5 times more. It indicates vertical flows in course paths of crack have the main role to move and transport of contaminants such as and Cl toward groundwater.

    Conclusion

    Over all, under high water velocity as SI, NO3 is transporting more rapidly but under condition with low water velocity like as DI2 with longer time of unsaturation condition, Cl is leaching more. The preferential flows in treatment with full interaction between soil matrix and cracks were happen more. Also, the preferential flow has stronger role to transport of Cl than NO3.

    Keywords: Surface drip irrigation, Mass balance, Preferential flow, NO3
  • Esmaeil Eslami * Pages 237-248

    In religious sciences, it is believed that the beginning of the creation of man was from the earth, that God created the blessed and exalted man from the earth is itself a proof of its value and importance. Soil as the raw material of human creation is one of the elements that accommodate most of human needs. Soil is a valuable element in the continuity of the earth and the life of every living thing depends on it, in fact, saving the lives of all creatures is related to saving the lives of this vital substance. In conducting this research, the library method as well as authentic religious books and sources, especially Quranic verses, authentic and famous meanings and interpretations, and Islamic traditions have been used. In general, all its verses and translations from the site of the Islamic Encyclopedia, as well as the books of Nahj al-Balaghah, Baharalanvar, sample commentary, guide commentary, sufficient principles and the Holy Quran and about 60 verses of the Quran were used to extract data and analyze them. The Qur'an considers the creation of man from dust. The meaning of soil is the same as mud (mud) which is a combination of water and soil. This issue also deserves attention; (Romans 20) Our environment, water, soil and air, which are the greatest divine blessings for humanity, are like a chain called the chain of interconnected and interdependent life, the removal of each of which is equal to the death and destruction of life. The soil is beautiful. The soil absorbs seeds and water:) that you see the earth barren, you see the earth dry (and lifeless), (Fossilat / 39). The living soil carries us and the dead bury us: (Have We not made the earth (as a place) to draw together, Did we not make the earth the center of human society, ( Morsalat/25). This divine blessing is made in a way that is easy for agriculture and to build a rigid building. Soil is the place where plants grow and can be considered as the main element of life. The purpose of this study is to investigate the need for soil and land from the perspective of the Creator. Many verses of the Holy Qur'an address the importance of soil, which shows the high importance of soil and earth in the Qur'an. In verses of the Holy Qur'an, God has considered this life cycle to be interconnected and continuous; The word earth is used more than 40 times and the word mud is used 12 times in the Qur'an. In many cases, soil is mentioned as a place of human sustenance. It is understood from the teachings and beliefs that the soil is sacred and valuable (necessity), the Muslim man has rights, responsibilities and limitations against the soil, and he must protect this divine blessing well (conservation), and he must also preserve it. And its health to strive. 

    Keywords: Soil protection, Life, Quran, Creation, Divine Blessing