فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و هشتم شماره 2 (خرداد و تیر 1400)
  • سال بیست و هشتم شماره 2 (خرداد و تیر 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/04/22
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سید حسین مجتهدی، محمود فغفور مغربی* صفحات 1-21
    سابقه و هدف

     احداث کف بندها و بندهای انحرافی که بر روی بسترهای آبرفتی ایجاد می شوند، نقش مهمی در حفاظت بستر رودخانه ها ایفا می کنند. طراحی این سازه ها بر روی پی های نفوذپذیر، نیازمند تعیین گرادیان خروجی و نشت بعد از انتهای پایین دست سازه می باشد که این مهم با تحلیل جریان نشت انجام می گیرد. جریان نشت می-تواند در داخل و یا از زیر سازه های هیدرولیکی و همچنین از بستر کانال های روباز رخ دهد. یکی از روش های موجود جهت بررسی جریان نشت و حل معادله لاپلاس، استفاده از روش های تحلیلی می باشد که معمولا بر اساس تیوری نگاشت همدیس استوار است. گرادیان هیدرولیکی در انتهای پایین دست و دبی نشت عبوری از زیر بند انحرافی می تواند توسط دیواره آب بند کنترل شود. در مقاله حاضر، روابط تحلیلی بصورت فرم بسته برای معادله تغییرات گرادیان هیدرولیکی و دبی نشت نسبت به فاصله از انتهای پایین دست سازه، با آرایش های مختلف قرارگیری دیواره آب بند، که محیط متخلخل زیرین آن با عمق نامحدود می باشد ارایه شده است. مساله برای چهار حالت مختلف دیواره آب بند قایم در انتهای پایین دست، دیواره آب بند قایم در انتهای بالادست، دو دیواره آب بند قایم با طول های مساوی در بالادست و پایین دست و سازه با کف مدفون حل شده است.

    مواد و روش ها

    در این مقاله، با استفاده از تیوری نگاشت همدیس و یک دیدگاه ساده بر پایه معادله دارسی، در حالت گسترش نامحدود محیط متخلخل زیر سازه، معادلات گرادیان هیدرولیکی و دبی نشت نسبت به فاصله از پایین دست سازه بدست آمده اند که در واقع، توسعه راه حل پاولوفسکی به حساب می آید. در تیوری نگاشت همدیس از تبدیل شوارتز- کریستوفل استفاده می شود.

    یافته ها

    با توجه به معادلات بدست آمده، نمودارهای بی بعد برای تغییرات گرادیان هیدرولیکی و دبی نشت عبوری از زیر سازه، نسبت به فاصله از انتهای پایین دست و همچنین طول سازه تولید شده اند. با فرض اینکه b بعد طول سازه، s عمق آب بند، x فاصله از انتهای پایین دست و d عمق مدفون شدگی سازه باشند، تغییرات مقدار گرادیان هیدرولیکی در یک مقدار ثابت b/s یا b/d ، با افزایش فاصله از پایین دست سازه کاهش می-یابد و نیز در یک مقدار ثابت x/s یا x/d ، با افزایش b/s یا b/d ، شاهد افت مقدار گرادیان هیدرولیکی خواهیم بود. با هدف محدود کردن نشت به مقداری مشخص که از طول معینی در انتهای پایین دست سازه خارج می شود، مقدار b/s در حالت وجود آب بند در بالادست به ترتیب بیشتر از دو آب بند، آب بند در پایین دست و سازه با کف مدفون می باشد.

    نتیجه گیری

    با توجه به نمودارهای بدست آمده و تحلیل آن ها، نتایج نشان می دهند که تاثیر وجود آب بند در پایین دست در کاهش دبی نشت بیشتر از سایر حالت ها می باشد و مقدار گرادیان هیدرولیکی در حالت سازه با کف مدفون کمتر از سایر حالت ها می باشد.

    کلیدواژگان: نگاشت همدیس، معادله دارسی، نشت، گرادیان هیدرولیکی، روش پاولوفسکی
  • حمید شیروانی ایچی، سید حسن طباطبائی*، مهدی قبادی نیا، نگار نورمهناد صفحات 23-42
    سابقه و هدف

     در سیستم های آبیاری قطره ای، واکنش پذیری سطحی اندک فیلتر شن به منظور تصفیه فیزیکی-شیمیایی باعث شد محیط های فیلترکننده دیگری به کار روند که به همراه شن توانایی نگهداری آلاینده های فاضلاب را افزایش دهند. هدف از این پژوهش اولا بررسی مقایسه کاربرد شن و ژیوتکستایل همراه با زیولیت در فیلترها به منظور کاهش آلودگی نیترات در پساب و ثانیا مقایسه پارامترهای کیفی پساب دانشگاه شهرکرد با استانداردهای جهانی بود.

    مواد و روش ها

    این پژوهش در سال 1394-1393 در دانشگاه شهرکرد انجام شد. فاضلاب مورد استفاده از چاهک مشاهده ای واقع در نزدیکی درب شرقی دانشگاه شهرکرد تهیه شد. به منظور بررسی وضعیت نیترات موجود در آن، آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل تیمار شاهد Ctrl (شن بدون کاربرد زیولیت)، ژیوتکستایل بدون کاربرد زیولیت J، شن -ژیوتکستایل بدون کاربرد زیولیت SJ، شن به همراه زیولیت SZ، ژیوتکستایل به همراه زیولیت JZ و شن ژیوتکستایل به همراه زیولیت SJZ بود. تیمارها درون ستون های استوانه ای از جنس لوله های پی وی سی ریخته شد. اندازه گیری نیترات فاضلاب ورودی و پساب خروجی با دستگاه اسپکتروفتومتر انجام شد و بارمعلق، EC، pH، سدیم و مجموع کلسیم و منیزیم در فاضلاب ورودی تعیین و با استانداردها مقایسه شد. انجام آنالیز آماری با استفاده از نرم افزار SAS صورت گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد فیلترها بر مقدار نیترات پساب خروجی از ستون ها در سطح احتمال یک درصد تاثیر معنی داری داشت. تیمارهای JZ، SJZ و SZ به ترتیب با کاهش 57، 55 و 52 درصدی، بیشترین کاهش نیترات را نشان دادند. تیمار شن طبق انتظار تاثیری روی نیترات نداشت. اندازه گیری ها نشان داد میزان نیترات پساب دانشگاه شهرکرد جهت استفاده در آبیاری، از مقدار مجاز بعضی سازمان ها، کمتر بود اما مطابق استاندارد فایو برای آبیاری مناسب نبود. همچنین میزان EC (dS/m 02/1) و ذرات معلق (mg/L 6/109) طبق اکثر استانداردها بیش از حد مجاز برای آبیاری بود. حداقل و حداکثر مقدار pH به ترتیب 2/7 و 03/8 بود که از مقدار مقدار بیشینه، تمام استاندارد ها کمتر بود. SAR اندازه گیری شده پساب ورودی به فیلترها 14/2 بود که بر اساس استانداردها از نظر کاربرد در آبیاری مجاز بود.

    نتیجه گیری

    این پژوهش نشان داد فیلتر شنی به تنهایی تاثیری بر مقدار بار معلق موجود در پساب نداشت اما کاربرد ژیوتکستایل و زیولیت در فیلترهای شنی می تواند سبب کاهش آلودگی نیترات ناشی از پساب شود. مقدار سدیم و مجموع کلسیم و منیزیم موجود در پساب از مقدار مجاز آن برای استفاده در آبیاری طبق استاندارد سازمان محیط زیست آمریکا بیشتر بود. اما مقدار نسبت جذبی سدیم از مقدار مجاز آن برای استفاده در آبیاری طبق تمام استانداردها کمتر بود.

    کلیدواژگان: آبیاری، آلودگی، بار معلق، فیلتر
  • الناز اسدی، سمیه شیرزادی*، امیر مهرجو صفحات 43-62
    سابقه و هدف

     برداشت بیش ازحد از منابع آب به ویژه در مناطقی که منابع آب کم و تقاضای آن بسیار زیاد است، موجب افزایش مناقشات درزمینه ی چگونگی بهره برداری و تخصیص این منابع بین ذینفعان مختلف شده است. اغلب مسایل تصمیم گیری در مدیریت منابع طبیعی با مسئله وجود اهداف متضاد از قبیل حداکثر کردن سودهای اقتصادی و حداقل کردن اثرات محیط زیستی منفی روبه رو می باشند. بر این اساس هدف پژوهش حاضر تعیین یک راه حل توافقی بین اهداف متضاد محیط زیستی و اقتصادی در حوزه آبخیز قره‏سو است؛ به نحوی که بین این اهداف تعادل ایجاد شود.

    مواد و روش ها

    حوزه ی آبخیز قره سو یکی از مراکز مهم کشاورزی استان گلستان است که ارزیابی تغییرات سطح آب در این حوزه بیان گر افزایش میزان برداشت از منابع آب به خصوص آب زیرزمینی در منطقه است. جهت دستیابی به اهداف محیط زیستی و اقتصادی موردنظر ابتدا پنج سناریوی حداکثر برداشت (حالت پایه)، 10 درصد، 20 درصد، 30 درصد و 40 درصد کاهش برداشت از منابع آب اعمال می شود؛ سپس با به‏کارگیری مدل برنامه‏ریزی ریاضی مثبت، تغییرات الگوی کشت و سود کشاورزان منطقه موردمطالعه در سناریوهای مختلف برداشت از منابع آب تعیین می گردد. درنهایت با استفاده از تعادل نامتقارن نش، میزان بهره‏برداری بهینه از منابع آب به دست می آید. در این مطالعه کشاورزان محلی (بازیکن 1) به دنبال حداکثر کردن منافع اقتصادی خود و جامعه (بازیکن 2) به دنبال کاهش برداشت بی رویه از منابع آب می باشند. همچنین حجم کل استخراج از منابع آب به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته می شود.

    یافته ها

    نتایج اعمال سناریوهای کاهش برداشت از منابع آب در مدل برنامه‏ریزی ریاضی مثبت، حکایت از تغییر الگوی کشت منطقه به سمت محصولات با مصرف آب کمتر و سودآوری بالاتر است. نتایج حاصل از نظریه بازی ها نشان می دهد تصمیم گیری بهینه در بهره-برداری از منابع آب وابسته به اهمیت وزن های دو گروه هدف است؛ بنابراین، زمانی که سود اقتصادی به عنوان تنها هدف در نظر گرفته شود، استخراج آب در بالاترین حد خود و زمانی که اهداف محیط زیستی به عنوان تنها هدف در نظر گرفته شود استخراج آب در حداقل حجم استخراج خود است. در حالتی که وزن برابر به اهداف محیط زیستی و اقتصادی داده شود، میزان برداشت بهینه از منابع آب برابر 175 میلیون مترمکعب است. بر این اساس می توان میزان بهره برداری از منابع آب را به میزان 27 درصد کاهش داد تا اهداف محیطی زیستی تامین گردد.

    نتیجه گیری

    این مطالعه نشان می دهد که چگونه می توان با استفاده از نظریه بازی به روشی ساده و قابل فهم که نظرات و اهداف ذینفعان و تصمیم گیران مختلف را تامین می کند، به یک رفتار قابل قبول اجتماعی دست یافت. براساس نتایج حاصل از نظریه بازی ها میزان بهینه برداشت از منابع آب در حالت وزن های برابر اهداف اقتصادی و محیط زیستی کمتر از میزان برداشت فعلی است، بنابراین بایستی تعادل بین سود اقتصادی کشاورزان و اثرات محیط زیستی ناشی از برداشت بی‏رویه از منابع آب برقرار شود.

    کلیدواژگان: نظریه بازی‏، تعادل نامتقارن نش، برنامه‏ریزی ریاضی مثبت، حوزه آبخیز قره‏سو
  • خلیل قربانی*، صابر جمالی صفحات 63-81
    سابقه و هدف

    گیاه کینوا (Chenopodium quinoa Willd.) گیاهی از خانواده Amaranthaceae است که حداقل 5000 سال قبل در ارتفاعات بولیوی و پرو کشت شده و اهلی شده است. کینوا گیاهی با ارزش غذایی مطلوب و پتانسیل رشد و تولید در شرایط نامساعد محیطی است که در برابر شوری بالایی دارد. استفاده از آب دریا در کشاورزی موجب افزایش درامد کشاورزان، تولید پایدار و امنیت غذایی می شود؛ بنابراین این تحقیق با هدف بررسی اثر مدیریت های اختلاطی آب دریا با آب شهری بر خواص رشدی گیاه کینوا رقم Sajama انجام شد.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی تقلیل شوری آب دریا بر رشد وعملکرد گیاه کینوا رقم Sajama، تحقیق حاضر در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و بر پایه کشت گلدانی در شرایط گلخانه ای در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1395 انجام شد. تیمارهای مورد استفاده در این پژوهش شامل 5 سطح شوری (آب چاه (5/0 دسی زیمنس بر متر S1)، 15 (3/4 دسی زیمنس بر متر S2)، 30 (0/8 دسی زیمنس بر متر S3)، 45 (8/11 دسی زیمنس بر متر S4) و 60 درصد اختلاط آب دریا و آب چاه (5/15 دسی زیمنس بر متر S5)) بود. پس از رسیدن گیاهان به مرحله شش برگی، 5 تیمار آب شور بر روی گیاهان اعمال شد (S1، S2، S3، S4 و S5) و گیاهان با آن آبیاری شدند. تنش شوری در ابتدا با آبیاری با آب شور حاصل از اختلاط 15 درصدی آب دریا و چاه در گلدان ها اعمال شده و به صورت تدریجی شوری آب آبیاری تا رسیدن به تیمارهای مورد بررسی افزایش یافت. پس از 85 روز از جوانه زنی گیاهان برداشت شده و ارتفاع بوته؛ وزن تر ساقه، برگ و سنبله؛ عملکرد دانه و سنبله؛ وزن هزاردانه، تعداد شاخه فرعی و سنبله اندازه گیری شد. اندام های هوایی به مدت 48 ساعت و در دمای 70 درجه سانتی گراد در آون خشک شده و پس از آن بیومس اندام هوایی اندازه گیری شد. برای وزن هزار دانه و عملکرد دانه، دانه ها از سنبله جدا شده و توزین شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مدیریت های آبیاری بر وزن تر ساقه، سنبله و برگ، عملکرد دانه و سنبله، وزن هزار دانه و ارتفاع در سطح یک درصد معنی دار شده، ولی بر تعداد سنبله و شاخه فرعی در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد. بیشترین میزان وزن هزار دانه، عملکرد دانه و سنبله به ترتیب در تیمار شاهد با 8/4، 93/15 و 52/18 گرم در بوته بود. نتایج نشان داد که افزایش شوری آب آبیاری منجر به کاهش برخی صفات رشد و عملکرد گیاه کینوا نظیر وزن تر ساقه ، برگ و سنبله؛ عملکرد دانه و سنبله؛ وزن هزاردانه، تعداد شاخه فرعی و سنبله شده است. با توجه به اینکه در اکثر صفات آبیاری با اختلاط 15 و 30 درصد آب دریا و آب شهری نسبت به تیمارهای دیگر منجر به افت کمتر شده، لذا این تیمار جهت آبیاری گیاه کینوا در شرایط آبیاری با آب شور دریای خزر توصیه می شود. تیمار 15 و 30 درصدی اختلاط آب دریا و آب شهری به ترتیب منجر به کاهش 9/22 و 1/27 درصدی وزن هزار دانه شد.

    نتیجه گیری

    آبیاری با آب شور منجر به کاهش در رشد و عملکرد گیاه کینوا در مقایسه با آبیاری با آب چاه گردید، به عبارت دیگر تنش شوری منجر به کاهش خصوصیات مورفولوژیکی و عملکردی گیاه شد. بیشترین مقدار در اکثر صفات مورد بررسی در شرایط استفاده از آب شور در اعمال آبیاری با آب شور 3/4 دسی زیمنس بر متر مشاهده شده است و نتایج نشان از مقاومت بالای کینوا در برابر تنش شوری دارد.

    کلیدواژگان: آب دریا، رژیم اختلاطی، شرایط گلخانه ای، کینوا، وزن هزار دانه
  • الهام امانی، احمدرضا قاسمی*، محمدرضا نوری امامزاده ای، حمیدرضا متقیان صفحات 83-101
    سابقه و هدف

    کمبود آب به ویژه در مناطق خشک مهم ترین مشکل توسعه کشاورزی است. بنابراین بررسی راهکارهای افزایش بهره-وری آب باید مورد توجه قرار گیرد. ارایه ی راه هایی برای کنترل و کاهش تبخیر از خاک می تواند راهکاری مناسب برای افزایش کارایی مصرف آب باشد. تبخیر از سطح خاک را می توان عمده ترین بخش از اجزای بیلان آب در مناطق خشک دانست که باعث هدر رفت آب می شود، یکی از راه های کنترل و کاهش تبخیر از خاک، استفاده از مواد اصلاح کننده طبیعی خاک می باشد. از این رو این پژوهش با هدف بررسی تاثیر سه اصلاح کننده بنتونیت، ورمی کولیت و زیولیت بر میزان و شدت تبخیر از سطح خاک در یک دوره ی 4 ماهه از تیر تا مهر انجام شد.

    مواد و روش ها

     این پژوهش به صورت طرح کاملا تصادفی با 10 تیمار و در سه تکرار در دانشگاه شهرکرد انجام گرفت. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش، شامل 3 نوع اصلاح کننده طبیعی خاک (بنتونیت، ورمی کولیت و زیولیت) و هر کدام در سه نسبت وزنی 5/0، 1 و 2 درصد به همراه یک تیمار شاهد (خاک بدون ماده اصلاح کننده با بافت لوم) می باشند. انتخاب این درصدها بر این مبنا بود که نتایج به دلایل اقتصادی و عملی بودن اجرا، قابل توصیه برای سطوح و اراضی وسیع کشاورزی نیز باشند. در مرحله بعد با اندازه-گیری مقدار آب ورودی و مقدار زه آب خروجی هر گلدان و با استفاده از رابطه بیلان آب مقدار تبخیر اندازه گیری شد. میزان رطوبت نیز با دستگاه رطوبت سنج و در دو عمق 5 و 15 سانتی متری اندازه گیری شد. در نهایت منحنی رطوبتی خاک برای هر تیمار و با استفاده از دستگاه صفحات فشاری، ترسیم و مورد مقایسه قرار گرفت.

    یافته ها

     نتایج نشان داد در بین سه ماده مورد بررسی بیشترین میزان کاهش در تبخیر از خاک مربوط به بنتونیت می باشد. دو اصلاح کننده ورمی کولیت و زیولیت نیز تبخیر را بصورت معنی داری نسبت به تیمار شاهد کاهش دادند ولی نسبت به هم تفاوت معنی-داری نشان ندادند. در بین تیمارهای مورد بررسی نیز بیشترین تاثیر کاهشی بر مقدار تبخیر در تیمار 2 درصد بنتونیت مخلوط با خاک و کمترین میزان تاثیر نیز در تیمار زیولیت 5/0 درصد مشاهد شد این تیمار تفاوت معنی داری با شاهد نشان نداد ولی تیمار 2 درصد بنتونیت، 4/6 درصد میزان تبخیر را نسبت به شاهد کاهش داد. نتایج میزان رطوبت خاک در تیمارها برعکس نتایج تبخیر بود، در تیمارهایی که میزان تبخیر کمتر می باشد، میزان رطوبت خاک افزایش یافته است. با توجه به تاثیر معنی دار سه اصلاح کننده مورد بررسی بر میزان رطوبت خاک، منحنی رطوبتی خاک نیز در تیمارهای مورد بررسی نسبت به شاهد دچار تغییر شده است. بیشترین مقدار افزایش رطوبت در مکش معادل FC، در تیمار 2 درصد بنتونیت و معادل 8/4 درصد بیشتر از مقدار رطوبت تیمار شاهد بدست آمد.

    نتیجه گیری

    استفاده از مواد اصلاحی طبیعی خاک ضمن جلوگیری از آلوده شدن خاک، به اصلاح ساختمان خاک در جهت کاهش تبخیر نیز کمک می کند. با توجه به اینکه از بین سه ماده اصلاحی مورد استفاده در این پژوهش، بیشترین مقدار تاثیر بر کاهش تبخیر و افزایش رطوبت خاک، مربوط به بنتونیت 2 درصد بود، بنابراین می توان این ماده را برای کاهش تبخیر از خاک با بافت لوم توصیه نمود.

    کلیدواژگان: زئولیت، بنتونیت، ورمیکولیت، تبخیر، منحنی رطوبتی
  • لیلا زندی، زینب جعفریان*، عطاالله کاویان، یحیی کوچ صفحات 103-121
    سابقه و هدف

     شیو ه های مدیریت از جمله تغییر کاربری اراضی یکی از مولفه های اصلی تغییرات جهانی است که با تغییر در جوامع میکروبی (با توجه به نقشی که در تجزیه مواد آلی و معدنی شدن مواد غذایی دارند) فرآیند، ساختار و عملکرد اکوسیستم را تحت تاثیر قرار می دهند. تغییرات در مشخصه های زیستی خاک ناشی از تغییر کاربری اراضی و شیوه مدیریت ممکن است منجر به تغییرات مهم در پویایی کربن آلی و تنفس میکروبی خاک شود و بر چرخه مواد غذایی و رشد گیاه اثرگذار باشد. بنابراین برای درک بهتر مدیریت انسانی بر چرخه کربن ، درک همبستگی بین ویژگی‎های میکروبی خاک در طول تغییرات کاربری زمین ضروری به نظر می رسد.

    مواد و روش ها

    پژوهش حاضر با هدف بررسی پویایی زمانی مشخصه های میکروبی خاک در طی تغییرکاربری مراتع اطراف شهرستان کیاسر چهاردانگه مازندران انجام شد. برای این منظور در این حوضه، رویشگاه های مورد مطالعه شامل روستای اروست دارای مراتع تبدیل شده به اراضی کشاورزی (جو) و باغی (سیب و گردو) با سن بیشتر از 30 سال، با یک مرتع شاهد، روستای واوسر با مراتع تبدیل شده به اراضی کشاورزی (جو) و باغی (سیب و گردو) با سن بیشتر از 20 سال با یک مرتع شاهد و همچنین مراتع تبدیل شده به کاربری باغی (سیب و گردو) کمتر از 10 سال، و روستای ارا با مراتع تبدیل شده به اراضی کشاورزی (جو) با سن کمتر از 10 سال با یک مرتع شاهد بود.. نمونه برداری از خاک در هرکاربری، به صورت تصادفی سیستماتیک از عمق 30-0 سانتیمتری انجام گرفت. در مجموع 10 نمونه خاک از هر کاربری تهیه و جهت تجزیه مشخصه های فیزیکوشیمیایی خاک همانند بافت، وزن مخصوص ظاهری، درصد محتوای رطوبت، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، اسیدیته و مشخصه های میکروبی شامل تنفس میکروبی، تنفس برانگیخته، کربن، نیتروژن و فسفر زی توده میکروبی خاک، ضریب متابولیکی، شاخص قابلیت دسترسی به کربن و سهم میکروبی به آزمایشگاه انتقال داده شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیشترین میزان از مشخصه های فیزیکوشیمیایی (به جز درصد شن و سیلت و وزن مخصوص ظاهری، اسیدیته و نسبت کربن به نیتروژن) و مشخصه های میکروبی خاک (به جز ضریب متابولیکی، شاخص قابلیت دسترسی به کربن، سهم میکروبی و نسبت زی توده کربن به زی توده نیتروژن) متعلق به کاربری های باغی با سنین بالاتر از 20 و 30 ساله بود. تحلیل مولفه های اصلی (PCA) بیانگرآن است که در طول زمان، فعالیت میکروبی و حاصلخیزی بیشتر خاک درکاربری های باغ با سنین بیشتر از 20 و 30 سال بوده و موقعیت مکانی کاملا متفاوتی را نشان می دهند. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که تغییرپذیری کربن آلی، نیتروژن کل، اسیدیته و محتوای رطوبت خاک در دراز مدت سبب افزایش در مقدار تنفس میکروبی (تنفس پایه و تنفس برانگیخته) کربن، نیتروژن و فسفر زی توده میکروبی خاک شدند. درصورتی که ضریب متابولیکی در کاربری باغ با سن کمتر از 10 سال و مرتع شاهد برای اراضی با سن بیشتر از 20 سال، همچنین سهم میکروبی در کاربری مرتع شاهد برای اراضی با سن کمتر از ده سال دارای بیشترین مقدار بودند این در حالی است که شاخص قابلیت دسترسی به کربن تفاوت معنی داری را بین کاربری با سنین مختلف را نشان نداد.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که مشخصه های خاکی درکاربری های باغی با سنین بالاتراز وضعیت بهتری برخودار بودند همچنین تغییرپذیری در خواص فیزیکوشیمیایی خاک در طول زمان سبب تغییر مشخصه های میکروبی خاک شد. بنابراین پیشنهاد می شود انجام مطالعات طولانی مدت و اتخاذ استراتژی های مدیریتی جهت کاهش عدم قطعیت و تخمین نرخ ذخیره کربن آلی اکوسیستم ها که بی ارتباط با مشخصه های میکروبی خاک نیست، در طول تغییرکاربری اراضی لازم و ضروری به نظر می رسد.

    کلیدواژگان: ذخیره کربن، بعد زمانی، تنفس میکروبی، مشخصه میکروبی، تغییر کاربری
  • بهزاد تجری، مهدی مفتاح هلقی*، محسن سلیمانی بابرصاد، امیراحمد دهقانی صفحات 123-140
    سابقه و هدف

    دریچه کشتیرانی از نوع مایتر در مسیر رودخانه و شرایط عبور جریان از دریچه در حال حرکت (باز و بسته شدن دریچه) پیچیدگی خاصی دارد که بررسی تاثیر آن بر آبشستگی بستر پایین دست دریچه را ضروری می نماید. تحقیق حاضر بر روی دریچه مایتر (در حالت بازشدگی تک دریچه) انجام شده و به بررسی آزمایشگاهی تاثیر سرعت بازشدگی تک دریچه مایتر بر حجم و عمق آبشستگی بستر رودخانه (مطالعه موردی؛ دریچه کشتیرانی بهمنشیر) پرداخته است.تیموتی لاود (2012) با استفاده از مدل فیزیکی اقدام به بررسی وضعیت آبشستگی در بالادست سد شماره 24 رودخانه می سی سی پی نمود. نتایج تحقیق نشان داد که حفره های متعددی تشکیل شده که عمیق ترین آن حدود 22/1 متر عمق دارد.

    مواد و روش ها

    براساس امکانات و شرایط آزمایشگاهی و اصل تشابه سازی، اقدام به ساخت یک مدل فیزیکی با مقیاس 1:20 (LR=20) شد. مدل فیزیکی دریچه مایتر در داخل یک فلوم مستطیلی به طول 6 متر، عرض 30/1 متر و عمق 5/0 متر قرار داده شد. عمق رسوبات از محل دریچه تا انتها (بطول 3 متر) به عمق 20 سانتیمتر بود و در بالادست دریچه مایتر هیچگونه رسوباتی در نظر گرفته نشد. ذرات رسوبی از محل رودخانه بهمنشیر تامین شد که قطر متوسط (D50) آنها توسط آزمایشگاه ژیوتکنیک و برابر 25/0 میلیمتر (D50=0.25 mm) تعیین گردید؛ جنس ذرات رسوبی از نوع ماسه بود. جریان به آرامی و با دبی کم وارد کانال شده و بار هیدرولیکی مورد نظر در دو طرف دریچه (بالادست و پایین دست دریچه) تنظیم و کنترل می گردید و در نهایت جریان پس از عبور از دریچه و محدوده قفل آبی از طریق کانال پایین دست وارد مخزن پمپاژ شده و دوباره به چرخه باز می گشت. دریچه مایتر با عبور نسبت های دبی مختلف و نیز سرعت های بازشدگی مختلف در شرایطی که یک دریچه آن باز شد مورد آزمایش قرار گرفت و پس از پایان آزمایش با استفاده از متر لیزری اقدام به قرایت داده های رقوم بستر فلوم (فرسایش و رسوبگذاری) گردید که مقادیر آن بصورت حجمی و ارتفاعی محاسبه شد.

    یافته ها

    با توجه به نتایج حاصل از آنالیز ابعادی به روش باکینگهام، آزمایشات متعددی برای تعیین تاثیر پارامترهایی همچون نسبت سرعت بازشدگی دریچه (نسبت سرعت بازشدگی مدل نسبت به پروتوتایپ) (2 ، 4/2 و 3) و نسبت دبی های مختلف جریان (نسبت دبی جریان به دبی حداکثر مدل) (5/0، 75/0 و 1) و نسبت اختلاف بار هیدرولیکی قبل و بعد از دریچه بر حجم و عمق آبشستگی در طول فلوم انجام گردید که نتایج تحقیق در قالب رسم نمودارهای حجم آبشستگی در مقابل نسبت دبی جریان و نسبت سرعت بازشدگی ارایه شد.

    نتیجه گیری

    نتایج بررسی تاثیر نسبت سرعت بازشدگی دریچه مایتر بر حجم و عمق آبشستگی نشان داد بطور کلی با افزایش سرعت باز شدگی دریچه حجم آبشستگی افزایش و عمق آن کاهش یافت که به دلیل تمرکز جریان به مدت زمان بیشتر در حالت سرعت کمتر باز شدگی بود و باعث فرسایش عمقی بیشتر نسبت به حالت بازنمودن دریچه با سرعت بیشتر شد. نتایج نشان داد با افزایش سرعت باز شدگی دریچه حجم فرسایش تا 3/17 درصد افزایش یافت همچنین با افزایش سرعت بازشدگی دریچه عمق فرسایش تا 23 درصد کاهش نشان داد. لازم به ذکر است با افزایش دبی هم عمق و هم حجم چاله فرسایش افزایش یافت عمق فرسایش تا 18 درصد و حجم چاله تا 17 درصد افزایش نشان داد. در خصوص بار هیدرولیکی نیز نتایج نشان داد با افزایش بار هیدرولیکی عمق فرسایش تا 42 درصد افزایش و حجم آبشستگی نیز تا 85 درصد افزایش یافت.

    کلیدواژگان: دریچه مایترگیت، حجم آبشستگی، نسبت سرعت بازشدگی دریچه، نسبت دبی جریان
  • امیرحسین عطاران، علی دهنوی* صفحات 141-158
    سابقه و هدف

    برای اطلاع از حجم آب مصرفی در تولید محصولات مختلف از مفهوم ردپای آب استفاده می شود. با توجه به این که دو محصول سیب زمینی و گوجه فرنگی در مقیاس کشوری دارای بیشترین میزان ضایعات در قیاس با سایر محصولات زراعی هستند، لذا در این پژوهش میزان ضایعات مرحله برداشت این دو محصول، در چهار مزرعه واقع در شهرستان اصفهان و در دو روش آبیاری مورد بررسی و محاسبه قرار گرفت. در نهایت و با به کارگیری ردپای آب، حجم آب تلف شده ناشی از ضایعات محصولات مذکور محاسبه گردید.

    مواد و روش

    در تحقیق حاضر، ابتدا دبی آب ورودی به هر مزرعه اندازه گیری و به کمک برنامه آبیاری مزارع مربوطه، حجم آبیاری ناخالص محصولات برآورد گردید. سپس با استفاده از نرم افزار کراپ وات و به کمک داده های هواشناسی ایستگاه های نزدیک به منطقه مورد پژوهش (شرق اصفهان و کبوترآباد)، نیاز آبیاری خالص محصولات تعیین شد. در ادامه با به کارگیری روش توزین، عملکرد محصولات و وزن محصولات تلف شده تعیین گردید. در نهایت، ردپای آب برای هر محصول محاسبه و حجم آب تلف شده ناشی از ضایعات آن ها برآورد گردید.

    یافته ها

    مطابق نتایج این تحقیق، متوسط تلفات محصولات سیب زمینی و گوجه فرنگی در مرحله برداشت، به ترتیب برابر با 1.3±4.8 و 0.8±8.5 درصد از کل برداشت آن ها برآورد شد. مقدار ردپای آب کل برای محصول سیب زمینی در روش آبیاری غرقابی و قطره ای به ترتیب برابر با 277.8 و 129.7 متر مکعب بر تن بوده و این در حالی است که مقدار ردپای آب کل برای محصول گوجه فرنگی به همان ترتیب برابر با 145.1 و 175.2 متر مکعب بر تن بوده است.

    نتیجه گیری

     بر اساس درصد تلفات محصولات سیب زمینی و گوجه فرنگی و به کارگیری متوسط ردپای آب کل آن ها و همچنین، با توجه به تولید سالانه محصولات مذکور در اصفهان و نیز کشور، متوسط حجم آب تلف شده ناشی از ضایعات این دو محصول و فقط در مرحله برداشت، برابر با 4.2 (حداقل 2.9 و حداکثر 5.7) و 128 (حداقل 102 و حداکثر 152.9) میلیون متر مکعب در سال به ترتیب در اصفهان و کشور برآورد می شود. این در حالی است که بر اساس کل ضایعات این دو محصول از مرحله برداشت تا مصرف، متوسط حجم آب تلف شده ناشی از آن ها به همان ترتیب برابر با 17.4 (حداقل 11.5 و حداکثر 23.2) و482 (حداقل 380.3 و حداکثر 583.6) میلیون متر مکعب در سال تخمین زده می شود، لذا مدیریت آب تلف شده ناشی از ضایعات محصولات زراعی در مدیریت منابع آب تخصیص یافته به بخش کشاورزی حایز اهمیت است.

    کلیدواژگان: تلفات محصولات، هدر رفت آب در کشاورزی، مدیریت آب، ردپای آب
  • غلامرضا خسروی*، عبدالرضا بهره مند، مهدی تیموری، سجاد احمد یوسفی صفحات 159-175
    سابقه و هدف

     آبشکن‎ها در پایدارسازی و تثبیت کناره رودخانه‎ و ایجاد مسیر مناسب برای هدایت جریان کاربرد فراوانی دارند. الگوی جریان و فرسایش و رسوبگذاری اطراف آبشکن‎ها تابع عوامل مختلفی است که از آن جمله می توان به نوع آبشکن، شکل هندسی مقاطع، ظرفیت حمل رسوب و غیره اشاره نمود. در این تحقیق با توجه اینکه هدف از احداث آبشکن های مورد مطالعه، هدایت جریان سیل به ساحل شرقی از طریق دو کانال طبیعی و جلوگیری از فرسایش کناره ای و پیشروی مسیر رودخانه به کرانه غربی است، لذا با استفاده از مدل عددی دوبعدی تحت عنوان CCHE2D به بررسی اثر ‎ آبشکن‏های متناوب و پشته‏های رسوبی بر الگوی جریان آب در بازه‏ مکانی با طول حدود 6/1 کیلومتر از رودخانه تجن در شمال سرخس و پایین دست روستای نوروزآباد پرداخته می شود.

    مواد و روش ها

    در گام نخست این پژوهش، نقشه بزرگ مقیاس توپوگرافی با مقیاس 1:2000 تهیه گردید و در سه مقطع از مقاطع نقشه برداری شده به اندازه گیری پارامترهای جریان پرداخته شد و بیشترین تاکید بر روی قوس‏های متوالی و مقاطع نزدیک آبشکن‎ها و پشته های رسوبی در رودخانه بود تا بتوان تاثیر جریان های ثانویه و نیروهای گریز از مرکز را بر فرسایش کناره ها و همچنین اثر هیدرولیکی آبشکن و پشته های رسوبی بر الگوی جریان بررسی کرد. با استفاده از داده‎های توپوگرافی حاصل از نقشه برداری زمینی و تهیه مدل هندسی و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف و نیز اندازه‎گیری میدانی، مشخصات جریان شامل سرعت و عمق، مدل هیدرودینامیکی دو بعدی اجرا گردید. به منظور ارزیابی تغییرات پروفیل طولی سرعت، توزیع تنش برشی و عمق جریان در بخش‏های انحنادار رودخانه و همچنین محدوده‏های مجاور آبشکن و پشته‏های رسوبی، مقادیر شبیه سازی شده با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. در پایان، از دو معیار آماری RMSE و MAPE، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج بیانگر دقت مناسب مدل در پیش بینی پارامترهای جریان در مجاور آبشکن‏ها و پشته های رسوبی است همچنین این مدل با دقت مناسب موقعیت های حداکثر تنش برشی جریان در بستر و کناره ها را نمایش می دهد. نتایج شبیه سازی این تحقیق نیز نشان داد که بردارهای چرخشی و گردابه های جریان بالادست آبشکن ها نسبت به پایین دست آنها بزرگتر هستند و به طور کلی با حرکت به سمت پایین دست این سری آبشکن ها، ابعاد گردابه ها کوچکتر می شوند از طرفی میزان سرعت و تنش برشی در پایین دست آبشکن ها نسبت به بالادست آنها بیشتر است و میزان سرعت جریان با حرکت به سمت پایین دست سری آبشکن ها کاهش می یابد.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق نشان داده که برای دبی مشاهداتی (47 متر مکعب بر ثانیه) و دبی با دوره بازگشت کمتر از 25 سال، آبشکن ها اثرات موضعی بر انحراف جریان و همچنین جلوگیری از پیشروی جریان رودخانه به کرانه سمت چپ دارند لذا آبشکن ها نمی توانند سیل های با دوره بازگشت کمتر از 25 سال را به سمت ساحل شرغی انحراف دهند چونکه تراکم بسیار زیاد پوشش گیاهی و ضریب زبری بالا در ساحل شرقی، امکان ورود جریان با دوره بازگشت زیر 25 سال را نمی دهد.

    کلیدواژگان: آبشکن، پشته‎ رسوبی، CCHE2D، پیچان‏رود، رودخانه تجن
  • امین محمودیان چوپلو، حمید نیک نهاد قرماخر*، حسین یوسفی صفحات 177-194
    سابقه و هدف

    فقر خاک از مواد مغذی از مشکلات اصلی خاک های مراتع خشک و نیمه خشک ایران است. کاربرد اصلاح کننده های خاک می تواند یکی از راه حل های موجود جهت بهبود کیفیت خاک این اراضی باشد. کاربرد بیوچار به علت پایداری این اصلاح کننده خاک در مقابل تجزیه میکروبی و زمان ماندگاری طولانی آن باعث افزایش مواد آلی خاک شده، خصوصیات خاک را بهبود بخشیده و کیفیت علوفه گیاهان مرتعی را نیز افزایش می دهد. مطالعات صورت گرفته در خصوص اثرات کاربرد بیوچار بر خصوصیات خاک و رشد گیاهان اغلب در مزارع مناطق استوایی و خاک های اسیدی انجام شده است. در تحقیق حاضر، اثرات بیوچارهای تولید شده در دماهای مختلف از شاخ و برگ هرس شده درختان هلو بر خصوصیات یک خاک مرتعی با بافت سیلتی-لومی و اسیدیته قلیایی که شاخص مراتع قشلاقی استان گلستان می باشد، بررسی می گردد.

    مواد و روش

    شاخ و برگ هرس شده درختان هلو از باغات اطراف شهرستان گرگان تهیه شد و در آزمایشگاه، با استفاده از کوره الکتریکی و در دماهای 200،300، 400 و 500 درجه سانتی گراد و با زمان ماندگاری یک ساعت، بیوچارهای مختلفی تولید شد. سپس، خصوصیات بیوچارهای تولید شده شامل اسیدیته ، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم محلول اندازه گیری شد. خاک مورد استفاده در پژوهش حاضر از عمق 20-0 سانتیمتری ایستگاه آموزشی پژوهشی منگالی واقع در شمال غرب شهرستان آق قلا در استان گلستان برداشت شد و برخی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک آن قبل از تیمار شدن با بیوچار اندازه گیری شد. خاک، با بیوچارهای تولید شده در دماهای مختلف (200، 300، 400 و 500 درجه سانتی گراد) در چهار تکرار تیمار شد و به مدت 56 روز در انکوباتور قرار گرفت. پس از اتمام دوره انکوباسیون، از خاک گلدان ها نمونه برداری انجام شد و خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی آن ها اندازه گیری شد.

    یافته ها

     نتایج نشان داد که خاک تیمار شده با بیوچار تولید شده در دمای 200 درجه سانتی گراد دارای کمترین اسیدیته (1/8) و خاک تیمار شده با بیوچار تولید شده در دمای 500 درجه سانتی گراد دارای بیشترین اسیدیته (79/8) است. بیشترین و کمترین افزایش در مقادیر ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، کربن آلی، ازت کل، بیوماس میکربی و تنفس میکربی به ترتیب در خاک تیمار شده با بیوچارهای تولید شده در دماهای 400 و 200 درجه سانتی گراد مشاهده گردید.

    نتیجه گیری

     کاربرد بیوچار شاخ و برگ هرس شده درختان هلو که در دمای 400 درجه سانتی گراد تولید شده اند، جهت اصلاح خصوصیات خاک های قلیایی مراتع خشک و نیمه خشک توصیه می شود.

    کلیدواژگان: دما، بیوچار، خاک قلیایی، مرتع قشلاقی
  • جهانگیر رودبارانی، جواد مظفری*، سید اسدالله محسنی موحد صفحات 195-210
    سابقه و هدف

     سیستم آبیاری بارانی رین فلت یک سیستم نوین آبیاری بوده که کارآیی آن می تواند در عملکرد محصولات مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به اینکه سطح قابل توجهی از اراضی استان مرکزی به کشت لوبیا اختصاص داده می شود و از طرفی تاثیر آبیاری روی لوبیا به روش قطره ای تیپ و بارانی رین فلت در این منطقه ناشناخته است، لذا هدف از این پژوهش، تعیین مناسب ترین سیستم آبیاری با هدف افزایش بهره وری و کاهش مصرف آب برای کشت لوبیا می باشد. همچنین در این پژوهش، آبیاری شیاری به عنوان تیمار شاهد در نظرگرفته می شود.

    مواد و روش ها

    به منظور مقایسه بهره وری مصرف آب در کشت لوبیا تحت سیستم های آبیاری شیاری، بارانی رین فلت و قطره ای تیپ، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. همچنین وضعیت توزیع کود ازته در عمق خاک، بین دو سیستم آبیاری بارانی رین فلت و قطره ای تیپ مورد مقایسه قرار گرفت. کود اوره در سه نوبت شامل مرحله ظهور سه برگچه سوم، شروع گلدهی و مرحله پرشدن دانه ها استفاده گردید. برای اندازه گیری رطوبت خاک از دستگاه TDR استفاده شد. عملکرد بیولوژیک محصول، عملکرد دانه، شاخص برداشت و کارآیی مصرف آب در تیمارهای آزمایشی تعیین گردید. نهایتا قبل از کشت و بعد از برداشت، از عمق های صفر تا 120 سانتی متری خاک نمونه برداری صورت پذیرفت و به وسیله دستگاه کجلدال اتوماتیک میزان ازت خاک تعیین گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که اثر روش های مختلف آبیاری بر تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در بوته در سطح احتمال 5 درصد و بر مقدار آب مصرفی در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. روش آبیاری رین فلت موجب افزایش در عملکرد دانه به میزان حداکثر 5/29 درصد و افزایش عملکرد بیولوژیک به میزان حداکثر 8/27 نسبت به روش آبیاری تیپ و شیاری گردید؛ اما این افزایش معنی دار نبود. اختلاف بهره وری آب در روش های رین فلت و تیپ اختلاف معنی داری نداشتند، اما اختلاف آن ها با سیستم شیاری معنی دار بود. بیشترین بهره وری فیزیکی آب با میانگین 360 گرم ماده خشک به ازای هر متر مکعب آب مصرفی به روش آبیاری تیپ تعلق داشت؛ اما این برتری نسبت به روش آبیاری رین فلت تنها 8/2 درصد بود. میزان آبشویی ازت در عمق صفر تا 30 سانتی متر و 30 تا 60 سانتی متر در روش آبیاری رین فلت بیشتر از روش آبیاری تیپ بود؛ اما آبشویی قابل توجهی از این عنصر در اعماق 60 سانتی متر و بیشتر خاک مشاهده نشد. با توجه به نسبت هزینه های اجرای هر یک از روش های آبیاری در مقایسه با محصول تولیدی، مشخص گردید که هزینه اجرای سیستم آبیاری تیپ نسبت به هر کیلوگرم لوبیای تولید شده، در حدود 7/2 برابر سیستم آبیاری رین فلت بود.

    نتیجه گیری

    بهره وری فیزیکی آب در آبیاری رین فلت با آبیاری قطره ی تیپ اختلاف معنی داری ندارد، اما اختلاف آن با آبیاری شیاری معنی دار می باشد. با این حال، کشت لوبیا با استفاده از روش آبیاری بارانی رین فلت به دلیل بهره وری اقتصادی مناسب تر در مقایسه با سیستم های آبیاری قطره ای تیپ و آبیاری سطحی شیاری، توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: بهره وری اقتصادی، کارآیی مصرف آب، روش های آبیاری، توزیع ازت
|
  • Seyyed Hossein Mojtahedi, Mahmoud Faghfour Maghrebi * Pages 1-21
    Background and Objectives

    The construction of aprons and diversion dams on alluvial beds have important role in rivers protection. Design of such hydraulic structures on permeable foundations is required to determine hydraulic gradients and seepage discharge after the downstream end of the structure. This important issue is well done by seepage flow analysis. The seepage flow may occur in or beneath hydraulic structures and also from the bed of open channels. One of the existing methods for analyzing seepage flow and solving Laplace’s equation is the application of analytical solution which is usually based on the theory of conformal mapping. The hydraulic gradients at the end of downstream and seepage discharge passing beneath diversion dams could be controlled by cutoff walls. In the present paper, analytical closed-form equations for the variations of hydraulic gradients and seepage discharge are presented as a function of the distance from downstream end for various arrangements of cutoff walls. The porous media beneath the structure is assumed to have infinite depth. The problem is solved for four scenarios: cutoff wall at downstream end, cutoff wall at upstream end, double cutoff walls at both ends and the structure with depressed floor.

    Materials and methods

    In this paper, hydraulic gradients and seepage discharge have been obtained with respect to the distance from downstream end by the use of conformal mapping and an approach based on Darcy’s equation. Indeed, this method is the extension of Pavlovsky’s solution. The Schwarz-Christoffel transformation is used in conformal mapping.

    Results

    Based on the resulting equations, non-dimensional charts have been produced for the variations of hydraulic gradients and seepage discharge with respect to the distance from downstream end and the length of structure. Assuming b is the length of structure, s is the depth of cutoff wall, x is the distance from downstream end, and d is the depth of depressing floor, at constant ratios of b/s or b/d , the hydraulic gradients values are decreased with increasing the distance from the end and also at constant ratios of x/s or x/d , the hydraulic gradients values are decreased with increasing the b/s or b/d ratios. For limiting the seepage discharge in a determined value which is passed from the downstream end of the structure, the value of b/s in the case of cutoff at upstream end is greater than double cutoffs, cutoff at downstream end and, depressed floor, respectively.

    Conclusion

    Based on the obtaining charts, the results show that the cutoff wall at the downstream end is more effective than the others and the hydraulic gradients in the case of depressed floor is less than the other cases

    Keywords: Conformal mapping, Darcy’s equation, Seepage, Hydraulic gradients, Pavlovsky’s method
  • Hamid Shirvani Ichi, Sayyed Hassan Tabatabaei *, Mahdi Ghobadinia, Negar Nourmahnad Pages 23-42
    Background and objectives

    In drip irrigation systems, the low surface reactivity of the sand filter for physical-chemical treatment led to the use of other filter media that increase the retention capacity of wastewater contaminants along with the sand. The purpose of this study was firstly to compare the application of sand and geotextile with zeolite in filters to reduce nitrate pollution in wastewater and secondly to compare the quality parameters of Shahrekord University effluent with international standards.

    Materials and Methods

    This research was conducted at Shahrekord University in 2014-2015. The wastewater used in this project was prepared from an observation well located near the east door of Shahrekord University. In order to investigate the nitrate status, a factorial experiment was performed in a completely randomized design with three replications. Treatments include control treatment Ctrl (sand without application of zeolite), geotextile without application of zeolite J, sand-geotextile without application of zeolite SJ, sand with zeolite SZ, geotextile with zeolite JZ, and geotextile sand with zeolite. The treatments were poured into cylindrical columns made of PVC tubes. Inlet effluent nitrate and wastewater were measured with a spectrophotometer. The total suspended solid, EC, pH, sodium, calcium and magnesium in the effluent were determined and compared with the standards. Statistical analysis was performed using SAS software.

    Results

    The results showed that the filters had a significant effect on the effluent nitrate passed from the columns (P<0.01). JZ, SJZ, and SZ treatments showed the highest nitrate reduction with 57, 55, and 52%, respectively. Sand treatment did not affect nitrate as expected. Measurements showed that the amount of nitrate in Shahrekord University effluent for irrigation was less than the allowable amount of some organizations, but was not suitable for irrigation according to the FAO standard. Also, the amount of EC (1.02 dS/m) and suspended solid (109.6 mg/L) was too much for irrigation according to most standards, but the pH and SAR of the effluent were sufficient to be used for irrigation. The minimum and maximum pH values were 7.2 and 8.03, respectively, which were lower than the maximum value of all standards. The measured SAR of the effluent entering the filters was 2.14, which was allowed according to the standards in terms of application in irrigation.

    Conclusion

    This study showed that sand filters alone did not affect the amount of suspended load in the effluent, but using geotextiles and zeolite in sand filters can reduce nitrate pollution from effluent. The amount of sodium, and total calcium and magnesium in the effluent was higher than the allowable amount for use in irrigation according to the standards of the US Environmental Protection Agency. But the amount of sodium absorption ratio was less than the allowable amount for use in irrigation according to all standards.

    Keywords: Filter, Irrigation, Pollution, Suspended solid
  • Elnaz Asadi, Somayeh Shirzadi *, Amir Mehrjou Pages 43-62
    Background and objectives

    The excessive use of water resources, particularly in areas where water resources are scarce and demand is much higher, has led to clashes between the various stakeholders that benefit from water extraction and water allocation. Most decision problems in natural resources management involve opposing objectives such as maximizing economic profit and minimizing negative environmental effects. Current research aims to find a compromise solution between economic and environmental objectives in Qarehsou reservoir basin.

    Materials and methods

    Qarehsou basin is an important agricultural center in Golestan Province. Assessment of changes in water levels indicates an increase in water extraction, especially groundwater in such basin. In order to achieve economic and environmental goals, five scenarios were analyzed, including 10%, 20%, 30%, 40%, and the maximum withdrawal of water. Then, optimal cropping pattern and optimum amount of water extraction were determined, using positive mathematical programming model and asymmetric Nash solution, respectively. In this research, the two primary stakeholders, or players, are economic benefit, whose payoff goes to the local farmers (player 1), and the reduction of water resources, whose payoff goes to the community residents (player 2). The total water extraction volume is the decision variable.

    Results

    The result of applying positive mathematical programming indicate that the cropping pattern has changed toward more profitable crops. According to our results from a game theory application, we observe that the optimal decision will depend on the relative importance weights assigned to the conflicting objectives. When economic benefit is considered as the only objective, the optimal groundwater withdrawal is at its maximum level. On the opposite extreme, when only the environment is considered, the optimal groundwater withdrawal decision is to extract the minimum volume of groundwater. Given the equal weights for economics and environmental goals, the optimal extraction of water resources is 175 million cubic meters. Accordingly, the amount of water extraction can be reduced by 27% to achieve environmental goals.

    Conclusion

    This study illustrates how game theory can be used to obtain tradeoffs in a straightforward and understandable manner to facilitate an objective assessment of benefits to the various stakeholders and decision makers. Based on the results from our game theory application, in a case of equal weights which are given to both economic and environmental impacts, the optimal withdrawal of water resources is less than the current withdrawal. Therefore, the economic benefits should be balanced with associated negative environmental impact of water withdrawal.

    Keywords: Game theory, Asymmetric Nash Equilibrium, Positive Mathematical Programming, Qarehsou Basin
  • Khalil Ghorbani *, Saber Jamali Pages 63-81
    Background and objectives

    Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a species belonging to the family Amaranthaceae s.l., domesticated at least 5000 years ago in the Bolivian-Peruvian highlands. Quinoa is a nutritious herb with favorable nutrition and potential for growth and production in adverse environmental conditions that can withstand salinity. Use of sea water in agriculture will increase farmers' income, sustainable production and food security. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of mixed management of seawater with freshwater on the growth properties of quinoa Sajama cultivar.

    Materials and methods

    To investigate the reduction of seawater salinity on growth and yield of quinoa Sajama cultivar, this study was conducted in a completely randomized design with three replications and based on potted cultivation in greenhouse conditions at Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources in 2016. At sixth-leaf stage, plants were exposed to 5 saline irrigation treatments, i.e., the control treatment (S1: 0.5 dS.m-1), 15 (S2: 4.3 dS.m-1), 30 (S3: 8.0 dS.m-1), 45 (S4: 11.8 dS.m-1), and 60 percent mixture of seawater and tap water (S5: 15.5 dS.m-1). Salinity stress was initially applied by irrigating the pots with saline water resulting from a mixture of 15% of the sea and tap water, and gradually the salinity of irrigation water increased until reaching the treatments being studied. After eighty-five days of germination, plants were harvested and plant height stem, leaf, and panicle fresh weights, no.of branches and inflorescence, grain and panicle yield, and 1000-kernel weight/plant. Shoot were oven dry for 48 h at 70 C and shoot biomass was recorded. Grains were collected from panicle to record 1000-grains weight and grain yield/plant.

    Results

    The results inducted the effect of different moderation of irrigation regimes on the stem, leaf, and panicle fresh weights, grain and panicle yield, 1000-kernel weights, and plant height were highly significant (P<0.01), but branches and panicle number were significant at the 5 percent levels (P<0.05). The highest amount of 1000 kernel weights, grain, and panicle yield (4.8, 15.93, and 18.52 gr) were measured at irrigation by freshwater The results showed that increasing the salinity of irrigation water decreased some traits of growth and yield (stem, leaf, and panicle fresh weights, no.of branches and inflorescence, grain and panicle yield, 1000-kernel weight/plant, and plant height). Because in most irrigation traits mixing 15 and 30% of seawater and freshwater has resulted in less decline compared to other treatments, this treatment is recommended to irrigate quinoa in irrigation conditions with saline water of the Caspian Sea. Fifteen and 30 percent mixture of seawater and freshwater has resulted in decreasing 1000-kernel weights 22.9 and 27.1 percent, respectively.

    Conclusion

    In conclusion, saline irrigation provoked a decrease in quinoa plant growth and yield compared with non-saline irrigation; meaning that the morphological properties and yield of quinoa plants will be decreased due to salt stress. In conclusion, the highest values in most of the morphological traits were observed when using salinity irrigation water at a rate of 4.3 dS m-1 to irrigate quinoa plant under greenhouse conditions, which proves the high resistance of quinoa to salinity stress.

    Keywords: 1000 kernel weights, Greenhouse condition, Mixture of water regimes, Quinoa, Seawater
  • Elham Amani, AhmadReza Ghasemi *, MohammadReza Nouri, Hamidreza Motaghian Pages 83-101
    Background and Objectives

    Water scarcity is the most important problem in agricultural development, especially in arid areas. Therefore, the study of strategies to increase water use efficiency must be considered. Providing methods to control and reduce soil evaporation can be a suitable way to increase water use efficiency. Soil surface Evaporation can be considered as the main part of water balance components in arid areas that cause water wastage. One of the ways to control and reduce evaporation from the soil is to use natural amendments. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of three minerals including bentonite, vermiculite and zeolite on the amount and intensity of evaporation from the soil surface in a period of 4 months from Tir (July) to Mehr (October).

    Materials and Methods

    This study was conducted as a completely randomized design (CRD) with 10 treatments and three replications at Shahrekord University. The studied treatments in this research include 3 types of natural amendments (bentonite, vermiculite and zeolite) at three levels of 0.5, 1 and 2% with a control treatment (soil without any amendment). These natural minerals were mixed in soil of whole pots. The amount of evaporation was measured by measuring the amount of irrigation water of each pot and outlet water of them and based on the water balance equation. Moisture content was measured with a hygrometer at two depths of 5 and 15 cm. Finally, the soil moisture characteristic curve for each treatment by using of pressure plate was obtained and compared.

    Results

    The results showed that among the three studied minerals, the highest reduction in soil evaporation was related to bentonite. The two minerals vermiculite and zeolite also significantly reduced evaporation compared to the control treatment, but the difference between them was not significant. Among the studied treatments, the highest reduction effect on evaporation was observed in 2% bentonite mixed with soil and the lowest effect was observed in 0.5% zeolite treatment. This treatment did not show a significant difference with the control, but 2% bentonite treatment significantly reduced the rate of evaporation compared to the control by 6.4%. The results the soil moisture in the treatments was the opposite of the evaporation results. In the treatments where the evaporation rate was lower, the moisture content increased. Due to the significant effect of the three minerals on the soil moisture, the soil moisture curve in the studied treatments has also changed compared to the control.

    Conclusion

    The use of natural soil amendment in addition to preventing soil contamination, helps to improve soil structure to reduce evaporation. Overall, due to the highest effect of using 2% bentonite on significant decreasing of soil evaporation therefore, this soil amendment can be recommended to control of evaporation from soil.

    Keywords: Vermiculite, Bentonite, Zeolite, Evaporation, Soil Characteristic Moisture Curve
  • Leila Zandi, Zeinab Jafarian *, Ataollah Kavian, Yahya Kooch Pages 103-121
    Background and Objectives

    Management practices such as land use change is one of the main components of global change that affects the process, structure and function of ecosystems by changing microbial communities (due to their role in the decomposition of organic matter and food mineralization(.Changes in soil biological characteristics due to land use change and management practices may lead to significant changes in soil organic carbon dynamics, soil microbial respiration and affect nutrient cycle and plant growth. Therefore, to better understand human management on carbon cycle, it seems necessary to understand the correlation between soil microbial properties during land use change.

    Materials and Methods

    The aim of this study was to investigate the temporal dynamics of soil microbial characteristics during land use change in rangelands around Kiasar Chahardangeh city of Mazandaran. For this purpose, in this basin, the studied habitats were including Erost village with pastures turned into agricultural lands (barley) and orchards (apples and walnuts) with an age of more than 30 years, with a control pasture, Vavsar village with pastures turned into lands. Agriculture (barley) and orchard (apple and walnut) with an age of more than 20 years and also rangelands converted to garden use (apple and walnut) less than 10 years, with a control rangeland and Ara village with rangelands converted into agricultural land (Barley) less than 10 years old with a pasture. Soil sampling in each land use was done systematically randomly from two depths of 0-15 and 15-30 cm.In total, nine soil samples from landuses were transferred to the laboratory for analysis of soil physico-chemical characteristics including texture, bulk density, moisture content, organic carbon, total nitrogen, pH and microbial characteristics including Basal respiration, Substrate induced respiration, Microbial biomass carbon, Microbial biomass nitrogen and Microbial biomass phosphorus, qCO2, microbial ratio and carbon capability index.

    Results

    The results showed that the highest amount of physicochemical characteristics (except sand and silt percentage and bulk density, pH and C/N) and soil microbial characteristics (qCO2, microbial ratio and carbon capability index and MBC/MBN) at both depths and mean depths belonged to orchard land uses older than 20 and 30 years. Principal Component Analysis (PCA) indicates that over time, higher values of microbial activity and soil fertility in the orchard uses are older than 20 and 30 years with a completely different location on the axis. In general, the results of this study showed that the variability of organic carbon, total nitrogen, acidity and soil moisture content in the long run caused an increase in microbial respiration rate (Basal respiration and Substrate induced respiration), While the qCO2 in the orchard less than 10 years old and control rangeland for lands older than 20 years, also the microbial ratio in the control rangeland for lands less than ten years old had the highest value, while the carbon capability index showed no significant difference between users of different ages.

    Conclusion

    In general, the results of this study showed that soil characteristics in orchard uses with older ages were in a better condition. Also, variability in soil physicochemical properties changed the microbial characteristics of the soil over time. Therefore, it is suggested that long-term studies and management strategies to reduce uncertainty and estimate the rate of organic carbon pool of ecosystems, which are not unrelated to soil microbial characteristics, are considered necessary during land use change.

    Keywords: Carbon pool, temporal dimension, Microbial respiration, Microbial characteristics, Land use
  • Behzad Tajari, Mehdi Meftah *, Mohsen Solimani Babarsad, AmirAhmad Dehghani Pages 123-140
    Literature and Aim

    The opening and closing of the miter gates in the river direction have a special complexity that makes it necessary to study its effect on the bed scouring pattern. The present study was performed on miter gate gates (in the single gate opening position) and investigated the effect of a single miter gate opening on the scouring volume of the river bed (case study; Bahmanshir shipping gate). Timothy Loved (2012) used a physical model to investigate the condition of the upstream scour of the Dam of Mississippi River. The results showed that several holes were formed, the deepest of which is about 1.22 meters deep.

    Materials and Methods

    Based on the available laboratory facilities and conditions and the principle of similarity, a physical model with a scale of 20 (LR = 20) was constructed. The present study tests were performed on the experimental flume in the hydraulic laboratory of Khuzestan Water and Power Industry Research Institute. In this study, the physical model of the miter gate was placed inside a rectangular flume 6 m long, 1.30 m wide, and 0.5 m deep. The depth of sediment from the half-flume to the end (approximately 3 m in length) was 20 cm and no sediment was considered upstream of the miter gate. Sediment particles used in the present study were supplied from Bahmanshir River, their average diameter (D50) was 0.25 mm (D50 = 0.25 mm) and determined by the Geotechnical Laboratory; Sedimentary particles were silt. In the direction of flow conveyance, the volume and amount of discharge were controlled by a valve and a digital flow meter. The flow slowly and with low discharge entered the flume and the desired hydraulic head was checked and recorded on both sides of the miter gate (upstream and downstream of the miter gate) and finally, the flow enters the pumping tank through the downstream channel after passing through the miter gate and the navigation lock area and returns to the cycle. The Miter gate was tested with different discharge ratios as well as different opening speeds when one of the miter gate gates was opened. The miter gate in this study was made of Teflon; Using a laser meter, the data of the flume bed elevation (erosion and sedimentation) were read, the values of which were calculated by volume.

    Discussion

    According to the results of Buckingham's dimensional analysis, several experiments were performed to determine the effect of parameters such as miter gate opening velocity ratio (2, 2.4, 3) and different discharge ratios (0.5, 0.75, and 1) on the scouring volume was done along the flume.

    Conclusion

    The results of the study of the effect of miter gate opening rate ratio on volume and scour depth showed that in general, with increasing valve opening speed, scour volume increased and decreased, which was due to flow concentration for a longer time at lower opening speed and caused erosion. The depth was greater than the opening speed of the valve. The results showed that with increasing the opening speed of the valve, the erosion volume increased up to 17.3%, and also with increasing the opening speed of the valve, the erosion depth decreased to 23%. It should be noted that with increasing flow, both the depth and the volume of the erosion hole increased, the depth of erosion increased to 18% and the volume of the hole increased to 17%. Regarding the hydraulic head, the results showed that with increasing the hydraulic head, the erosion depth increased to 42% and the scour volume increased to 85%.

    Keywords: mitergate, scouring Volume, mitergate opening velocity ratio, Discharge ratio
  • Amirhosein Attaran, Ali Dehnavi * Pages 141-158
    Background and objectives

    The concept of water footprint is used to know the volume of water used in the production of various crops. Considering that the two potato and tomato crops on a Country scale, have the highest amount of waste compared to other crops, Therefore, in this study, the harvest stage losses of these two crops were studied in four fields located in Isfahan and in two irrigation methods. Finally, using water footprint, the volume of water lost due to waste of the mentioned products was calculated.

    Materials and methods

    In the present study, first, the inflow of water to each field was measured and the gross irrigation volume of the crops was estimated using the irrigation program of the relevant fields. Then, using CROPWAT software and Climate data of stations close to the study area (east of Isfahan and Kabutarabad), the net irrigation requirement of crops was determined. Then, using the weighing method, the yield of products and the weight of lost crops were determined. Finally, water footprint was calculated for each crop and the volume of water lost due to their waste was estimated.

    Results

    According to the results of this study, the average losses of potato and tomato crops in the harvest stage are estimated to be 4.8 ± 1.3 and 8.5 ± 0.8 percent of their total harvest, respectively. The total water footprint of potato crop in furrow and drip irrigation method is equal to 277.8 and 129.7 (m3 ton-1), respectively, while the amount of total water footprint for tomato crop is equal to 145.1 and 175.2 (m3 ton-1).

    Conclusion

    Based on the percentage of losses of potato and tomato crops and the average use of their total water footprint and also, according to the annual production of these crops in Isfahan and the country, the average volume of water lost due to waste of these two crops and only in Harvest stage is estimated to be 4.2 (minimum 2.9 and maximum 5.7) and 128 (minimum 102 and 152.9) Mm3 year-1 in Isfahan and the country, respectively. However, based on the total waste of these two crops from harvest to consumption, the average volume of water lost due to them is equal to 17.4 (minimum 11.5 and maximum 23.2) and 482 (minimum 380.3 and maximum 583.6) Mm3 year-1 is estimated, so the management of waste water from crop waste is important in the management of water resources allocated to the agricultural sector.

    Keywords: Crop losses, Water losses in agriculture, Water management, water footprint
  • Gholamreza Khosravi *, Abdolreza Bahremand, Mehdi Teimouri, Sajad Ahmad Usefi Pages 159-175
    Background and objectives

    The transverse dike has many applications for River bank erodibility stabilization and consolidation. Water flow pattern, erosion and sedimentation around the transverse dike are dependent of various factors, Such as transverse dike type, geometry sections, sediment transport capacity and etc. In This study With regard to the significance role of the flow velocity and shear stress forces on river bank erosion, two-dimensional numerical modeling as CCHE2D was performed to Numerical Simulation of the Transverse Dike and Islands effect over Water Flow Pattern in Natural Meandering of the Tajan River (in the north of Sarakhs and downstream of Noruzababd village- Razavi Khorasan Province, Iran).

    Materials and methods

    In the first step of this study, a large topographic scale map was prepared with scale 1: 2000. And in three sections of the surveyed sections, the flow parameters were measured. Using topographic data obtained from field surveys and then the geometry model and the computational mesh (grid) with different dimension and also field measurements of flow characteristics such as velocity and depth, the two-dimensional hydrodynamic model was run. Simulated data were compared with observed ones in order to assess the velocity horizontal profile gradients, the distribution of shear stress and the flow depth condition in curved parts of the river channel and around the transverse dike and islands.Furthermore, two statistical criteria (RMSE and MAPE) were used to evaluate the performance of the model.

    Results

    The results indicated that the simulated values are in good agreement with the field measurements. In the study area, water flow pattern around the transverse dike and islands is dependent of hydraulic conditions and at various discharges has different impact on the flow pattern. due to transverse dike and islands, cross-sections reduce, reason increasing the depth, speed and shear stress, sediment transport capacity and bed load.

    Conclusion

    The results of this study show that for Observation discharge (47 m3/s) and discharge with a return period of less than 25 years, transverse dike have local effects on the deviation of the flow, and they cannot lead to the diversion of floods with a return period of less than 25 years to the eastern banks. Because the high density of vegetation and high roughness on the east coast, prevents the distribution of flow to the two natural canals. Key words: Transverse Dike (Epi), Island, CCHE2D, Meandering, Tajan riverKey words: Transverse Dike (Epi), Island, CCHE2D, Meandering, Tajan river

    Keywords: Transverse Dike (Epi), Island, CCHE2D, Meandering, Tajan river
  • Amin Mahmoodin Choplou, Hamid Niknahad Gharmakher *, Hossein Yousefi Pages 177-194
    Background and Objectives

    Soil nutrient deficiency is one of the main problems of arid and semi-arid rangeland soils in Iran. The use of soil conditioners can be one of the available solutions to improve soil quality of these lands. Application of biochar due to stability of this soil conditioner against microbial decomposition and its long durability causes an increase in soil organic matter, improves soil properties and increases forage quality of rangeland plants. Studies on the effects of biochar application on soil properties and plant growth have often been performed in tropical farms and acidic soils. In the present study, the effects of biochar produced at different temperatures from peach trees pruned foliage on silty-loam alkaline rangeland soil properties, which is an indicator of winter rangelands in Golestan province, are investigated.

    Materials and Methods

    Peach trees pruned foliage was prepared from gardens around Gorgan city and in the laboratory using a electric furnace at temperatures of 200, 300, 400 and 500 degrees centigrade, within one hour, various biochars were produced. Then, properties of produced biochars including pH, EC, organic carbon, total nitrogen, adsorbable phosphorus, exchangeable sodium, potassium, calcium and magnesium were measured. Soil used in the present study was collected from the topsoil 0–15 cm at Mangali educational-research station located in the northwest of Aqqala city in Golestan province and some of its physical, chemical and biological properties were measured before being treated with biochar. The soil was treated with biochars produced at different temperatures (200, 300, 400 and 500 ° C) in four replications and incubated for 56 days. At the end of the incubation period, the soil of the pots was sampled and their chemical and biological properties were measured.

    Results

    The results demonstrated that the soil treated with biochar produced at 200°C had the lowest pH (8.1) and the soil treated with biochar produced at 500°C had the highest one (8.79). The highest and the lowest increase in the value of soil CEC, organic carbon, total nitrogen, microbial biomass and respiration was observed in the soil treated with biochar produced at 400°C and 200°C, respectively.

    Conclusion

    The use of peach trees pruned foliage biochar, which is produced at a temperature of 400 ° C, is recommended to improve the properties of alkaline soils in arid and semi-arid rangelands. Based our obtained results, the use of biochars produced at temperatures of 500 and 200 ° C is not recommended.

    Keywords: Temperature, Biochar, alkaline soil, winter rangeland
  • Jahangir Roodbarani, Javad Mozaffari *, Seyed Asadolah Mohseni Movahed Pages 195-210
    Background and objectives

    Rain flat sprinkler irrigation system is a new irrigation system that can be evaluated for its efficiency in crop yield. Due to the fact that a significant area of land in Markazi province is dedicated to bean cultivation and on the other hand, the effect of irrigation on beans by Tape drip and Rain flat sprinkler method in this area is unknown, so the purpose of this study is to determine the appropriate irrigation system with the aim of increasing productivity and reducing water consumption. Also in this study, furrow irrigation will be investigated as a control treatment.

    Materials and methods

    In order to compare water use efficiency and nitrogen fertilizer distribution in dry bean cultivation under the furrow, Rain flat and drip irrigation systems, an experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications in Arak. Urea fertilizer was used three times, including the appearance of the third three leaflets, the beginning of flowering and the stage of filling the seeds. The TDR device was used to measure soil moisture. Crop biological yield, grain yield, harvest index and water use efficiency were determined in experimental treatments. Finally, to investigate the amount of soil nitrogen changes before and after planting, soil sampling was done from zero to 120 cm depth and it was determined by automatic Kjeldahl machine.

    Results

    The results showed that the effect of different irrigation methods on the number of pods per plant and number of seeds per plant was significant at the level of 5% probability and on the amount of water consumed at the level of 1%. The Rain flat irrigation method increases the grain yield by a maximum of 29.5 and increases the biological yield to a maximum of 27.8 compared to the tape and furrow irrigation methods; however, this increase was not significant. Differences in water use in Rain flat and drip methods were not significant, but differences were significant in other cases with the furrow system. The highest physical water efficiency with an average of 360 grams of dry matter per cubic meter of water consumption belonged to the Tape irrigation method; but this advantage was only 2.8% compared to the Rain flat irrigation method. The rate of nitrogen leaching at the depths of 0 to 30 cm and 30 to 60 cm in the Rain flat irrigation method was higher than the drip Type irrigation method; However, no significant leaching of this element was observed at depths of more than 60 cm. Considering the ratio of the costs of implementing each irrigation method in comparison with the crop yield, it was found that the cost of implementing the drip Type irrigation system for each kilogram of beans produced was about 2.7 times more than the Rain flat irrigation system.

    Conclusion

    Physical efficiency of water in Rain flat irrigation is not significantly different from Tape drip irrigation, but it is significantly different from Furrow irrigation. However, bean cultivation using Rain flat sprinkler irrigation method is recommended due to better economic efficiency compared to Tape drip irrigation systems and Furrow surface irrigation.

    Keywords: Economic productivity, Water use efficiency, irrigation methods, Nitrogen distribution