فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال یازدهم شماره 2 (زمستان 1400)
  • سال یازدهم شماره 2 (زمستان 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/12/22
  • تعداد عناوین: 9
|
  • ابراهیم اسعدی اسکوئی*، محمدرضا محمدپورپنچاه، لیلا گودرزی، مجتبی شکوهی صفحات 1-11
    زمینه و هدف

    تبخیر و تعرق به عنوان یکی از مولفه های اصلی چرخه هیدرولوژی، نقش قابل توجهی در برنامه ریزی صحیح آبیاری و مدیریت منابع آب دارد. بنابراین برآورد دقیق این پارامتر ضروری است. به دلیل فقدان داده و کمبود ایستگاه های هواشناسی، تخمین تبخیر و تعرق با محدودیت روبه رو است. بنابراین امروزه مدل های عددی مانند WRF ابزاری قدرتمندی برای تولید و پیش بینی کمیت های هواشناسی (سرعت باد، رطوبت و غیره) مورد نیاز برای تخمین تبخیر و تعرق به حساب می آیند. تاکنون تحقیقی در زمینه ی بررسی تاثیر طرحواره های مختلف مدل WRF بر روی تخمین تبخیر و تعرق برنج انجام نشده است. هدف این مطالعه ارزیابی کارایی مدل WRF و به دست آوردن تنظیمات بهینه برای تخمین تبخیر و تعرق گیاه برنج در جلگه مرکزی گیلان می باشد. 

    روش پژوهش

    مقادیر واقعی تبخیر و تعرق با نصب یک لایسیمتر شالیزاری در یکی از مزارع پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور به ابعاد 150 در 100 متر (5/1هکتار) با مختصات منطقه 37 درجه شمالی و 49 درجه شرقی و ارتفاع 24 متر از سطح دریا اندازه گیری شد. FAO روش پنمن- مانتیث را به عنوان بهترین روش برای تخمین ETo برای انواع اقلیم ها توصیه کرده است. برای برآورد ETo به روش پنمن- مانتیث نیاز به کمیت های آب و هوایی است که این کمیت ها از خروجی مدل WRF حاصل شد. از آنجا که این کمیت ها تاثیر بسزایی در برآورد تبخیر و تعرق دارند، چهار پیکربندی مختلف با استفاده از فیزیک تابش طول موج کوتاه و بلند، لایه سطحی و لایه مرزی برای مدل WRF انتخاب و مورد آزمایش قرار گرفتند. در مرحله بعد، مقادیر اندازه گیری شده تبخیر و تعرق توسط لایسیمتر با مقادیر برآورده شده از خروجی های مدل (با به کارگیری 4 طرحواره های مختلف محلی و غیر محلی) مقایسه و تنظیمات بهینه مدل برای تخمین میزان تبخیر و تعرق مشخص شد. 

    یافته ها

    مقادیر تبخیر و تعرق در بازه ی 7/2 تا 5/8 میلی متر در روز در تغییر است. میانگین ET در طی سه دوره ی مختلف رشد گیاه شامل دوره ی ابتدایی، میانی و انتهایی به ترتیب برابر 63/4، 97/5 و 98/5 میلی متر در روز برآورد شده است. سه پیکربندی 1، 2 و 4 عمدتا در پیش بینی تبخیر و تعرق گیاه برنج، بیش برآورد داشته و مقادیر محاسباتی بیشتر از مقدار اندازه گیری شده توسط لایسیمتر تخمین زده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین میزان RMSE در پیکربندی شماره 4 و به میزان 47/8 و کمترین میزان آن در پیکربندی شماره 3 و به میزان 26/1 رخ داده است. جمع بندی نتایج نشان می دهد که پیکربندی شماره 3 در هر چهار معیار ذکر شده در مقایسه با دیگر پیکربندی ها در پیش بینی تبخیر و تعرق روزانه گیاه برنج بهتر عمل کرده است. نتایج نشان داد که طرحواره ی غیر محلی بکار گرفته شده در مدل نسبت به طرحواره های محلی، تبخیر و تعرق روزانه گیاه برنج را بهتر شبیه سازی می کند. یافته ها نشان می دهد که در طرحواره محلی YSU، دقت پیش بینی ها به طور قابل توجهی افزایش یافته و تنها به میزان 64/0 میلی متر به طور متوسط نسبت به داده های لایسیمتری کمتر برآورد شده است. 

    نتایج

    نتایج نشان داد کاربرد طرحواره مناسب در لایه سطحی و لایه مرزی مدل WRF بر دقت پیش بینی های تبخیر و تعرق تاثیر دارد. نتایج این تحقیق نشان داد که این مدل با کاربرد طرحواره ی لایه مرزی غیر محلی YSU قادر است که مقادیر تبخیر و تعرق گیاه برنج را با دقت قابل قبولی برای یک روز بعد پیش بینی کند که دلیل آن قابلیت بالاتر این طرحواره در پیش بینی پارامترهای موثر بر تبخیر و تعرق (از جمله دما و باد) است. بنابراین مدل WRF می تواند با استفاده از داده های پیش بینی GFS برای چند روز آینده اجرا و با اعمال معادله ی فایو- پنمن- مانتیث بر خروجی های مدل، مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل برای مناطق مختلف کشور محاسبه گردد. از آنجایی که تبخیر و تعرق در ارتباط مستقیم با فرآیندهای ترمودینامیکی جو است، کاربرد دیگر طرحواره های مختلف فیزیک جو (که در این تحقیق مد نظر نبوده است) می تواند نتایج متفاوتی تولید کند.

    کلیدواژگان: پیش بینی تبخیر و تعرق، لایسیمتر، مدل WRF، فائو- پنمن- مانتیث، نیاز آبی
  • محمدرضا دلالیان*، فاطمه ذبیحی، سمیرا سربازرشید صفحات 13-31
    زمینه و هدف

    شوری و سدیمی شدن خاک یکی از مهم ترین فرآیندهای مخرب خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. خاک های سدیمی با تخریب ساختمان خاک، کاهش نفوذپذیری و سرعت حرکت آب در خاک، افزایش رواناب سطحی، پایین آمدن کاربری اراضی، کم شدن تهویه و در نهایت کاهش عملکرد محصولات زراعی مواجه می باشد. در زمینه اصلاح و بهسازی خاک های شور و سدیمی، تحقیقات زیادی مبتنی بر اعمال روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی صورت گرفته است که اعمال روش تلفیقی، موثرترین شیوه در اصلاح و بهسازی چنین خاک هاست. در این پژوهش تاثیر دو اصلاح گر آلی پرمرغ و هومات پتاسیم همراه با آبشویی در بهبود برخی خواص فیزیکی و شیمیایی خاک های شور و سدیمی مورد بررسی قرار گرفته است.

    روش پژوهش

    به منظور انجام تحقیق، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در 16 تیمار با 3 تکرار انجام شد. فاکتور اول نوع ماده اصلاحی (پرمرغ و هومات پتاسیم)، فاکتور دوم مقدار ماده اصلاحی (75/0 و 5/1% وزنی) و فاکتور سوم سطوح آبشویی (بدون آبشویی، 45، 90 و 135 روز انکوباسیون) بود. بعد از نمونه برداری از عمق صفر تا 30 سانتی متری و اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه خاک ها، مواد اصلاح گر با خاک مخلوط و با رساندن رطوبت به حد 8/0-7/0 ظرفیت مزرعه ای (FC)، داخل ستون های خاک اضافه شد. نمونه ها با فواصل زمانی 5/1 ماه در سه نوبت به میزان یک حجم منفذی آبشویی شد. در هر مرحله آبشویی، ویژگی های اسیدیته خاک (pH)، قابلیت هدایت الکتریکی (EC) و نسبت جذب سدیم (SAR) در زه آب و ویژگی های pH، EC،  SAR،  ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)، درصد سدیم تبادلی (ESP)، پایداری خاکدانه های مرطوب (WAS)، کربن آلی (OC) و هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) در ستون های خاک اندازه گیری شد. تجزیه های آماری و مقایسه میانگین ها با آزمون LSD و از طریق به کارگیری نرم افزار SPSS17 و رسم نمودارها با نرم افزارEXCEL  صورت گرفت. 

    یافته ها

      نتایج نشان داد که هومات پتاسیم، موجب کاهش pH خاک و افزایش pH زه آب شده است. با افزایش درصد وزنی اصلاح گر و دور آبشویی، این اثر بیشتر بود. همچنین هومات پتاسیم موجب کاهش ECe خاک شد و این تاثیر با افزایش دور آبشویی بیشتر بود. نتایج بیانگر آن بود که هر چه مقدار ماده اصلاح گر بیشتر باشد، میزان SAR زه آب بیشتر است. با افزایش دور آبشویی، میزان SAR خاک، در هر دو اصلاح گر هومات پتاسیم و پرمرغ کاهش یافت. سطح 5/1% مقدار ماده آلی تاثیر بیشتری بر کاهش SAR نسبت به سطح 75/0% در هر دو اصلاح گر داشت. با افزایش سطح آبشویی، CEC خاک کاهش یافت. پرمرغ 5/1% دارای بیشترین میزان CEC (cmolc.kg-12/31) بود. با افزایش مقدار اصلاح گر میزان CEC خاک افزایش یافت. همچنین با افزایش سطوح آبشویی و مقدار پرمرغ، مقدار ESP خاک کاهش یافت. با افزایش سطح آبشویی در اصلاح گر هومات پتاسیم، %OC خاک کاهش یافت. پایداری خاکدانه های مرطوب خاک با افزایش مقدار ماده اصلاح گر پرمرغ، افزایش یافت. در واقع بیشترین مقدار WAS در تیمار پرمرغ 5/1% (10 درصد) بود. هومات پتاسیم در مقدار بیشتر (5/1 درصد وزنی) موجب کاهش Ks گردید. با افزایش سطوح آبشویی از دور دوم آبشویی به بعد، Ks کاهش یافت. 

    نتایج

    به طور کلی می توان نتیجه گرفت که اضافه کردن اصلاح گرها، موجب افزایش pH و SAR در زه آب و کاهش pH (از 24/8 به 39/7)، EC (از 07/17 به 8/0 dS.m-1) و SAR (از 34/19 به 1/11 (cmolc.l-1)0.5) در خاک گردید. آبشویی، موجب افزایش pH و EC در زه آب و کاهش CEC، ESP در خاک  و کاهش KS با افزایش سطوح آبشویی از دور دوم آبشویی به بعد گردید. اصلاح گر هومات پتاسیم، موجب کاهش OC، Ks و پر مرغ موجب افزایش CEC و WAS و کاهش ESP خاک گردید. در کل اصلاح گر پرمرغ (با درصد وزنی 75/0) همراه با آبشویی برای اصلاح خاک های شور و سدیمی پیشنهاد می گردد.

    کلیدواژگان: پرمرغ، زه آب، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، هومات پتاسیم
  • فرزاد جلیلی* صفحات 33-47
    زمینه و هدف

    کمبود مواد آلی در بیش تر خاک های ایران موجب پدید آمدن مشکلاتی از قبیل ناپایداری ساختمان خاک، کاهش محصول و در نتیجه تخریب اراضی کشاورزی شده است. یکی از روش های بهبود کیفیت خاک و ارتقاء میزان تولید، استفاده از مواد زاید صنعتی ارزان قیمت مانند خاک اره می باشد. خاک اره به دلیل هدایت الکتریکی پایین، محتوای کم فلزات سنگین، توانایی ایجاد خلل و فرج و هوادهی بهتر و ظرفیت نگهداشت بالای آب، می تواند به عنوان یکی از گزینه ها جهت بهبود خواص فیزیکی و کیفیت خاک باشد. بنابراین هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر نیتروژن و ضایعات خاک اره بر شاخص های کیفیت خاک در کشت لوبیا چیتی می باشد. 

    روش پژوهش

    آزمایش به صورت اسلپیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در شهرستان خوی اجرا گردید. خاک اره در چهار سطح صفر، پنج، 10 و 15 تن در هکتار به عنوان فاکتور اصلی و کود نیتروژنی اوره در سه سطح، 75، 150 و 225 کیلوگرم در هکتار به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شد. خاک اره و نصف کود نیتروژنی مطابق تیمارهای آزمایش همزمان با آماده سازی کرت ها مصرف و با خاک مخلوط شد. باقیمانده کود نیتروژنی در مراحل استقرار کامل گیاه و شروع گلدهی مصرف شد. مطابق نتایج آزمون خاک کودهای پتاسیمی و فسفری در خاک مصرف نشد. صفات تعداد نیام در بوته، عملکرد دانه، شاخص برداشت و پروتیین در لوبیا اندازه گیری شد و پس از برداشت محصول برخی از شاخص های کیفیت خاک شامل کربن آلی، تخلخل، درصد اشباع رطوبتی، FC، PWP، جرم مخصوص حقیقی و ظاهری و میانگین وزنی قطر خاکدانه تر (MWDwet) اندازه گیری شد. 

    یافته ها

    نتایج نشان داد که خاک اره و کود نیتروژنی تاثیر معنی داری بر صفات مورد مطالعه در لوبیا و خصوصیات خاک داشت. با افزایش در سطوح هر دو فاکتور تمامی صفات مورد مطالعه افزایش یافت. بر اساس نتایج مقایسه میانگین ها، بیشترین عملکرد دانه به میزان 1302 کیلوگرم در هکتار با مصرف 225 کیلوگرم در هکتار اوره به دست آمد که نسبت به سطوح 150 و 75 کیلوگرمی آن به ترتیب 9 و 44 درصد افزایش داشت. هم چنین با افزایش مصرف خاک اره، کلیه صفات مورد مطالعه در خاک ارتقاء یافت و چنین روندی در مصرف کود نیتروژنی در برخی صفات هم مشاهده شد. در سطوح خاک اره مصرفی نیز بیشترین عملکرد به میزان 2/1269 کیلوگرم در هکتار با مصرف 15 تن در هکتار خاک اره به دست آمد که در مقایسه با تیمار عدم مصرف آن 2/21 درصد افزایش داشت. از لحاظ خصوصیات خاک، خاک اره بر کلیه صفات مورد بررسی و کود نیتروژنی بر کربن آلی، جرم مخصوص ظاهری و MWDwet تاثیر معنی داری داشت. 

    نتیجه گیری

    کاربرد خاک اره به عنوان ماده آلی تاثیر مثبت بر خواص فیزیک و شیمیایی مورد مطالعه خاک داشت، به طوری که کاربرد آن در خاک، باعث بهبود تخلخل، کربن آلی و افزایش محتوای آب خاک در حالت ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دایم شد. بنابراین خاک اره می تواند به عنوان یک کود آلی مناسب و مقرون به صرفه و هم چنین برای جبران کمبود مواد آلی در خاک و به دنبال آن بهبود شرایط نامناسب خاک استفاده شود.

    کلیدواژگان: ساختمان خاک، خواص خاک، عملکرد، ماده آلی
  • فرزاد خضری، محسن ایراندوست*، نوید جلال کمالی، نجمه یزدان پناه صفحات 49-68
    زمینه و هدف

    تغییر اقلیم یکی از عوامل مهمی است که بخش های مختلف زندگی انسان روی کره ی زمین را تحت تاثیر قرار خواهد داد و تاثیرات زیانباری بر منابع زیست محیطی، اقتصادی اجتماعی و به ویژه منابع آب خواهد داشت. آگاهی از تغییرات اقلیمی در زمینه خشکسالی می تواند برنامه ای جامع در حوزه های مختلف مدیریتی در خصوص پایش خشکسالی ها و خطرات احتمالی ناشی از آنها ارایه دهد. پدیده خشکسالی در هر منطقه ای حتی مناطق مرطوب ممکن است اتفاق بیافتد. این پدیده به عوامل و پارامترهای مختلفی وابسته بوده و یکی از مهم ترین نمادهای این پدیده یعنی وقوع خشکسالی کاهش میزان بارندگی است و در نتیجه تجزیه وتحلیل داده های بارش برای بررسی خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از مطالعه حاضر تحلیل دو متغیره خشکسالی با استفاده از دو شاخص SPI و SPImod و توابع مفصل می باشد 

    روش پژوهش

    در این تحقیق به منظور مدل سازی تحلیل چند متغیره خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه با بکارگیری سناریوهای انتشار RCP8.5 و RCP4.5 و نیز با بکارگیری مدل های گردش عمومی جو با استفاده از داده های تاریخی (2010-1991)، برای سه افق نزدیک (2030-2011)، متوسط (2065-2046) و دور (2099-2080) شبیه سازی و تولید داده گردید سپس با استفاده از داده های تولیدی، توسط شاخص SPImod و توابع مفصل، تحلیل چند متغیره خشکسالی در محیط نرم افزار متلب صورت گرفت. در بیان کلی تر، در ابتدا با استفاده از شاخص های مذکور (دو شاخص SPI و SPImod) مشخصات شدت و مدت خشکسالی استخراج، سپس با استفاده از کد نویسی در محیط نرم افزار متلب از هشت خانواده توابع مفصل ارشمیدسی استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج حاصل از تحلیل چند متغیره نشان داد که تابع مفصل جویی به عنوان تابع مفصل برتر جهت تحلیل چند متغیره خشکسالی (برای تحلیل توام شدت و مدت خشکسالی برای منطقه مورد مطالعه) می باشد. همچنین نتایج حاصل از احتمال و دوره بازگشت توام نشان داد که در دوره های آتی حداقل خشکسالی های هم سطح خشکسالی های تاریخی و حتی شدیدتر رخ خواهد داد. بدین صورت که بامطالعه ی دوره بازگشت های توام و شرطی و کندال، نتایج نشان داد که در یک سطح احتمال بحرانی معین، مقدار دوره بازگشت کندال خیلی بیشتر از دوره بازگشت استاندارد می باشد، بطوریکه این تفاوت با افزایش آن مقدار معین، افزایش می یابد 

    نتایج

    در نهایت نتایج حاصل از تحقیق با رویکرد تغییر اقلیم بر روی خشکسالی هواشناسی دریاچه ارومیه نشان داد که در دوره های آتی شاهد افزایش دما خواهیم بود که این موضوع بر میزان بارندگی های منطقه و منابع آب تاثیر خواهد گذاشت، از طرفی چون که داده های هواشناسی و هیدرولوژیک جهت محاسبات انواع خشکسالی ها بکار می روند بنابراین خشکسالی ها متاثر از تغییرات اقلیم بوده بگونه ای که در دوره های آتی 46 تا 48 درصد ماه ها در افق های مختلف خشک خواهند بود؛ و در آخر، نتایج حاصل از سری زمانی شاخص ها نشان داد که در طی دوره آماری حداقل 40 درصد ماه ها خشک بوده و این شدت خشکسالی ها در ایستگاه ارومیه به مراتب بیشتر از سایرین می باشد و در زمینه عملکرد شاخص ها به منظور تحلیل خشکسالی نتایج نشان داد که استفاده از شاخص SPI اصلاح شده تا حدود زیادی معایب SPI متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص SPI لحاظ می نماید.

    کلیدواژگان: توابع مفصل، تحلیل چند متغیره، تغییر اقلیم، سناریوهای انتشار، خشکسالی
  • نسرین قرهی* صفحات 69-78
    زمینه و هدف

    تاثیر بیوچارها و نانو ذرات رس مختلف بر روی تثبیت و جذب کادمیم توسط گیاهان به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است، اما مطالعات کمی بر روی انتقال بخش های مختلف آلودگی خاک در خاک های شور و قلیایی متمرکز شده است. بنابراین، این فرضیه مطرح شد که حرکت کادمیوم در خاک های آلوده تحت تاثیر استفاده از بیوچار و نانو ذرات قرار می گیرد و انتقال کادمیوم از لایه های بالای پروفیل خاک به لایه های پایین در خاک شور و قلیایی کاهش می یابد. بنابراین پژوهش حاضر به منظور بررسی پالایش خاک های شور و قلیایی آلوده به فلز کادمیوم به وسیله گیاه فلفل دلمه سبز تحت دو ماده اصلاحیه خاک شامل بیوچار و نانو ذره زیولیت انجام شد. 

    روش پژوهش

    پژوهش حاضر تحت دو ماده اصلاحیه خاک شامل بیوچار کاه گندم با نام علمی Triticum؛ و نانو ذرات زیولیت در سطح 5 گرم در کیلوگرم خاک آلوده به کادمیم انجام شد. نمونه های خاک از عمق 0-30 سانتی متری از دشت سجزی، جمع آوری شدند. خاک جمع آوری شده هوا خشک و به منظور آزمایش از الک 5 میلی متری عبور داده شدند و برای آزمایش استفاده گردیدند. خاک آلوده به کادمیم با قرار دادن 500 گرم خاک خشک شده در یک بشر شیشه ای 2 لیتری و مخلوط کردن آن با 250 میلی لیتر نیترات کادمیم g 2/1 Cd, Cd(NO3)2 4H2O)) ایجاد شد. در یک مزرعه بایر در منطقه دشت سجزی سه کرت (پلات) از خاک خالی شد و پلات ها از خاکی که به طور یکنواخت و جداگانه با خاک آلوده و همچنین با بیوچار و زیولیت در سطح 0%  و 5% (w/w) مخلوط شده بود، پر شد. پس از تهیه خاک های آلوده، فلفل دلمه سبز (Capsicum annuum) در شرایط طبیعی در آنها کاشته شدند. 

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیوماس فلفل دلمه سبز با استفاده از بیوچار و زیولیت به ترتیب 2/79 درصد و 3/18 درصد افزایش یافت. غلظت کادمیم در میوه فلفل دلمه سبز در استفاده از بیوچار در مقایسه با هر دو تیمار شاهد و خاک با زیولیت تقریبا 30% کاهش یافت. کادمیم جذب شده توسط ساقه های فلفل دلمه سبز در حدود 50٪ کادمیم کل گیاه بود. کاربرد مقادیر 5 گرم بیوچار و زیولیت بر کیلوگرم خاک به ترتیب سبب نگهداشت 42 درصد و 78 درصد کادمیم خاک در خاک سطحی در مقایسه با خاک زیرین شد. 

    نتایج

    با توجه به نتایج می توان بیان کرد گیاه فلفل دلمه سبز، می تواند به عنوان جذب کننده کادمیم معرفی شود. همچنین نتایج بیانگر برتری تیمار زیولیت نسبت به تیمار بیوچار در کاهش انتقال آلودگی به لایه های زیرین خاک های شور و قلیا است و افزودن بیوچار باعث افزایش بیشتر در بیوماس فلفل دلمه سبز در مقایسه با نانو ذره زیولیت در خاک آلوده به فلز کادمیم است.

    کلیدواژگان: بیوچار، زئولیت، حرکت رو به پائین، کادمیم، کربن آلی
  • نسیم گلستانه زاده، جواد رزمی*، مسعود هنرور صفحات 79-96
    زمینه و هدف

    پسماند و ضایعات واحدهای صنعتی غذا و عدم مدیریت آنها یکی از چالش های عصر حاضر و یکی از عوامل ایجاد گازهای گلخانه ای و پدیده گرمایش زمین است. تبدیل پسماندهای آلی با بهره گیری از فناوری های زیستی کارآمد، گسترده و ارزان، نظیر تبدیل آنها به ورمی کمپوست و در نهایت فراوری آن به کمپوست مایع و چای کمپوست، می تواند از هدر رفت منابع زیستی جلوگیری و به کاهش ردپای کربن منجر گردد. این کودهای آلی به عنوان بهبود دهنده های آلی خاک، در ارتقاء حاصلخیزی خاک، افزایش کارایی تولید محصولات کشاورزی، حفاظت از منابع خاک و سلامت جامعه نقش مهمی را ایفا می نمایند.

    روش پژوهش

    در این مطالعه، پسماند آلی پیش طبخ آشپزخانه صنعتی واحد علوم و تحقیقات با ترکیبی از ورمی کمپوست، جلبک دریایی، ملاس و هیومیک اسید به بهبود دهنده چای کمپوست تبدیل شد. با هدف امکان تغذیه با چای کمپوست بجای رژیم تغذیه ای کود شیمیایی، مطالعات گلخانه ای جهت مقایسه اثر تیمارهای آزمایشی در سطوح آبیاری با چای کمپوست 25، 50 و 100 درصد و کود شیمیایی حاوی نیترات کلسیم، سولفات پتاسیم و کود 10-52-10 بر روی صفات رویشی و بیوشیمیایی گوجه فرنگی رقم کارون در شش تکرار انجام گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که آبیاری با چای کمپوست صددرصد و کوددهی شیمیایی در صفات مورد مطالعه اندام هوایی و ریشه با یکدیگر اختلاف معنی داری نداشته و دارای بالاترین تاثیر نسبت به سایر تیمارها بودند. چای کمپوست صددرصد بر صفات تعداد برگ (66 قطعه)، ارتفاع بوته (8/29 میلی متر)، طول (660 میلی متر) و وزن تر ریشه (84/29 میلی گرم) بیشترین تاثیر را داشت. بیشترین تعداد خوشه گل (94/8 خوشه)، قطر ریشه (94/8 میلی متر)، آنزیم پراکسیداز (µmol mg-1 protein min-1  5/3)، کلروفیل a (mg g-1 FM 44/14) و کل (mg g-1 FM 91/19) متعلق به چای کمپوست 25 درصد بود.

    نتایج

    نتایج نشان داد تیمارهای 25 و 100 درصد چای کمپوست در مقایسه با کود شیمیایی بر اکثر صفات مورد مطالعه اثر مثبت و یکسانی داشتند لذا آبیاری با چای کمپوست می تواند میزان مصرف کود شیمیایی در زراعت گوجه فرنگی را کاهش و منابع خاک را حفاظت کند.

    کلیدواژگان: پسماند غذایی، حفاظت از منابع خاک، چای کمپوست، گوجه فرنگی
  • محبوبه صادقی، مژگان احمدی ندوشن* صفحات 97-111
    زمینه و هدف

    خاک از منابع طبیعی هر کشور است که در حفظ محیط و تولید غذا نقش مهمی دارد. افزایش و کاهش مقدار نیتروژن کل خاک در اثر شیوه های مختلف کشاورزی، ورود پساب صنعتی به آب و عوامل دیگر، منجر به آلودگی میکروبی خاک، کاهش پوشش گیاهی و نقصان در محصولات کشاورزی مورد نیاز انسان می شود. نقشه برداری پراکنش مواد مغذی خاک به تصمیم گیری های مدیران کمک می کند. از آنجا که تحلیل آزمایشگاهی این متغیرها، وقت گیر و در مقیاس های وسیع هزینه بر است، تلاش هایی برای مطالعه نیتروژن خاک با استفاده از سنجش ازدور انجام گرفته است. مطالعه حاضر به بررسی روش سنجش از دور و مدل های رگرسیون و جنگل تصادفی در پیش بینی نیتروژن کل خاک در شرق شهرستان لنجان پرداخته است. 

    روش پژوهش

    نقاط مرجع نیتروژن 50 نمونه خاک از لایه 0-20 سانتی متری خاک سطحی بود که از منطقه موردمطالعه به روش تصادفی نمونه برداری شد. نیتروژن نمونه ها پس از خشک شدن در دمای 25 درجه، عبور از مش 2 و انتقال به آزمایشگاه، به منظور مقایسه نتایج نهایی به دست آمده، حاصل از ارزیابی زمینی و سنجش از دور، به روش کلدال اندازه گیری شد. تصویر ماهواره ای سال 2019 با تصحیح هندسی و رادیومتریک از باندهای طیفی 2 تا 7 سنجنده ی OLI لندست 8 (ردیف و گذر 164 و 37) آبان 1398 تهیه شد. پوشش ابر برای تصاویر تهیه شده کمتر از 10٪ در نظر گرفته شد. برای کاهش اثر پراکندگی اتمسفر بر کیفیت این تصاویر، تصحیح تابش و تصحیح اتمسفر با استفاده از مدل فلش انجام شد. شاخص های ماهواره ای شامل DVI، NDVI، EVI، MSAVI، SAVI، RVI، NDWI، SI1، SI2، SI3 و SBI از تصویر ماهواره ایی استخراج شد و به همراه سه شاخص توپوگرافی شامل ارتفاع، شیب و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) به مدل رگرسیون خطی چندگانه و جنگل تصادفی معرفی شد.

     یافته ها

    نقشه رقومی ارتفاعی منطقه مقادیری بین 1100 تا 2050 متر را در بر گرفت. شیب منطقه، در محدوده های با شیب کم و پایین تر از هشت درصد قرار دارد. مقادیر عددی شاخص TWI در نزدیکی مجاری آبی 77/0 به دست آمد. مقادیر شاخص DVI و EVI با افزایش پوشش گیاهی افزایش داشت. شاخص NDVI مقادیر بالاتر از 3/0 و شاخص NDWI به عنوان یک شاخص آبی، مقدار حداکثری 77/0 را در مناطق غرقاب نشان داد. شاخص SAVI تفکیک پذیری بالایی از نواحی بدون پوشش تا پوشش تنک و نواحی با پوشش گیاهی قوی را ارایه داد. شاخص SBI و شاخص های سه گانه شوری SI تغییرپذیری بسیار بالایی از جنبه پارامتر های خاک در نواحی بدون پوشش نشان داد. مدل رگرسیون نیتروژن خاک با سه شاخص RVI، DVI و TWI با مقدار معناداری آماری (p-value) برابر با 04/0 تولید شد. در مدل جنگل تصادفی، شاخص های گیاهی و خاک نقش تعیین کننده ای در ساخت مدل داشتند و مقدار ضریب تعیین ((R2 برابر با 44/0 به دست آمد. 

    نتایج

    نیتروژن کل خاک نیز در پارامترهای خاک با چگالی و با شن و رس از بافت خاک و در پارامترهای توپوگرافی با ارتفاع و در شاخص های طیفی با ,EVI RVI, SAVI, NDWI,NDVI و DVI در سطح 01/0 و با SI3 از شاخص های شوری در سطح 05/0 همبستگی دارد. در پارامترهای خاک نیز سیلت با شن و رس در سطح 05/0 و شن با رس همچنین چگالی با رس در سطح 01/0 همبستگی دارند. نتایج نشان داد که وضعیت توپوگرافی منطقه به همراه شاخص های بر پایه مادون قرمز نزدیک و قرمز نقش بسزایی در پیش بینی نیتروژن دارد. همچنین مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی زمینی و سنجش از دور نشان داد که در پیش بینی نیتروژن کل خاک، اختلاف معنی داری بین دو مدل و ارزیابی میدانی وجود ندارد و هر دو مدل نتایج نزدیکی به ارزیابی میدانی داشتند.

    کلیدواژگان: شاخص طیفی، مدل سازی، تصویر ماهواره ای لندست-8، داده های زمینی
  • رئوف مصطفی زاده، وحیده مرادزاده، نازیلا علائی، زینب حزباوی* صفحات 113-131
    زمینه و هدف

    آشفتگی های اکوسیستم ناشی از عوامل اجتماعی بر تغییرات محیط زیست، دما، تبخیر و تعرق، تولید رواناب و دبی جریان تاثیر می گذارند. در همین راستا، شاخص هرست برای تحلیل تغییرات فرآیندهای هیدرولوژی ناشی از عوامل مختلف به کار برده شده است. شاخص هرست به عنوان یک ویژگی مهم برای تحلیل اثرات هیدرولوژی شناخته شده است. یکی از مناسب ترین آزمون ها برای تشخیص حافظه بلندمدت، آزمون دامنه مقیاس بندی شده (R/S) است. آزمون دامنه مقیاس بندی شده (R/S) امکان محاسبه پارامتر خود همانندی H (هرست) را ایجاد می کند که شدت وابستگی بلندمدت در یک سری زمانی را می سنجد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف تعیین حافظه طولانی مدت سری های زمانی بارش و دبی ایستگاه های منتخب استان اردبیل واقع در شمال غرب ایران با استفاده از شاخص هرست انجام شد.

    روش پژوهش

    در پژوهش حاضر، به بررسی کاربرد شاخص هرست در تعیین حافظه طولانی مدت سری های زمانی بارش و دبی ایستگاه های منتخب استان اردبیل حافظه بلندمدت در داده های بارش و دبی سالانه (92-1370) در 17 ایستگاه باران سنجی و 28 ایستگاه آب سنجی استان اردبیل پرداخته شد. مقادیر محاسباتی شاخص هرست از لحاظ میزان وابستگی و مقیاس ناپایداری در سری زمانی به پنج طبقه خیلی ضعیف تا خیلی قوی طبقه بندی شدند. تجزیه و تحلیل همبستگی مکانی شاخص هرست با استفاده از شاخص موران انجام شد. در ادامه مقادیر شاخص هرست به روش وزنی معکوس فاصله (IDW) در محیط ArcMap 10.8 درون یابی شد.

    یافته ها

    در حالت کلی از 17 ایستگاه مورد بررسی به ترتیب 53/23، 41/29، 65/17 و 53/23 درصد در مقیاس پایداری خیلی ضعیف (55/0>H>5/0)، نسبتا ضعیف (65/0>H>55/0)، نسبتا قوی (75/0>H>65/0) و قوی (80/0>H>75/0) قرار گرفتند. در این میان، تنها 88/5 درصد مربوط به ایستگاه شمس آباد در مقیاس ناپایداری خیلی ضعیف (55/0>H>45/0) دسته بندی شد. طبق تجزیه و تحلیل 28 ایستگاه آب سنجی مورد بررسی به ترتیب 25، 50 و 42 /21 درصد در مقیاس پایداری نسبتا ضعیف، نسبتا قوی، قوی و 58/3 درصد در مقیاس ناپایداری خیلی ضعیف قرار گرفتند. در این بین، تنها ایستگاه عموقین در مقیاس ناپایداری خیلی ضعیف دسته بندی شد. بر اساس نتایج ایستگاه های باران سنجی هیر، کوزه تپراقی و شمس آباد و احمدکندی دارای مقادیر مثبت شاخص موران هستند، به عبارتی دارای مقادیر مشابه از نظر مکانی هستند. در بقیه ایستگاه ها مقدار شاخص موران منفی هستند که به معنی عدم مشابهت مقادیر متغیرهای مورد بررسی بود و در حقیقت تشکیل خوشه نداده اند. نتایج خوشه بندی در ایستگاه های آب سنجی نشان داد که ایریل در طبقه خوشه بندی زیاد-زیاد قرار گرفت و آتشگاه در خوشه های کم-کم و مقادیر مثبت شاخص موران طبقه بندی شد. بقیه ایستگاه های مورد مطالعه، خوشه های مشخصی تشکیل ندادند. 

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که شاخص هرست برای ایستگاه های باران سنجی مورد بررسی با میانگین 64/0 و انحراف معیار 11/0 به دست آمد. هم چنین شاخص هرست در ایستگاه های آب سنجی با میانگین 74/0 و انحراف معیار 12/0 به دست آمد. در مجموع، دامنه مقادیر شاخص هرست و تغییرات مکانی آن در مورد داده های بارش سالانه نشان داد که مقادیر بارش در دوره مورد مطالعه دارای پایداری مناسبی نیست. تغییرات مکانی شاخص های مذکور نشان داد که تفاوت مشخصی بین مناطق مختلف استان از نظر پایداری مقادیر بارش و دبی وجود دارد. این در حالی است که بر اساس نمودار جعبه ای، دامنه تغییرات و نیز پراکنش مکانی ایستگاه هایی با پایداری قوی و نسبتا قوی، بیش تر ایستگاه های واقع در محدوده مرکزی استان دارای پایداری در مقادیر دبی هستند که می تواند بیان گر تداوم جریان های پرآبی و هم وقوع دبی های حداکثر باشد.

    کلیدواژگان: تجزیه و تحلیل پراکندگی، تحلیل سری زمانی، دامنه مقیاس بندی شده (R، S)، نمایه تغییر اقلیم
  • زهره فرجی، عباس کاویانی*، پیمان دانشکار آراسته صفحات 133-147
    زمینه و هدف

    دمای سطح زمین (LST) یکی از مهم ترین پارامترهای موثر بر محیط و سیستم های اکولوژیکی است و بر بسیاری از فرآیندهای سطح زمین تاثیرگذار است. LST به طور گسترده ای در مطالعات رطوبت خاک، گرمای سطح زمین شهری، نظارت بر محیط زیست، شبیه سازی فرآیند بیوژیوشیمیایی محیطی و ارزیابی تغییرات آب و هوا استفاده می شود. لذا توسعه روش هایی به منظور تخمین هرچه دقیق تر مکانی و زمانی این پارامتر کلیدی، کمک شایانی به توسعه بخش کشاورزی و حفظ منابع آبی می کند. هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی نتایج روش های ریزمقیاس سازی DisTRAD و TsHARP به منظور افزایش قدرت تفکیک مکانی تصاویر حرارتی سنجنده مادیس حاصل از ماهواره های ترا و آکوا، از 1000 متر به 250 متر است.

    روش پژوهش

    روش پژوهش در مقاله حاضر از نظر هدف، کاربردی و از نظر روش انجام کار مبتنی بر روابط همبستگی است.

    یافته ها

    عملکرد روش های ریزمقیاس سازی حرارتی DisTRAD و TsHARP توسط شاخص میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین انحراف خطا (MBE) ارزیابی شدند. بررسی نتایج حاکی از آن است که بین داده های تصاویر ریزمقیاس شده دمای سطح زمین توسط روش های DisTRAD و TsHARP با داده های تصویر مادیس 1000 متری از سنجنده Terra، مقدار RMSE برای تاریخ 13 اردیبهشت 1398 به ترتیب برابر با 77/1 و 7/1 درجه سانتی گراد و R2 حدود 53 درصد و برای 25 مهر 1398 به ترتیب برابر با 44/2 و 38/2 درجه سانتی گراد و R2 حدود 85 درصد است.

    نتایج

    بررسی نتایج ماهوراه های ترا و آکوا، به طور کلی نشان دهنده برتری نتایج ماهواره ترا نسبت به آکوا است. دلیل اصلی آن می تواند ساعت متفاوت گذر ماهواره ها از منطقه مورد مطالعه باشد. همچنین با توجه به اینکه تغییرات رطوبتی خاک و پهنه های آبی نظیر رودخانه کارون از عوامل اصلی ایجاد خطاست، لذا استفاده از این روش های ریزمقیاس سازی تنها در مناطق فاقد تغییرات زیاد رطوبتی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: LST، NDVI، رگرسیون خطی، کشت و صنعت امیرکبیر
|
  • Ebrahim Asadi Oskouei *, Mohammadreza Mohammadpour Penchah, Leila Goodarzi, Mojtaba Shokouhi Pages 1-11
    Background and Aim

    Evapotranspiration as one of the main components of the hydrological cycle, has a significant role in proper irrigation planning and water resources management. In this case, estimating evapotranspiration is limited due to a lack of data and a deficiency of meteorological stations. Therefore, today numerical models such as WRF are a powerful tool for generating and predicting meteorological quantities (wind speed, humidity, etc.) that are needed to estimate evapotranspiration. So far, no research has been conducted to investigate the effect of different schemes of the WRF model on the estimate of rice evapotranspiration. The purpose of this study is to evaluate the efficiency of the WRF model and obtain the result for estimating evaporation for rice plant in the central plain of Guilan.

    Method

    Evapotranspiration rates vary from 2.7 to 8.5 mm per day. The average ET during three different periods of plant growth, including the initial, middle, and final periods, is estimated to be 4.63, 5.97, and 5.98 mm per day, respectively. The three configurations 1, 2, and 4 are mainly overestimated in predicting evapotranspiration of rice plants, and the computational values are estimated to be higher than the values measured by the lysimeter. The results show that the highest amount of RMSE occurred in configuration No. 4 at 8.47 and the lowest rate occurred in configuration No. 3 at 1.26. Summary of results shows that configuration No. 3 in all four criteria mentioned has performed better than other configurations to predict daily evapotranspiration of rice. The results showed that the non-local schema used in the model, simulates better than the local schemas for the daily evapotranspiration of the rice plant. Findings show that in the local YSU schema, the accuracy of predictions is significantly increased and is only 0.64 mm on average less than the estimated lysimetric data.

    Results

    The results showed that using appropriate schemas in the surface layer and boundary layer of the WRF model, affects on accuracy of evapotranspiration predictions. The results of this study showed that, this model by using the YSU non-local boundary layer scheme can accurately predict the evapotranspiration rates of the rice plant for the next day and this is due to the higher ability of this schema in predicting the parameters affecting evapotranspiration (including temperature and wind). Therefore, the WRF model can be implemented by using GFS forecast data for the next few days and by applying the FAO-Penman-Monteith equations to the model outputs, the values of potential evapotranspiration for different regions of the country can be calculated. Since evapotranspiration is directly related to atmospheric thermodynamic processes, so using other different atmospheric physics schemas (not considered in this study) can produce different results.

    Keywords: Prediction of evapotranspiration, lysimeter, WRF model, FAO-Penman-Monteith, Water requirements of paddy fields
  • MOHAMMADREZA DALAIAN *, FATEMEH ZABIHI, Samira Sarbazrashid Pages 13-31
    Background and Aim

    Soil salinity and alkalinity are one of the most important destructive soil processes, especially in arid and semi-arid regions. Sodium soils are faced with degradation of soil structure, reduction of permeability and speed of water movement in the soil, runoff increasing, decrease of land use, ventilation decreasing, and finally, decrease of crop yield. Many researches have been conducted based on physical, chemical, and biological methods to improve the saline and sodic soils, but the hybrid method is the most effective in the improvement of these soils. In this study, the effect of two organic amenders (Potassium Humate and Chicken Feather-CF) with leaching in improving some physical and chemical properties of saline and sodic soils has been investigated.

    Method

    In this research, a factorial experiment in a completely randomized design with 16 treatments and 3 replications was conducted. The first factor was the type of amender (Potassium Humate and Chicken Feather), the second factor was the amount of amender (0.75 and 1.5 Weight percentage) and the third factor was leaching levels (no leaching, 45, 90, and 135 days of incubation). After sampling from depth 0 to 30 cm and measuring some physical and chemical properties of the soil samples, the amenders are mixed with the soil and the soil moisture content was delivered to the field capacity (0.7-0.8 FC). Then the soil samples were poured into the columns. Soil columns were leached at three intervals of 1.5 months with the amount of one pore volume (P.V). At each leaching stage, the properties such as soil acidity (pH), electrical conductivity (ECe) and sodium adsorption ratio (SAR) in drainage water (DW) and pH, EC, SAR, cation exchange capacity (CEC), exchangeable sodium percentage (ESP), wet aggregate stability (WAS), organic carbon (OC) and hydraulic saturation conductivity (Ks) were measured in soil columns. Statistical analyzes and the comparison of means were performed by LSD test and using SPSS17 software. The graphs were drawn with EXCEL software.

    Results

    The results showed that Potassium Humate reduced the pH of the soil and increased the pH of DW. This effect was more as the amender’s weight and leaching increased. Also, Potassium Humate reduced the ECe of soil and this effect was more as the leaching increased. The findings showed that the high amount of amenders led to the high SAR in DW. As the leaching stage increased, the SAR of soil decreased in both amenders. The 1.5% of amenders amount had more effect on the reduction of SAR than the level of 0.75% in both amenders. With increasing leaching, the CEC of soil decreased. The highest CEC (31.2 cmolc.kg-1) was obtained in the CF with 1.5% of the amender’s amount. When the number of amenders increased, the CEC of soil increased. Also, when the leaching and the amount of CF increased, the ESP of soil decreased.The results showed that with increasing the leaching in Potassium Humate, the % OC of soil decreased. The WAS increased with increasing the amount of CF. The highest amount of WAS was in CF (1.5%). Potassium Humate in high amounts (1.5 %) reduced Ks. Ks decreased with increasing leaching from the second leaching stage onwards.

    Conclusion

    In general, it can be concluded that the addition of amenders increases the pH and SAR in the DW and decreases the pH (from 8.24 to 7.39), ECe (from 17.07 to 0.8 dS.m-1) and SAR (from 19.34 to 11.1 (cmolc.l-1)0.5) in the soil. Leaching increased pH and ECe in DW and decreased CEC, ESP in soil and decreased KS by increasing leaching stages after the second leaching stage. Potassium Humate reduced OC%, KS and Chicken Feather increased CEC and WAS and decreased ESP in soil. In general, Chicken Feather (with 0.75%) along with leaching is recommended to modify the saline and sodic soils.

    Keywords: Chicken Feather, Drainage water, Potassium Humate, Soil physical, chemical properties
  • Farzad Jalili * Pages 33-47

    The use of agricultural and industrial wastes as a organic materials are increased. In order to evaluate of the effect of sawdust and nitrogen on soil quality indices under bean cultivation, an experiment was conducted on split plot with RCBD design with three replications. Sawdust in 4 levels 0, 5, 10 and 15 ton/ha as a main factor and nitrogen fertilizer in 3 levels 75, 150 and 225 kg/ha. and then mixed with soil. In the use of nitrogen,the maximum grain yield was 1302.8 kg/ha were obtained of 225 kg/ha of urea application. In traits of soil properties, sawdust in all traits and nitrogen fertilizer on some traits had meaningful effects. With increasing of sawdust, all of trait increased, but the increasing of traits with increasing of nitrogen showed some of traits. The investigating of rates of sawdust on MWDwet showed the difference between 5 and 10 ton/ha of sawdust was not significant, but by applying of 15 ton/ha difference and was significant. The maximum effect of MWDwet was 0.84 mm were obtained of 15 ton/ha of sawdust, in compared with 10 ton/ ha and control increasing was 100 and 265% respectively. This research indicates that sawdust as an organic conditioner and nitrogen fertilizer improved the quality of soil and the use of this treatments increased porosity, water holding capacity in FC and PWP points and organic carbon. Thus, sawdust can be used as a suitable organic fertilizer to improve the organic matter of soil and unsuitable condition of soil.

    Keywords: Organic matter, soil structure, Soil Properties, Yield
  • Farzad Khezri, Mohsen Irandost *, Navid Jalalkamali, Najme Yazdanpanah Pages 49-68
    Background and Aim

    Climate Climate change is one of the important factors that will affect different parts of human life on the planet and will have detrimental effects on the environment, socio-economic, and especially water resources. Knowledge of climate change can provide comprehensive plans in various areas of management regarding the monitoring of droughts and their potential risks. Drought can occur in any area, even wetlands. This phenomenon depends on various factors and parameters and one of the most important symbols of this phenomenon is the occurrence of drought is a decrease in rainfall and therefore the analysis of precipitation data is of special importance to study drought. The purpose of this study is to analyze drought variables using SPI and SPImod indices and detailed functions.

    Method

     In this study, to model the multivariate analysis of drought in Lake Urmia basin using RCP8.5 and RCP4.5 representative concentration pathway scenarios, data and models of atmospheric circulation of historical data (1991-2010) for three near horizons (2030- 2011), medium (2065-2046) and round (2099-2080) were simulated and produced. Then, using SPImod index and copula functions, drought multivariate analysis was performed in MATLAB software environment. In general, first, using the mentioned indicators (two indicators, SPI and SPImod), the characteristics of drought intensity and duration were extracted, then, using coding in MATLAB software environment, eight families of Archimedean detailed functions were used.

    Results

    The results of multivariate analysis showed that the Joe copula function is the best copula function for drought multivariate analysis (For analysis of both severity and duration of drought for the study area). Also, the results of probability and the joint return period showed that in the coming periods, at least droughts of the same level as historical droughts and even more severe will occur. Thus, by studying the period of combined and conditional returns and Kendall, the results showed that at a certain critical probability level, the amount of Kendall return period is much more than the standard return period, so that this difference increases with increasing that certain amount.

    Conclusion

    The results obtained with the climate change approach on the meteorological drought of Lake Urmia showed that in the coming periods we will see an increase in temperature, which will affect the rate of trade in the region and water resources, on the other hand, because the data Meteorology and hydrology are used to calculate the types of droughts, so droughts affected by climate change will be so that in future periods 46% to 48% of the months will be dry in different horizons. Finally, the results of the time series of indicators showed that during the statistical period at least 40% of the months were dry and this intensity of droughts in the Urmia station is much higher than others. The modified SPI largely eliminates the disadvantages of conventional SPIs and takes into account seasonal variations in precipitation in the calculation of the SPI index.

    Keywords: Copula Functions, Multivariate analysis, Climate Change, Pathway Scenarios, Drought
  • Nasrin Gharahi * Pages 69-78
    Background and Aim

    The effect of various biochars and nano-clay on Cd immobilization and uptake by plants has been widely studied, but few studies have focused on the migration of different Cd fractions in saline-alkaline soils. Moreover, the remediation potential of biochar and nano-clay in saline soils polluted with heavy metals is still to be studied. Therefore, it was hypothesized that the Cd movement is influenced by biochar and nano-clay application in soil contaminated with the matter. The aim of the present study was to evaluate the effects of biochar and zeolite on the uptake of cadmium by green bell pepper (Capsicum annuum) and its downward movement in saline-alkaline and cadmium-contaminated soils.

    Method

    The present study was carried out under two soil modification materials including wheat straw biochar (Triticum ( and zeolite nanoparticles at the level of 5 g/kg of cadmium-contaminated soil. The soil was collected at 0 to 30 cm depth from a plain in Sejzi, Esfahan. The soil was air-dried and stones, as well as plant litter, were removed, and then the soil was passed through a 5 mm sieve and prepared for the experiment. The heavy metal contaminated soil was created by placing 500 g air-dried soil into a 2 L glass beaker and mixing it with 250 mL cadmium nitrate (1.2 g Cd, Cd(NO3)2· 4H2O). In the Sejzi plain area, three plots were filled with biochar and zeolite at the level of 5 g/kg of cadmium-contaminated soil. After preparing the contaminated soils, green bell peppers (Capsicum annuum) were planted in them under natural conditions. 

    Results

    The results showed that biomass of green bell pepper increased significantly by 79.2% and 18.3% using biochar and zeolite, respectively. The concentration of cadmium in green bell pepper’s fruit in biochar application was reduced by almost 30% compared to both control and soil treatments with zeolite. Cadmium absorbed by green bell pepper stems was about 50% of the total plant cadmium. Application of 5 gr of biochar and zeolite per kg of soil increased 42% and 78% of soil cadmium in topsoil (0-12 cm), respectively, compared to the subsoil.

    Conclusion

    According to the results, it can be stated that green bell pepper can be introduced as a cadmium absorber. The results also show the superiority of zeolite treatment over biochar treatment in reducing contamination transfer to the underlying layers of saline and alkaline soils and the addition of biochar caused a greater increase in green bell pepper biomass compared to zeolite nanoparticles in cadmium-contaminated soil.

    Keywords: Biochar, Zeolite, Leaching, Cadmium, organic carbon
  • Nasim Golestanehzadeh, Javad Razmi *, Masoud Honarvar Pages 79-96
    Background and Aim

    Food waste is one of the biggest challenges in today’s modern world and leads to greenhouse gas emissions and global warming issues. Converting organic waste into vermicompost and compost tea by efficient biotechnology methods could prevent natural resources depletion and decrease carbon footprint. These soil conditioners promote soil fertility, crop yields, soil resources conservation, and community health.

    Method

    Based on this study, organic waste of the industrial kitchen of the science and research branch university, was converted to vermicompost. The compost tea was produced by a mixture of seaweed, vermicompost, molasses, and humic acid. Greenhouse studies to compare the effect of experimental treatments including irrigation level with compost tea 25, 50, and 100% and chemical fertilizer containing calcium nitrate, potassium sulfate, and 10-52-10 fertilizer on vegetative and biochemical traits of tomato (Karun variety) in six replications were performed.

    Results

    The results showed that irrigation with 100% compost tea and chemical fertilizer, were not significantly different from each other and had the highest effect compared to other treatments. Irrigation with 100% compost tea had the greatest effect on leaf number (66 pieces), plant height (29.8 mm), root length (660 mm), and root fresh weight (29.84 mg). The highest number of flower clusters (8.94 clusters), root diameter (8.94 mm), peroxidase enzyme (3.5 µmol mg-1 protein min-1), chlorophyll a (14.44 mg g-1 FM), and total chlorophyll content (191.91 mg g-1 FM) obtained from 25% compost tea.

    Conclusion

    There was no difference between irrigation with 25 and 100% compost tea, and chemical fertilizers. Furthermore, they had similar effects on most of the studied traits. So, irrigation with compost tea can decrease chemical fertilizers in tomato fields and leads to soil conservation.

    Keywords: Compost Tea, Food Waste, tomato, Soil conservation
  • Mahboubeh Sadeghi, Mozhgan Ahmadi Nadoushan * Pages 97-111
    Background and Aim

    Soil is one of the important natural resources of any country, which plays an important role in preserving the environment and producing food. Increasing and decreasing the amount of total soil nitrogen due to various agricultural methods, the entry of industrial wastewater into water and other factors, leads to microbial contamination of soil, reduced vegetation and deficiency in agricultural products needed by humans. Mapping soil nutrient distribution helps mangers in decisions. Since laboratory analysis of these parameters is time consuming and costly across large scales, attempts have been made in recent years to study soil nitrogen based on remote sensing techniques. In this regard, the present study investigated the applicability of remote sensing predicting soil total nitrogen in the east of Lenjan city.

    Method

    Nitrogen reference points were identified by analyzing 50 randomly-selected surface soil samples from 0-20 cm depth. Nitrogen of soil samples was measured by Kjeldahl method after drying soil at 25 ° C, passing through a 2 mm mesh sieve and transferring to the laboratory, to compare the final results obtained from field sampling and remote sensing technology. Landsat 8 OLI Satellite Image of 2019 (Path 164/Row 37) was obtained and geometric and radiometric correction were applied. Cloud cover for image provided was less than 10%. To reduce the effect of atmospheric diffusion on the quality of image, radiation and atmospheric correction were performed using the FLASH model. the Landsat-8 satellite image (rows 164 and 37) taken on 15 Sep. 2019 and along with three topographic indices of elevation, slope and topographic wetness index (TWI) were introduced to the multiple linear regression and random forest models. 

    Results

    The digital elevation map of the area showed elevation values ​​between 1100 and 2050 meters. The slope of the study area was less than eight percent. Numerical values ​​of TWI index near water bodies were found to be 0.77. DVI and EVI index values ​​increased with increasing vegetation cover. NDVI index showed values ​​higher than 0.3 and NDWI index as a water index showed a maximum value of 0.77. The SAVI index showed high differences from areas without cover to sparse cover and areas with strong vegetation. SBI index and SI salinity indices showed very high variability in terms of soil parameters in barren lands. Nitrogen regression model was built using three indices RVI, DVI and TWI with p-values of 0.049 and 0.00, respectively. In the nitrogen random forest model, however, plant and soil indices played a more important role in model construction with an of r2 value of 0.44.

    Conclusion

    Total soil nitrogen in soil parameters showed correlation with density and sand and clay from soil texture and in topographic parameters with elevation and spectral indices with EVI RVI, SAVI, NDWI, NDVI and DVI at the level of 0.01 and with SI3 of salinity indices at the 0.05 level. In soil parameters, silt is correlated with sand and clay at the level of 0.05 and sand with clay as well as density with clay are correlated at the level of 0.01. The results of this study showed that the topographic condition of the region along with red and near infrared-based indices had a significant role in predicting soil total nitrogen. Results also showed a slight difference was observed between the two models in predicting soil nitrogen.

  • Raoof Mostafazadeh, Vahideh Moradzadeh, Nazila Alaei, Zeinab Hazbavi * Pages 113-131
    Background and Aim

    Ecosystems disturbances induced from social factors affect the environmental changes, temperature, evapotranspiration, runoff production and flow rate. In this regard, Hurst index has been used to analyze changes in hydrological processes due to various factors. The Hurst index is known as an important feature for analyzing hydrological effects. One of the most appropriate tests for long-term memory detection is the rescaling range (R/S) test. The R/S test makes it possible to calculate the self-similarity parameter H (Hurst), which measures the severity of long-term dependence over a time series. Towards this, the present study was conducted to determine the long-term memory using Hurst index for precipitation and discharge time series throughout some selected stations in Ardabil Province, NW Iran.

    Method

    In the present study, long-term memory for annual precipitation and discharge time series (1991-2013) in 17 rain gauges stations and28 river gauge stations in Ardabil Province was assessed. The Hurst index computational values were classified into five categories from very weak to very strong in terms of dependency and scale of instability in the time series. Spatial correlation analysis of Hurst index was performed using Moran index. The Hurst index values were then interpolated by the inverse weighted distance (IDW) method in Arc Map 10.8.

    Results

    The results showed that the among 17 study stations, 23.53, 29.41, 17.65, and 23.53% respectively were classified in the stability scale of very weak (0.50<H<0.55), relatively weak (0.55<H<0.65), relatively strong (0.65<H<0.75), and strong (0.75<H<0.80). Meanwhile, only 5.88% including Shamsabad station were classified as very weak (0.45<H<0.55) in terms of instability scale. According to the analysis of 28 hydrometric stations, 25, 50, and 21.42% were respectively relatively weak, relatively strong, and strong, and 3.58% were very weak on the instability scale, respectively. In the meantime, only the Amuqin Station was categorized with very poorly scale. According to the results of Hir, KoozehTapraghi, Shamsabad and Ahmadkandi rain gauge stations, a positive value of Moran index was found indicating similar values in terms of location. In the other stations, the Moran index values are negative, inficating non-similar valuses and no clusters were formed. The results of clustering in hydrometric stations showed that Iril Station was in the high-high clusters and the Atashgah Station was classified in the low-low clusters and positive values of Moran index. The rest of the study stations did not form specific clusters.

    Conclusion

    The results showed that the Hurst index was obtained for the rainfall stations with an average of 0.64 and a standard deviation of 0.11. The Hurst index was also obtained in hydrometric stations with an average of 0.74 and a standard deviation of 0.12. In general, the range of Hurst index values and its spatial variations on annual precipitation data showed that precipitation values in the study period are not stable. Spatial changes of the mentioned indicators showed that there is a clear difference between different regions of the province in terms of stability of precipitation and discharge. However, according to the box diagram, amplitude of changes and spatial distribution of stations with strong and relatively strong stability, most stations located in the central part of the province have stability in discharge values, which can indicate the continuation of water currents and the occurrence of maximum discharges.

    Keywords: Climate Change, Dispersion analysis, Rescaling range (R, S), Time series analysis
  • Zohreh Faraji, Abbas Kaviani *, Peiman Danesh Kar Arasteh Pages 133-147
    Background and Aim

    Land surface temperature (LST) is a key boundary condition in many ground-based modeling schemes based on remote sensing. Previous literature has shown that LST products from satellite imagery can be used to detect land surface changes, including urbanization, deforestation and desertification, which can improve our ability to monitor surface changes continuously. The objective of the present study was to evaluate the results of DisTRAD and TsHARP thermal sharpening methods to downscale the spatial resolution of MODIS LST from 1000 m to 250 m.

    Method

    The research method in the present article is applied in terms of purpose and based on correlation relations in terms of method of work.

    Results

    The performance of DisTRAD and TsHARP thermal downscaling methods were evaluated by the Root Mean Square Error (RMSE) and the Mean Bias Error (MBE) between the downscaled and original LSTs. Statistical analysis showed that the RMSE between the downscaled images of DisTRAD and TsHARP methods with the original LST (1000 m (terra)) for 3 May 2019 were found to be 1.77 ° C and 1.7 ° C, respectively, whereas the R2 were found to be about 53% and for 17 October 2019, the RMSE were found to be 2.44 ° C and 2.38 ° C respectively, whereas the R2 were found to be about 85%.

    Conclusion

    The study of the results of Terra and Aqua satellites generally shows the superiority of Terra satellite results over Aqua. The main reason could be the different passage times of the satellites from the study area. Since that changes in soil moisture and water body such as the Karun River are common sources of error, so the use of these methods is recommended only in areas without excessive changes in moisture.

    Keywords: LST, NDVI, Linear regression, Amirkabir agro-industry