فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و سوم شماره 7 (پیاپی 79، مهر 1401)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و سوم شماره 7 (پیاپی 79، مهر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/04
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مریم خلیلی راد*، نازنین اسماعیلی، محمدباقر فرهنگی، نسرین قربان زاده صفحات 1467-1479
    هدف این پژوهش حذف کروم شش ظرفیتی (VI) از یک خاک آلوده از طریق کاهش آن به کروم سه ظرفیتی (III) توسط باکتری Shewanella sp.. غیرمتحرک شده بر روی بیوچار جلبک و بررسی انباشتگی آن در گیاه جو بود. خاک لوم شنی با mg kg-1 50 کروم (VI) آلوده و به مدت دو هفته انکوباسیون شد. سپس آزمایش گلدانی کشت جو در پاییز 1400 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه گیلان در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در خاک آلوده انجام شد. تیمارها شامل باکتری Shewanella sp. (S)، بیوچار جلبک (B)، بیوچار جلبک + باکتری Shewanella sp. (BS) و باکتری Shewanella sp.. غیرمتحرک شده بر روی بیوچار جلبک (IB) بودند. خاک آلوده به کروم (VI) و غیرآلوده نیز به ترتیب کنترل مثبت (C+) و منفی (C-) بودند. گیاه پس از 30 روز برداشت و وزن خشک ریشه و اندام هوایی آن اندازه گیری شد. مقدار کروم کل و کروم (VI) در ریشه، اندام هوایی گیاه و خاک اندازه گیری شد و مقدار کروم (III) از تفاضل مقدار کروم کل و کروم (VI) به دست آمد. نسبت رشد، فاکتور انباشت کروم (VI) در ریشه و اندام هوایی و فاکتور انتقال آن در گیاه محاسبه شد. بیشترین و کمترین مقدار کروم (III) در ریشه، اندام هوایی و خاک به ترتیب در تیمارهای IB و C+ به دست آمد. در تیمارهای آلوده به کروم (VI) بیشترین و کمترین مقدار وزن خشک ریشه و اندام هوایی به ترتیب در تیمارهای IB و C+ مشاهده شد. در تیمار BS کاهش کروم (VI) در خاک نسبت به دو تیمار S و B بیشتر بود. کمترین و بیشترین نسبت رشد گیاه به ترتیب در تیمار C+ (8/23 درصد) و IB (60 درصد) مشاهده شد. تیمارهای BS و IB سبب کاهش بیشتر فاکتور انتقال شد. بنابراین غیرمتحرک کردن باکتری بر روی بیوچار می تواند در پالایش خاک های آلوده به کروم موثر باشد.
    کلیدواژگان: زیست پالایی، Shewanella sp، فاکتور انتقال، فاکتور انباشت، کروم (III)
  • کریم شهبازی*، میثم چراغی، مصطفی مارزی، کبرا سادات هاشمی نسب زواره صفحات 1481-1497
    پتاسیم به عنوان عنصری ضروری که نقش آن در متابولیسم گیاهان و مقاومت آنها در برابر تنش های زیستی و محیطی بارها ثابت شده است، برای مدیریت بهینه، نیاز به استخراج و اندازه گیری دقیق دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر نسبت خاک به عصاره گیر بر اندازه گیری مقدار پتاسیم قابل جذب خاک انجام شد. بدین منظور در مهر ماه سال 1400، تعداد 62 نمونه خاک سطحی از مزارع کشاورزی سراسر کشور برداشته و مقدار پتاسیم آنها توسط سه عصاره گیر استات آمونیوم 1 مولار (سه نسبت 5:1، 10:1 و 20:1)، آمونیوم بیکربنات-DTPA (2:1، 5:1 و 10:1) و مهلیچ-3 (5:1، 10:1 و 20:1)، در موسسه تحقیقات خاک و آب کرج اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که مقدار پتاسیم قابل جذب اندازه گیری شده، توسط عصاره گیرهای استات آمونیوم و مهلیچ-3 فاقد اختلاف معنی دار بود، اما این دو عصاره گیر با آمونیوم بیکربنات-DTPA اختلاف معنی دار داشتند. احتمالا دلیل این اختلاف، جایگزین شدن نسبت 2:1 با نسبت 20:1 در روش عصاره گیری با آمونیوم بیکربنات-DTPA است. با افزایش نسبت خاک به عصاره گیر، میزان برآورد پتاسیم قابل جذب خاک توسط هر سه عصاره گیر به طور معنی داری افزایش یافت. به طور میانگین، مقدار پتاسیم عصاره گیری شده در نسبت 20:1 به ترتیب %5/11 و %01/5 بیشتر از نسبت 5:1 و 10:1 استات آمونیوم و %79/8 و %84/6 بیشتر از نسبت 10:1 و 5:1 مهلیچ-3 بود. با استفاده از نسبت 10:1، هر سه عصاره گیر مقدار پتاسیم قابل جذب خاک را بدون اختلاف معنی دار اندازه گیری کردند. بنابراین، پیشنهاد می شود که در مواقع لزوم می توان از هر سه عصاره گیر برای تعیین مقدار پتاسیم قابل جذب استفاده کرد. همچنین به نظر می رسد که نسبت 10:1، نسبت مناسبی برای اندازه گیری مقدار پتاسیم قابل جذب با حداقل تفاوت بین عصاره گیرهای مختلف باشد.
    کلیدواژگان: آمونیوم بیکربنات-DTPA، استات آمونیوم، پتاسیم، مهلیچ-3
  • آذر زرین*، عباسعلی داداشی رودباری، الهام کدخدا صفحات 1499-1516

    پیش نگری رخدادهای خشکسالی در یک منطقه مستعد خشکسالی همانند حوضه دریاچه ارومیه که یکی از آسیب پذیرترین مناطق برای مواجهه با خشکسالی های مکرر و با شدت بالا در ایران است، برای کاهش ریسک مرتبط با آن بسیار مهم است. این پژوهش، با هدف پیش نگری خشکسالی هواشناسی در حوضه دریاچه ارومیه انجام شده است. برای این منظور مدل های تصحیح شده اریبی CMIP6 تحت سناریوهای خوش بینانه (SSP1-2.6) و خیلی بدبینانه (SSP5-8.5) طی دوره 2100-2026 با استفاده از شاخص خشکسالی بارش تبخیر-تعرق استاندارد شده هواشناسی (SPEI-1) مورد بررسی قرار گرفته اند. درستی برونداد بارش مدل های منفرد CMIP6 و مدل همادی تولید شده (MME) با روش میانگین وزنی با رویکرد مستقل (IWM) با سه سنجه آماری NRMSE، MBE و PCC مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد مدل های منتخب CMIP6 به رغم کم برآوردی بارش در ایستگاه های نماینده مورد بررسی، کارایی مناسبی برای برآورد متغیر بارش در سطح حوضه دارند. مدل همادی تولید شده مقدار سنجه PCC را در تمامی ایستگاه ها به 99/0 رسانده است. مقایسه شاخص SPEI-1 بین برونداد CMIP6-MME و داده های هشت ایستگاه هواشناسی نشان از انطباق خوب شاخص در فصول پاییز، زمستان و بهار است. پیش نگری خشکسالی با مدل های CMIP6 نشان از افزایش قابل توجه رخدادهای خشکسالی عمدتا در غرب و شمال حوضه برای دوره گرم سال دارد. شدت خشکسالی و درصد سال های کمتر از نرمال در آینده میانی (2075-2051) بیش تر از آینده دور (2100-2076) بخصوص برای سناریو SSP5-8.5 در متوسط پهنه ای حوضه است. این نتایج می تواند مبنایی برای توسعه اقدامات سازگاری با خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه را فراهم کند.

    کلیدواژگان: خشکسالی، شاخص SPEI، مدل های CMIP6، مدل همادی، حوضه دریاچه ارومیه
  • محمدباقر فرهنگی*، حمیدرضا زارع گیلدهی، مریم خلیلی راد، نسرین قربان زاده، محدثه شیرین زاده صفحات 1517-1530

    غلظت های زیاد آمونیوم و فسفات در شیرابه، امکان تولید کانی استروویت (MgNH4PO4.6H2O) که یک کود کندرهای ارزشمند در کشاورزی شناخته می شود را فراهم می کند. در این پژوهش امکان تولید رسوب استروویت از شیرابه دفن گاه سراوان بررسی شد. پژوهش در گروه علوم خاک دانشگاه گیلان و در سال 1400 انجام شد. نمونه برداری از شیرابه انجام شد و غلظت یون های آمونیوم، فسفات و منیزیم در آن اندازه گیری شد. تشکیل رسوب استرویت در سه نسبت مولی 1:1:1، 2/2:1/1:1 و 5:2:1/2 از [NH4+]:[Mg2+]:[PO43−] و در دو pH متفاوت 9 و 5/9 بررسی شد. از آنجا که مقدار آمونیوم در شیرابه بسیار بیشتر از منیزیم و فسفات بود، نسبت های مولی مورد آزمایش بر اساس غلظت آمونیوم محاسبه شد و برای تنظیم غلظت های منیزیم و فسفات به ترتیب از نمک کلرید منیزیم (MgCl2.6H2O) و اسید فسفریک (H3PO4) استفاده شد. بررسی ویژگی های استروویت تشکیل شده با آنالیز XRD و FTIR انجام شد. موقعیت و شدت پیک ها در رسوب های تشکیل شده در همه تیمارها تطابق خوبی با پیک استاندارد استروویت داشت که رسوب این کانی را تایید کرد. آنالیز  FT-IR طیف کریستال استرویت در همه نسبت های مولی بررسی شده را نشان داد. مقایسه رسوب تشکیل شده نشان داد که در 5/9 pH= مقدار استروویت تشکیل شده در نسبت های مولی 1:1:1 و 2/2:1/1:1 [NH4+]:[Mg2+]:[PO43−] بیشتر از 9 pH= بود. حذف آمونیوم در 5/9 pH= و در نسبت های مولی 5:2:1/2، 2/2:1/1:1 و 1:1:1 از شیرابه به ترتیب 5/45، 7/39 و 7/32 درصد بود. بنابراین، استفاده از منابعی مانند شیرابه دفن گاه زباله در تولید استروویت، ضمن حذف آمونیوم می تواند هزینه تولید این کود را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: آمونیوم، بهینه سازی، فسفات، کود کندرها
  • همایون مطیعی*، عبدالنبی عبده کلاه چی، رضوان امینیان صفحات 1531-1544
    رطوبت سطحی خاک یک متغیر اساسی در مطالعات هیدرولوژیکی، هواشناسی و  محیط زیست  و یکی از پارامترهای مهم و موثر در وقوع گرد و غبار می باشد. هدف اول این پژوهش با استفاده از داده های سنجش از دور، ارزیابی رطوبت خاک برآورد شده حاصل از پایگاه داده های  ECV با استفاده از داده های  ایستگاه های هواشناسی  تحت نظارت وزرات کشاورزی واقع در جنوب و غرب ایران در استان های خوزستان، ایلام، کهگیلویه و بویر احمد، لرستان و چهارمحال بختیاری می باشد. به همین منظور برای اعتبارسنجی داده های این پایگاه با داده های اندازه گیری شده در ایستگاه های هواشناسی فرخشهر، سرابله و سیلاخور در جنوب کشور، از شاخص های آماری نظیر ضریب همبستگی پیرسون، میانگین خطای مطلق، میانگین خطای اریبی واختلاف ریشه میانگین مربعات  استفاده شده است. نتایج اعتبار سنجی رطوبت خاک در ایستگاه های منتخب مشخص کرد که این داده ها قادر هستند رفتار و مقدار رطوبت خاک را با دقت نسبتا خوبی  اندازه گیری کنند. بهترین نتیجه بدست آمده در ایستگاه سرابله بوده که ضریب همبستگی بسیار خوب و معادل0.82 را نشان میدهد. بنابراین داده های پایگاه ECV را میتوان برای تعیین رفتار و مقدار رطوبت سطحی خاک در سطح گسترده استفاده کرد تا کمبود اندازه گیری های زمینی در کشور را جبران کنند.  هدف دوم این پژوهش پیدا کردن تاثیر و ارتباط میزان رطوبت سطحی خاک در کشورهای واقع در غرب ایران بر تعداد وقوع گرد و غبار در استان های جنوبی و غربی می باشد. در مورد ارتباط تاثیر و ارتباط میزان رطوبت خاک با وقوع گرد و غبار نتایج نشان می دهد کاهش رطوبت خاک باعث افزایش وقوع گرد و غبار در کانون‏های داخلی همان استان شده ولی کاهش رطوبت سطحی خاک در کانون‏های خارجی (کشورهای غرب ایران) باعث افزایش وقوع گرد و غبار در کل منطقه جنوب غرب و حتی مرکز ایران می شود. همچنین مشخص شد که تعداد رخداد پدیده گرد و غبار طی دوره های سرد سال در سال های اخیر افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: رطوبت خاک، داده ماهواره ای، پایگاه داده ای ECV، پدیده گرد و غبار، تغییر اقلیم
  • سجاد هاشمی، سعید صمدیان فرد*، علی اشرف صدرالدینی صفحات 1545-1562
    تابش خورشیدی یکی از عوامل کلیدی در زمینه های کشاورزی، هیدرولوژی و هواشناسی است و نقش اساسی در انواع فرآیندهای فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی از جمله ذوب برف، تبخیر، فتوسنتز گیاه و تولید محصول ایفا می کند و برآورد دقیق این پارامتر اهمیت فراوانی دارد. بر این اساس، در این مطالعه مقادیر تابش خورشیدی روزانه با استفاده از مدل های مختلف شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی مصنوعی بهینه سازی شده با الگوریتم ژنتیک در شش ایستگاه استان اردبیل شامل اردبیل، بیله سوار، سرعین، گرمی، مشگین شهر و نیر تخمین زده شد. داده های استفاده شده در این تحقیق بیشینه، کمینه و میانگین دما، رطوبت نسبی و سرعت باد ایستگاه های مذکور در بازه زمانی دو ساله (2018-2017) می باشند که در هشت ترکیب مختلف به عنوان داده های ورودی مدل ها به کار گرفته شده اند. همچنین از شاخص های آماری ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا، شاخص ویلموت، راندمان کلینگ-گاپتا و دیاگرام تیلور برای مقایسه نتایج به دست آمده بهره گرفته شده است. به طورکلی نتایج به دست آمده نشان داد که در روش شبکه عصبی مصنوعی، مدل های ایستگاه بیله سوار و در روش شبکه عصبی مصنوعی-الگوریتم ژنتیک مدل های ایستگاه اردبیل دقیق ترین نتایج را ثبت کردند. همچنین مدل  MLP-VIIIدر ایستگاه بیله سوار با دارا بودن ضریب همبستگی 856/0، جذر میانگین مربعات خطای 319/0 (مگاژول بر متر مربع در روز)، راندمان کلینگ-گاپتا 659/0 و شاخص ویلموت 893/0 بهترین عملکرد را در بین مدل های به کار گرفته شده دارد. در نتیجه، استفاده از شبکه عصبی مصنوعی بهینه سازی شده با الگوریتم ژنتیک در برآورد هر چه دقیق تر تابش خورشیدی توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، بهینه سازی، راندمان، کشاورزی، هوش مصنوعی
  • مهلا تجری، محمدحسین امید*، امیراحمد دهقانی، آرزو نازی قمشلو صفحات 1563-1574

    تبادل جریان های سطحی و زیرسطحی در بستر رودخانه‏ها در اثر شکل طبیعی رودخانه‏ و سازه‏های مختلف در مسیر جریان، بدلیل توجه روز افزون به محیط زیست در سالهای اخیر، مورد توجه محققین قرار گرفته است. از آنجایی که سازه های مسیر جریان نقش کنترل شده و اثرگذارتری نسبت به ریخت شناسی رودخانه ها در شکل گیری این تبادلات دارند، در این پژوهش تاثیر عمق نفوذ این سازه ها در بستر متخلخل بر خصوصیات جریان های تبادلی از طریق آزمایش و شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال آزمایشگاهی به طول 10 متر، عرض 20 سانتی متر، عمق 30 سانتی متر و شیب 01/0،  برای سه عمق نفوذ 9، 11 و 13 سانتی متر انجام و برای مسیریابی جریان از ردیاب پتاسیم پرمنگنات استفاده شد. همچنین برای بدست آوردن مشخصات جریان تبادلی و الگوی جریان تبادلی با روش ردیابی ذرات، توسط نرم افزار Flow 3D شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که در دامنه رینولدز 1020 تا 3450، افزایش عمق نفوذ سازه از 9 به 13 سانتی متر، موجب افزایش زمان ماند و کاهش نرخ تبادل می شود. افزایش دبی جریان موجب کاهش نرخ تبادل و افزایش زمان ماند می شود. بنابراین می توان بکارگیری پلکان با عمق نفوذ بیشتر را برای بدست آوردن زمان ماند بیشتر و پلکان با عمق نفوذ کم تر را برای بوجود آوردن نرخ تبادل بیش تر توصیه کرد.

    کلیدواژگان: جریان تبادلی، سازه های در مسیر جریان، نرم افزار FLOW 3D، ردیابی ذرات
  • شکوفه شکری، احمد فرخیان فیروزی*، ابراهیم بابائیان صفحات 1575-1591
    رطوبت خاک به عنوان متغیری پویا در مکان و زمان، یکی از عوامل اصلی اثرگذار در چرخه آب در طبیعت و تولید محصولات کشاورزی محسوب می شود؛ بنابراین برآورد دقیق آن برای مدیریت بهینه منابع آب در بخش کشاورزی حایز اهمیت است. داده های انعکاس طیفی سنجش از دور در طول موج مادون قرمز نزدیک و دور قابلیت زیادی برای برآورد رطوبت خاک دارند و از طرفی ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک بر تغییرپذیری مکانی و زمانی رطوبت خاک اثرگذارند. هدف از این پژوهش توسعه و ارزیابی مدل های مختلف حاصل از ترکیب متغیرهای سنجش ازدور و فیزیکی خاک برای برآورد رطوبت خاک در مزارع کشت و صنعت امیرکبیر خوزستان با استفاده از روش های مختلف یادگیری ماشین بود. بدین منظور 166 نقطه کنترل زمینی و 16 تصویر ماهواره سنتینل-2 در طول دوره رشد گیاه نیشکر در سال 1400 مورداستفاده قرار گرفت. از ترکیب ویژگی های فیزیکی/ هیدرولیکی و شاخص های سنجش ازدور، هفت مدل به صورت سلسله مراتبی به دست آمد که با شش الگوریتم یادگیری ماشین شامل درخت تصمیم گیری، ماشین بردار خطی، رگرسیون خطی، درخت توسعه یافته، درخت کیسه گذاری و شبکه عصبی تلفیق و ارزیابی شدند. نتایج نشان داد ترکیب ویژگی های فیزیکی/ هیدرولیکی و شاخص های سنجش ازدور دقت برآورد رطوبت خاک را افزایش می دهد. تقریبا همه مدل های به دست آمده با مقدار cm3 cm-3 RMSE= 0.040-0.060 و R2 حدود 80/0 برآورد قابل قبولی از مقدار رطوبت خاک ارایه دادند. متغیر STR در مقایسه با NIR به دلیل حساسیت بیشتر به مقدار آب خاک، اهمیت بالاتری در برآورد رطوبت خاک از خود نشان داد. بعلاوه، روش رگرسیون خطی گام به گام با مقدار RMSE برابر cm3 cm-3 0.042 در مقایسه با سایر مدل های یادگیری ماشین با دقت بالاتری رطوبت خاک را برآورد کرد. نتایج نشان داد که مدل های ارایه شده قادر به برآورد تغییرات مکانی و زمانی رطوبت خاک هستند، لذا می توان از آن ها برای برنامه ریزی دقیق آبیاری و مدیریت بهینه آب در مقیاس مزرعه استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مدل سازی، پارامترهای هیدرولیکی خاک، کشت و صنعت امیرکبیر، نیشکر، سنجش ازدور مادون قرمز
  • داوود نیک کامی، محمد طهمورث* صفحات 1593-1609

    آگاهی از میزان فرسایش و تغییرات مکانی آن راه گشای مدیران و برنامه ریزان در امر مهم حفاظت آب و خاک در حوزه های آبخیز است. در پژوهش حاضر با هدف ارایه نقشه فرسایش آبی خاک از داده های دبی آب و رسوب 40 ایستگاه آب سنجی در منطقه البرز میانی و در دوره آماری بین سال های آبی 1361-1360 تا 1400-1399 استفاده شد. در ابتدا مهم ترین عوامل موثر بر فرسایش و رسوب دهی در زیرحوضه های مورد مطالعه شامل 30 ویژگی هیدرولوژیکی، فیزیوگرافیکی، ژیومورفولوژیکی، زمین-شناسی و خاک، اقلیمی، کاربری اراضی و پوشش گیاهی به عنوان متغیرهای مستقل و دو ویژگی رسوب دهی کل و رسوب دهی ویژه به عنوان متغیرهای وابسته مشخص شد. با استفاده از روش های تجزیه و تحلیل عاملی و تحلیل مولفه های اصلی، مهمترین خصوصیات حوضه ها موثر در رسوب دهی مشخص شد. در مرحله بعد حوضه های منطقه مطالعاتی براساس ویژگی های منتخب و انجام تحلیل خوشه ای به شش گروه همگن تقسیم و با استفاده از رگرسیون چندمتغیره به روش گام به گام اقدام به مدل سازی بین رسوب دهی ویژه و خصوصیات حوضه ها شد. با توجه به مدل های رگرسیونی انتخابی مشخص می شود که مقدار رسوب دهی ویژه در منطقه البرز میانی به پنج عامل مساحت اراضی کشاورزی (دیم، آبی و باغات)، مساحت زیرحوضه ها، مجموع مساحت سازندهای حساس به فرسایش و کواترنر، دبی متوسط سالیانه و ضریب فرم حوضه بستگی دارد که این پنج عامل 92 درصد تغییرات تولید رسوب زیرحوضه های انتخابی را کنترل می کنند. سپس با در نظر گرفتن ضریب انتقال رسوب زیرحوضه ها میزان فرسایش خاک تعیین و نقشه فرسایش خاک برای منطقه البرز میانی ترسیم شد. نتایج نشان داد که میانگین رسوب دهی و میزان متوسط وزنی فرسایش خاک در منطقه مطالعاتی به ترتیب 84/3 و 56/13 تن در هکتار در سال بوده و عوامل موثر بر فرسایش و رسوب منطقه البرز میانی را می توان به سه گروه تغییر کاربری اراضی به واسطه فعالیت های انسانی، زمین شناسی و فیزیوگرافی تقسیم بندی کرد.

    کلیدواژگان: حفاظت خاک، رسوب دهی، رگرسیون چندمتغیره، مدل سازی، فرسایش خاک
  • پروا محمدی، کیومرث ابراهیمی*، جواد بذرافشان صفحات 1611-1624
    گرم شدن زمین باعث تغییرات الگوی بارندگی و کاهش ذخایر برف شده است. هدف مقاله ی حاضر ارزیابی تاثیر افزایش دما بر ذوب برف و رواناب رودخانه در ماه های گرم سال و تحلیل متغیرهای اقلیمی در حوضه تمر می باشد. بدین منظور سطح پوشش برف از تصاویر روزانه ماهواره مودیس استخراج و براساس ارتفاع و با کاربرد نرم افزار GIS محدوده ی مطالعات به چهار ناحیه تقسیم شد. به منظور شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف از داده های مشاهداتی دبی ایستگاه هیدرومتری تمر، بارش ایستگاه قرناق و میانگین دمای ایستگاه گیداغ (سال های1395-1392) برای واسنجی و (سال های 1398-1396) برای صحت سنجی استفاده شد. سطح پوشش برف در مرحله واسنجی در دی ماه به بیشترین مقادیر برابر 28 درصد در ناحیه سوم و 8/28 درصد در ناحیه چهارم رسید. در مرحله صحت سنجی نیز نواحی سوم و چهارم در بهمن ‏ماه بیشترین درصدها را به ترتیب برابر با 8/45 و 2/30 به خود اختصاص دادند. مقایسه نتایج رواناب شبیه سازی شده و مشاهداتی نشان داد که سهم رواناب ناشی از ذوب برف در گذر از بهمن به فروردین ماه قابل توجه است. بطوری که بیشترین افزایش مقدار رواناب مربوط به سال آبی 1398-1397 از 8/1 به 1/39 درصد برآورد شد. همچنین بیشترین و کمترین درصد ذوب برف در سال های 1394-1393 و 1398-1397 به ترتیب به مقدار 19 و 3/3 درصد بوده است. نتایج تحلیل حساسیت پارامترهای مدل شامل آهنگ کاهش دما، دمای بحرانی، زمان تاخیر، فاکتور درجه_روز، ضرایب X  و Y، ضریب رواناب بارش و ضریب رواناب برف نشان داد که پارامترهای ضریب رواناب باران و X از تاثیرگذارترین پارامترها هستند. تاثیر دما و بارندگی بر فرآیند رواناب نیز در ماه‎های مختلف متفاوت ثبت شد.
    کلیدواژگان: حوضه کوهستانی، سیلاب، مدل هیدرولوژیکی، منابع آب، نوسانات اقلیمی
  • ناهید حیدری، سید بهمن موسوی، علی بهشتی آل آقا*، فاطمه رخش، اسماعیل کریمی صفحات 1625-1643
    امروزه مناطق گسترده ای از جنگل ها به اراضی کشاورزی تغییر کاربری داده است و تغییر کاربری اراضی از عوامل مهم کاهش -دهنده کیفیت خاک می باشد. هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی از جنگل و مرتع به کشاورزی بر برخی از ویژگی های خاک در منطقه سراب بادیه (استان کرمانشاه) است. نمونه برداری در سال 1398 و از نقاط هم شیب و همسان در قالب طرح آشیانه ای صورت گرفت. برای این منظور 4 منطقه در نزدیکی هم که دارای چشم انداز یکسان و شامل 3 کاربری جنگل، مرتع و کشاورزی بودند و همچنین 2 عمق 20-0 و 40-20 سانتی متری در نظر گرفته شدند. از هر عمق در کاربری های مختلف نمونه های مرکب تهیه شد. پس از انتقال نمونه ها به آزمایشگاه، ویژگی های مهم خاک بر اساس روش های استاندارد اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که بر اثر تغییر کاربری اراضی در بین ویژگی های فیزیکی خاک میانگین وزنی قطر خاکدانه ها بیش از سایر ویژگی های فیزیکی خاک تحت تاثیر قرار گرفت به نحوی که با تغییر کاربری از جنگل به کشاورزی در لایه زیرین خاک (20-40 سانتی متری) به میزان 04/51 درصد کاهش یافت. در بین ویژگی های شیمیایی خاک کربن آلی و نیتروژن کل با 95/52 درصد کاهش در لایه سطحی خاک (0-20 سانتی متری)، بیشترین تغییرپذیری را در اثر تغییر کاربری از جنگل به مرتع داشتند. ضریب متابولیکی به تغییر کاربری اراضی حساس بود به نحوی که مقدار آن با تغییر کاربری از جنگل به کشاورزی به میزان 92/92 درصد در لایه زیرین خاک (40-20 سانتی متری) کاهش یافت. این ویژگی ها (میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، کربن آلی، نیتروژن کل و ضریب متابولیکی) به تغییر شرایط مدیریتی در سطح مزرعه حساسیت بالایی دارند بنابراین می توان از این ویژگی ها برای پایش کیفیت خاک استفاده نمود.
    کلیدواژگان: پایداری خاکدانه، جنگل، کربن آلی، مرتع
  • شهره دیداری*، ساره عاجی، فروغ گلکار صفحات 1645-1658
    افت سطح ایستابی و پیامدهای آن در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل بهره برداری بی رویه از منابع آب زیرزمینی یکی از چالش های پیش رو در سال های آینده خواهد بود. ازاین رو در این پژوهش به بررسی  روند سطح آب زیرزمینی و شوری آن در حوضه شهر شیراز در طی دوره آماری 27 ساله (1372- 1399)  پرداخته شد. بررسی سری زمانی تراز سطح ایستابی حاصل از چاه های پیزومتری با استفاده از آزمون من کندال نشان دهنده روند معنی دار کاهشی است؛ به طوری که روند منفی تغییرات سطح ایستابی بعد از نقطه تغییر در خردادماه 1381 به 8/2 برابر دوره قبل از خود افزایش یافته است. همچنین امکان کاربرد داده های حاصل از ماهواره GRACE به منظور پایش سطح آب زیرزمینی موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از دقت بسیار خوب (NRMSE<10%) سری های مختلف داده GRACE در تخمین تغییرات سطح آب زیرزمینی است. بررسی شوری آب زیرزمینی با استفاده از داده های هدایت الکتریکی (EC) نشان دهنده روند افزایشی شوری  در سطح حوضه بود. عوامل موثر بر روند کاهشی کمیت و کیفیت آب زیرزمینی عواملی چون مقدار بارندگی، جمعیت و پوشش گیاهی حاصل از ماهواره Landsat موردبررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل شده مشاهده شد که داده های بارندگی در حوضه دارای روند معنی دار نیست. از طرفی روند افزایشی جمعیت و پوشش گیاهی در حوضه و نبود منابع آب سطحی منجر به افزایش چشمگیر برداشت از منابع آب زیرزمینی گردیده است که در برنامه ریزی ها، پایداری سرزمین بایستی موردتوجه جدی مدیران قرار گیرد.
    کلیدواژگان: سطح آب زیرزمینی، هدایت الکتریکی، Grace، روند من کندال، Landsat
  • امین فتحی تپه رشت*، میلاد فردادی شیل سر صفحات 1659-1672
    خشکسالی یکی از زیان بارترین بلایای طبیعی است که در عملکرد گیاهان و اکوسیستم های زمینی تاثیر می گذارد و باعث به وجود آمدن آسیب های قابل توجهی می شود. شدت خشکسالی و طول دوره بازیابی خشکسالی (مدت زمانی که پس از اتمام خشکسالی طول می کشد که عملکرد گیاهان به شرایط نرمال برگردد) پارامترهای بسیار مهمی برای مدیریت بهتر خشکسالی هستند. این مقاله به ارزیابی و بررسی طول دوره بازیابی خشکسالی در کاربری ها و اقلیم های مختلف ایران پرداخته است. به این منظور، طبقه بندی اقلیمی با استفاده از روش دومارتن انجام و با استفاده از شاخص سلامت گیاهی (VHI) خشکسالی کشاورزی در دوره 2000 تا 2020 در کاربری های کشاورزی، جنگل، مرتع و درختچه زار پایش شد. علاوه بر این، سال های 2000، 2001 و 2008 به عنوان دوره های خشکسالی انتخاب شدند. همچنین با استفاده از بهره وری ناخالص اولیه (GPP) طول دوره بازیابی خشکسالی به دست آمد. نتایج نشان داد که میانگین طول دوره بازیابی خشکسالی از حدود 34 روز در جنگل تا 81 روز در درختچه زار متغیر است و بازیابی سریع جنگل ها پس از خشکسالی به دلیل ریشه عمیق آن ها است. بطورکلی کاربری های درختچه زار و کشاورزی دوره بازیابی طولانی تری نسبت به سایر کاربری ها داشته و کاربری جنگل کوتاه ترین دوره بازیابی را داشت، که انعطاف پذیری بالای جنگل و انعطاف پذیری پایین کشاورزی و درختچه زار را نشان می دهد. همچنین نتایج نشان داد که میانه طول دوره بازیابی از حدود 20 روز در اقلیم های مرطوب تا 80 روز در اقلیم های خشک متغیر است که نشان دهنده این است که شرایط برای بازیابی خشکسالی در اقلیم های مرطوب تر نسبت به اقلیم های خشک تر مهیاتر است. بطورکلی با پیشروی از اقلیم بسیار مرطوب به اقلیم خشک، دوره بازیابی خشکسالی طولانی تر می شود.
    کلیدواژگان: بازیابی خشکسالی، شاخص سلامت گیاهی، بهره وری ناخالص اولیه، طبقه بندی اقلیم
  • محمد قربانیان، مهدی فصیحی هرندی، عبدالمجید لیاقت* صفحات 1673-1693
    حوضه آبریز زاینده رود را می توان یکی از پرچالش ترین حوضه های آبریز کشور از نظر امنیت آبی و به دنبال آن امنیت سیاسی، اجتماعی و اقتصادی متاثر از بحران حکمرانی آب در کشور دانست. ناکامی و شکست های متولی ساختار حکمرانی سلسله مراتبی در این حوضه آبریز ما را به سمت تدوین یک سازوکار مناسب مبتنی بر مشارکت در چارچوب «بانکداری اجتماعی آب» سوق می دهد. به این منظور از روش تحقیق کیفی مبتنی بر تحلیل مصاحبه ها، مقاله ها، اسناد با بکارگیری نظریه فلسفی عمل و ابزار مدل عمل هنجاری استفاده گردید. نتایج این تحلیل و بررسی عمیق، مجموعه ای از قواعد بانکداری اجتماعی آب حوضه آبریز زاینده رود شامل قواعد صلاحیت زا، بنیادی، شرطی و تنظیمی را به تصویر کشید. تشکیل مجلس نمایندگان آب حوضه آبریز زاینده رود، تقویت کمیته های چندجانبه و چند سطحی، شفافیت اطلاعات و تشکیل کارگروه اطلاع رسانی متشکل از کشاورزان نمونه هایی از تغییرات ساختاری است که در قالب بانکداری اجتماعی و با اصلاح ساختار حکمرانی، موجبات رسیدن به امنیت پایدار آب در این حوضه را فراهم خواهد نمود.
    کلیدواژگان: حکمرانی آب، امنیت آبی، سیاست گذاری آب، عمل هنجاری
|
  • Maryam Khalilirad *, Nazanin Esmaeali, Mohammad Bagher Farhangi, Nasrin Ghorbanzadeh Pages 1467-1479
    The objective of this study was to eliminate chromium(VI) from a contaminated soil through reducing it to chromium(III) by immobilized Shewanella sp. bacteria on algae biochar and to investigate its accumulation in barley. A sandy loam soil was contaminated with 50 mg kg-1 Cr(VI) and incubated for two weeks. Then, the barley pot experiment in the contaminated soil was performed in the autumn of 1400 in the research greenhouse of University of Guilan in a completely randomized design with three replications. Treatments included Shewanella sp. (S), algae biochar (B), algae biochar + Shewanella sp. (BS), and immobilized Shewanella sp. bacteria on algae biochar (IB). Soil contaminated with Cr(VI) and non-contaminated soils were also included as positive (C+) and negative (C-) controls, respectively. After 30 days, the plant was harvested and dry weight of root and shoot were measured. Total chromium and Cr(VI) contents in the root and shoot of plant and also in the soil were measured. The Cr(III) content was calculated from the difference between the total chromium and the Cr(VI) contents. Growth ratio, Cr(VI) accumulation factor in roots and shoots and the transfer factor in plants were calculated. The highest and lowest amounts of Cr(III) in roots, shoots and soil were obtained in IB and C+ treatments, respectively. In Cr(VI) contaminated treatments, the highest and the lowest values of root and shoot dry weight were obtained in IB and C+ treatments, respectively. Cr(VI) reduction in soil in BS treatment was more than S and B treatments. The lowest and the highest plant growth ratios were obtained in C+ (23.8%) and IB (60%) treatments, respectively. The BS and IB treatments further reduced the transfer factor. Therefore, immobilized bacteria on biochar can be effective in remediation of chromium contaminated soils.
    Keywords: Accumulation factor, bioremediation, Chromium (III), Shewanella sp, transfer factor
  • Karim Shahbazi *, Meysam Cheraghi, Mostafa Marzi, Kobra Sadat Hasheminasab Zavareh Pages 1481-1497
    Potassium, as an essential element, which its role in plant metabolism and resistance to biological and environmental stresses has been proven many times, requires accurate extraction and measurement for optimal management. The present study was conducted to investigate the effect of soil/extractant ratio on measuring the amount of available potassium in the soil. For this purpose, in October 2021, 62 soil samples were taken from agricultural fields all over the country, and their potassium content was measured by three extractants: 1 M ammonium acetate (three ratios of 5:1, 10:1, and 20:1), ammonium bicarbonate-DTPA (2:1, 5:1, and 10:1), and Mahlic-3 (5:1, 10:1, and 20:1) in the Karaj soil and water research institute (SWRI). The results showed that the amount of available potassium measured by ammonium acetate and Mehlich-3 extractants had no significant difference, but these two extractants had a significant difference with ammonium bicarbonate-DTPA. Probably, this difference is due to replacing the 2:1 ratio with a 20:1 ratio in the extraction method by ammonium bicarbonate-DTPA. In all three extractants, the estimated soil available potassium increased by increasing the soil to extractant ratio. On average, the amount of extracted potassium in 20:1 ratio was 11.5% and 5.01% more than the ratio of 5:1 and 10:1 for ammonium acetate, and 8.79% and 6.84% more than the ratios of 10:1 and 5:1 for Mehlich-3, respectively. By using a 10:1 ratio, all three extractants measured the amount of soil-available potassium without any significant differences. Therefore, it is suggested that all three extractants be used to determine the amount of available potassium. In addition, it seems a 10:1 ratio is a suitable ratio for measuring the amount of available potassium with minimal difference between different extractants.
    Keywords: Ammonium acetate, Ammonium bicarbonate-DTPA, Mehlich-3, potassium
  • Azar Zarrin *, Abbasali Dadashi-Roudbari, Elham Kadkhoda Pages 1499-1516

    The Urmia Lake basin is one of the most vulnerable areas to frequent high-intensity droughts in Iran. The aim of this study is to project meteorological drought in the Urmia Lake basin through the 21st century. For this purpose, the standardized precipitation-evapotranspiration index (SPEI-1) was investigated using the bias-corrected CMIP6 models under SSP1-2.6 and SSP5-8.5 scenarios during the period 2026-2100. The performance of individual CMIP6 models and multi-model ensemble (MME) generated by the independent weighted mean (IWM) method with three metrics including NRMSE, MBE, and PCC were evaluated. Overall, all individual CMIP6 models showed a good performance in the Lake Urmia basin, despite some overestimations of precipitation. However, the generated CMIP6-MME has increased the PCC values in all stations to 0.99. The CMIP6 MME showed a good performance of the SPEI-1 index in autumn, winter, and spring against observation from ground stations in the historical period. The result indicates a significant increase in drought events mainly in the west and north of the Urmia Lake basin in the warm period of the year during the 21st century. The severity and the percentage of below-normal years for the basin-averaged drought in the middle 21st century (2051-2075) is more than the ones in the far future (2076-2100), especially for the SSP5-8.5 scenario. These results can provide a basis for the development of drought adaptation plans in the Urmia Lake basin.

    Keywords: Drought, SPEI index, CMIP6 Models, Ensemble model, Urmia Lake Basin
  • MohammadBagher Farhangi *, HamidReza Zare Gildehi, Maryam Khalilirad, Nasrin Ghorbanzadeh, Mohaddeseh Shirinzadeh Pages 1517-1530

    High concentrations of ammonium and phosphate in leachate allow producing the struvite mineral (MgNH4PO4·6H2O), which is a valuable slow-release fertilizer in agriculture. In this study, the possibility of struvite precipitation from the Saravan landfill leachate was considered. The research was conducted in the Soil Sciences Department of the University of Guilan in 1400. Leachate was sampled and the concentration of ammonium, phosphate and magnesium ions in the leachate was measured. Struvite precipitation was evaluated in three molar ratios 1:1:1, 1:1.2:1.2, and 2.5:2:1 of [NH4+]:[Mg2+]:[PO43−] and at two different pHs; 9 And 9.5. Since, the amount of ammonium in the leachate was much higher than magnesium and phosphate, the tested molar ratios were established based on the ammonium concentration and the magnesium and phosphate concentrations were adjusted by magnesium chloride (MgCl2.6H2O) and phosphoric acid (H3PO4), respectively. XRD and FTIR analysis were used to assess the precipitated struvite mineralogy. The position and intensity of the peaks in the precipitate formed in all treatments were in good agreement with the standard struvite peak, which confirmed the precipitation of this mineral. FT-IR analysis showed the spectrum of struvite mineral in all tested molar ratios. Comparison of the formed precipitate showed that at pH= 9.5 the amount of struvite formed in molar ratios of 1:1:1, and 1:1.2:1.2 of [NH4+]:[Mg2+]:[PO43−] was more than that at pH=9. Removal of ammonium from the leachate at pH=9.5 and in molar ratios of 2.5:2:1, 1:1.2:1.2, and 1: 1: 1 was 45.5, 39.7 and 32.7%, respectively. Therefore, the use of resources such as landfill leachate in the struvite production, while removing ammonium, can reduce the production cost of this fertilizer.

    Keywords: ammonium, Optimization, Phosphate, Slow-release fertilizer
  • Homayoun Motiee *, Abdolnabi Abdeh Kolahchi, Rezvan Aminian Pages 1531-1544
    Surface soil moisture is a key variable in hydrological, meteorological and environmental studies and one of the important and effective parameters in the occurrence of dust. The purpose of this paper is in two folds, the first to validate the soil moisture of ECV database and the second investigate the effect of soil moisture on occurrence dust. The first purpose of this study was to evaluate the relationship between estimated surface soil moisture of remote sensing ECV databases and observed surface soil moisture of agricultural meteorological stations located in the south and west of Iran in Khuzestan, Ilam, Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad, Lorestan and Chaharmahal-Bakhtiari provinces.  For this purpose, statistical indicators such as Pearson correlation coefficient, mean absolute error, mean oblique error and root mean difference of squares were used to validate the data of this database with data measured in meteorological stations of Farkashhar, Sarablah and Silkhor in the south of the country.The results of soil moisture validation at selected stations showed that these data are able to measure the behavior and amount of soil moisture with relatively good accuracy.  The best result is obtained at Sarablah station, which shows a very good correlation coefficient (0.82), therefore ECV database data can be used to determine the behavior and amount of soil surface moisture on a large scale to compensate for the lack of terrestrial measurements inside and outside the country. The second purpose of this study is to find the effect and relationship between surface soil moisture in countries located in western Iran on the occurrence of dust in the southern and western provinces.  Regarding the relationship between the effect and the amount of surface soil moisture with the occurrence of dust, the results show that the when surface soil moisture decrease, the occurrence of dust in the interior of the same province has increased, but the decrease in soil moisture in foreign countries (western Iran), cause increasing the occurrence of dust in the entire southwestern region and even central of Iran. It was also found that the number of dust events during the cold periods of the year has increased in recent years.
    Keywords: Soil moisture, Satellite data, ECV, dust events, climate change
  • Sajjad Hashemi, Saeed Samadianfard *, Ali Ashraf Sadraddini Pages 1545-1562
    Solar radiation is one of the key factors in the fields of agriculture, hydrology and meteorology and plays an essential role in various physical, biological and chemical processes such as snowmelt, evaporation, photosynthesis and crop production. Thus, accurate estimation of this parameter is very important. Accordingly, in this study, the amounts of daily solar radiation were estimated using artificial neural network and artificial neural network-genetic algorithm in six stations of Ardabil province including Ardabil, Bilehsavar, Sareyn, Germi, Meshgin Shahr and Nir. The data used in this research include maximum, minimum and average temperature, relative humidity and wind speed of the mentioned stations in a time period of two years (2017-2018) which are used in eight different combinations as input data of the models. Also, statistical indices of correlation coefficient, root mean square error, Wilmot index, Kling-Gupta efficiency and Taylor diagrams have been used to compare the obtained results. Generally, the obtained results indicated that among the artificial neural networks, the model of Bilehsavar station and among the artificial neural network-genetic algorithms, the model of Ardabil station recorded the most accurate results. Also, MLP-VIII model in Bilehsavar station with a correlation coefficient of 0.856, root mean square error of 0.319 (MJ/m2d), Kling-Gupta efficiency of 0.659 and Wilmot index of 0.893 have the best performance in the utilized models. Therefore, it is recommended to use artificial neural network-genetic algorithm method for estimation of solar radiation.
    Keywords: Agriculture, Artificial Intelligence, Efficiency, Optimization, Solar energy
  • Mahla Tajari, MohammadHosein Omid *, AmirAhmad Dehghani, Arezoo Nazi Ghameshlou Pages 1563-1574

    From environmental aspects, the exchange of surface and subsurface flows in riverbeds due to river morphology and in stream structures is very important. The flow path structures especially control structures have a more effective role than the river morphology in the formation of these exchanges. In this study, the effect of penetration depth of such structures in the porous bed on the characteristics of exchange flows was investigated both experimentally and numerically. The experiments were performed in a flume with a length of 10 m, width of 20 cm, depth of 30 cm and a slope of 0.01, at three penetration depths of 9, 11 and 13 cm respectively. Potassium permanganate tracer was used for tracking the flow. In addition, to obtain the characteristics of the exchange flow; the mainstream and the exchange pattern were simulated by particle tracking method using Flow 3D software. The results showed that in the Reynolds range of 1020 to 3450, increasing the penetration depth of the structure from 9 to 13 cm, would increase the residence time but decreases the exchange rate. However, increasing the flow rate would decrease the exchange rate and increase the retention time. Accordingly, the use of a step with a higher penetration depth is recommended to create a longer residence time. However, a step with a smaller penetration depth may be used to produce a higher exchange rate.

    Keywords: Hyporheic exchanges, in-stream structures, FLOW 3D Software, Particle tracking
  • Shokoufeh Shokri, Ahmad Farrokhian Firouzi *, Ebrahim Babaeian Pages 1575-1591
    Soil moisture content (SM) is a critical state variable that significantly affects both the hydrological cycle and agricultural production. Therefore, accurate estimation of soil moisture is important for agricultural water resources management. Remote sensing observations in the near- and shortwave infrared have large potential for estimating soil moisture. In addition, soil physical and hydraulic properties affect spatial and temporal variability of soil moisture. The objective of this research was to derive different models for soil moisture estimation in Amir Kabir sugarcane agro-industry fields, Kuzestan province using a combination of soil physical/hydraulic properties and remote sensing observations with machine learning algorithms. Consequently, 166 ground control points and 16 Sentinel-2 satellite images were investigated during the growth period of sugarcane in the year 2021. Six machine learning algorithms including decision tree (DT), support vector machine (SVM), Linear regression, Boosted and Bagged trees, and nural network were used for modeling. Seven models were derived from the combination of soil physical/hydrological properties and remote sensing indices in a hierarchical manner to predict soil moisture content at the field scale. The results indicated that the combination of soil physical/hydraulic properties with remote sensing indices enhances the accuracy of soil moisture estimation. It is observed that almost all developed models performed well for estimating soil moisture, with an RMSE of 0.04-0.06 cm-3cm-3 and an R2 of approximately 0.80. The STR parameter was found to be more sensitive to changes in soil water content than NIR reflectance. Therefore, STR was identified as the most important feature in estimating soil moisture content. Moreover, stepwise linear regression with RMSE value of 0.042 cm3 cm-3 performed the best in soil moisture estimation. According to the results, the models successfully capture the spatiotemporal dynamics of soil moisture and can be used for irrigation scheduling and precision irrigation management at the field scale.
    Keywords: modeling, Soil hydraulic parameters, Sugarcane, Infrared remote sensing
  • Davood Nikkami, Mohammad Tahmoures * Pages 1593-1609

    Awareness of erosion and its spatial changes is a guide for managers and planners in the important matter of water and soil protection in watersheds. In the present study water flow and sediment data of 40 hydrometric stations in the Middle Alborz region and in the statistical period between the wateAwareness of erosion and its spatial changes is a guide for managers and planners in the important matter of water and soil protection in watersheds. In the present study, with the aim of presenting a map of soil water erosion, water flow and sediment data of 40 hydrometric stations in the Middle Alborz region and in the statistical period between the water years of 1980-1981 to 2020-2021 were used. First, the most important factors affecting erosion and sedimentation in the studied sub-basins including 30 hydrological, physiographic, geomorphological, geological and soil characteristics, climate, land use and vegetation as independent variables and two sediment characteristics; including total yield and specific deposition as dependent variables were identified. Using factor analysis and principal component analysis methods, the most important characteristics of effective basins in sedimentation were identified. In the next stage, the study area basins are divided into six homogeneous groups based on selected characteristics and cluster analysis and multivariate regression stepwise method was used to model between specific sedimentation and basin characteristics. According to the selected regression models, it is determined that the amount of special sediment in the Middle Alborz region to five factors of agricultural land area (rainfed, irrigated and orchards), the area of sub-basins, the total area of erosion-sensitive and Quaternary structures, the average annual discharge and the form factor of the basin depend on the fact that these five factors control 92% of the sediment production changes in the selected sub-basins. Then, considering the sediment transfer coefficient of the sub-basins, the amount of soil erosion was determined and the soil erosion map was drawn for the Middle Alborz region. The results showed that the average sedimentation rate and the average weight of soil erosion in the study area were 3.84 and 13.56 tons per hectare per year, respectively. In general, the factors affecting erosion and sedimentation of the Middle Alborz region can be divided into three groups: land use change due to human activities, geology and physiography.r years 1980-1981 to 2020-2021 were used. First, the most important factors include 30 hydrological, physiographic, geomorphological, geological and soil characteristics climate land use and vegetation as independent variables and two sediment characteristics. The most important characteristics of effective basins in sedimentation were identified. In the next stage, the study area basins are divided into six homogeneous groups based on selected characteristics and cluster analysis and using multivariate regression by stepwise method to model between specific sedimentation and basin characteristics. According to the selected regression models, it is determined that the amount of special sediment in the Middle Alborz region to five factors of agricultural land area (rainfed, irrigated and orchards), the area of sub-basins, the total area of erosion-sensitive and Quaternary structures, The average annual discharge and the form factor of the basin depend on the fact that these five factors control 92% of the sediment production changes in the selected sub-basins. Then, considering the sediment transfer coefficient of the sub-basins, the amount of soil erosion was determined and the soil erosion map was drawn for the Middle Alborz region. The results showed that the average sedimentation rate and the average weight of soil erosion in the study area were 3.84 and 13.56 tons per hectare per year, respectively. In general, the factors affecting erosion and sedimentation of the Middle Alborz region can be divided into three groups: land use change due to human activities, geology and physiography.

    Keywords: soil conservation, Sediment yield, multivariate regression, modeling, Soil erosion
  • Parva Mohammadi, Kumars Ebrahimi *, Javad Bazrafshan Pages 1611-1624
    Global warming has changed rainfall patterns and reduced snow sources. The main objective of this research was to investigate the impact of temperature increase on snowmelt and river runoff in hot months of the year along with analysis of climate variables in Tamar basin, Iran. For this purpose, the snow cover area was extracted from the daily images of Modis Satellite, based on elevation. Then, the study area was divided into four districts. Discharge flow measured data of Tamar hydrometric station, precipitation of Qarnaq and average temperature of Gidagh stations were used from 2013 to 2016 for calibration and from 2017 to 2019 for verification, to simulate snowmelt runoff. Snow cover extent, in calibration stage and january, reached the highest values of 28% and 28.8% in the third and fourth districts, respectively. Furthermore, in the verification stage, the third and fourth districts in February had the highest percentages of 45.8 and 30.2, respectively. Comparison of simulated and measured runoff data revealed that the portion of runoff due to snowmelt is significant by passing from February to April. So that the highest increase (from 1.8% to 39.1%) in runoff amount was corresponded to the water year of 2018-2019. The highest and the lowest percentages of snowmelt in water years of 2014-2015 and 2017-2018 were 19 and 3.3 percent, respectively. The results of sensitivity analysis of model parameters including temperature decrease rate, critical temperature, delay time, degree-day factor, X and Y coefficients, precipitation runoff coefficient and snow runoff coefficient showed that the rainfall coefficient and X parameters are the most effective parameters. The effect of temperature and rainfall on runoff process was varied in different months.
    Keywords: Climate variability, floods, hydrological model, Mountain basin, water resources
  • Nahid Hydari, Seyed Bahman Mousavi, Ali Beheshti Ale Agha *, Fatemeh Rakhsh, Ismaeil Karimi Pages 1625-1643
    Nowadays, vast areas of forests have been changed to farmlands, and the change in land use is one of the important factors reducing soil quality. The purpose of this research is to investigate the effect of land use change from forest and pasture to agriculture on some soil characteristics in Sarab Badia area (Kermanshah province). Sampling was done in 2018 from points with the same slope in the form of a nesting site. For this purpose, four areas near each other that have the same landscape and include 3 uses of forest, pasture, and agriculture and also two depths of 0-20 and 20-40 cm were considered. Composite samples were prepared from each depth. After transferring the samples to the laboratory, the important characteristics of the soil were measured based on standard methods. The results showed that among the physical characteristics of the soil, MWD was affected more than the other physical characteristics due to the change in land use, so that by changing the land use from forest to agriculture in the subsoil layer (20-40 cm), MWD decreased by 51.04%. Among the soil chemical properties, organic carbon and total nitrogen with 52.95% decrease in top layer of the soil (0-20 cm), had the most variability due to the change of land use from forest to pasture. The metabolic coefficient was sensitive to the change in land use from forest to agriculture, as its value decreased by 92.92% in the sub layer (20-40 cm). Characteristics such as; MWD, organic carbon, total nitrogen, and metabolic coefficient are highly sensitive to changes of management conditions at the field level, so these characteristics can be used to monitor soil quality.
    Keywords: aggregate stability, Forest, pasture, Soil carbon
  • Shohreh Didari *, Sareh Aji, Foroogh Golkar Pages 1645-1658
    Declining water table and its consequences due to overexploitation of groundwater resources will be one of the challenges in the coming years in arid and semi-arid areas. Therefore, in this study, the groundwater level and its salinity in Shiraz basin for 27 years (1993-2020) was investigated. The trend of the water table time series was analyzed using Mann-Kendall test. Result shows a significantly decreasing trend; So that the negative trend of water table after the change point in June 2002 has increased to 2.8 times of the previous period. The possibility of using Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellite data to monitor the groundwater level was also investigated. The results show very good accuracy (NRMSE <10%) of different versions of data. Examination of groundwater salinity using electrical conductivity (EC) data showed an increasing salinity trend in the basin. Factors affecting decreasing trend of quantity and quality in the basin were also analyzed. Results showed no significant trend in rainfall time-series. However, the increasing trend of the population and vegetation in the basin and the lack of surface water resources have led to a significant increase in groundwater abstraction. Thus, when planning, the land sustainability should be seriously considered by managers.
    Keywords: Groundwater level, Electrical conductivity, Grace, Man-Kendall test, Landsat
  • Amin Fathi Taperasht *, Milad Fardadi Shilsar Pages 1659-1672
    Drought is one of the most harmful natural disasters that affects the plants yield and terrestrial ecosystems and causes significant damage. The severity of drought and duration of drought recovery (the time required for plant to return to normal conditions, after the end of drought) are vital parameters for better drought management. This article assesses and investigates the length of drought recovery period in different land uses and climates of Iran. For this purpose, climate classification was done using the De Martonne method, and agricultural drought was monitored using the Vegetation Health Index (VHI) from 2000 to 2020 for cropland, forest, grassland, and shrubland uses. Years of 2000, 2001, and 2008 were selected as drought periods. Furthermore, using gross primary productivity (GPP), the length of drought recovery period was acquired. The results showed that the average duration of  drought recovery period varies from about 34 days in the forest to 81 days in the shrubland. The rapid recovery of forests after the drought is due to their deep roots. In general, the shrubland and cropland classes had a more prolonged recovery period than the other classes, and the forest class had the shortest recovery period, which indicates the high resilience of the forest and the low resilience of the cropland and shrubland classes. Also, the results revealed that the average length of the recovery period varies from about 20 days in humid climates to 80 days in arid climates, which indicates that the conditions for drought recovery in humid climate are better than that in arid climates. In general, the drought recovery period becomes longer as one moves from a very humid climate to a dry climate.
    Keywords: Drought Recovery, Vegetation health index, Gross Primary Productivity, Climate Classification
  • Mohammad Ghorbanian, Mehdi Fasihi Harandi, Abdolmajid Liaghat * Pages 1673-1693
    Zayandeh-rud basin can be considered as one of the most challenging basin in terms of water security in Iran, followed by political, social and economic security affected by the water governance crisis in the country. The failures of the hierarchical governance structure in this basin lead us to formulate an appropriate mechanism based on participation in the framework of "Social Water Banking". For this purpose, a qualitative research method based on the analysis of interviews, articles and documents using philosophical theory of “Practice” and “Normative Practice” model was used. The results of in-depth analysis and review of information sources using the tools of normative practice model visualized the structure and objectives of social water banking in Zayandeh-rud basin, including the rules of qualifing, fundational, conditional and regulation. The formation of the Zayandeh-rud River Basin Parleman, the strengthening of multilateral and multi-level committees, information transparency and the formation of information working group including farmers are structural changes that in the form of social banking and by reforming governance structure, water sustainable security can be reached in the basin.
    Keywords: Water governance, Water security, Water policy Making, Normaticve Practice