فهرست مطالب

نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)
سال بیست و هفتم شماره 2 (پیاپی 104، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/10
  • تعداد عناوین: 20
|
  • نادر سلامتی*، منصور معیری، فریبرز عباسی صفحات 1-18

    این پژوهش با هدف مطالعه ای میدانی برای پایش مزرعه ای آب آبیاری کلزا تحت مدیریت کشاورزان در سال زراعی (1399-1398) در 27 مزرعه شهرستان بهبهان در استان خوزستان انجام شد. نیاز آبی بر اساس مدل فایو پنمن- مانتیث با استفاده از آمار روزانه ایستگاه هواشناسی سینوپتیک بهبهان محاسبه شد. برای مقایسه آماری نتایج اندازه گیری و محاسبه شده همانند عمق آب آبیاری و بهره وری آب کاربردی در سامانه های مختلف آبیاری از آزمون تی استفاده شد. برای بررسی اثرات متغیر مستقل بر پارامتر وابسته بهره وری آب از تجزیه و تحلیل رگرسیون چند متغیره خطی استفاده شد. دامنه تغییرات حجم آب کاربردی (آب آبیاری و بارش موثر) در مزارع از میزان 4085/5 الی 7865/3 مترمکعب در هکتار در نوسان بود. نتایج مقایسه میانگین عملکرد دو سامانه آبیاری در آزمون تی (t-Test) نشان داد دو سامانه بارانی و سطحی به ترتیب با عملکردهای 2614 و 2330 کیلوگرم در هکتار اختلاف معنی داری با هم نداشتند. بهره وری آب کاربردی در مزارع سنتی و مدرن به ترتیب معادل 0/386 و 0/486 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه شدند که اختلاف معنی داری با هم داشتند. نتایج تجزیه و تحلیل واریانس در مدل رگرسیون نشان داد در بین متغیرهای مستقل، عملکرد با آمارهt  به میزان (23/997) و ضریب بتایی معادل (0/880)، بیشترین اثر مثبت معنی دار در سطح 1 درصد بر بهره وری آب کاربردی داشت و پس از آن حجم آب کاربردی با آمارهt  به میزان (11/702-) و ضریب بتایی معادل (0/793-) بیشترین اثر منفی و معنی دار در سطح 1 درصد بر بهره وری آب کاربردی داشت. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد نوبت های آبیاری، همبستگی مثبت و معنی داری در سطح 5 درصد با صفات حجم آب کاربردی و عملکرد داشتند. این میزان همبستگی به ترتیب معادل 0/455 و 0/380 بودند. با بیشترشدن نوبت های آبیاری درعمل حجم آب آبیاری کاهش یافته و به اندازه نیاز گیاه نزدیک شده و همین مسیله موجب افزایش بهره روری آب شد.

    کلیدواژگان: کلیدی: آزمونT، ضریب رگرسیون، نوبت های آبیاری، نیاز آبی
  • جهانگیر عابدی کوپایی*، علیرضا وهابی صفحات 19-32

    با توجه به آشکارشدن تغییرات اقلیمی در اکثر مناطق دنیا و اثر آن بر بخش های مختلف چرخه آب، آگاهی از وضعیت منابع آب به منظور مدیریت صحیح منابع و برنامه ریزی برای آینده ضروری است. از این رو مطالعات زیادی در مناطق مختلف با هدف تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فرآیند هیدرولوژیک در دوره های آتی انجام شده است. در مطالعه حاضر به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب سطحی با استفاده از مدل گردش عمومی جو (AOGCM) در شهرستان خمینی شهر پرداخته شد. برای این کار از شبیه سازی دمای حداکثر و حداقل و بارش دوره آتی (2049-2020) با استفاده از میانگین گیری وزنی از سه مدل با کمترین خطا برای هر یک از پارامترهای دمای حداقل و حداکثر و بارش، بر اساس سناریوی انتشار A2 و B1 (حالت بدبینانه و خوش بینانه) از مجموعه مدل های AOGCM-AR4 استفاده شد و به منظور ریزمقیاس نمایی، از مدل LARS-WG استفاده شد. به منظور پیش بینی رواناب نیز از نرم افزار HEC-HMS استفاده شد. نتایج به دست آمده ناشی از بررسی اثر تغییر اقلیم در دوره آتی (2049-2020) نسبت به دوره مشاهداتی (2000-1971)، در سناریو A2 برای دمای حداقل و حداکثر به ترتیب و به طور میانگین افزایش 1/1 و 1/6 درجه سانتی گراد و کاهش 17/8 درصدی بارش را نشان داد و در سناریو B1 نیز برای دمای حداقل و حداکثر به ترتیب و به طور میانگین افزایش 1/1 و 1/4 درجه سانتی گراد و کاهش 13 درصدی بارش به دست آمد. نتایج مربوط به رواناب در شش سناریوی موجود متفاوت بود، بدین صورت که بیشترین کاهش رواناب مربوط به سناریوی کاربری اراضی ثابت و سناریو A2 (کاهش 22/3 درصدی) و بیشترین افزایش مربوط به سناریوی افزایش 45 درصدی شهری و سناریوB1 (افزایش 5/8 درصدی) است. پس با توجه به اینکه در آینده بدون شک افزایش بافت شهری وجود خواهد داشت به همین دلیل حجم رواناب در آینده، قابل ملاحظه خواهد بود که از این حجم می توان برای تغذیه آب زیرزمینی و آبیاری باغات و فضای سبز شهرستان بهره برد.

    کلیدواژگان: مدل گردش عمومی جو، شبیه سازی، رواناب سطحی، LARS-WG
  • یوسف اسماعیلی، فریبرز یوسفوند*، سعید شعبانلو، محمدعلی ایزدبخش صفحات 33-51

    هدف از انجام این پژوهش پهنه بندی مناطق مختلف حوزه مرزداران از نظر خطر وقوع سیل است. از آنجایی که بودجه اختصاص یافته برای انجام کارهای مدیریتی محدود است و امکان انجام عملیات در کل حوزه امکان پذیر نمی باشد، بنابراین، داشتن نقشه ای با اولویت بندی مناطق مختلف از نظر احتمال وقوع سیلاب بسیار مفید وضروری است. بدین منظور، از مدل معروف و شناخته شده یادگیری ماشین یعنی مدل بیشینه بی نظمی (MaxEnt) به لحاظ الگوریتم محاسباتی توانمند در زمینه ارزیابی فرایند وقوع سیلاب به عنوان بنچ مارک استفاده شد. شواهد سیلاب با استفاده از بازدیدهای میدانی،گزارش ها و اطلاعات سازمانی موجود ثبت و در سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در قالب نقشه تهیه شد. همچنین براساس مرور منابع گذشته، لایه های مربوط به دوازده عامل کنترل کننده به عنوان عوامل پیش بینی کننده وقوع سیل در منطقه مورد مطالعه در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شدند. به منظور ارزیابی نتایج مدل سازی، از مقدار مساحت زیر منحنی (AUC) استفاده شد. سپس براساس نقشه تهیه شده مستعدترین مناطق وقوع سیلاب که برای اجرای عملیات مدیریتی در اولویت هستند، شناسایی شدند. بر اساس نتایج حدود 100 کیلومترمربع از مساحت منطقه مورد مطالعه جزء مستعدترین مناطق برای انجام عملیات مدیریتی شناسایی شدند. بر اساس نتایج دقت مدل بیشینه بی نظمی 98 درصد در مرحله آموزش و 95 درصد در مرحله اعتبارسنجی بدست آمد. لایه های فاصله از آبراهه، تراکم زهکشی و شاخص رطوبت توپوگرافی به ترتیب از موثرترین عوامل در وقوع سیلاب شناخته شدند.

    کلیدواژگان: پهنه بندی، سیستم اطلاعات جغرافیایی، مدل بیشینه بی نظمی، تراکم زهکشی، کاربری اراضی، سیل
  • هوشنگ جعفری نیا*، علی شعبانی، سعید صفیرزاده، محمدجواد امیری صفحات 53-69

    با توجه به شرایط اقلیمی ایران، افزایش کم آبی و تاثیر آن بر کارایی مصرف آب و کودهای شیمیایی، آزمایشی به منظور بررسی تاثیر دور آبیاری (6، 9 و 12 روز)، سطوح مختلف کود نیتروژن (200، 300 و 400 کیلوگرم اوره در هکتار) و روش کشت (روی پشته یا هیلینگ آپ شده و داخل جویچه) بر عملکرد و بهره وری آب نیشکر به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار در شرکت کشت و صنعت حکیم فارابی خوزستان انجام شد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد بیشترین عملکرد نیشکر (106/73 تن در هکتار) در دور آبیاری 9 روز به دست آمد، در حالی که کمترین آن (59/10تن در هکتار) در دور آبیاری 12 روز مشاهده شد. همچنین، با کاربرد 400 کیلوگرم اوره در هکتار، بیشترین عملکرد نیشکر (99/89 تن در هکتار) به دست آمد و کشت درون جوی در مقایسه با کشت روی پشته عملکرد بیشتری را داشته است. بیشترین کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد ساقه نیشکر و شکر تولیدی به ترتیب با 3/55 و 0/34 کیلوگرم به ازای هر مترمکعب آب مصرفی، در دور آبیاری 9 روز به دست آمد. افزایش معنی دار کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد ساقه نیشکر در تیمار 400 کیلوگرم اوره در هکتار در مقایسه با دو سطح کودی دیگر مشاهده شد. هرچند در کارایی مصرف آب شکر تولیدی اختلاف معنی داری مشاهده نشد. نتایج پژوهش نشان داد که دورهای آبیاری 6 و 9 روز در اکثر صفات مورد بررسی تفاوت معنی داری نسبت به یکدیگر نداشتند، بنابراین در شرایطی که سطح کشت نیشکر زیاد و مقدار آب قابل دسترس محدود است، افزایش فواصل آبیاری (2 تا 3 روز بیشتر) برای نیشکر توصیه می شود. کشت در داخل جویچه می تواند در کاهش آب مصرفی نیز نقش موثری داشته باشد. بنابراین، کم آبیاری به همراه مصرف مناسب و متعادل کود نیتروژن می تواند به عنوان یک راهبرد مناسب در کشت نیشکر مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: فاصله آبیاری، شیوه کشت، تنش خشکی، شکر، کارایی مصرف کود
  • الهام السادات طاهری، سید فرهاد موسوی*، حجت کرمی صفحات 71-90

    با توجه به افزایش جمعیت و کمبود منابع آب در ایران، یکی از گام های اساسی در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب، بهینه‏سازی بهره برداری از مخازن سدها است. در این پژوهش، اثر خشکسالی هواشناسی بر بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد آیدوغموش در شمال غربی ایران، تحت اثر تغییر اقلیم در آینده و با بهره گیری از الگوریتم های فراابتکاری ارزیابی شد. از سناریوهای SSP2-4.5  و SSP2-8.5 گزارش ششم IPCC و مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG برای ایستگاه هواشناسی سد آیدوغموش برای دوره پایه (1978-2014) و دوره های آینده (2022-2040) و (2070-2100) استفاده شد. جریان ورودی و خروجی سد و بهره برداری بهینه از مخزن سد با استفاده از الگوریتم های ژنتیک، کپک مخاطی و جامعه مورچگان، به تنهایی و در حالت ترکیبی، ارزیابی شد. نتایج سناریوی انتشار برتر SSP2-8.5 نشان داد که بارندگی سالانه در دوره های آینده نسبت به دوره پایه به ترتیب 8/9 و 14/5 میلی متر کاهش خواهد یافت. تابع هدف بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد به صورت کمینه سازی مجموع مجذور کمبودهای نسبی در هر ماه و حداکثرکردن اعتمادپذیری، در دوره آماری 2011 تا 2021 تعریف شد. نتایج نشان داد که از نظر اطمینان پذیری زمانی، آسیب پذیری و پایداری، الگوریتم ترکیبی کپک مخاطی- ژنتیک با مقادیر 73/0، 0/32 و 28/78 بهتر از سایر الگوریتم ها بوده است. پیش بینی مقدار جریان ورودی و خروجی سد با استفاده از الگوریتم ترکیبی کپک مخاطی- ژنتیک به ترتیب با 13 و 19 درصد خطا در مقایسه با سایر مدل ها، نشان دهنده دقت خوب آن است.

    کلیدواژگان: الگوریتم کپک مخاطی، بهره برداری از مخزن، تغییر اقلیم، خشکسالی
  • محدثه پری تقی نژاد، حمیدرضا کمالی*، سجاد جمشیدی، محمد عبداللهی پور صفحات 91-103

    با توجه به تاثیرهای تغییر اقلیم بر میزان تبخیرتعرق و در نتیجه میزان برداشت از منابع آبی، پیش بینی تغییرات اقلیمی در جهت مدیریت بهتر منابع آبی و کاهش آسیب های ناشی از خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رتبه اول تولید انبه در کشور ایران متعلق به استان هرمزگان بوده که بیشترین مقدار تولید انبه در این استان متعلق به شهرستان میناب است. در پژوهش حاضر با استفاده از پارامترهای هواشناسی مقدار تبخیرتعرق گیاه انبه در شهرستان میناب با روش پنمن فایو طی سال های 1985 تا 2020 محاسبه شد. در ادامه با پیش بینی مدل های گردش عمومی جوی- اقیانوسی به وسیله آخرین نسخه داده های C‏MIP  در قالب گزارش ششم (CMIP6) و انجام اصلاحات انحراف آماری در محیط پایتون، مقادیر تبخیرتعرق این گیاه طی سال های 2021 تا 2100 با دو سناریوی خوش بینانه و بدبینانه تخمین زده شد. طبق نتایج به دست آمده، در سال های آینده با توجه به افزایش دمای سالانه، مقادیر تبخیرتعرق بصورت میانگین، سالانه به مقدار 0/31 میلی متر در حالت خوش بینانه و 1/23 میلی متر در حالت بدبینانه افزایش خواهد داشت.

    کلیدواژگان: نیاز آبی، فائو پنمن- مانتیث، تغییر اقلیم، استان هرمزگان
  • حسین جعفری* صفحات 105-117

    قابلیت سنجش از دور (RS) در برنامه ریزی آبیاری به دلیل جمع آوری داده ها در سطح وسیع با سرعت بیشتر و هزینه کمتر، در جهان پذیرفته شده است. شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) و شاخص کمبود آب (WDI) جزء شناخته ترین شاخص های تنش آبی هستند. وابستگی شاخص CWSI به تراکم کامل پوشش گیاهی، باعث عدم استفاده از این شاخص در برنامه ریزی آبیاری در مراحل اولیه رشد گیاهان می شود. در صورتی که برآورد شاخص کمبود آب با استفاده از فناوری سنجش از دور، این محدودیت را ندارد. به منظور بررسی دقت این شاخص آزمایشی در سال زراعی 98-99 در شهر کرج اجرا شد. در این آزمایش، ابتدا بر اساس داده های میدانی و مطابق دستورالعمل حد بالا و پایین تنش آبی و شاخص تنش آبی گیاه گندم (CWSI) تعیین شد سپس با استفاده از تصاویر ماهواره ای اختلاف دمای سطح مزرعه و هوا (Ts-Ta) و شاخص NDVI برآورد و بر اساس آن ها شاخص کمبود آب (WDI) گندم محاسبه شد. در انتهای فصل، مقادیر شاخص های WDI و CWSI برآوردشده در ماه های فروردین، اردیبهشت و خرداد با استفاده از پارامترهای آماری مقایسه و ارزیابی شدند. نتایج نشان از ضریب تبیین بالا بین این دو شاخص در این سه ماه به ترتیب معادل 0/77، 0/85 و 0/71 داشت.

    کلیدواژگان: دمای پوشش گیاهی، شاخص پوشش گیاهی تفاضل نرمال شده (NDVI)، کمبود فشار بخار اشباع
  • ابوالفضل ناصری* صفحات 119-133

    با توجه به گستردگی قابل توجه پراکنش گیاه سوروف (Echinocola crus-galli) در کانال های خاکی، انتخاب دقیق ضریب زبری برای طراحی و بهره برداری از کانال های خاکی، لازم و ضروری است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف دقیق سازی ضریب زبری در کانال‏های خاکی دارای گیاه سوروف در شبکه آبیاری و زهکشی مغان و بهره‏گیری از قابلیت روش‏ تحلیل مسیر برای تعیین عوامل موثر بر ضریب زبری در این نوع کانال ها انجام شد. برای انجام آزمایش ها، 42 مقطع از کانال های خاکی انتخاب شدند. وی‍ژگی های هندسی و هیدرولیکی این مقاطع کانال های خاکی اندازه گیری شد. علاوه بر آن، تراکم گیاه در واحد سطح و وزن تر نیز مشخص شد. برای تعیین عوامل موثر بر ضریب زبری از تحلیل مسیر و برای خوشه بندی این عوامل از تحلیل خوشه ای چند متغیره استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین ضریب زبری در کانال های خاکی با پوشش گیاهی سوروف برابر 0/015 بود. تحلیل مسیر نشان داد پیرامون ترشده، زیست توده سوروف، سطح مقطع جریان، سرعت جریان و شعاع هیدرولیکی به ترتیب بیشترین اثر کل را روی ضریب زبری داشتند. بر مبنای خوشه بندی در فاصله اقلیدسی 11 دو خوشه به دست آمد که خوشه اول شامل سرعت جریان، زیست توده سوروف، دبی جریان و شیب کف کانال و خوشه دوم شامل سطح مقطع جریان، پیرامون ترشده و شعاع هیدرولیکی بود. یافته های این پژوهش می تواند برای طراحی و بهره برداری از کانال های خاکی در شبکه مغان یا شبکه های با پوشش مشابه گیاهی مفید و اثربخش باشد.

    کلیدواژگان: تحلیل مسیر، سوروف، ضریب مانینگ، ضریب مقاومت جریان، کانال های خاکی
  • فریبرز احمدزاده کلیبر*، مهدی فولادی پناه صفحات 135-149

    استفاده از تابع های انتقالی برای پیش بینی پارامترهای رطوبتی خاک به عنوان روش های علمی و در عین حال اقتصادی مورد تاکید و پژوهش پژوهشگران است. در این پژوهش، ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی دایم (PWP) خاک با استفاده از سه تابع انتقالی رگرسیونی (خطی و غیرخطی)، مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) براساس سه شاخص ارزیابی عملکرد ضریب تعیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و نسبت اختلاف توسعه یافته (DDR) در دشت ارسباران در شمال غرب ایران شبیه سازی شده است. پارامترهای مستقل شامل درصد رس (Cl)، درصد سیلت (Si)، درصد شن (Sa)، درصد مواد آلی (OC)، چگالی ظاهری (ρb) و چگالی حقیقی (ρs) خاک بودند که با استفاده از آزمون گاما، متغیرهای درصد Si، ρb و ρs برای پیش بینی پارامتر FC و متغیرهای ρb و ρs برای پیش بینی پارامتر PWP انتخاب شدند. نتیجه پژوهش نشان داد هر سه تابع انتقالی قادر به پیش بینی FC و PWP هستند اما مدل SVM دارای بهترین عملکرد در میان این سه گروه تابع انتقالی است به طوری که مقدار شاخص های (R2، RMSE، DDRmax) در فرایندهای آموزش و آزمون برای پارامتر FC به ترتیب (0/9908، 0/5517، 17/50) و (0/9785، 0/7004، 11/62) و برای پارامتر PWP به ترتیب (0/9872، 0/5764، 2/85) و (0/8389، 1/187، 3/09) به دست آمدند.

    کلیدواژگان: آزمون گاما، الگوریتم هوشمند، مدل فراابتکاری، ارزیابی عملکرد، ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی دائم
  • سپیده آقایی*، مهدی قیصری، محمد شایان نژاد صفحات 151-162

    در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل کمبود میزان بارندگی و محدودیت آب امکان زیر سطح بردن تمام اراضی تحت کشاورزی فاریاب امکان پذیر نیست. به همین دلیل کشت های متراکم با روش آبیاری قطره ای که آب را در محدوده ریشه گیاه توزیع می کند می تواند گزینه مناسبی برای تولید و ارتقاء بهره وری آب باشد. اهداف این پژوهش شامل مقایسه عملکرد و بهره وری آب گندم در دو الگوی توزیع آب در آبیاری قطره ای- نواری و سطحی (آبیاری درجا) در آبیاری کامل و تنش رطوبتی در شرق استان اصفهان بود. تیمارهای آزمایشی شامل دو سامانه آبیاری (آبیاری قطره ای- نواری و سطحی) و سه سطح مختلف آبیاری (یک سطح آبیاری کامل (W1)، دو سطح کم آبیاری شامل دور آبیاری دو برابر و عمق برابر با آبیاری کامل (W2) و دریافت نصف مقدارآب در تیمار آبیاری کامل و آبیاری همزمان با آبیاری کامل (W3)) بودند. در آبیاری سطحی آبیاری یکجا بدون رواناب با راندمان 100 درصد اعمال شد. عملکرد در سطح آبیاری کامل در سامانه آبیاری قطره ای 5338/4 کیلوگرم در هکتار و در سامانه آبیاری سطحی یکجا 5772/8 کیلوگرم در هکتار بود. اعمال تنش در دو سامانه آبیاری نتایج متفاوتی به دلیلی تفاوت در الگوی خیس شدگی داشت. در سامانه آبیاری قطره ای بیشترین کاهش محصول در تیمار W2 و در سامانه آبیاری سطحی بیشترین کاهش محصول در تیمار W3 بود. همچنین، بیشترین شاخص بهره وری آب در سامانه آبیاری قطره ای 1/44kg/m3 مربوط به تیمار W3 و در سامانه آبیاری سطحی 1/46kg/m3 مربوط به تیمار آبیاری W2 بود. در سامانه آبیاری قطره ای مدیریت کم آبیاری دور ثابت عمق متغیر بهترین گزینه مدیریت کم آبیاری است. اما در آبیاری سطحی روش کم آبیاری دور متغیر عمق ثابت (به عبارتی حذف یک آبیاری یا افزایش دور آبیاری) بهترین گزینه مدیریت کم آبیاری است.

    کلیدواژگان: کارایی مصرف آب، آبیاری موضعی، قطره ای تیپ، آرایش کاشت
  • علی شاه نظری، سونیا صادقی* صفحات 163-177

    در مقاله حاضر با چشم انداز توسعه پایدار و با هدف افزایش بهره وری آب کشاورزی، هفت معیار به عنوان معیارهای اصلی زیست محیطی و اقتصادی، انتخاب شده و برای محصولات مهم و راهبردی در حوضه آبریز تجن استان مازندران اولویت بندی و بررسی شدند. اولویت بندی معیارها با استفاده از بهینه سازی از طریق الگوریتم ژنتیک با تابع هدفی مبتنی بر توسعه پایدار انجام شد. سپس به منظور تعیین میزان بهره وری، شاخص های بهره وری فیزیکی، بهره وری زمین و اقتصادی محاسبه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، در وضعیت موجود، در انتخاب الگوی کشت، ابتدا دسته معیارهای اقتصادی و در نهایت دسته معیارهای زیست محیطی مورد توجه کشاورزان قرار گرفته است. اما در الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، اگرچه هر یک از محصولات ترتیب معیارهای مختص به خود را دارند، اما تمامی اولویت ها دارای ترتیبی مشابه از نقطه نظر زیست محیطی و سپس اقتصادی هستند. با این اولویت بندی به طور متوسط معیارهای سطح زیر کشت، حجم آب مصرفی و میزان کود شیمیایی به ترتیب 26، 34 و درصد کاهش و معیارهای عملکرد محصول و سوددهی به ترتیب 43 و 61 درصد افزایش یافته است. این اولویت بندی علاوه بر تامین معیارهای زیست محیطی و افزایش توسعه پایدار، به طور متوسط سبب افزایش بهره وری فیزیکی به میزان 148 درصد، افزایش بهره وری زمین به میزان 95 درصد و افزایش بهره وری اقتصادی به میزان 130 درصد می شود.

    کلیدواژگان: تابع هدف، شبکه آبیاری و زهکشی، منابع آب، نرم افزار متلب
  • علیرضا توکلی*، مجید بصیرت صفحات 179-193

    به منظور افزایش شاخص بهره وری آب، افزایش کارآیی مصرف کودهای پتاسیمی و تعیین اثرات آن بر رشد و عملکرد پسته، این پژوهش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و به صورت پلات های خردشده در سه تکرار و به مدت سه سال (95-1392) اجرا شد. مقادیرمختلف مصرف کود پتاسیم از منبع سولفات پتاسیم محلول در سه سطح به عنوان کرت اصلی و آرایش لوله های هادی آبیاری قطره ای اصلاح شده مطبق در هفت سطح به عنوان کرت فرعی بود. تیمارهای مصرف کود شامل سه سطح مصرف کود سولفات پتاسیم محلول بصورت کود آبیاری Fertigation)) شامل: 50‏، 75 و 100 درصد نیاز غذایی گیاه و تیمارهای آرایش لوله های هادی آبیاری قطره ای اصلاح شده مطبق (عمق قرارگیری قطره چکان نسبت به سطح زمین) شامل 40-40-40-40، 40-40-50-50، 40-40-60-60، 40-40-50-60،  40-40-50-70 و 40-40-50-80  همراه با تیمار ستون شن به طول 40 سانتی متر (شاهد) بوده است. میزان رشد سالانه و نیز میزان عملکرد پسته در تیمارهای مختلف و میزان مصرف آب، اندازه گیری و داده های عملکرد و بهره وری آب در عملکرد و بهره وری آب در رشد تیمارها مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد که وقتی کود سولفات پتاسیم و آب آبیاری در ناحیه ریشه در اختیار پسته قرار می گیرد، بهترین کارآیی را داشته و نسبت به شرایط ستون شن، برتری و مزیت دارد. مطلوب ترین وضعیت از منظر میزان عملکرد و میزان رشد مربوط به کاربرد 100 درصد کود سولفات پتاسیم محلول و آرایش 40-40-50-70 و 40-40-50-80 است. تیمارهای دارای لوله های هادی مطبق ضمن توزیع مطلوب آب و کود محلول، سبب بهبود بهره وری آب و رسیدن به دامنه 0/64-0/54 کیلوگرم بر متر مکعب از طریق کاهش مصارف غیرمفید شده است و با توجه به اینکه این شیوه آبیاری، محدودیت های مربوط به آبیاری قطره ای زیرسطحی مانند تجمع ریشه و نفوذ ریشه به داخل منافذ قطره چکان و نیز تجمع املاح را ندارد، می تواند مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: بهره وری آب، ستون شن، کود پتاسیم، لوله های هادی
  • سعیده جلالی، کاظم نصرتی*، زینب فتحی صفحات 195-208

    ویژگی های ژیومورفیک حوضه های آبخیز دارای روابط متقابل و همبستگی بوده و مقیاس زمانی و مکانی در قالب فصل و زیرحوضه ها بر غلظت رسوب معلق تاثیرگذار است. از اهداف این مطالعه بررسی ارتباط بین غلظت رسوب معلق و ویژگی های آبخیز رودخانه کن با استفاده از رگرسیون مولفه های اصلی و شناخت تاثیر فصل و زیرحوضه ها بر غلظت رسوب معلق بود. بدین منظور غلظت رسوب معلق در طی چهار رخداد بارشی در سه فصل و در زیرحوضه ها اندازه گیری و محاسبه شد. شانزده ویژگی فیزیوگرافی و کاربری اراضی در زیرحوضه ها تعیین شد و با استفاده از تجزیه مولفه های اصلی (PCA)، عامل یا فاکتورهای اصلی شناسایی و امتیاز هر یک از فاکتورها برای هر ویژگی محاسبه شد. نتایج تحلیل واریانس نشان داد که غلظت رسوب معلق از نظر مقیاس مکانی معنادار بوده و فصل بهار بیشترین میزان رسوب زایی را داشته است. آنالیز مازاد داده (Redundancy analysis) و تحلیل کانونیک توابع تشخیص (Discriminant function canonical analysis) بر خصوصیاتی که در عامل اول (PC1) مشارکت دارند، نشان داد که به ترتیب خصوصیات درصد سازند فرسایش پذیر، سازند به نسبت فرسایش پذیر، درصد فعالیت احداث آزاد راه (تسطیح دامنه ها) و طول آبراهه مهم ترین ویژگی های زیرحوضه ها در تولید و غلظت رسوب معلق منطقه مطالعاتی هستند.

    کلیدواژگان: تجزیه مولفه های اصلی، غلظت رسوب معلق، رگرسیون چند متغیره
  • حسین عساکره، علی شاهبایی کوتنایی* صفحات 209-222

    شناسایی رفتار فراسنج بارش از مهم ترین اصول برنامه ریزی های مرتبط با منابع آب به شمار می رود. در این پژوهش تلاش شد تا با استفاده از داده های بارش روزانه 3423 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی برای دوره 1970 تا 2016 و با انجام میان یابی به روش کریجینگ روند تغییرات زمانی نمایه های فرین بارشی کشور در قالب تحلیل یاخته ای مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه با استفاده از نمایه های صدکی (صدک کمتر از 10، کمتر از 25، 25 تا 75، 75 تا 90 و بالاتر از 90) و تحلیل رگرسیون، تغییرات فراوانی روزهای عضو هر یک از نمایه های چندکی در طول زمان محاسبه و در قالب نقشه ترسیم شد. نتایج نشان داد که در طول دوره مورد مطالعه 86/6 درصد از یاخته های مرتبط با روزهای توام با صدک دهم یا کمتر از آن در سطح کشور، روندی افزایشی داشته اند. از سوی دیگر، یاخته های مرتبط با روزهای توام با صدک نودم و بیش از آن نیز روندی افزایشی از خود نشان داده اند. با توجه به اینکه یاخته های توام با صدک های 25، 25-75 (بهنجار) و صدک 75 روندی کاهشی از لحاظ تعداد روزهای گروه خود به نمایش گذاشته اند، می توان استنباط کرد که شرایط بارشی کشور و روزهای همراه با بارش به سمت مقادیر حدی حرکت کرده و احتمال خشکسالی یا سیلاب های مخرب در کشور افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: بارش، روند، صدک، رویداد فرین، ایران
  • سعید صالحی، امین محمودی مقدم* صفحات 223-240

    پژوهش حاضر با بکارگیری مدل های آزمایشگاهی سد های خاکی همگن، به بررسی تاثیر روش الکتروسینتیک بر پارامتر های نشت از جمله افت خط نشت، زمان تخریب سد در هنگام رویارویی با پدیده پایپینگ و همچنین کنترل دبی نشت در زمان استفاده از این روش می پردازد. برای این منظور، برای تعیین تاثیر این روش بر افت خط نشت، دو مدل سد خاکی غیر همگن با هسته رسی قایم در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد، در زمان استفاده از روش الکتروسینتیک و زهکش افقی به خاطر حرکت آب به سمت زهکش های تعبیه شده در کف، خط نشت به صورت معناداری در محوطه الکترود های استفاده شده افت می کند. همچنین، برای تعیین تاثیر روش الکتروسینتیک بر زمان تخریب، از دو مکعب رسی استفاده شد. نتایج مقایسه ها بین مدل ها با و بدون روش الکتروسینتیک نشان داد، به ازای اعمال ولتاژ در محیط رسی، زمان تخریب به میزان 18 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین، نتایج هیدروگراف نشت دبی از مدل آزمایشگاهی سد خاکی همگن با درصد رس مخلوط شده 10 و 20 درصد نشان داد، با اعمال روش الکتروسینتیک، دبی نشت به صورت معناداری تا 32 درصد کاهش پیدا خواهد کرد. همچنین، با افزایش میزان رس، میزان تاثیر روش الکتروسینتیک نسبت به مدل شاهد بیشتر می شود.

    کلیدواژگان: الکتروسینتیک، زمان تخریب، دبی نشت، خط نشت، آند، کاتد
  • علیرضا افتخاری، مسعود میرمحمدصادقی*، احمد جلالیان صفحات 241-253

    استفاده از روش های مبتنی بر زیست فناوری در قلمرو مهندسی ژیوتکنیک به تولد دانش نوین بیوژیوتکنولوژی انجامیده است و مطالعات متعددی نیز با استفاده از این دانش نو در مسایل مختلف ژیوتکنیکی از جمله کاهش نفوذپذیری و افزایش مقاومت برشی به ویژه در خاک های ماسه ای انجام شده و نتایج مطلوبی حاصل شده است. با این وجود، در زمینه ی بهبود خواص مکانیکی خاک های رسی، به ویژه کاهش تورم خاک های متورم شونده که یکی از انواع خاک های مسیله دار محسوب می شود، با استفاده از بیوژیوتکنولوژی پژوهش های اندکی صورت پذیرفته است. علت عمده تورم خاک های متورم شونده وجود رس های مونت موریلونیتی در این نوع خاک ها است. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی برای پایدارسازی خاک های متورم شونده نظیر آهک و سیمان، یک عمل متداول است. با این حال نگرانی های زیست محیطی مربوط به تولید گازهای گلخانه ای ناشی از تولید مواد شیمیایی و نیز اثرات مخربی که این مواد بر روی محیط زیست و خاک ها دارد پژوهشگران را به استفاده از جایگزین های تثبیت کننده پایدار دیگری ترغیب کرده است. فرایند رسوب میکروبی کلسیت (MICP) Microbial Induced Carbonate Precipitation روشی است که می تواند یک راه حل بالقوده برای حل این مشکل باشد. هدف از این پژوهش بررسی میزان اثرگذاری روش (MICP) بر روی تورم پذیری خاک های رسی متورم شونده و نیز تاثیر آن بر روی مقاومت مکانیکی این نوع از خاک ها بوده است. بدین منظور با استفاده از باکتری Sporosarcina pasteurii و کلسیم کلراید و اوره به عنوان مواد مغذی بر روی یک خاک رسی با حد روانی 53، آزمایشات تورم یک بعدی، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری و آزمایش حدود اتربرگ انجام شد. به منظور طراحی آزمایش ها و نیز تحلیل آماری نتایج، روش تاگوچی مورد استفاده قرار گرفت. این روش آزمایش ها را به طریق فاکتوریل جزیی طراحی می کند و تعداد آنها را بدون اثر قابل توجه در نتایج کاهش می دهد. به این منظور چهار فاکتور غلظت باکتری، نسبت مولاریته مواد غذایی، مدت زمان تیمار کردن و رطوبت خاک با 4 سطح تغییرات انتخاب شد. پس از انجام آزمایش ها و استخراج نتایج مشاهده شد که روش (MICP) در کاهش پتانسیل تورمی خاک های متورم شونده موثر واقع شده و نیز باعث افزایش قابل توجهی بر روی مقاومت فشاری محدود نشده خاک و مقاومت برشی زهکشی نشده آن می شود.

    کلیدواژگان: بهسازی زیستی خاک، خاک های متورم شونده، فرایند رسوب میکروبی کلسیت
  • زهرا فیضی، ابوالفضل رنجبر فردوئی*، علیرضا شاکری صفحات 255-268

    حفظ ساختار خاک و ثبات آن، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که خاک دارای ثبات ساختاری ضعیف بوده، ضروری است. تخریب خاک و سله های آن می تواند باعث فرسایش بادی و بیابان زایی شود. هدف از این مطالعه، بررسی اثر استفاده از مالچ نانوکامپوزیتی هیدروژلی در تثبیت سطوح ماسه ای است. به منظور بررسی میزان فرسایش پذیری نمونه های تیمار شده با مقادیر مختلف نانوکامپوزیت هیدروژلی از آزمایش تونل بادی استفاده شد. مقاومت فشاری نمونه ها از طریق نفوذسنج دستی اندازه گیری شد. نانوکامپوزیت های تهیه شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و پراش پرتو ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از تونل بادی نشان داد که اضافه کردن نانوکامپوزیت هیدروژلی به نمونه ها باعث بهبود 100 درصدی نرخ فرسایش پذیری خاک در برابر باد با سرعت 15m/s در مقایسه با نمونه شاهد شد. ایجاد اتصال در بین ذرات ماسه از طریق پاشش نانوکامپوزیت هیدروژلی عامل بهبود خاصیت فرسایش پذیری ماسه است. اندازه گیری مقاومت مکانیکی نمونه های تیمار شده بعد از 30 روز نشان داد که میزان مقاومت سله های تشکیل شده با افزایش مقدار نانوذره سلولزی در کامپوزیت افزایش پیدا کرد که می توان آن را به دلیل افزایش سطح بالای نانوذره و امکان اتصالات بیشتر بستر پلیمری نانوکامپوزیت با ذرات ماسه بیان کرد. درحالی که قطر سله تشکیل شده با افزایش غلظت تغییر چندانی از خود نشان نداده و نمونه تیمار شده با نانوکامپوزیت های حاوی 3 درصد نانوذره در قیاس با نمونه های دیگر ضخامت و مقاومت بیشتری داشت.

    کلیدواژگان: نانوسلولز، سله، فرسایش پذیری، مقاومت فشاری، XRD، FE-SEM، FTIR
  • یعقوب گاطع زاده، حیدرعلی کشکولی، داود خدادادی دهکردی*، علی مختاران، علی عصاره صفحات 269-281

    به منظور پایش و مقایسه تغییرات املاح در نیمرخ خاک اطراف ریشه گیاه ذرت، میزان عملکرد گیاه و بهره وری آب ذرت، آزمایشی با راه اندازی دو سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی با عمق کارگذاری cm30 از سطح خاک وآبیاری قطره ای تیپ، با دو دور آبیاری 2 و 4 روزه در قالب بلوک کاملا تصادفی در سه تکرار در دو سال زراعی 1398-1397 و 1399-1398، در ایستگاه تحقیقات کشاورزی اهواز انجام شد. نتایج پایش املاح خاک حاصل از نمونه برداری از اعماق (0-25 ،25-50 و 50-75) سانتی متری، نشان داد که شوری خاک در سال دوم، در هر دو سامانه در نتیجه بهبود کیفیت آب آبیاری از (3/61 به 2/01) دسی‎زیمنس برمتر، تا دو برابرکاهش پیدا کرد. نتایج حاصل از پایش املاح خاک، بیشترین نسبت کاهش شوری با دورآبیاری 2روزه در هردو سامانه آبیاری را نشان داد. بیشترین آبشویی درعمق آبیاری 25-50 سانتی متری درسامانه آبیاری قطره‎ای زیرسطحی و عمق0-25 سانتی متری سامانه تیپ صورت گرفت. بیشترین عملکرد علوفه تر و خشک گیاه ذرت به ترتیب 9/31 و 13/7 تن درهکتار و بهترین بهره وری آب بر اساس علوفه خشک ذرت به میزان 1/74kg/m3، در سامانه آبیاری قطره ای نواری (تیپ) با دور آبیاری دو روزه و در سال دوم زراعی به دست آمد. نتایج حاصل از اندازه گیری شوری خاک نیز نشان داد که اجرا و بهره برداری از سیستم آبیاری قطره ای می تواند زمینه ساز بهبود کیفیت خاک به عنوان مهم ترین منبع تجدیدناپذیر کشاورزی باشد.

    کلیدواژگان: پایش املاح خاک، سامانه خرد آبیاری، بهره وری آب، رژیم آبیاری
  • وحید مرادی نسب، سعید حجتی*، احمد لندی، آنجل فازکانو صفحات 283-298

    ماده مادری و پستی و بلندی از عوامل تشکیل دهنده خاک بوده که با تاثیر بر پارامترهای مختلف، تکامل خاک را تحت تاثیر قرار می دهند. این مطالعه با هدف مقایسه اثر مواد مادری مارنی و آهکی در موقعیت های مختلف شیب شامل قله شیب، شانه شیب، پای شیب و پنجه شیب بر ترکیب کانی های رسی و شناسایی منشا تشکیل آنها در بخشی از حوضه آبخیز سد کارون 3 انجام شد. بر این اساس، از لایه های مختلف 8 خاکرخ مختلف نمونه برداری و برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک ها و کانی شناسی رس ها بررسی شد. نتایج نشان داد که نوع و فراوانی کانی های شناسایی شده برای هر دو مواد مادری بیشتر متاثر از موقعیت پستی و بلندی هستند. ترکیب کانی های شناسایی شده در ردیف پستی و بلندی با مواد مادری مارنی شامل کانی های کایولینیت، پالیگورسکیت، اسمکتیت، کلریت، میکا و کوارتز و در ردیف پستی و بلندی با مواد مادری آهکی کانی های پالیگورسکیت، اسمکتیت، کلریت، میکا و کوارتز است و بیشتر کانی های شناسایی شده در همه موقعیت ها در افق C نیز مشاهده شدند. اما در مواد مادری مارنی کانی کایولینیت و احتمال پدوژنز بودن بخشی از اسمکتیت در قسمت های پایدار شیب و برای مواد مادری آهکی کانی اسمکتیت به صورت پدوژنیک تشکیل یافته اند. نتیجه رابطه ویور و بک نشان دهنده این بود که غالب کانی ها در بازه تعادلی کانی پالیگورسکیت قرار دارند.

    کلیدواژگان: دیاگرام پایداری، پالیگورسکیت، اسمکتیت، پدوژنیک، مارن، آهک
  • دنیا خطیبی رودبارسرا، عبدالواحد خالدی درویشان*، سید جلیل علوی صفحات 299-311

    فرسایش خاک و به دنبال آن تولید رسوب مهم ترین پدیده ای است که باعث تخریب خاک و محیط زیست در بسیاری از مناطق شده و در حال افزایش است. انگشت نگاری رسوبات روشی برای شناسایی منابع رسوب و تعیین سهم مشارکت هر یک از منابع در تولید رسوب است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی حساسیت به فرسایش نسبی واحد های سنگ شناسی و تعیین سهم هریک از واحدها در تولید رسوب بستر با بهره گیری از ویژگی های ژیوشیمیایی در رودخانه واز واقع در استان مازندران انجام گرفت. برای این منظور تعداد 33 نمونه خاک از سطح حوزه آبخیز و یک نمونه رسوب بستر در خروجی حوزه آبخیز برداشت شد. سپس با استفاده از سه آزمون آماری دامنه، کروسکال والیس و تحلیل تابع تفکیک، پنج ردیاب B، Al، Sc،Mo ، Sn به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شدند. در نهایت با استفاده از ردیاب های بهینه و مدل ترکیبی چندمتغیره سهم واحد های سنگ شناسی با طبقات حساسیت خیلی شدید (A)، شدید (B)، متوسط تا شدید (C) و متوسط (D) در تولید رسوب بستر با استفاده از بسته FingerPro در نرم افزار R به دست آمد. نتایج نشان داد که سهم طبقات حساسیت خیلی شدید (A)، شدید (B)، متوسط تا شدید (C) و متوسط (D) در تولید رسوب بستر به ترتیب برابر با 24/23، 50/77 ، 15/62 و 9/36 درصد است. در ادامه به منظور حذف اثر مساحت در نتایج، سهم ویژه هر یک از طبقات حساسیت نیز محاسبه شد. واحد سنگ شناسی Qal شامل رسوبات کواترنری بستر و کناره های رودخانه با حساسیت خیلی شدید نسبت به فرسایش (A) و سهم ویژه 0/0807 درصد در هر هکتار بیشترین مشارکت را در تولید رسوب بستر حوزه آبخیز واز دارد.

    کلیدواژگان: ردیاب، رسوب دهی، فرسایش خاک، منابع رسوب، ویژگی های ژئوشیمیایی
|
  • N. Salamati*, M. Moayeri, F. Abbasi Pages 1-18

    The objective of the present study was to conduct field studies for direct measurement of canola under farmers' management in one crop season (2019-2020) in 27 farms in Behbahan, Khuzestan province. Water requirement was calculated based on the FAO Penman-Monteith model using the daily statistics of the Behbahan synoptic meteorological station. A T-test was used to statistically compare the results such as the depth of irrigation and applied water productivity in the field in different irrigation systems. Linear multivariate regression analysis was used to investigate the effects of the independent variable on the dependent parameter of water productivity. The volume of applied water in the fields ranged from 4085.5 to 7865.3 m3/ha. The results of comparing the average yield of two irrigation systems in the t-test showed that the two sprinkler and surface irrigation systems with yields of 2614 and 2330 kg/ha, respectively, were not significantly different. Applied water productivity in traditional and modern irrigation systems was calculated to be 0.386 and 0.486 kg/m3, respectively, which had significant differences. The results of the analysis of variance in the regression model showed that among the independent variables, yield with t-statistic (23.997) and equivalent beta coefficient (0.880) had the most significant positive effect at a 1% level on applied water productivity. After that, the volume of applied water (irrigation water + effective rainfall) with a t-statistic of (-11.702) and a beta coefficient of equivalent (-0.793) had the most negative and significant effect at the level of 1% on the applied water productivity. The results of the Pearson correlation coefficient showed that irrigation events had a positive and significant correlation at a 5% level with applied water and yield. These correlations were 0.455 and 0.380, respectively. By increasing irrigation events, the volume of applied water has practically decreased and has become as close as the plant needs, and has increased water productivity.

    Keywords: T-test, Regression coefficient, Irrigation events, Water requirement
  • J. Abedi Koupai*, A.R. Vahabi Pages 19-32

    Awareness of water resources status is essential for the proper management of resources and planning for the future due to the occurrence of climate change in most parts of the world and its impact on different parts of the water cycle. Hence, many studies have been carried out in different regions to analyze the effects of climate change on the hydrological process in the coming periods. The present study examined the effects of climate change on surface runoff using the Atmosphere-Ocean General Circulation Model (AOGCM) in Khomeini Shahr City. The maximum and minimum temperatures and precipitation of the upcoming period (2020-2049) were simulated using a weighted average of three models for each of the minimum and maximum temperatures and precipitation parameters based on the scenario A2 and B1 (pessimistic and optimistic states, respectively) of the AOGCM-AR4 models. The LARS-WG model was also used to measure the downscaling. The HEC-HMS was used to predict runoff. The effects of climate change in the coming period (2020-2049) compared with the observation period (1971-2000), in the A2 scenario, the minimum and maximum temperatures would increase by 1.1 and 1.6 Degrees Celsius, respectively, and the precipitation would decrease 17.8 percent. In the B1 scenario, the minimum and maximum temperatures would increase by 1.1 and 1.4 degrees Celsius, respectively, and the precipitation would decrease by 13 percent. The results of runoff were different in the six scenarios in the way the most runoff reduction is related to the scenario of fixed land use and scenario A2 (22.2% reduction), and the most increase is related to the scenario of 45% urban growth and scenario B1 (5.8% increase). So, according to increase urban texture in the future and consequently enhance the volume of runoff, this volume of runoff can be used to feed groundwater, irrigate gardens, and green space in the city.

    Keywords: General atmospheric circulation model, Simulation, Surface runoff, LARS-WG
  • Y. Esmaeli, F. Yosefvand*, S. Shabanlou, M.A. Izadbakhsh Pages 33-51

    The objective of the current study was to zone flood probability in the Marzdaran watershed. Since the allocated budget for management work is limited and it is not possible to carry out operations in the whole area, having a map that has prioritized different areas in terms of the probability of flood occurrence will be very useful and necessary. A well-known data mining model namely MaxEnt (ME) is applied due to its robust computational algorithm. Flood inventories are gathered through several field surveys using local information and available organizational resources, and the corresponding map is created in the geographic information system. The twelve predisposing variables are selected and the corresponding maps are generated in the geographic information system by reviewing several studies. The area under the curve (ROC) is used to evaluate the modeling results. Then, the most prone areas of flood occurrence which are prioritized for management operations are identified based on the prepared map. Based on the results, about 100 km2 of the study area is identified as the most prone area for management operations. The results showed that the accuracy of the maximum entropy model is 98% in the training phase and 95% in the validation phase. The distance from the river, drainage density, and topographic wetness index are identified as the most effective factors in the occurrence of floods, respectively.

    Keywords: Zoning, GIS, MaxEnt, Drainage density, Land use, Flood
  • H. Jafarinia*, A. Shabani, S. Safirzadeh, M.J Amiri Pages 53-69

    Due to the climatic conditions of Iran, increasing water scarcity, and the effect of drought stress on the efficiency of irrigation water consumption and chemical fertilizers application, an experiment was conducted to investigate the effect of irrigation intervals (6, 9, and 12-day intervals), different levels of nitrogen fertilizer (200, 300, and 400 kg urea per hectare) and cultivation methods (on-ridge or heeling up and in-furrow) on yield and productivity of sugarcane as a factorial design based on randomized complete block design in 3 replications at Hakim Farabi Agro-Industry Company in Khuzestan province. The results showed that the maximum (106.73 tons/ha) and minimum (59.10 tons/ha) sugarcane yields were observed in 9-day and 12-day irrigation intervals, respectively. Also, the highest sugarcane yield (99.89 tons per hectare) was obtained in the treatment of 400 kg urea per hectare and the in-furrow planting method resulted in a higher yield compared to the on-ridge planting method. The highest water productivity in sugarcane stem yield and sugar production with 3.55 and 0.34 kg per cubic meter of applied water, respectively, was obtained in a 9-day irrigation interval. A significant increase in water use efficiency in sugarcane stem yield was observed in 400 kg urea/ha compared to the other two fertilizer levels. However, there was no significant difference in water productivity of sugar yield between different fertilizer treatments. The results showed that 6 and 9-day irrigation intervals in most of the studied traits were not significantly different. Therefore, using a 9-day irrigation interval is suggested in the studied area when the sugarcane cultivation area is high and the amount of available water is limited. In-furrow planting method can also be effective in reducing water consumption. Therefore, deficit irrigation and proper nitrogen fertilizer consumption can be very effective in sugarcane cultivation.

    Keywords: Irrigation interval, Cultivation method, Drought stress, Sugar, Efficiency of fertilizer use
  • E. Taheri, F. Mousavi*, H. Karami Pages 71-90

    One of the basic steps in water resources management and planning according to population increase and lack of water resources in Iran is to optimize the use of dam reservoirs. In this research, the effect of meteorological droughts on the optimization of the Aydoghmoush dam reservoir in the northwest of Iran was evaluated by applying metaheuristic algorithms under the impact of future climate change. Three models and two scenarios of SSP2-4.5 and SSP2-8.5 of the sixth IPCC report, and the LARS-WG downscaling model were used for Aydoghmoush dam weather station for the base period (1978-2014) and future periods of 2022-2040 and 2070-2100. The inflow and outflow of the dam, as well as the optimal utilization of the dam reservoir, were evaluated using standalone, and hybrid mode of genetic, slime mold, and ant colony algorithms. Results of the best release scenario (SSP2-8.5) showed that the annual rainfall in the future periods will decrease by 8.9 mm, and 14.5 mm, respectively, compared to the base period. The objective function of optimizing the use of the dam reservoir was defined as minimizing the sum of squared relative deficiencies in each month and maximizing the reliability in the statistical period of 2011-2021. The results showed that in terms of time reliability, vulnerability, and stability, the hybrid slime mold-genetic algorithm was better than other algorithms with values of 0.73, 0.32, and 28.78. Prediction of the dam's inflow and outflow using the hybrid slime mold-genetic algorithm indicated high accuracy compared to other models by 13% and 19% errors, respectively.

    Keywords: Slime mold algorithm, Reservoir operation, Climate change, Drought
  • M. Paritaghinezhad, H.R. Kamali*, S. Jamshidi, M. Abdolahipour Pages 91-103

    According to the effects of climate change on evapotranspiration and using of water resources, climate change prediction is vital due to water resources management improvement and decreasing damages of drought. The first rank of mango production in Iran belonged to Hormozgan province and the most amount of mango produced in Minab plain. In the present study, the amount of evapotranspiration of mango plants was calculated with FAO Penman-Monteith from 1985 to 2020 using meteorological data at Minab station. The evapotranspiration values of the plant were estimated from 2021 to 2100 with two optimistic and pessimistic scenarios using the last version of CMIP (CMIP6), atmospheric-ocean general circulation models, and performing statistical deviation corrections by the Python software. The results showed that the values of annual evapotranspiration will increase by 0.31 and 1.23 mm on average in the optimistic and pessimistic scenario, respectively in the future due to the increase in annual temperature.

    Keywords: Crop water requirement, FAO penman-Monteith, Climate change, Hormozgan province
  • H. Jafari* Pages 105-117

    The ability of remote sensing (RS) in irrigation scheduling has been accepted in the world due to the collection of data on a large scale and the determination of water stress indicators with greater speed and less cost. Crop Water Stress Index (CWSI) and Water Deficit Index (WDI) are components of the most recognized water stress indices. Despite the accuracy and precision of the CWSI index that has been proven in plant irrigation scheduling, the lack of complete density of vegetation, especially in the early stages of growth, is one of the most important defects of using this method in crop irrigation scheduling. While estimating the water deficit index using remote sensing technology does not have these limitations. An experiment was performed in the crop year 98-99 in the city of Karaj to check the accuracy of this index. The amount of WDI and CWSI in a wheat field with optimized irrigation management was determined and compared and evaluated using statistical parameters. The results showed that the coefficient of explanation between these two indicators in the months of April, May, and June is 0.77, 0.85, and 0.71, respectively.

    Keywords: Vegetation temperature, Normalized difference vegetation index (NDVI), Saturation vapor pressure deficit
  • A. Nasseri* Pages 119-133

    The selection of precision value for Roughness coefficient (RC) is necessary to design and utilize earth canals due to the vast distribution of Echinocola crus-galli in earth canals. Therefore, the current study was conducted to evaluate roughness coefficients in earth canals with Echinocola crus-galli at the Moghan plain (in the North-west of Iran). In the network of Moghan, 42 canal sections were selected to measure vegetation density and wet weight, water flow velocity (with a flow meter), and canal cross sections (with profilimetery devices). The hydraulic characteristics were estimated after water depth measurements. The Manning roughness coefficient (n) was applied to estimate the roughness coefficient. Path analysis was applied to identify the factors affecting the roughness coefficient. Multivariate cluster analysis using Ward's method and squared Euclidean distance was applied to cluster factors affecting the roughness coefficient in canals. The results revealed that RC averaged 0.015. The path analysis showed that the wetted perimeter, crop biomass, flow cross-sectional area, flow velocity, and hydraulic radius had the highest total effect on the roughness coefficient, respectively. The factors clustering showed that two clusters were obtained in the Euclidean distance of 11. The first cluster included flow velocity, crop biomass, flow rate, and bed slope; and the second cluster included flow cross-sectional area, wetted perimeter, and hydraulic radius. The findings could be helpful for designing and operating canals in the studied or similar regions.

    Keywords: Path analysis, Echinocola crus-galli, Manning's coefficient, Flow resistance coefficient, Earth canals
  • F. Ahmadzadeh Kaleibar*, M. Fuladipanah Pages 135-149

    Using transfer functions to predict soil moisture parameters has been considered strictly a scientific and economical method among researchers. In this research, field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) of soil were predicted using classic regression (linear and non-linear), support vector machine (SVM) algorithm, and gene programming expression (GEP) algorithm based on three performance assessment criteria as determination of coefficient (R2), root mean square error (RMSE), and standardized developed discrepancy Ratio (DDR) in the Arasbaran plain in the northwest of Iran. Independent parameters were determined as clay percent (Cl), silt percent (Si), gravel percent (Sa), organic carbon (OC), bulk density (ρb), and actual density (ρs) which (S, ρb, ρs) and (ρb, ρs) were opted to predict FC and PWP using Gamma test, respectively. The results showed that each three transfer functions are capable to simulate FC and PWP parameters but the SVM algorithm is the superior predictor among the three functions so the values of (R2, RMSE, and DDRmax) of training and testing phases for FC were obtained (0.9908, 0.5517, 17.50), (0.9785, 0.7004, 11.62) and those of PWP were calculated (0.9782, 0.5764, 2.85) and (0.8389, 1.187, 3.09), respectively.

    Keywords: Gama test, Intelligent algorithm, Meta heuristic model, Performance assessment, Filed capacity, Permanent wilting point
  • S. Aghaei*, M. Gheysari, M. Shayannejad Pages 151-162

    Due to water scarcity, it is impossible to utilize all irrigated cropland in arid and semi-arid areas. Therefore, dense cultivation with a drip irrigation system that delivers water directly to the plant's root zone is an appropriate choice to enhance water productivity. The objectives of the present study were to compare wheat yield and water productivity under two different water distribution patterns in the drip-tape irrigation system and surface irrigation in full irrigation and deficit irrigation levels. The experimental treatments consist of two irrigation systems (drip-tape (DT), and surface irrigation (SU)), and three different irrigation levels (a full irrigation level (W1), two deficit irrigation levels, the irrigation interval twice, and the same irrigation depth of W1 level (W2), applied half of the irrigation depth of W1 level at the same time (W3)). The SU was implemented in place with 100% efficiency to avoid runoff. The yield in full irrigation level in DT was 5338.4 kg/ha and in SU was 5772.8 kg/ha. Applying deficit irrigation in two irrigation systems has different effects due to various water distribution patterns. In the DT, the most yield reduction was in W2, and in SU was in W3. The highest water productivity in DT was observed in W3 with a 1.44 kg/m3 value. The highest water productivity in SU was observed in W2 with a 1.46 kg/m3 value. For each irrigation system, some type of deficit irrigation management is optimal.

    Keywords: Water use efficiency, Trickle irrigation, Drip-tape, Cultivation pattern
  • A. Shahnazari, S. Sadeghi* Pages 163-177

    In the present paper, crop pattern criteria have been evaluated relying on sustainable development to increase agricultural water productivity. Seven criteria were selected as the main environmental and economic criteria and were prioritized and reviewed for important and strategic products in the Tajan catchment of Mazandaran province. Criteria prioritization was done using optimization through a genetic algorithm with an objective function based on sustainable development. Then, physical and economic productivity indices were calculated to determine the productivity value. Based on the results, in the selection of the crop pattern, firstly, the category of economic criteria and finally the category of environmental criteria have been given attention to the farmers in the current situation. But in the genetic optimization algorithm, all priorities have a similar order from the environmental point of view and then from the economic point of view although each product has its order of criteria. By this prioritization, the parameters of the cultivated area, the volume of water consumed, and the amount of chemical fertilizers have decreased on average by 26%, 34%, and 21%, respectively, and the parameters of product performance and profitability have increased by 43% and 61%, respectively. In addition to providing environmental standards and increasing sustainable development, this prioritization causes an average increase in physical productivity by 84% and an increase in economic productivity by 72%.

    Keywords: Objective function, Irrigation, drainage network, Water resources, MATLAB software
  • A.R. Tavakoli*, M. Basirat Pages 179-193

    Shifting of surface irrigation to drip system is key tool to reduce water saving. Due to the soil moisture profile variation of the drip irrigation; water distributed of the root zone is not uniform. Moreover, moisture deficit and inefficient fertilizing in drip system due to unavailability in deeper layers of soils is one of the disadvantages of drip system in pistachio orchards with depth root systems. An experiment was carried out by adjusted subsurface drip irrigation (SSDIadj) system in pistachio of Damghan region (Semnan province) in a randomized complete block design with split plot arrangement in three replications for three years. The potassium fertilizer amounts (Fertigation) at three levels (50, 70, and 100% of requirement) were considered as the main plot and the design of conductor tubes of the SSDIadj system in seven levels as sub plots. The irrigation guide tubes were arranged for sand tube irrigation in (control), 40-40-40-40, 40-40- 50-50, 40-40-60-60, 40-40-50-60, 40-40-50-70, and 40-40-50-80. Meteorological data from the nearest meteorological station was collected and analyzed. Yield, water consumption, irrigation water productivity index and growth conditions of ShahPasand pistachio cultivar were determined in different treatments. Data were analyzed using Genstat-12 software and based on the analysis of surplus costs and aerial data, the best treatment including combination of potassium fertilizer and arranged tubes of SSDIadj system was determined. The recommended treatments are including of full irrigation, full potassium fertilizer and guide tubes 40-40-50-70 and or 40-40-50-80. The treatments with stratified conductive tubes in the optimal distribution of water, improving productivity and reducing inefficient consumption water. In addition, there are no restrictions on subsurface irrigation such as root accumulation, root penetration into pores of drippers and as well as accumulation of salts.

    Keywords: Water productivity, Sand tube, Potassium fertilizer, Conductive tubing
  • S. Jalali, K. Nosrati*, Z. Fathi Pages 195-208

    The geomorphic characteristics of the watersheds are interrelated and the temporal and spatial scale in the form of season and sub-basins affect the concentration of suspended sediment. One of the objectives of this study was to investigate the relationship between suspended sediment concentration and watershed characteristics of Kan River using principal components regression and to recognize the effect of seasons and sub-basins on sediment concentration. The concentration of suspended sediment during four rainfall-runoff events in three seasons and in sub-basins was measured and calculated. The sixteen physiographic and land use characteristics were determined in the sub-basins and the main factors were identified and the scores of each factor for each feature were calculated using principal component analysis (PCA). The results of variance analysis showed that the concentration of suspended sediment was significant in terms of time scale and spring had the highest rate of sedimentation. Redundancy analysis and canonical analysis on the properties that participate in the first factor (PC1) showed the characteristics of the percentage of erodible formation, relatively erodible formation, and percentage of free construction activity, respectively. Road (slope leveling) and stream length are the most essential attributes of sub-basins in the production and concentration of suspended sediment in the study area.

    Keywords: Principal component analysis, Suspended sediment concentration, Multivariate regression
  • H. Asakereh, A. Shahbaee Kotenaee* Pages 209-222

    Identifying the behavior of precipitation is one of the most important planning principles related to water resources. In this research, an attempt was made to analyze the trend of time changes in extreme rainfall profiles of the country by using the daily rainfall data of 3423 synoptic, climatology, and rain gauge stations for the period from 1970 to 2016 and by performing interpolation using the kriging method. Then, using percentile profiles (percentile less than 10, less than 25, 25 to 75, 75 to 90, and above 90) and regression analysis, changes in the frequency of member days of each of the percentile methods over time were calculated and mapped. The results showed that during the studied period, 86.6% of cells associated with days with the tenth percentile or less in the country had an increasing trend. On the other hand, the pixels associated with days with the 90th percentile and more have shown an increasing trend. Considering that the pixels with the 25th, 25th-75th percentiles (normal), and 75th percentile have shown a decreasing trend in terms of the number of days in their group, it can be concluded that the country's rainfall conditions and the days with rainfall are towards the limit values has moved and the possibility of drought or destructive floods has increased in the country.

    Keywords: Precipitation, Trend, Percentile, Extreme event, Iran
  • S. Salehi, A. Mahmoodi Moghadam* Pages 223-240

    The present study investigated the related parameters to decrease the seepage through homogenous and heterogeneous earth dams by employing experimental models and solutions. Two heterogeneous earth dam models with vertical clay cores were considered to illustrate the effect of the electrokinetic application on the time failure factor. The seepage lines were measured along the longitudinal section from the heel to the toe using the observation wells by adjusting the electrodes of the electrokinetic application through the vertical clay core. The initial comparison expounds that adjusting the electrokinetic approach can decrease the level of the seepage line due to depleting water by considering horizontal drainage. Furthermore, the failure time was increased by 18 percent due to inputting the voltage in the clay content. The results indicated that the models with an electrokinetic approach were stabilized more than the ones. The hydrographs of the flow discharge were measured along the experimental tests to investigate the effect of electrokinetics with and without electrodes in 10 and 20 clay percent of the dam soil content. Results indicated that employing the electrokinetic application due to increasing clay content caused the effect of the electrokinetic was significantly increased and it caused the discharge flow reduced of 32 percent.

    Keywords: Electrokinetic, Failure time, Flow discharge, Seepage line, Anode, Cathode
  • A.R. Eftekhari, M. Mirmohammad Sadeghi*, A. Jalalian Pages 241-253

    The use of biotechnology-based methods in the field of geotechnical engineering has led to the birth of new knowledge of biogeotechnology and several studies have been conducted using this new knowledge in various geotechnical issues including reducing permeability and increasing shear strength, especially in sandy soils and the desired results have been obtained. Nevertheless, little research has been done using biogeotechnology in the field of improving the mechanical properties of clay soils, especially in reducing the swelling of expansive soils, which is considered one of the types of problematic soils. The main cause of swelling of expansive soils is the presence of montmorillonite clays in these types of soils. Using chemical additives to stabilize expansive soils such as lime and cement is a common practice. However, environmental concerns related to greenhouse gas production caused by the production of chemical substances and the destructive effects of these substances on the environment and soils have encouraged researchers to use other sustainable stabilization alternatives. Microbial Induced Carbonate Precipitation (MICP) is a technique that can be a promising solution to solve this problem. The objective of the present study was to investigate the effect of the MICP method on the swelling of expansive clay soils and its effect on the mechanical strength of this type of soil. One-dimensional swelling tests, uniaxial compressive strength tests, and Atterberg limits tests were performed on clay soil with a liquid limit of 53 using Sporosarcina pasteurii bacteria, calcium chloride, and urea as nutrients. Taguchi's method was used for the design of the experiments and the statistical analysis of the results. This method designs experiments through partial factorial and reduces their number without a significant effect on the results. Bacterial concentration, nutrient molarity ratio, treatment time, and soil moisture were selected as four factors with Four levels of variation. The results showed that the (MICP) method was effective in reducing the swelling potential of expansive soils and also caused a significant increase in the unconfined compressive strength of the soil and its undrained shear strength.

    Keywords: Soil bioremediation, Expansive soils, Microbial induced carbonate precipitation
  • Z. Feizi, A. Ranjbar Fordoee*, A.R. Shakeri Pages 255-268

    Maintaining soil structure and stability is essential, especially in arid and semi-arid regions with poor soil structural stability. Destruction of soil and its crust can cause wind erosion and desertification. The objective of this study was to investigate the effect of using hydrogel nanocomposite mulch on the stabilization of sand surfaces. A wind tunnel test was used to evaluate the erodibility of samples treated with different amounts of hydrogel nanocomposite. The compressive strength of the samples was measured by a manual penetrometer. The prepared nanocomposites were examined using scanning electron microscopy (FE-SEM), infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD) images. The results of the wind tunnel showed that the addition of hydrogel nanocomposite to the samples improved the soil erosion rate by 100% at a speed of 15 m/s compared to the control sample. Bonding between sand particles by spraying hydrogel nanocomposites improves the erodibility of sand. Measurement of mechanical strength of treated samples after 30 days showed that the resistance of the crust increased with increasing the amount of nanocellulose in the composite, which can be expressed due to the increased surface area of the nanoparticle and the possibility of further bonding of the nanocomposite polymer bed with sand particles. While the crust diameter showed no significant difference with increasing concentration and the sample treated with nanocomposites containing 3% nanoparticles was thicker compared to other samples.

    Keywords: Nanocellulose, Crust, Erodibility, Compressive strength, XRD, FE-SEM, FTIR
  • Y. Gateazadeh, H.A. Kashkuli, D. Khodadadi Dehkordi*, A. Mokhtaran, A. Assareh Pages 269-281

    To monitor and compare the changes of salts in the soil profile around the roots of the corn plant, the plant yield, and the productivity of corn water, an Experimental was conducted in a completely randomized block of three repetitions in two crop years 2017-2018 and 2018-2019 at Ahvaz Agricultural Research Station. Experimental treatments included two subsurface drip irrigation systems with a working depth of 30 cm from the soil surface and tape irrigation and two irrigation intervals of 2 and 4 days. The results of monitoring soil solutes obtained from sampling depths (0-25, 25-50, and 75-50 cm) showed that soil salinity in the second year in both systems as a result of improving the quality of irrigation water from 3.61 dS/m to 2.01 dS/m, it was reduced by two times. The results of soil salinity monitoring showed the highest ratio of salinity reduction with a 2-day irrigation interval in both irrigation systems. The most leaching was done at the irrigation depth of 25-50 cm in the subsurface drip irrigation system and at the depth of 0-25 cm in the tape system. The highest yield of corn dry fodder was 9.13 and 7.13 tons per hectare, respectively, and the best water efficiency based on dry corn fodder at the rate of 13.74 kg/m was obtained in the strip drip irrigation system (tape) with a two-day irrigation interval and in the second crop year. Also, the results of the soil salinity measurement showed that the implementation and exploitation of the drip irrigation system can be the basis for improving the quality of the soil as the most important non-renewable resource of agriculture.

    Keywords: Monitoring of soil salts, Micro irrigation system, Water efficiency, Irrigation regime
  • V. Moradinasab, S. Hojati*, A. Landi, A. Faz Cano Pages 283-298

    Parent material and topography are among the soil-forming factors that affect soil evolution by influencing different parameters. This study was conducted to compare the effect of marl and calcareous parent materials in different slope positions, including the summit, shoulder, foot-, and toe-slopes on soil clay mineralogy in the Karoon 3 Basin, east of Khuzestan Province. Four soil profiles in each of the two topo-sequences were dug. They were sampled based on their genetic horizons and some physical, chemical properties, and clay mineralogy were measured. The results showed that the type and abundance of clay minerals identified for both parent materials were more affected by topo-sequence position. The composition of minerals identified in the topo-sequence with marl parent materials included kaolinite, palygorskite, smectite, chlorite, mica, and quartz, and in the topo-sequence with calcareous parent materials, palygorskite, smectite, chlorite, mica minerals, and quartz, and most of the identified minerals were also observed in all positions in the C horizon. However, in marl parent materials kaolinite, and calcareous parent materials, smectite seems to have been formed pedogenically. The result of the association between Weaver and Beck indicated that most of the clay minerals are in the equilibrium of Palygorskite.

    Keywords: Stability diagram, Palygorskite, Smectite, Pedogenic, Marl, Lime
  • D. Khatibi Roudbarsara, A. Khaledi Darvishan*, J. Alavi Pages 299-311

    Soil erosion followed by sediment production is the most important phenomenon that causes soil and environment degradation in many areas and is increasing. Sediment fingerprinting is a method to identify sediment sources and determine the contribution of each source to sediment production. The present research was carried out to evaluate the relative erosion sensitivity of lithological units and to determine the contribution of each unit in bed sediment production using geochemical properties in the Vaz River located in Mazandaran province. The 33 soil samples were taken from the whole watershed and one sediment sample at the outlet of the watershed. Then, five tracers of B, Al, Sc, Mo, and Sn were selected as the optimal combination using three statistical tests range tests, Kruskal-Wallis, and discriminant function analysis. Finally, using optimal tracers and a combined multivariate model, the contribution of lithological units with very high (A), high (B), medium to high (C), and medium (D) sensitivity in bed sediment production were obtained using FingerPro statistical package and R software. The results showed that the contribution of lithological units with very high (A), high (B), medium to high (C), and medium (D) sensitivity in bed sediment production were 24.23, 50.77, 15.62, and 9.36%, respectively. Then, the specific contribution of each sensitivity class was also calculated to remove the effect of area on the results. The Qal lithological unit including the Quaternary sediments in the river bed and banks with very high sensitivity to erosion (A) and a specific contribution of 0.0807 % per hectare had the maximum contribution in bed sediment production in Vaz River.

    Keywords: Tracer, Sediment yield, Soil erosion, Sediment sources, Geochemical properties