فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و پنجم شماره 5 (پیاپی 101، امرداد 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/05/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • رعنا اسدی نودهی، مریم نوابیان* صفحات 679-695
    پژوهش حاضر با هدف تعیین مدیریت بهینه هم زمان کود نیتروژن و زمان و مدت زهکشی میان فصل برنج از دیدگاه محیط زیستی در دانشگاه گیلان انجام شد. این آزمایش در سه تیمار، اعمال کود نیتروژن و سپس زهکشی 7 روز بعد به مدت 7 روز (T1)، زهکشی به مدت 7 روز و سپس اعمال کود نیتروژن (T2) و زهکشی به مدت 10 روز و سپس اعمال کود نیتروژن (T3) در سه تکرار انجام شد. تیمار شاهد شامل کوددهی هم زمان با تیمار T1 و بدون زهکشی میان فصل بود. از زه آب نمونه برداری و پارامترهای کیفی آن اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد، زمان اعمال کود و زهکشی تاثیر مستقیم بر اسیدیته زه آب دارد. میانگین هدایتالکتریکی در دوره رشد در T2 و T3 به ترتیب 46 و 73 درصد نسبت به T1 کاهش نشان داد. تغییرات آمونیوم تا قبل از زهکشی میان فصل، صعودی بود اما پس از آن، در T1، 23 درصد و در T2 و T3 به طور متوسط 54 درصد کاهش نشان داد. میانگین غلظت نیترات در زهکشی پایان فصل در T1 ، T2 و T3 نسبت به میانفصل به ترتیب 22، 36 و 69 درصد و فسفات 29، 31 و 67 درصد کمتر بود. تجزیه آماری نشان داد که اثر زمان و تیمارها بر SAR و کلراید معنی دار نبود. مقایسه کیفیت زه آب تیمارها نشان داد که کوددهی پس از زهکشی با تداوم 10 روز،. می تواند اثر منفی کمتری بر محیط زیست داشته باشد. مقایسه عملکرد و اجزاء عملکرد برنج نشان داد که زهکشی میان فصل به مدت 7 روز و سپس اعمال کود نیتروژن گزینه مناسب تری است.
    کلیدواژگان: آلودگی منابع آب، زهکشی پایان فصل، زهکشی میان فصل، کیفیت زه آب
  • عادل ریحانی تبار*، مریم راجی، کمال خلخال، آرش همتی، محمدرضا ساریخانی* صفحات 697-713

    در این پژوهش اثر مصرف بیوچار، لئوناردیت و زغال سنگ بر شاخص های هوموسی شدن و جوانه زنی و غلظت برخی عناصر در کمپوست مشترک کود دامی و مواد آلی جنگلی مطالعه شد. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. فاکتور اول تیمار (مواد افزودنی) در دو سطح (2 و 4 درصد وزنی) با مواد اولیه مخلوط شدند و فاکتور دوم زمان بود. در طول فرایند کمپوست شدن و در هفته های اول تا 12 نمونه برداری انجام و دما، EC، نسبت C/N، غلظت نیترات و غلظت کل عناصر P، K، Ca، Mg، Na، Fe، Zn، Cu و Mn، شاخص های هوموسی شدن و جوانه زنی در کمپوست اندازه گیری شدند. بر طبق نتایج، تیمار زغال سنگ در سطح 2 درصد بالاترین دما و تیمار لئوناردیت 2 درصد بیشترین طول مدت زمان فاز ترموفیلی را داشتند. تیمار زغال سنگ در سطح 4 درصد باعث افزایش معنی دار EC و بیوچار باعث افزایش غلظت نیترات و نسبت C/N شد. افزودن لئوناردیت باعث افزایش معنی دار درصد اسید هیومیک و فولویک شد و بالاترین مقادیر شاخص هوموسی شدن و درجه پلیمریزاسیون را ایجاد کرد. برخلاف انتظار مواد افزودنی بر شاخص جوانه زنی و نسبت های E3/E5 و E4/E6 اثر معنی داری نداشتند. در مورد غلظت کل عناصر، تیمار شاهد دارای غلظت عناصر بالاتری در مقایسه با سایر تیمار ها بود. نتایج این تحقیق نشان داد با توجه به هزینه های مواد اولیه، زغال سنگ تیمار مناسبی برای تسریع تولید و بهبود کیفیت کمپوست می باشد و از لئوناردیت به دلیل درصد بالای مواد هیومیک می توان در انتهای کمپوست شدن به منظور غنی سازی و بهبود کیفیت کمپوست تولید شده استفاده نمود.

    کلیدواژگان: بیوچار، زغال سنگ، کمپوست شدن مشترک، کود دامی، لئوناردیت
  • شهریار حمیدی، مهدی یاسی*، جواد فرهودی* صفحات 715-728
    بررسی تغییرات پارامترهای کیفیت آب رودخانه کارون با استفاده از داده های ماهواره ای و تعیین شاخص های کیفی اصلاح شده برای ارزیابی آسیب پذیری آب آبیاری، می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش از داده های هفت پارامتر کیفی: +Na،SAR ،pH ،Cl- ،HCO3- ، EC و TDSدر شش ایستگاه آبسنجی عباسپور، اهواز، فارسیات، گتوند، ملاثانی و سوسن رودخانه کارون (98-1392) استفاده شد، و شاخص عمومی کیفیت آب NSFWQI محاسبه گردید. رابطه همبستگی و خطاهای برآورد برای دو روش کاهش اجزای اصلی (PCA) و همبستگی خطی چند متغیره تعیین گردید. نتایج نشان داد، روش همبستگی چند متغیره مناسب تر است. میزان ضریب تعیین برای هفت پارامتر کیفی آب به ترتیب 44/0، 43/0، 03/0، 43/0، 09/0، 45/0 و 46/0 و برای شاخص  NSFWQIبرابر 46/0 محاسبه گردید. همبستگی آماری برای pH و HCO3 در سطح بسیار پائین است؛ ولی برای پنج پارامتر دیگر و شاخص NSFWQI در حد متوسط می باشد. برآورد پارامترهای +Na،SAR ، ،Cl- ،HCO3- ، EC وTDS در سطح معنی دار  قابل قبول بوده (P<0.001)، ولی برای پارامتر pH، قابل قبول نمی باشد (P<0.122). بطورکلی، ارتباط مناسبی میان باندهای استخراج شده از طریق ماهواره لندست 8 و بیشتر پارامترهای کیفی رودخانه کارون وجود دارد، و پیشنهادات برای بهبود رابطه همبستگی ارائه شده است. همچنین شاخص NSFWQI نشان می دهد، آب رودخانه کارون در امتداد دشت خوزستان کیفیت مناسبی ندارد.
    کلیدواژگان: شاخص NSFWQI، کیفیت آب، سنجش از دور، رود کارون
  • سید محمد احمدی، سید مهدی هاشمی شاهدانی*، جابر سلطانی، مریم وراوی پور صفحات 729-747
    در این پژوهش ضمن توسعه الگوریتم کنترل خودکار تناسبی-انتگرالی (PI)، به عنوان سامانه کنترل خودکار بهره برداری کانال اصلی شاخه شمالی شبکه آبیاری آبشار، عملکرد آن تحت سناریوهای بهره برداری کم آبی ارزیابی شد. در این راستا اقدامات صورت گرفته در راستا تحقق اهداف تحقیق عبارتند از 1) توسعه مدل شبیه ساز هیدرولیک جریان در کانال اصلی شبکه آبیاری آبشار با استفاده از مدل ریاضی ساده شده انتگرالی - تاخیری (ID)، 2) توسعه مدل بهره برداری کنترل خودکار غیرمتمرکز PI و 3) کوپل مدل بهره برداری خودکار با مدل شبیه ساز هیدرولیکی در محیط MATLAB و تعیین ضرائب تناسبی و انتگرالی هر کدام از کنترل گرهای این سامانه با روش تشخیص سیستم، 4)  شبیه سازی وضعیت بهره برداری با بهره گیری از سامانه خودکار طراحی شده تحت سناریوهای بهره برداری نرمال، کم آبی و کم آبی شدید همراه با نوسانات ورودی.  نتایج شبیه سازی نشان داد که کنترل گر توانایی قابل قبولی در پیاده سازی بهره برداری مطلوب تحت سناریوی نرمال داشته و شاخص های ارزیابی عملکرد MAE، IAE و STE به ترتیب در محدوده 11/0 تا 14/0، 0013/0 تا 0182/0 و 0001/0 تا 0011/0 نوسان داشته است. با ظهور کم آبی در سناریوی اول و تشدید آن در سناریوی دوم بهره برداری شرایط توزیع آب در آبگیرهای بالادستی شبکه مطلوب ولی در آبگیرهای پایین دستی غیر مطمئن ارزیابی شد و مقادیر حداکثر خطای محاسبه شده در بازه های پایین دستی به ترتیب در محدوده 10- تا 20- و 35- تا 45- سانتی متر متغیر بود. نتایج نشان داد کنترل گر تاثیر کم آبی و نوسانات ورودی را به سمت پایین دست منتقل می کند و نتیجه آن توزیع آب سطحی مطلوب برای بالادست و توزیع نامناسب در آبگیرهای پایین دست بود.
    کلیدواژگان: سامانه بهره برداری، شبیه سازی توزیع آب سطحی، کنترل گر تناسبی-انتگرالی، مدیریت کم آبی، خودکارسازی
  • جابر فلاح زاده، احمد کریمی*، مهدی نادری، حسین شیرانی صفحات 749-765
    تبدیل خاک های بیابانی (بدون کشت) به خاک های کشاورزی ممکن است باعث ایجاد تغییراتی در برخی از ویژگی های خاک شود. این پژوهش با هدف بررسی اثر تبدیل خاک های بیابانی به کشاورزی (گندم و پسته) بر ذخیره کربن آلی و کربن آلی ذر ه ای خاک در منطقه ابرکوه (استان یزد) انجام شد. برای انجام این کار، سه کاربری شامل خاک های بیابانی، مزارع گندم و باغ های پسته مورد ارزیابی قرار گرفت. 10 نمونه خاک مرکب از هر کاربری و از هر یک از دو عمق 20-0 و 40-20 سانتی متری جمع آوری شد. pH، هدایت الکتریکی، بافت، چگالی ظاهری، کربنات کلسیم معادل، درصد کربن آلی کل و کربن آلی ذره ای خاک اندازه گیری شد. بر اساس نتایج بدست آمده، با زیر کشت بردن خاک های بیابانی، چگالی ظاهری، درصد سنگریزه و هدایت الکتریکی خاک کاهش یافت. میزان کربن آلی در خاک های کشت شده 8/5-4/3 برابر بیشتر از خاک های بیابانی بود. همچنین نتایج نشان دهنده افزایش 7/5 الی 8/15 برابری کربن آلی ذره ای در خاک های مزارع گندم و باغ های پسته در مقایسه با خاک های بیابانی بود. کمترین میزان ذخیره کربن آلی در خاک های بیابانی (24/0-19/0 کیلوگرم در مترمربع) مشاهده شد و بیشترین میزان آن مربوط به خاک باغ های پسته (12/1-08/1 کیلوگرم در مترمربع) بود. با توجه به یافته های این پژوهش، به نظر می رسد کشاورزی و آبیاری پایدار خاک های بیابانی می تواند روش مناسبی جهت افزایش ذخایر کربن آلی خاک در منطقه مورد مطالعه باشد.
    کلیدواژگان: باغ پسته، ذخایر کربن، خاک بیابانی، کربن آلی ذر ه ای، مزرعه گندم
  • هوشنگ قمرنیا، محمدرسول عباسی*، میلاد فرمانی فرد صفحات 767-780

    ایران بعنوان یکی از مناطق خشک و نیمه خشک جهان با کاهش منابع آب تجدیدپذیر روبر است و همچنان حجم تقاضا برای دستیابی به آب در این کشور رو به افزایش می باشد. این مساله سبب شده است که تصمیم گیرندگان حوضه آب، منابع آب با کیفیت بهتر را برای مصارف شهری و شرب اختصاص داده و منابع آب با کیفیت نامطلوب تر (همچون فاضلاب تصفیه‫شده) را برای مصارفی همچون آبیاری اراضی کشاورزی اختصاص دهند. اما وضعیت تجمع فلزات سنگین در اندام‫های مختلف محصولات آبیاری شده با پساب بویژه سبزیجات برگی نامشخص است و به دلیل خطر ورود این فلزات سمی به چرخه غذایی انسان ضروریست که پیوسته اندازه‫گیری و پایش شود. این پژوهش برای نخستین بار با هدف بررسی اثرات آبیاری با پساب تصفیه شده شهری در مقایسه با آب چاه (تیمار کنترل) بر تجمع فلزات سنگین در ریشه و اندام هوایی گیاه گشنیز انجام شد. نتایج نشان داد که غلظت همه فلزات سنگین مورد بررسی در اندام‫های گیاه گشنیز آبیاری شده با پساب تصفیه شده بصورت معنی‫داری بیشتر از تیمار آبیاری با آب چاه بود ولی غلظت این فلزات در تمام اندام‫های گیاه گشنیز پایین‫تر از استانداردهای توصیه شده برای سلامت محصولات کشاورزی ارزیابی گردید. بیشترین غلظت مس و روی (به ترتیب 25 و 51 میلی گرم بر کیلوگرم) در اندام هوایی گشنیز در مقایسه با ریشه مشاهده شد. در شرایط کنونی کمبود منابع آب در کرمانشاه، پساب تصفیه شده شهری می‫تواند به عنوان یک منبع آب مطمئن و پایدار برای آبیاری اراضی وسیع کشت گشنیز مورد استفاده قرار گیرد بطوریکه تجمع فلزات سنگین در گیاه برای سلامت انسان خطرساز نباشد.

    کلیدواژگان: آبهای نامتعارف، بحران منابع آب، تجمع فلزات سنگین در گیاه، تصفیه خانه فاضلاب شهری کرمانشاه، جذب
  • حسام هروی، علی اصغر ذوالفقاری* صفحات 781-797

    تبخیر و تعرق (ET) در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت زیادی برخوردار بوده و برآورد دقیق آن در برنامه ریزی و مدیریت شیوه های آبیاری حائز اهمیت  است. استان سمنان دارای تعداد محدودی ایستگاه سینوپتیک و تبخیرسنجی است که کمبود داده های تبخیر و تعرق سبب شده که برآورد مکانی آن با مشکل مواجه گردد. در این مطالعه از محصول تبخیر و تعرق حاصل از داده های بازتحلیل ERA5-Land به همراه متغیرهای کمکی ارتفاع و دما برای برآورد تبخیر و تعرق در منطقه موردمطالعه استفاده شد. همچنین به منظور برقراری ارتباط بین متغیرهای کمکی و داده های تبخیر و تعرق از روش یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF) استفاده شد و نقشه تبخیر و تعرق در منطقه موردمطالعه با استفاده از مدل RF تهیه شد. دقت مدل RF در برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از چهار معیار آماری شامل ضریب همبستگی (r)، مقدار اریبی (BIAS)، میانگین ریشه مربعات خطا (RMSE) و شاخص KGE مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مرحله اعتبارسنجی، کارایی بالای مدل RF را نشان داد (R² = 0.95،  4.1-BIAS= ،  RMSE = 98.6 و KGE = 0.92). همچنین مشخص شد عملکرد مدل RF در برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از متغیرهای ورودی به وابستگی خطای مدل (BIAS) به توپوگرافی بستگی دارد و متغیر ارتفاع عامل مهمی در برآورد تبخیر و تعرق محسوب می گردد. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از داده کاوی و پردازش در محیط برنامه نویسی R، در مناطقی با تعداد محدود ایستگاه هواشناسی، برآورد دقیق میزان تبخیر و تعرق در مناطق خشک و نیمه خشک را ممکن می سازد.

    کلیدواژگان: ارتفاع، دما، ERA5-Land، مدل جنگل تصادفی(RF)
  • محسن خطیب زاده*، امیرمهدی گوهری صفحات 799-814
    تغییرات در میزان وسعت خشکی یک دلتا تاثیرات بسیار مهمی بر اکولوژی، حمل رسوب و توسعه ژئومورفولوژیکی دلتا دارد. هدف از این مطالعه روشن ساختن اثرات عوامل مختلف از جمله طوفان ها و عبور جبهه هواهای سرد ، و همچنین دبی رودخانه بر وسعت خشکی دلتای واکس لیک  در ایالات متحده آمریکا است. با استفاده از مدل هیدرودینامیکی Delft3D، یک سری از شبیه سازی ها از ماه آگوست تا سپتامبر 2021 به منظور کمی سازی تاثیرات این عوامل انجام شد. مدل با استفاده از داده های اندازه گیری شده سطح آب،کالیبره و صحت سنجی شد تا اطمینان لازم نسبت به شبیه سازی های مدل فراهم شود. نتایج نشان می دهند که میانگین وسعت خشکی این دلتا برای ماه سپتامبر 2021 تقریبا 25.1 کیلومتر مربع بوده است که تا حد زیادی به نیروهای جوی و دبی رودخانه بستگی دارد. به طور خاص، طوفان های شدید پتانسیل زیر آب بردن تمامی مناطق خشک دلتا و آبگرفتگی برای دوره های طولانی را دارند. علاوه بر این، عبور یک جبهه هوای سرد می تواند تا 48٪ از مناطق خشک دلتا را در فاز پیش جبهه زیر آب ببرد و در ادامه این مقدار می تواند به 80٪ در فاز پسا جبهه افزایش یاید، که تاثیر قابل توجه عبور جبهه هواهای سرد را نشان می دهد. همچنین، مطالعه رابطه عکس دبی رودخانه با وسعت خشکی دلتا را روشن می سازد؛ افزایش دبی با کاهش در وسعت خشکی همراه است، و بالعکس، کاهش دبی منجر به گسترش وسعت منطقه خشک می شود. دیدگاه های به دست آمده از این تحقیق اهمیت یکپارچه سازی داده های هواشناسی و هیدرولوژیکی در استراتژی های مدیریت و حفاظت از محیط های دلتایی را تاکید می کند.
    کلیدواژگان: الگوی دوره هیدرولوژیک، جبهه هوای سرد، دلتای کم ارتفاع، طوفان، مدل سازی سه بعدی
  • پروین کبیری، علیرضا حسین پور، حمیدرضا متقیان*، رامین ایرانی پور صفحات 815-832
    فعالیت های معدن کاوی، موجب ورود و تجمع فلزات سنگین در خاک می شود. بیوچار، می تواند چنین خاک های آلوده ای را پاک سازی کند. در این پژوهش تاثیر کاربرد 2 درصد وزنی/وزنی بیوچارهای تهیه شده (در دمای 600 درجه سلسیوس) از بقایای مختلف بر قابلیت استفاده و سرعت آزادشدن سرب در خاک آلوده معدن بررسی شد. خاک آهکی لوم شنی که از نزدیکی معدن سرب و روی باما واقع در شهر سپاهان شهر نمونه برداری شد، با بقایا و بیوچارهای تهیه شده از آنها به مدت 120 روز خوابانده و سپس مقدار قابل استفاده و سرعت آزادشدن سرب در خاک شاهد و تیمارها پس از عصاره گیری با محلول دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA-TEA) در طول مدت 504 ساعت اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که پس از تیمار خاک با بیوچارها، سرب قابل استفاده و سرعت آزادشدن سرب در تیمارها نسبت به شاهد به طور معنی داری کاهش یافت. مقایسه ضریب تبیین (R2) و خطای استاندارد برآورد (SEE) نشان داد که معادله های الوویچ ساده، تابع توانی و مرتبه اول دارای بیشترین ضریب تبیین و کمترین خطای استاندارد برآورد برای خاک های شاهد و تیمارشده بوده و بنابراین توانایی توصیف سرعت آزادشدن سرب را در این خاک ها داشتند. ضریب 1/β در معادله الوویچ و b در معادله تابع توانی به ترتیب در دامنه 47/161 - 18/237 میلی گرم بر کیلوگرم بر ساعت و 245/0 - 299/0 میلی گرم بر کیلوگرم بر ساعت به دست آمد. نتایج مطالعات همبستگی بین سرب عصاره گیری شده با DTPA-TEA و ضرایب معادلات در این پژوهش، نشان داد که ضرایب K1، 1/β، b و a*b برای توصیف سرعت آزادشدن سرب مفیدتر و به واقعیت نزدیک تر بودند.
    کلیدواژگان: کمپوست زباله شهری، لجن فاضلاب شهری، بقایای گیاهی، بقایای باغی
  • احمد پزشک، سید محمدرضا ناقدی فر، مهدی سلاح ورزی، علی نقی ضیائی* صفحات 833-845

    گیاه های پوششی از جمله پرکاربردترین گیاه های مورداستفاده در زمینه فضای سبز به حساب می آیند که به طور معمول دارای ریشه کم عمق هستند. در این پژوهش یک الگوریتم ساده و انعطاف پذیر برای محاسبه ضریب گیاهی پایه و ضریب تبخیر گیاهان کم عمق بدون استفاده از (میکرو)لایسیمتر ارائه شده است. الگوریتم ارائه شده برای زمان های کوتاه نیاز به رطوبت سنجی در سه عمق و برای زمان های طولانی تنها نیاز به پایش رطوبت در لایه سطحی را دارد. با استفاده از این الگوریتم می توان تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه را نیز محاسبه نمود. همچنین، الگوریتم ارائه شده وابستگی به گام های زمانی ندارد. برای ارزیابی این الگوریتم، نه کرت آزمایشی که شامل شش کرت فرانکینیا با پوشش کامل و سه کرت بدون پوشش در طول بیشینه نیاز آبی مورداستفاده قرار گرفتند. تمامی آزمایشات در سایت آموزشی سامانه های آبیاری گروه علوم و مهندسی آب در نزدیکی سایت هواشناسی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. بدین منظور، این کرت ها با فاصله زمانی حداکثر 48 ساعت مورد پایش رطوبتی و آبیاری قرار گرفتند. نتایج نشان داد الگوریتم ارائه شده توانایی خوبی برای برآورد ضریب گیاهی پایه و ضریب تبخیر دارد. همچنین، ضریب گیاهی پایه برای گیاه فرانکینیا برابر با 1 و ضریب تبخیر برابر با 58/0 به دست آمد. از این روش می توان برای برآورد نیاز آبی گیاهان مختلف بدون استفاده از (میکرو) لایسیمتر بهره برد.

    کلیدواژگان: آبیاری، تبخیر-تعرق، ضریب گیاهی، فضای سبز
|
  • Rana Asadi Nodehi, Maryam Navabian * Pages 679-695
    This research was carried out to determine the simultaneous optimal management of nitrogen (N) fertilizer and the time and duration of mid-season drainage (MSD) of rice from an environmental point of view. This experiment was conducted in three treatments: application of N fertilizer and then drainage 7 days later for 7 days (T1), drainage for 7 days and then application of N fertilizer (T2), and drainage for 10 days and then application of N fertilizer (T3). The control treatment included fertilization at the same time as T1 treatment and without mid-season drainage.The quality parameters of drain water were measured. The results indicated that the time of applying fertilizer and drainage has a direct effect on pH. The average EC during the growth period in T2 and T3 decreased by 46 and 73%, respectively, compared to T1. The trend of NH4+ changes was upward before MSD, but after MSD, it decreased by 23% in T1 and 54% on average in T2 and T3. The average concentration of NO3- in the end season in T1, T2, and T3 was 22, 36, and 69% lower, respectively, and PO43- was 29, 31, and 67% lower than in MSD. The statistical analysis showed that the effect of time and treatments on SAR, and Cl- was insignificant. Applying fertilizer after drainage for 10 days has lower negative impact on environment. Compating yield and component yield in treatments show that T2 (7 days mid drainage and then appling nitrogen fertilizer) is a more appropriate option.
    Keywords: Drainage Water Quality, End-Season Drainage, Mid-Season Drainage, Pollution Of Water Sources
  • Adel Reyhanitabar *, Maryam Raji, Kamal Khalkhal, Arash Hemati, Mohammadreza Sarikhani Pages 697-713

    In this study, the effect of biochar, leonardite and coal was investigated on humification and germination index, and the concentration of some elements in the co-composting of manure and forest organic materials. The experiment was conducted in a factorial design with two factors, namely treatments at two levels (2 and 4% by weight) mixed with the raw materials and time was the second factor. Sampling was carried out during the composting process in the first to 12 weeks, measuring temperature, EC, C/N ratio, nitrate, and total concentrations of P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Zn, Cu, and Mn, humification and germination index in the compost. The results showed that the coal (2%) had the highest temperature, while the leonardite (2%) had the longest thermophilic phase period. The coal (4%) led to a significant increase in EC, and biochar increased nitrate concentration and C/N ratio. The addition of leonardite resulted in a significant increase in humic and fulvic acids concentrations, as well as the highest values of humification and of polymerization index. The additives did not have a significant effect on germination index and the E3/E5 and E4/E6 ratios. The control had higher concentrations of measured elements compared to other treatments. The results of this study suggest that considering the cost of raw materials, coal is a suitable treatment for accelerating the production and improving the quality of compost, and leonardite, due to its high humic substrate, can be used at the end of composting for the enrichment of the produced compost.

    Keywords: Biochar, Coal, Co-Composting, Leonardite, Manure
  • Shahriar Hamidi, Mehdi Yasi *, Javad Farhoudi Pages 715-728
    Examining the changes in the water quality parameters of the Karun River using satellite data and determining the modified quality indicators can be used to assess the vulnerability of irrigation water. In this research, the data of seven qualitative parameters: Na+, SAR, pH, Cl-, HCO3-, EC and TDS were used in six water measuring stations of Abbaspur, Ahvaz, Farsiat, Gotvand, Molasani and Soosan of the Karun River (1392-1398) and NSFWQI general water quality index was calculated. Correlation relationship and estimation errors were determined for two principal component reduction (PCA) and multivariate linear correlation methods. The results showed that multivariate correlation method is more suitable. The coefficient of determination for the seven water quality parameters was calculated as 0.44, 0.43, 0.03, 0.43, 0.09, 0.45 and 0.46 respectively, and for the NSFWQI index it was calculated as 0.46. The statistical correlation for pH and HCO3- is at a very low level; but for the other five parameters and the NSFWQI index, it is in average state. The significance level of estimation for Na+, SAR, Cl-, HCO3-, EC and TDS parameters is acceptable (P<0.001), and for pH is unacceptable (P<0.122). In general, there is an acceptable correlation between the bands extracted through the Landsat 8 satellite and most of the quality parameters of the Karun River, but necessary actions are proposed to improve the correlation relationships. Also, the NSFWQI index shows that the quality of water in the Karun River along the Khuzestan plain is not good enough.
    Keywords: Karun River, NSFWQI Index, Remote Sensing, Water Quality
  • S. Mohammad Ahmadi, S. Mehdy Hashemy Shahdany *, Jaber Soltani, Maryam Varavipour Pages 729-747
    In this study, the performance of a Proportional-Integral (PI) automatic control system for the operation of the main channel of the northern branch of the Abshar irrigation network was evaluated under low-water operation scenarios. The actions taken to achieve the research objectives included:1) Development of a hydraulic flow simulation model in the main channel of the Abshar irrigation network using a simplified Integral-Delay (ID) mathematical model. 2) Development of a decentralized PI automatic control operation model. 3) Coupling the automatic operation control model with the hydraulic simulation model in MATLAB and determining the proportional and integral coefficients of each controller using system identification methods. 4) Simulation of the operation status using the designed automatic system under normal, low-water, and severe low-water operation scenarios with input fluctuations. The simulation results demonstrated that the controller had acceptable capability in implementing desirable operation under normal operation scenarios, with performance evaluation indices MAE, IAE, and STE fluctuating within the ranges of 0.11 to 0.140, 0.0013 to 0.0182, and 0.0001 to 0.0011, respectively. With the emergence of low-water scenarios and their intensification, water distribution conditions were assessed as desirable in upstream intakes but uncertain in downstream intakes. The calculated maximum error values in the lower intervals ranged from -10 to -20 and -35 to -45 centimeters, respectively. The results showed that the controller transferred the effects of low-water conditions and inflow fluctuations downstream, resulting in desirable surface water distribution for upstream intakes but inappropriate distribution for downstream intakes.
    Keywords: Operation System, Surface Water Distribution Simulation, Proportional-Integral Controller, Water Shortage Management, Automation
  • Jaber Fallahzade, Ahmad Karimi *, Mehdi Naderi, Hossein Shirani Pages 749-765
    Conversion of desert soils to cropland may cause changes in some soil properties. The objective of this study was to analyze the effects of converting desert soils to cropland (wheat) and orchard (pistachio) on the soil organic carbon (SOC) content and storage, particulate organic carbon in Abarkooh region (Yazd province). Three land uses included wheat, pistachio, and desert soils were assessed. In order to compare the soil properties in different land uses, In September 2018, soil samples from desert, wheat, and orchard sites were taken from 0–20 and 20–40 cm depths. From each depth, 10 composite soil samples were taken. After pretreatments of soil samples, the soil properties including electrical conductivity, pH, gravel, sand, silt, clay, bulk density, organic carbon, calcium carbonate, were measured according to standard protocols. According to the obtained results, bulk density, gravel content and electrical conductivity decreased after the cultivation of desert soils. The SOC contents in the croplands and orchard were about 3.4-5.8 times higher than those in the desert soils. Also, the results showed an increase of 5.7 to 15.8 times of soil particulate organic carbon in the wheat fields and pistachio orchards compared to desert soils. The lowest SOC storage was observed in desert soils (0.19-0.24 kg.m-2) and the highest was obtained in pistachio orchards (1.08-1.12 kg.m-2). According to the findings of this study, it seems that sustainable cultivation and irrigation of desert soils could be an appropriate method which considerably enhances soil organic carbon sequestration in the study area.
    Keywords: Carbon Stocks, Desert Soil, Particulate Organic Carbon, Pistachio Orchard, Wheat Field
  • Houshang Ghamarnia, Mohammadrasoul Abbasi *, Milad Farmanifard Pages 767-780

    Iran, as an arid and semi-arid region, is facing with reduction of renewable water resources, and the demand for water continues to increase. This has forced the decision makers to preserve high quality water resources for drinking purposes and less quality water resources (including reclaimed wastewaters) to be allocated for irrigation of agricultural lands. However, the accumulation of heavy metals in crops irrigated with reclaimed wastewater is still unclear. Therefore, the concentration of these metals in plants should be measured and monitored, regularly due to their risk of diseases. In this research, the effects of irrigation with municipal reclaimed wastewater on the accumulation of heavy metals in the roots and aerial parts of coriander plant were investigated and compared to well water (control). Results showed that the concentrations of proposed heavy metals in different parts of coriander plant irrigated with reclaimed wastewater were significantly higher than those in the control treatment. Fortunately, the concentrations of all these metals in all the plant tissues were lower than the permissible limits. The highest concentrations of copper and zinc (25 and 51 mg/kg, respectively) were observed in the aerial part of coriander. Therefore, in the current situation of the shortage of water resources in Kermanshah, reclaimed wastewater provides a unique and viable supply of water for the irrigation of large areas of coriander cultivation in such a way that it does not pose any threat to human health in terms of the accumulation of heavy metals in the plant.

    Keywords: Accumulation Of Heavy Metals In Plants, Kermanshah Municipal Wastewater Treatment Plant, Unconventional Waters, Uptake, Water Resources Crisis
  • Hesam Heravi, Aliasghar Zolfaghari * Pages 781-797

    Evapotranspiration (ET) plays a crucial role in arid and semi-arid regions, and its precise estimation of ET is essential for effective irrigation planning and management. Semnan province faces challenges due to a scarcity of synoptic and evaporation stations, making spatial estimation of ET difficult. This study utilized the evapotranspiration product from the ERA5-Land reanalysis dataset, in conjunction with auxiliary variables such as elevation and temperature, to estimate ET in the study area. The Random Forest (RF) model was employed to establish the relationship between auxiliary variables and ET data, resulting in the creation of an ET map using the RF model. The accuracy of the RF model in estimating ET was assessed against observational data using four statistical criteria: R², BIAS, RMSE, and KGE. The validation results demonstrated the high efficiency of the RF model (R² = 0.95, BIAS = -4.1, RMSE = 98.6, and KGE = 0.92). It was observed that the RF model's performance in ET estimation is influenced by the relationship between model error (BIAS) and topography, with elevation playing a significant role in ET estimation accuracy. This study underscores the effectiveness of utilizing data mining and processing techniques within the R programming environment to accurately estimate ET in regions with limited weather stations, particularly in arid and semi-arid areas. By leveraging these methods, it becomes possible to enhance the estimation of evapotranspiration in such challenging environments.

    Keywords: Elevation, ERA5-Land, Random Forest Model (RF), Temperature
  • Mohsen Khatibzadeh *, Amirmahdi Gohari Pages 799-814
    The fluctuations in the extent of the dry area have profound implications for the delta's ecology, sediment transport, and overall geomorphological development. This study aims to elucidate the effects of various factors, including storms and cold fronts, as well as river discharge, on the dry area of the Wax Lake Delta (WLD), US. Utilizing the Delft3D hydrodynamic model, a series of simulations covering from August to September 2021 was performed to quantify these influences. The model was calibrated and validated using measured water level data, ensuring the reliability of the simulations. Results indicate that the average dry area of the WLD for September 2021 is approximately 25.1 km², which largely depends on meteorological forces and river discharge. Specifically, extreme storms have the potential to submerge the delta, resulting in prolonged periods of inundation. Moreover, the passage of a cold front can lead to a submersion of up to 48% of the delta's area during the pre-frontal phase, followed by an 80% increase in the dry area in the subsequent post-frontal phase, illustrating the transient but significant impact of such events. The study also determines that river discharge has an inverse relationship with the dry area of the delta; an increase in discharge corresponds to a decrease in the dry area, and conversely, a decrease in discharge leads to an expansion of the dry area. The insights gained from this research underscore the importance of integrating meteorological and hydrological data in the management and conservation strategies of deltaic environments.
    Keywords: Cold Front, Hydroperiod Pattern, Low-Lying Delta, Storm, Three-Dimensional Model
  • Parvin Kabiri, Alireza Hosseinpur, Hamidreza Motaghian *, Ramin Iranipour Pages 815-832
    Mining activities provide a pathway for the entry and accumulation of heavy metals in soil. Utilization of biochars could remediate such contaminated soils. Therefore, in this study, the impact two percent of different wastes and biochars (prepared at temperature of 600 °C) was investigated on the availability and release kinetics of lead in polluted soil. Sandy loam calcareous soil, which was collected near Bama lead and zinc mine located in Sepahan Shahr city, was treated with residues and biochars and incubated for 120 days. Then the availability and release kinetics of lead were measured in control and treatments extracting with diethylenetriaminepentaacetic acid solutions (DTPA-TEA) during 504 hours. Results showed that treating soils with biochars, decreased the bioavailablaty and release kinetics of Pb significantly in comparison with control. The comparison of the coefficient of explanation (R2) and the standard error of estimation (SEE) of equations showed that simple Elovich equations, power function and first order equations had the highest coefficient of explanation and the lowest standard error of estimate for control and treated soils. So, these mathematical equations have been useful in explaining the cumulative release and release rate of Pb. Values of 1/β (derived from the simplified Elovich equation) and b (derived from the power function equation) changed from 161.47 – 237.18 mg kg-1 h-1 and 0.245 – 0.299 mg kg-1 h-1, respectively. Correlation analysis study, between DTPA-Pb with constants illustrated that among the constants, “K1”, “1/β”, “b”, and “a*b” were better parameters to predict the release kinetics of Pb.
    Keywords: Urban Waste Compost, Sewage Sludge, Waste Crops, Waste Products
  • Ahmad Pezeshk, Seyed Mohammadreza Naghedifar, Mahdi Selahvarzi, Alinaghi Ziaei * Pages 833-845

    Cover plants, among the most commonly used plants in the realm of green spaces, are typically characterized by shallow roots. In this research, a simple and flexible algorithm has been introduced for calculating the basal crop coefficient and evaporation coefficient of shallow-rooted plants without the use of (micro-) lysimeters. The presented algorithm requires measurements of moisture at three depths for short-term calculations and only surface layer moisture monitoring for long-term calculations. Using this algorithm, it is possible to calculate the potential evaporation and transpiration of the plant. Furthermore, the presented algorithm is independent of time steps. To evaluate this algorithm, nine experimental plots were utilized, including six Frankenia plots with full coverage and three bare soil plots during the peak water demand period. All experiments were conducted at the educational site of irrigation systems in the vicinity of the meteorological site of Ferdowsi University of Mashhad (FUM). For this purpose, the water content and irrigation of these plots was fulfilled (at most) every 48 hr. The results indicated that the presented algorithm has good capabilities for estimating the basal crop and evaporation coefficients. Additionally, the basal crop coefficient for Frankenia plant was found to be 1, and the evaporation coefficient was 0.58. Therefore, this method can be employed for estimating the water requirements of different plants without using (micro-) lysimeters.

    Keywords: Evapotranspiration, Crop Coefficient, Irrigation, Landscape