آب و خاک

چکیده در این مطالعه سعی گردیده تاثیر کاربرد ضرایب فصلی و روش ریاضی تحلیل و پردازش سیگنال تحت عنوان تبدیل موجک در بهبود عملکرد مدل برنامه­ریزی بیان ژن (GEP) در پیش­بینی جریان ماهانه رودخانه آب زال در دوره آماری 1351 تا 1396 مورد بحث و بررسی قرار گیرد. بدین منظور داده­ها در سه حالت مختلف شامل الف) استفاده از داده­های جریان و در نظر گرفتن نقش حافظه تا چهار تاخیر، ب) دخالت دادن ترم پریودیک در دو حالت خطی (α-GEP) و غیرخطی (PT-GEP) و ج) تجزیه داده­ها با استفاده از پنج تابع موجک مختلف به دو زیرسری جزئیات و تقریب، آماده و به مدل GEP معرفی گردید. نتایج حاصل از اجرای مدل­های خطی و غیرخطی GEP نشان داد که در هر دو حالت، مدل با چهار تاخیر به بیشترین دقت در پیش­بینی جریان رودخانه دست یافته اما عملکرد مدل غیرخطی GEP با توجه به شاخص­های ارزیابی مورد استفاده اندکی بهتر بود. در مرحله بعد ترم پریودیک به ورودی­های مدل افزوده شد. براساس نتایج به دست آمده مدل PT-GEP با الگوی M4 کمترین خطا و بیشترین دقت را به خود اختصاص داده و توانسته شاخص RMSE را هشت درصد کاهش دهد. سپس در گام سوم داده­های جریان رودخانه با استفاده از توابع موجک تجزیه و مدل­های W-GEP ایجاد گردید. نتایج کلی این پژوهش نشان داد که مدل­های W-GEP از عملکرد بسیار مطلوبی برخوردار بوده به طوری که می­توان از آنها به عنوان یک روش موثر در پیش­بینی جریان میان­مدت رودخانه­ها استفاده نمود.

چکیده مدیریت منابع آب در مناطق خشک و نیمه­خشک به­خصوص در بخش کشاورزی بسیار مهم می­باشد. مطابق بیلان آب استان قم در حدود 90 درصد از منابع آب در این منطقه در بخش کشاورزی مصرف می­گردد. در این مطالعه ردپای آب مجازی محصولات زراعی، دامی و نهاده­های مصرفی در بخش کشاورزی به­منظور کاهش فشار و حفظ منابع آبی موجود مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در بخش زراعی با استفاده از نرم­افزار NETWAT نیاز آبی گیاهان محاسبه و با استفاده از فرمول مکانن و هوکسترا که در سال 2010 ارائه شده­است، ردپای آب مجازی محصولات زراعی در میانگین ده ساله محاسبه شد. نتایج نشان داد که به­دلیل پایین بودن راندمان سامانه آبیاری حجم ردپای آب سفید که به تلفات آبیاری اشاره دارد در محصولات استان بسیار بالا تخمین زده شد، سهم ردپای آب سفید در محصولات جو، گندم، یونجه، پیاز، گوجه فرنگی، خربزه و ذرت به­ترتیب برابر 55 درصد، 49 درصد، 48 درصد، 51 درصد، 46 درصد، 54 درصد و 5/37 درصد از سهم کل ردپای آب محاسبه شده است. همچنین ردپای آب سبز به دلیل کمبود میزان بارش در استان قم بسیار ناچیز برآورد شد. ردپای آب سبز در محصولات جو و گندم نسبت به سایر محصولات بیشتر بود که علت این امر همپوشانی فصل کشت و بارندگی بوده است، سهم ردپای آب سبز در محصول جو 12 درصد و در گندم برابر 11 درصد از سهم کل ردپای آب بود. در بخش دامی، ردپای آب در مشتقات دام و طیور با استفاده از روش هوکسترا و مکانن، 2010 محاسبه و با متوسط ردپای آب در کشورهای مختلف مقایسه شد. نتایج در بخش دامی نشان داد که ردپای آب مجازی در تولید گوشت قرمز و شیر به­ترتیب 39 متر مکعب بر کیلوگرم و 42/2 متر مکعب بر لیتر تخمین زده شد. همچنین ردپای آب مجازی در گوشت مرغ و تخم­مرغ به­ترتیب 4/7 و 34/4 متر مکعب بر کیلوگرم محاسبه شد. در بخش نهاده­های مصرفی، ردپای آب در کود (ازته، فسفاته، پتاسه و سایر کودها) برای اولین بار مورد توجه قرار گرفت. در بخش نهاده­های مصرفی، ردپای آب مجازی در کود تولیدی برخی از محصولات با استفاده از اطلاعات پرسشنامه محاسبه شد. نتایج نشان می­دهد که مجموع ردپای آب مجازی کود مصرفی برای تولید محصولات گندم، جو، پنبه و یونجه به­ترتیب 62/2، 19/1، 07/1 و 54/2 متر مکعب بر کیلوگرم تخمین زده شد. سهم کودهای ازته در تولید محصول گندم، یونجه، پنبه و جو به­ترتیب 54، 59، 68 و 60 درصد از سهم ردپای آب کل در کود مصرفی را تشکیل می­دهد.     

چکیده رشد سریع جمعیت و نیازهای فزاینده بشر به منابع مختلف سبب استفاده بیش از حد از اراضی، تغییر کاربری­ها و تبدیل آن‌ها به اراضی کم بازده، باعث تغییر در وضعیت هیدرولوژی حوضه­های آبخیز شده است. در دهه­های اخیر استفاده از اراضی بر حسب قابلیت یکی از ره‌یافت­های مناسب جهت تعدیل و بهبود عملکرد هیدرولوژیکی آبخیزها شناخته شده است اما اثرات هیدرلوژیکی این تغییرات در حوضه­های مختلف با تنوع کاربری و شرایط هنوز به درستی شناخته نشده است. از این رو این پژوهش به دنبال بررسی اثر اصلاح کاربری اراضی بر وضعیت هیدرولوژی حوضه آبخیز چهل­چای در استان گلستان می­باشد. به ‌این منظور از مدل هیدرولوژی J2000 برای شبیه­سازی هیدرولوژی حوضه استفاده شد. در این راستا مدل با استفاده از داده های هیدرومتری ایستگاه خروجی حوضه برای دوره 2002 تا 2014 واسنجی و اعتبار سنجی شد. در مرحله بعد با داده­های اقلیمی دوره زمانی 2014-1992 اثر اصلاح کاربری حوضه در اجزاء هیدرولوژی حوضه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد استفاده از اراضی متناسب با قابلیتشان باعث کاهش رواناب سطحی به میزان 99/12٪، رواناب زیر سطحی به میزان 25/5٪ و افزایش 75/1 درصدی نفوذ آب در خاک گردیده است. با کاهش رواناب سطحی و افزایش آب­های زیرزمینی، میزان تخلیه حوضه در خروجی 22/4٪ کاهش یافته است.

چکیده گندم و نان به‌عنوان اصلی‌ترین غذای مردم در کشور از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. گندم نه‌تنها یک کالای مهم تجاری در دنیا محسوب می‌شود، بلکه به‌عنوان سلاحی برتر در مناسبات سیاسی و جهانی روز به‌روز بر اهمیت استراتژیک آن افزوده می‌شود. از این رو تحلیل و پیش‌بینی وضعیت تولید این محصول همواره مورد توجه بوده است. در این تحقیق کارایی سه مدل شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون خطی چند متغیره و مدل درختی به‌منظور پیش‌بینی عملکرد گندم آبی در مناطق عمده تولید در سطح کشور، بر اساس اطلاعات میدانی ثبت شده 241 مزرعه، ارزیابی شد. نتایج تحقیق نشان داد ضریب تبیین مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل رگرسیون خطی چند متغیره به ترتیب برابر 672/0 و 577/0 بود که با اعمال گروه‌بندی داده­ها به روش درختی ضریب تبیین مدل پیش‌بینی به 762/0 افزایش یافت. نتایج خروجی مدل درختی نشان داد مناطق عمده تولید گندم در سطح کشور از نظر حجم آب مصرفی، به 4 گروه مستقل قابل تفکیک است. نهایتاً می­توان نتیجه گرفت مدل درختی با اعمال گروه‌بندی هدفمند در داده‌های ورودی، می‌تواند به‌عنوان یک ابزار قدرتمند در تخمین عملکرد گندم آبی در قطب­های عمده تولید گندم در سطح کشور مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده حفظ رژیم طبیعی جریان برای نگهداری سلامت اکوسیستم رودخانه، ضروری است. یکی از مهم‌ترین و در عین حال پیچیده‌ترین موضوعات در مدیریت حوضه آبخیز، تجزیه و تحلیل نیاز آبی محیط اکولوژیکی با پیوند چرخه هیدرولوژیکی و فرآیندهای هیدرودینامیکی با فرآیندهای اکولوژیکی آبزیان رودخانه، است. در این مطالعه، به منظور تعیین مقدار جریان رهاسازی از سد جامیشان با بررسی نیاز آبی اکولوژیکی رودخانه دینور در استان کرمانشاه با روش‌های هیدرولوژیکی تنانت، روش توزیع سالانه و تگزاس بر اساس آمار هیدرولوژیکی ایستگاه‌های هیدرومتری در طول دوره آماری 38 ساله (1398-1360)، مدل شبیه‌سازی هیدرومورفواکولوژیکی - هیدرودینامیکی مطلوبیت زیستگاه (River2D) نیز مورد استفاده قرار گرفت و مطابق با آن یک روش طبقه‌بندی جدید رژیم جریان اکولوژیکی با توجه به شاخص‌های اکوهیدرولیکی مطلوبیت زیستگاه (عمق آب، سرعت جریان و بستر)، در نظر گرفته شد. همچنین در مدل اکوهیدرولیکی River2D، میزان مطلوبیت زیستگاه در دسترس گونه ماهی هدف، در محدوده 10 تا 200 درصد میانگین جریان سالانه، مورد بررسی قرار گرفت. بر پایه نتایج حاصله، نیاز آبی اکولوژیکی برآورد شده رودخانه دینور با ترکیب روش‌های مختلف، در طول سال متفاوت بوده و بر این اساس، برای حفظ شرایط مطلوب و حفاظت از اجزای اکوسیستم و زیستگاه جوامع بیولوژیکی، محدوده رژیم جریان موردنیاز برای تأمین پتانسیل اکولوژیکی زیستگاه بین 17/0 تا 71/3 مترمکعب برثانیه به ترتیب در ماه مهر و فروردین، با میانگین دبی سالانه زیستی 38/1 مترمکعب بر ثانیه (معادل 9/88 درصد جریان طبیعی رودخانه) بایستی در داخل رودخانه دینور و پایین دست سد جامیشان، برقرار باشد. همچنین مقایسه میزان تخصیص آب برای تأمین نیاز آبی اکولوژیکی قابل قبول با روش‌ تنانت در رودخانه مورد مطالعه (3/0 متر مکعب برثانیه) نشان داد، کمبود جریان در فصول تابستان (جریان طبیعی رودخانه کمتر از نیاز آبی اکولوژیکی است) مشاهده می‌شود. در نهایت این نتیجه به عمل آمد که روش‌های دیگر تأمین نیاز آبی اکولوژیکی (تگزاس و شبیه‌سازی زیستگاه به ترتیب با مقادیر 89/0 و 38/1 مترمکعب بر ثانیه)، مقادیر بالاتر از 30 درصد میانگین جریان سالانه را فراهم می‌کند، که محافظت بهتر جریان را برای زیستگاه‌ رودخانه فراهم می‌کنند. شایان ذکر است، با تأمین عمق آب و سرعت جریان مناسب، میزان فضای مطلوب زیستگاهی و نیازهای اکولوژیکی آبزیان در رودخانه دینور با در نظر گرفتن همبستگی لازم بین مشخصه‌های هیدرومورفواکولوژیکی، اکوهیدرولیکی و هیدرولوژیکی طی فعالیت‌های زیستی آبزیان فراهم شده و از این منظر مدل‌سازی اکوهیدرودینامیکی زیستگاه آبزیان می‌تواند نقش مهم و بارزی در مدیریت اکوسیستمی و تنظیم جریان درون رودخانه‌ای ایفا نماید.

چکیده فضاهای سبز از لحاظ زیست محیطی به عنوان شریان­های حیاتی شهرها محسوب می­شوند و با توجه به رشد روز افزون شهرنشینی، ایجاد فضای سبز به عنوان مهم­ترین تعدیل­کننده زیست محیطی شهرها ضروری می­باشد. از آنجایی که در چند دهه اخیر کمبود منابع آب یکی از مشکلات پیش روی گسترش فضای سبز به ویژه چمن­کاری بوده است، لذا استفاده از روش­های مدیریتی از جمله کم آبیاری از اهمیت زیادی برخوردار است. هدف از این پژوهش بررسی برهمکنش تنش آبی (تامین 100%، 75% و50% نیاز آبی) بر بهره­وری مصرف آب و عوامل مورفوفیزیولوژیک دو رقم چمن فستوکا TALLADEGA) و ASTERIX) می­باشد. بیشترین بهره‌وری آب در آبیاری کامل (%100 نیار آبی) در رقمAsterix  بود. عوامل مورفوفیزیولوژیک در 75% آبیاری کامل بیشترین مقدار را داشت. تنش متعادل خشکی باعث بسته شدن جزئی روزنه‌ها شد و در نتیجه بهره­وری آب افزایش یافت، اما تنش شدید باعث بسته شدن کامل روزنه­ها شد. و بهره­وری مصرف آب به علت پایین آمدن فتوسنتز و رشد کاهش یافت. خشکی باعث سوختگی برگ­های چمن شد و همچنین اثر منفی بر میزان رشد شاخساره و تراکم چمن داشت. از آنجایی که تراکم و یکنواختی چمن یکی از معیارهای ارزیابی کیفیت ظاهری چمن است، بنابراین خشکی، کیفیت چمن را کاهش می­دهد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که کم آبیاری می‌تواند بدون اینکه باعث کاهش کیفیت سبز فرش گردد، موجب افزایش کارایی مصرف آب شود. با مصرف آب کمتر (تا نصف آبیاری کامل) کیفیت ظاهری چمن به خوبی حفظ خواهد شد.

چکیده مصرف زیاد کودهای نیتروژن­دار در کشت سبزی­ها برای دستیابی به عملکرد بهینه ضروری است. استفاده از بازدارنده­های نیترات­سازی می­تواند در افزایش کارایی مصرف نیتروژن و کاهش میزان کود مصرفی موثر باشد. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر کاربرد بازدارنده نیترات­سازی 3 و4 دی متیل پیرازول فسفات (DMPP) بر کارایی مصرف نیتروژن در اسفناج (Spinacia oleracea L.) به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه عامل نوع کود نیتروژن، نوع خاک و نوع واریته در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد انجام شد. کودهای نیتروژن شامل اوره، سولفات نیترات آمونیوم با و بدون بازدارنده نیترات­سازی DMPP بودند که به همراه تیمار شاهد (عدم کاربرد نیتروژن) در سه خاک با ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی متفاوت مورد استفاده قرار گفتند. همچنین واریته­های مورد استفاده شامل یک واریته برگ صاف (گیانت سانتوس) و یک واریته برگ چروک (وایکینگ) بودند. نتایج نشان داد کاربرد سولفات نیترات آمونیوم به همراه بازدارنده نیترات­سازی DMPP منجر به کاهش معنی­دار وزن خشک اندام هوایی اسفناج در خاک­های شماره 1 و 2 و همچنین کارایی زراعی و فیزیولوژیک نیتروژن در مقایسه با کاربرد سولفات نیترات آمونیوم شد. دلیل این مسئله را می­توان به کاهش رشد اسفناج به دلیل عدم همخوانی فراهمی نیترات خاک با نیاز اسفناج به نیتروژن در نتیجه تعویق روند اکسایش آمونیوم به نیترات نسبت داد. بیشترین کارایی مصرف نیتروژن در خاک شماره 2 (لوم) مشاهده شد و واریته گیانت سانتوس در مقایسه با وایکینگ کارایی بیشتری در استفاده ار نیتروژن داشت. براساس نتایج این پژوهش، استفاده از سولفات نیترات آمونیوم به همراه بازدارنده نیترات­سازی DMPP در کشت اسفناج در خاک­های مشابه شرایط این تحقیق قابل توصیه نیست، اگرچه کاربرد آن در بهبود ظاهر کیفی آن (رنگ سبز تیره) موثر است. همچنین با توجه به نبود تفاوت معنی­دار بین اوره و سولفات نیترات آمونیوم از نظر شاخص­های مورد بررسی، کاربرد هر دو کود برای تولید اسفناج در شرایط مشابه این پژوهش قابل توصیه است.

چکیده کیفیت خاک شاخصی‌ ضروری برای مدیریت پایدار اراضی است که به ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک بستگی دارد. بسیاری از محققین ارزیابی کیفیت خاک را بر معدودی از ویژگی‌ها متمرکز کرده‌اند. در این تحقیق به منظور ارزیابی و انتخاب ویژگی‌های موثر در کیفیت خاکِ اراضی کشاورزی دشت محمدشهر کرج با مدیریت‌های مختلف آبیاری، از شاخص کیفیت تجمعی (IQI) و شاخص کیفیت نمرو (NQI) استفاده شد. با حفر و تشریح 12خاکرخ در چهار مزرعه و باغ و نمونه‌برداری از افق‌های سطحی و متوسط عمقی، 16ویژگی‌ مؤثر در کیفیت خاک تعیین و شاخص‌های یاد شده محاسبه گردیدند. بررسی شاخص‌های IQI و NQI نشان داد که خاک‌های این منطقه در نمونه‌های سطحی عمدتاً دارای درجه کیفیت III و در نمونه‌های متوسط عمقی به دلیل عدم تکامل پروفیلی، کربن آلی پایین و سنگریزه بالا دارای درجه کیفیت IV با محدودیت زیاد هستند. بیشترین و کمترین میانگین‌ شاخص کیفیت خاک لایه سطحی به‌ترتیب به مزرعه یونجه (آبیاری بارانی) با 64/0 و مزرعه گندم (آبیاری بارانی) با 58/0 اختصاص یافت. تأثیر مدیریت آبیاری بر شاخص‌های کیفیت خاک نشان داد که نوع سامانه‌ آبیاری نتوانسته است تفاوت معنی‌داری در کیفیت خاک ایجاد نماید. به‌طوری‌که در مزرعه گندم با آبیاری‌های بارانی و غرقابی، تفاوت معنی‌داری در شاخص‌های کیفیت خاک مشاهده نشد. شاخص IQI در مجموعه کل داده‌ها نسبت به شاخص NQI دارای دقت و حساسیت بیشتری برای ارزیابی کیفیت خاک بود؛ لیکن بررسی ضرایب تبیین، قابل اطمینان بودن استفاده از مجموعه حداقل داده‌ها به ‌جای مجموعه کل داده‌ها در هر دو مدل IQI و NQI را نشان داد. در مجموعه حداقل داده‌ها ویژگی‌های میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها و درصد سنگریزه دارای وزن بالاتری به ترتیب در لایه‌های سطحی و متوسط عمقی بودند. استفاده از مؤثرترین ویژگی‌های خاک در مطالعات ارزیابی کیفیت خاک اثر تکرارپذیری حاصل از ویژگی‌های با همبستگی مشابه را کاهش می‌دهد.

چکیده کودهای زیستی بدلیل محلول نمودن فسفات­های تثبیت شده و در اختیار گذاشتن عناصرغذایی جهت رشد گیاه در خاک، نقش مهمی در حاصلخیزی خاک دارند، قارچ میکوریزا از جمله مهمترین ریزسازواره­های مفید خاکزی بشمار می­آید، به همین منظور جهت ارزیابی و نقش تلقیح با قارچ میکوریزا روی سیستم ریشه ارقام جو دیم، آزمایشی مزرعه­ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی سرابله واقع در شهرستان چرداول در سال زراعی 99-1398 اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل عامل ارقام جو (محلی، ماهور، خرم و فردان) و تیمار منابع کودی شامل شاهد (عدم مصرف هیچ منبع کودی)،50 درصد کود شیمیایی فسفر، قارچ میکوریزا (Glomus mosseae, Glomus etunicatum and Rhizophagus irregularis)، مصرف توآم قارچ میکوریزا و50 درصد کود شیمیایی فسفر  و مصرف 100 درصد کود شیمیایی فسفر قابل توصیه بودند. نتایج این پژوهش نشان داد که برهمکنش رقم و منابع کودی بر خصوصیات ریشه­ای جو دیم معنی­دار بود، به طوری­که بیشترین طول ریشه (افزایش 6/76 درصدی)، حجم ریشه (افزایش 7/75 درصدی)، سطح ریشه (افزایش 3/73 درصدی)، تراکم طول ریشه (افزایش 8/76 درصدی)، تراکم بافت ریشه (افزایش 9/89 درصدی)، حجم مخصوص ریشه (افزایش 7/65 درصدی) و چگالی سطح ریشه (افزایش 6/70 درصدی) در رقم فردان با مصرف توآم قارچ میکوریزا و50 درصد کود شیمیایی فسفر نسبت به شاهد (عدم مصرف هیچ منبع کودی) بدست آمد. بنابراین در بین ارقام مورد استفاده رقم فردان با مصرف توآم قارچ میکوریزا و 50 درصد کود شیمیایی فسفر می­تواند موجب توسعه سیستم ریشه­ای و در نهایت سبب افزایش عملکرد دانه تحت شرایط دیم گردد.

چکیده اگرچه سهم کل انرژی در طیف UV بین 5 الی 7 درصد کل انرژی خورشید می­باشد، ولی همین مقدار کم نقش مهمی در فعالیت­های بیولوژیکی و فتوشیمیایی زمین و جو ایفا می‌کند. طبق سوابق موجود، تاکنون پژوهشی جهت مقایسه تابش فرابنفش در شرایط مختلف جوی در ایران انجام نگرفته است. در این پژوهش با استفاده از داده­های عمق نوری ابر، عمق نوری هواویز، اُزون کلی جو و آلبیدوی سطح که از تصاویر ماهواره­ای دریافت شد، مقدار تابش تجمعی روزانه در محدوده طیف (280-315nm) UVB با استفاده از مدل چند لایه­ای انتقال تابشی TUV5.3 (تهیه شده در مرکز NCAR کلرادوی آمریکا) در دوره­ی اقلیمی 13 ساله در 22 ایستگاه از مناطق خشک و نیمه خشک کشور برآورد گردید. نتایج در سه حالت شرایط آسمان کاملاً صاف، کاملاً ابری و واقعی برآورد و با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت. برآوردها در شرایط آسمان کاملاً صاف و ابری حکایت از حضور بیشینه تابش UVB در فصل تابستان در نواحی جنوبی و جنوب شرقی منطقه مورد مطالعه دارد. بر اساس نقشه­های بدست آمده، کمینه مقادیر روزانه UVB نیز در تمامی شرایط مورد بررسی در فصل زمستان مشاهده گردید. مقادیر UVB تحت شرایط آسمان کاملاً ابری به نسبت آسمان کاملاً صاف به طور متوسط از 33 درصد در فصل تابستان تا 67 درصد در فصل پاییز کاهش نشان داد که تاکید بر اهمیت ابرناکی در کاهش تابش لحظه­ای و تجمعی طیف UVB در ماه­هایی با زوایای مایل خورشید و مقادیر کم ازون دارد. در شرایط واقعی آسمان، بیشینه شدت تابش تجمعی روزانه UVB در اغلب فصول در مناطق جنوبی منطقه متمرکز بود. البته در فصل تابستان، نفوذ مونسون هندوستان از سمت جنوبشرق، این بیشینه را قدری به سمت شمالغرب منطقه مورد مطالعه منتقل نمود.