آب و خاک

چکیده اولویت‌بندی تخصیص بهینه آب مخازن ذخیره جریان سطحی برای مصارف مختلف (شرب، کشاورزی، صنعت، محیط‎زیست و ...) در مناطق خشک و نیمه­خشک مانند ایران به دلیل دامنه تغییرات و عدم قطعیت بالای جریان‏های ورودی به مخزن و وقوع خشکسالی‏های متناوب از اهمیت بالایی برخوردار می­باشد. بدین منظور روش سلسله مراتب فازی (FAHP) به‌عنوان یک روش فرمول‌بندی مناسب در اولویت‌بندی تخصیص آب در سیستم منابع آبی پیشنهاد و استفاده می‏شود. لذا در این مطالعه اولویت‌بندی تخصیص آب برای مصارف مختلف سد مخزنی شهرچای واقع در بالادست کلان‌شهر ارومیه، در یک مطالعه میدانی و با استفاده از روش سلسله مراتبی فازی انجام پذیرفته است. این مطالعه میدانی بر اساس پرسش‌نامه از متخصصان و صاحب‌نظران صنعت آب منطقه بوده و مدل تصمیم‏گیری بر اساس داده‏های میدانی در یک فرآیند سلسله مراتبی فازی به ازای عوامل مؤثر کمی و کیفی توسعه‌یافته است. در فرایند مذکور، سه معیار اصلی اقتصادی، اجتماعی و زیست‎محیطی و چهار زیرمعیار درآمد، سطح زیر کشت، اشتغال­زایی و جمعیت برای شش گزینه از آب‏بران کشاورزی، شرب، نیاز زیست‎محیطی دریاچه ارومیه، تغذیه آب زیرزمینی، صنعت و تفریحی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که معیار اقتصادی با وزن 47/0 نسبت به دو معیار اصلی دیگر بیشترین اهمیت را دارد. افزون بر آن تخصیص آب به بخش شرب شهری با وزن 33/0 در اولویت اول، کشاورزی، دریاچه ارومیه، صنعت، آب زیرزمینی و تفریحی به ترتیب در اولویت­های بعدی قرار گرفتند. نتایج مذکور نشان از وابستگی شدید اقتصاد منطقه به توسعه صنعت کشاورزی و تولیدات آن بوده و تأمین آب شرب و کشاورزی و همچنین دریاچه ارومیه به ترتیب جهت تأمین آسایش، نیاز اصلی فعالیت‏های اقتصادی و حفظ اکوسیستم منطقه دارای اولویت اصلی در برنامه‌ریزی و مدیریت سد شهرچای ارومیه هستند.

چکیده چهار روش آبیاری (غرقاب دائم، تناوبی، بارانی، تیپ) و سه روش کشت (مستقیم بذر و مستقیم نشاء بر بستر غیرپادل یا بدون گلخرابی و نشائی سنتی) از نظر عملکرد، مصرف آب و بهره­وری آب برنج در قالب طرح کرت­های نواری بر اساس طرح پایه بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار به مدت دو سال زراعی (1398 و 1399) در گرگان بررسی شدند. مقایسه عملکردهای برنج نشان داد که بالاترین عملکرد ( 8206 کیلوگرم در هکتار) مربوط به کشت نشائی سنتی با روش آبیاری غرقابی بود و در بقیه روش­های آبیاری اختلاف معنی­داری بین عملکردها مشاهده نشد. در کشت نشائی، با تغییر آبیاری سنتی به آبیاری بارانی، متناوب و آبیاری قطره­ای به ترتیب عملکرد در حدود 14، 9 و 11 درصد کاهش داشت. بالاترین مصرف آب مربوط به روش آبیاری غرقابی در کشت مستقیم بذر (12490 متر مکعب در هکتار) و کشت نشائی (11967 متر مکعب در هکتار) بود. با تغییر شیوه آبیاری از غرقاب به قطره­ای در کشت سنتی نشاء در زمین پادل شده، اگرچه عملکرد در حدود 11 درصد کاهش یافت ولی در مقابل مصرف آب در حدود 39 درصد کاهش و در نتیجه بهره-وری آب در حدود 22 درصد افزایش داشت. با تبدیل کشت سنتی نشاء و روش آبیاری غرقابی به کشت مستقیم نشاء و روش آبیاری قطره­ای عملکرد در حدود 24 درصد و مقدار آب در حدود 45 درصد کاهش یافت و بهره­وری آب در این حالت به 9/0 کیلوگرم در متر مکعب رسید که در شرایط حاضر به عنوان بهترین گزینه برای حفظ توأم منابع آبی و تولید انتخاب می­شود.

چکیده بررسی روند زمانی و تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی متاثر از انتقال آب بین حوضه‌ای در مدیریت منابع آبی نقش مهمی دارد. هدف از این پژوهش، بررسی روند زمانی پارامترهای کیفی آب‌زیرزمینی با استفاده از آزمون من‌کندال و تخمین‌گر شیب سن و بررسی تغییر مکانی کیفیت آب زیرزمینی و تاثیرات انتقال آب بین‌حوضه‌ای می‌باشد. بدین‌ منظور از پارامترهای کل جامدات محلول، کلر، سولفات، سدیم، کلسیم و منیزیم مربوط به 43 چاه در دوره زمانی 1399-1379جهت بررسی روند زمانی و مکانی استفاده شد. نتایج بررسی روند زمانی نشان داد، پارامترهای سولفات، سدیم و کل جامدات محلول در بیشتر چاه‌ها روند کاهشی داشته است، اما شاخص‌های کلسیم، منیزیم و کلر دارای روند افزایشی بوده است و همه پارامترها به جز TDS، در دوره زمانی مورد بررسی بر اساس طبقه بندی سازمان بهداشت جهانی در حد مجاز قرار داشتند. نتایج رتبه‌بندی پارامترها نشان داد، TDS، کلر و منیزیم بیشترین تاثیر را بر کیفیت منابع آب زیرزمینی آبخوان داشته‌اند و همچنین پارامتر منیزیم بیشترین و TDS کمترین تغییر را در بین سال‌های 1379 تا 1399 دارا بود. کاربرد شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GQI) در این پژوهش نشان داد که کیفیت کلی آبخوان یزد- اردکان، حتی با توجه به افت نسبتا زیاد آب‌زیرزمینی، در ابتدا و انتهای دوره زمانی مورد بررسی در رده‌ی متوسط (80-60) و قابل قبول قراردارد و کاهش کیفیت در این دوره بسیار کم و قابل چشم‌پوشی است. نتایج نهایی پژوهش حاضر نشان‌ داد،آب انتقالی با کیفیت مناسب توانسته افزایش میزان کل جامدات محلول، سولفات و سدیم را کنترل کند و موجب افزایش کلر در این مناطق شود. در انتها مشخص شد، تغییرپذیری مکانی آلاینده‌های مختلف و طیف گسترده پارامترهای اندازه‌گیری شده و  به‌طورکلی توصیف کیفیت آب،امری دشوار است؛ بنابراین استفاده ازشاخص‌های کیفیت آب می‌توانند شرایط کلی کیفیت آب را به‌طورخلاصه و قابل‌درک ارائه کند.

چکیده در بسیاری موارد بعد از وقوع سیل به اطلاعاتی درباره مشخصات سیلاب در بالادست یک موقعیت مشخص نیاز است و ممکن است رودخانه در آن نقطه فاقد ایستگاه آب‌سنجی باشد یا داده­برداری در زمان سیلاب انجام نشده باشد. در روندیابی معکوس، محاسبات از مقطع پایین‌دست به صورت گام به گام به سمت مقطع بالادست رودخانه صورت می­گیرد و هیدروگراف ورودی بر اساس مشخصات هیدرولیکی رودخانه و هیدروگراف پایین­دست تولید می‌شود. در مطالعه حاضر روندیابی معکوس هیدرولیکی سیلاب به روش­های موج سینماتیک و موج دینامیک انجام شد؛ و اعمال مقدار نفوذ یا نشت که در خشک رودها بسیار مهم است، با جفت کردن رابطه نفوذ گرین- آمپت در معادله پیوستگی جریان انجام شده است. باوجود ماهیت ناپایدار مدل‌های روندیابی معکوس، به ویژه زمانی که عمق یا دبی اولیه جریان صفر است، با انتخاب پارامترهای وزنی مناسب ورودی به مدل، این فرایند با موفقیت انجام شد. قابلیت کاربرد مدل عددی توسعه یافته با استفاده از دو سری داده اندازه­گیری شده و واقعی بررسی شد و نتایج نشان داد مدل عددی پیشنهادی، دبی اوج هیدروگراف ورودی یا بالادست را تا دقت 99 درصد و زمان اوج را تا دقت 97 درصد بازیابی نموده است. این نتایج قابلیت استفاده از مدل­های روندیابی هیدرولیکی معکوس سیلاب در خشک­رودها را تایید می­نماید.

چکیده حدود 8/53 درصد سرباره مس را اکسیدهای آهن به خود اختصاص می­دهند، لذا در این مطالعه تأثیر سرباره مس به همراه ترکیبات آلی بر میزان آهن کل برگ، رنگدانه­های فتوسنتزی، شاخص SPAD، فعالیت آنزیم­های گیاهی (گایاکول پراکسیداز و گلوتاتیون پراکسیداز) و میزان آهن فعال در گیاه سورگوم (Sorghum bicolor) رقم اسپید فید به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار ارزیابی شد. تیمارهای آزمایشی شامل 5 سطح ماده آلی (پوست پسته و کود گاوی در دو سطح 2 و 4 درصد وزنی و نمونه شاهد بدون ماده آلی) و 11سطح آهن (شاهد یعنی بدون کاربرد مواد حاوی آهن (S)، سکوسترینFeEDDHA (Seq)⁶ به میزان 5 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک، سرباره مس به میزان 10 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک (S₂)، سرباره مس به میزان 20 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک (S₄)، سرباره مس به میزان 10 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک همراه با گوگرد (S₂S^°)، سرباره مس به میزان 20 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک همراه با گوگرد (S₄S^°)، سرباره مس به به میزان 10 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک همراه با گوگرد و تیوباسیلوس(S₂S^°T)، سرباره مس به میزان 20 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک همراه با گوگرد ((S₄S^°T، سرباره اسیدی شده مس به میزان 10 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک (S_2a)، سرباره اسیدی شده مس به میزان 20 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک  (S_4a)و محلول‌پاشی برگی آهن از منبع کود کلات (Fe-EDTA⁷) با غلظت 5 در هزار) بودند. نتایج نشان داد تیمار 4 درصد وزنی کود گاوی با سرباره به میزان 20 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک (C₄S₄) و تیمار 4 درصد وزنی کود گاوی با سرباره به میزان 20 میلی­گرم آهن در کیلوگرم خاک همراه با گوگرد و تیوباسیلوس(C₄S₄S°T)  بیش­ترین تأثیر را در افزایش شاخص­های مد نظر داشتند، به­طوری­که بیشترین میزان آهن فعال برگ­های جوان توسعه یافته (54 میلی­گرم در کیلوگرم) در تیمار (C₄S₄S°T) مشاهده شد که در مقایسه با تیمار شاهد (17 میلی­گرم در کیلوگرم) افزایش معناداری نشان داد. بررسی ضرایب همبستگی نشان داد که آهن فعال برگ­های جوان توسعه یافته گیاه سورگوم در مقایسه با غلظت آهن کل برگ­ها همبستگی بیشتری با شاخص­های فیزیولوژیک گیاه سورگوم نشان داد. لذا می­توان استفاده از غلظت آهن فعال برگ­های جوان توسعه یافته گیاه به­عنوان شاخص تشخیص کمبود آهن در گیاه به جای آهن کل گیاه را توصیه نمود. 

چکیده نانوذرات نقره (AgNPs) به دلیل خاصیت ضد میکروبی خود در بسیاری از محصولات تجاری استفاده می‌شوند. با توجه به مصرف بالای AgNPs آزاد شدن آن در محیط زیست دور از انتظار نمی‌باشد. AgNPs به عنوان یک آلاینده نو ظهور پذیرفته شده است و برای اکثر جوامع باکتریایی و قارچی سمی است. اگر چه انتظار می‌رود رفتار AgNPs در محیط پیچیده خاک تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار بگیرد که بر روی خاصیت ضد میکروبی آن تاثیر می‌گذارد. به دلیل آگاهی از خطرات زیست محیطی و ارزیابی اثرات AgNPs بر فعالیت میکروبی خاک آزمایشی با دو شکل نقره (یونی و نانو) در 2 بازه زمانی انجام شد. غلظت‌های 5/0، 5، 10، 50 و 100 میلی‌گرم AgNPs و AgNO₃ بر مبنای نقره به هر کیلوگرم خاک خشک اضافه و گرماگذاری شد. تاثیر هر دو ترکیب بر تنفس برانگیخته میکروبی، تعداد باکتری‌های هتروتروف، فعالیت آنزیم اوره‌آز و دهیدروژناز و جمعیت همه باکتری­های خاک با استفاده از qPCR برآورد شد. در نهایت با استفاده از شاخص­های زیستی فوق، نمودار شاخص زیستی کیفیت خاک رسم شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت AgNPs و AgNO₃، فعالیت دهیدروژناز و اوره‌آز خاک، تنفس برانگیخته میکروبی و تعداد باکتریای‌های خاک کاهش پیدا کرد؛ اما با گذشت زمان فقط فعالیت اوره‌آز خاک و جمعیت باکتری‌های هتروتروف افزایش پیدا کرد. نتایج شاخص زیستی کیفیت خاک نشان داد با افزایش غلظت AgNPs و AgNO₃ و گذشت زمان این شاخص نسبت به تیمار شاهد کاهش پیدا کرد. نتایج این پژوهش نشان داد که بازدارندگی نقره به شکل یونی بر فعالیت میکروبی خاک به ویژه فعالیت آنزیم دهیدروژناز بیشتر از شکل نانو آن بود. در حالی‌که فراوانی نسبی جمعیت باکتریایی خاک کاهش بیشتری در تیمار AgNPs نسبت به تیمار AgNO₃  نشان داد.

چکیده خشکسالی یک فاجعه طبیعی پیچیده است که در سطح جهان زیاد اتفاق می‌افتد. رطوبت‌خاک به عنوان مستقیم‌ترین و مهم‌ترین متغیر توصیف خشکسالی، از جمله اطلاعات اساسی برای نظارت از راه دور بر وقایع خشکسالی و تخمین عملکرد محصول می‌باشد. برای کاهش نمونه‌برداری میدانی و استفاده همزمان از مدل‌های گیاهی برای تخمین عملکرد محصول استفاده از تصاویر ماهواره‌ای سهل‌ترین راه حل می‌باشد. در این پژوهش، با استفاده از روشی رطوبت‌خاک با فضای بازتاب طیفی نزدیک به مادون قرمز در مقابل باند طیفی قرمز (NIR- Red) تخمین و توسعه داده شد. در ابتدا فضای انعکاس طیفی NIR-Red پس از تصحیحات اتمسفری به صورت نمودار با استفاده از تصاویر ماهواره Landsat 7 و سنجنده ETM⁺ با روش اصلاح شده هندسی ایجاد شد. سپس با استفاده از معادله خط برازش شده در این نمودارها، مقادیر با محاسبات ریاضی به رطوبت حجمی تبدیل و با میانگین مقادیر رطوبت‌خاک اندازه‌گیری شده در دشت نیشابور (خراسان‌رضوی) در وسعت 13 هکتار در شش روز در طی دوران کشت محصول مقایسه و اعتبارسنجی شد. نتایج نشان داد برآورد رطوبت‌خاک که با روش هندسه فضایی در سطح خاک صورت گرفت با توجه به تطابق شش تصویر ماهواره‌ای از لحاظ زمان با اندازه‌گیری‌های میدانی، شاخص آماری NRMSE برابر 18 درصد بدست آمد که می‌توان دقت انجام کار را به غیر از زمان‌های 28 نوامبر و 30 دسامبر که وضعیت ابرناکی وجود داشت و باعث شد تصویربرداری خطای بیشتری داشته باشد، رضایت‌بخش دانست. بنابراین نتیجه‌گیری شد که مدل ساده و کارآمد هندسه فضایی Red-NIR توانایی زیادی برای تخمین رطوبت سطح خاک در شرایط جوی مساعد را داشته باشد و می‌توان از این روش برای مدل‌سازی گیاهی به عنوان اطلاعات ورودی استفاده نمود.

چکیده تفکیک صحیح واحدهای زمین­نما گام مهمی در مدیریت منابع اراضی و خاک در جهت نیل به توسعه پایدار و حفظ محیط زیست است. بنابراین در این پژوهش کارایی نقشه­های ژئوپدولوژی در سطح فاز زمین­ریخت با هدف افزایش خلوص واحدهای نقشه، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور پس از تفکیک و ترسیم واحدهای ژئومورفیک طبق ساختار پیشنهادی روش ژئوپدولوژی در سطح زمین­ریخت، بزرگترین و گسترده­ترین واحد نقشه با استفاده از ویژگی­های مورفومتری و پوشش گیاهی به سطح فاز زمین­ریخت تفکیک گردید. پس از حفر، تشریح و طبقه­بندی 31 خاکرخ مطالعاتی، پراکندگی خاک­های واقع شده در هر واحد نقشه فاز زمین­ریخت با استفاده از احتمالات شرطی و شاخص­های تنوع از جمله شاخص شانن، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با توجه به نرمال بودن توزیع شاخص تفرق شانن محاسبه شده، از آزمون آماری t به­منظور بررسی معنی­دار بودن تفاوت موجود بین واحدهای نقشه تفکیک شده، استفاده شد. نتایج حاصل از مطالعه نشان دهنده کاهش شاخص­های تفرق و افزایش احتمالات شرطی در واحدهای فاز زمین­ریخت در مقایسه با واحد زمین­ریخت انتخابی بود. نتایج همچنان نشان داد استفاده از ویژگی پوشش گیاهی نسبت به سایر ویژگی­های محیطی در تفکیک واحدهای فاز زمین­ریخت و ارائه واحدهای نقشه­های همگن موثر بوده است. به­طوری که حداکثر احتمال مشاهده خاک­های غالب منطقه مطالعاتی از 25/32 درصد در واحد زمین­ریخت به 63/52، 75 و 50/87 درصد در واحدهای نقشه فاز زمین­ریخت افزایش و شاخص تفرق شانن نیز از 59/1 در واحد زمین­ریخت به 36/1، 56/0 و 37/0 در واحدهای نقشه فاز زمین­ریخت کاهش پیدا کرده است. استفاده از سایر ویژگی­های محیطی جهت افزایش خلوص واحدهای نقشه فاز زمین‌ریخت در مطالعات آتی پیشنهاد می­گردد.

چکیده هدف از این پژوهش تحلیل هواشناختی الگوهای گردشی بزرگ مقیاس جوی بارش­های فراگیر و سیل­آسا در نیمه گرم سال در جنوب شرق ایران است. در ابتدا بر اساس داده­های بارش شش ایستگاه سینوپتیک استان سیستان و بلوچستان طی دوره آماری (2018-1979)، برای استخراج روزهای بارشی، شدت بارش با آستانه صدک نودم و فراگیری بارش با رخداد بارش همزمان مساوی یا بیشتر از نیمی از ایستگاه­ها تعیین شد. فراسنج­های فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، رطوبت ویژه، چرخندگی نسبی، مؤلفه­های باد در ترازهای مختلف جو از مرکز پیش بینی­های میان مدت اروپایی  نسخه بازکاوی شده ERA5 دریافت شد. بررسی شرایط ترمودینامیکی این سامانه­ها نشان داد که در الگوی اول پر ارتفاع تشکیل شده بر روی شبه قاره هند در تراز میانی به صورت یک مانع عمل کرده و مانع حرکت طوفان به طرف شرق شده و منجر به هدایت طوفان به سمت شرق ایران شده است. الگوی دوم به نحوه­ی توزیع پراکندگی فشار بر روی زمین در این روز مربوط است. الاکلنگ فشاری ناشی از بلاکینگ امگا مناطق جنوب شرقی ایران را تحت تاثیر قرار داده است. الگوی سوم با عمیق شدن تراف میانی اتمسفر و قرارگیری منطقه در زیر محور فرود توام بوده است. منبع رطوبتی الگوی دوم و سوم یک رودخانه اتمسفری بوده که با سوگیری شمال شرقی از استوا به حرکت درآمده و به جنوب شرق ایران رسیده است. در هر سه الگو شار رطوبت از سطح زمین تا تراز 700 هکتوپاسکال برقرار بوده و مقدار رطوبت به علت چینش و ارتفاع ناهمواری­ها از جنوب به شمال استان کاهش پیدا کرده است. از آنجا که گرمایش جهانی منجر به افزایش دمای سطح آب اقیانوس­ها و دریاها بعنوان منابع تامین رطوبت بارش شده است، انتظار می­رود بر اساس الگوهای شناسایی شده در این پژوهش، در این پژوهش در دهه­های آتی شاهد بارش­های سیل­آسای بهاره و تابستانه­ی بیشتری در استان سیستان و بلوچستان خواهیم بود.

چکیده یکی از مسائل مهم کنونی بشر تولید مواد غذایی بیشتر برای جمعیت رو به رشد جهان است. اقلیم هر منطقه اهمیت بسزایی در بخش کشاورزی و میزان تولیدات آن دارد. کشور ایران یکی از کشورهای خرماخیز جهان است که از نظر تولید و صادرات خرما در جهان، رتبه دوم را دارا می‌باشد. این گیاه دارای ۲۰۰ جنس و ۴۰۰۰ گونه است که هر کدام توانایی تطبیق با منطقه‌ای از مناطق خشک را دارد و می‌تواند در محل مناسب خود بیشترین تولید و بازده اقتصادی را داشته باشد. با توجه به پدیده‌ی گرمایش جهانی و چالش‌های پیش‌آمده ناشی از آن، برنامه‌ریزان در تلاش هستند با آگاهی از شرایط اقلیمی کنونی و آتی و انتخاب گیاهان پایا با عمر طولانی‌تر حداکثر بازدهی اقتصادی را از هر منطقه به دست آورند. لذا یکی از بهترین مدل‌ها جهت شناخت رویشگاه‌های بالقوه کشت، مدل حداکثر آنتروپی است. در تحقیق حاضر، مدل CCSM4 با سناریوهای RCP2.6، RCP4.5، RCP6.0 و RCP8.5 برای پیش‌نگری و استعدادیابی مناطق مختلف کشور برای دو رقم خرمای حلاوی و گنطار انتخاب و مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان داد که پراکنش و سطح زیر کشت ارقام خرمای گنطار و حلاوی متفاوت است و در دوره‌های آتی سطح مطلوب کشت رقم گنطار کاهش و سطح مطلوب کشت رقم حلاوی افزایش خواهد یافت. آزمون جک‌نایف نشان داد که این مدل در پیش‌بینی قلمرو مطلوب کشت بر اساس معیار سطح زیر نمودار (⁴AUC) موفق بوده است (بالاتر از ۹۰/۰).