آب و خاک

چکیده نیترات یکی از مهم‌ترین آلاینده‌ها در منابع آبی می‌باشد که سبب بروز مشکلات زیست‌محیطی و بهداشتی می‌شود. این پژوهش با هدف بررسی همدماهای جذب لانگمویر و فروندلیچ، در توصیف جذب نیترات توسط اشکال مختلف زغال‌های زیستی انجام شد. در این پژوهش پس از انجام پیش‌آزمایشات بهینه‌سازی دوز جاذب در نسبت‌های 1/0، 3/0، 5/0، 8/0 و 1 گرم از جاذب و 40 میلی‌لیتر محلول نیترات، غلظت‌های 20، 45، 80، 100، 150 و 200 میلی‌گرم در لیتر محلول نیترات (از منبع نیترات پتاسیم) مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای آزمایشی شامل زغال زیستی (B)، زغال زیستی و اولتراسونیک (BU)، زغال زیستی با پوشش آهن(III) (BF)، زغال زیستی با پوشش آهن(III) و اولتراسونیک (BFU)، زغال زیستی با پوشش روی (BZ) و زغال زیستی با پوشش روی و اولتراسونیک (BZU) و تعداد تکرار 3 عدد بود. نتایج نشان داد تیمارهای BF و BFU به‌ترتیب با مقادیر جذب 34/3 و 66/3 میلی‌گرم بر گرم دارای ماکزیمم ظرفیت جذب بود. همدمای فروندلیچ، با توجه به مقادیر ضرایب تعیین بالاتر و RMSE کمتر برازش بهتری را برای داده‌های جذب نشان داد. در بررسی همدمای فروندلیچ، مقادیر n (درجه‌ی همگنی سطوح جذب‌کننده)، برای تیمارهای BF و BFU (با مقادیر بین 2 تا 10) نشان‌دهنده‌ی همدما از نوع مطلوب بود. مقادیر بالای ظرفیت جذب (K_F) به‌دست آمده برای BF و BFU که به‌ترتیب 414/1909 و 22/1484 ((mg g^-1)(L mg^-1)^1/n) است، نشان‌دهنده‌ی ظرفیت جذب بالای این جاذب‌ها برای نیترات است. مقایسه‌ی مقادیر به‌دست آمده برای درصد حذف نیترات از محلول، ضریب تعیین همدماها و نیترات جذب‌شده در واحد وزن ماده‌ی جذب‌کننده (q_e)، نشان داد اولتراسونیک اثرات مثبتی بر فرآیند جذب نیترات توسط بیوچار دارد.

چکیده مخازن سدها از منابع حیاتی تأمین­آب جوامع بشری محسوب می­شوند که آگاهی­داشتن از مقدار حجم آب ذخیره­شده در آن­ها امری ضروری است. استفاده از اشل و منحنی حجم-سطح-ارتفاع مخزن که به­کمک عملیات نقشه­برداری تهیه می­شود، روش معمول برای تخمین ظرفیت ذخیره­سازی مخازن می­باشد. با گذشت­زمان و وقوع رسوب­گذاری­های متعدد، منحنی حجم-سطح-ارتفاع مخزن تغییر می­کند که استفاده مجدد از آن نیازمند تصحیح این منحنی است. عملیات هیدروگرافی مخازن با­استفاده از ابزاری مثل اکوساندر روشی مرسوم برای تصحیح این منحنی­است که علاوه بر پرهزینه بودن، زمان­بر نیز می­باشد. در سال­های اخیر مطالعات مختلفی برمبنای سنجش­از­دور با هدف تخمین حجم آب­ذخیره­شده در مخازن، به­محاسبه سطوح آب برای ترسیم منحنی حجم-سطح-ارتفاع پرداخته­اند. اساس کار این مطالعات تفکیک پهنه­های آب­وخشکی به­کمک شاخص­های طیفی، محاسبه سطوح­آب و ترسیم منحنی­های سطح-ارتفاع مخازن با­استفاده از روابط خطی یا چندجمله­ای­ها می­باشند. محدودیت این روش­ها عدم­دقت مناسب روابط خطی یا چندجمله­ای در برازش منحنی سطح-ارتفاع مخزن برای نقاط ابتدایی و انتهایی بازه تغییرات عمق­آب است. در این پژوهش با هدف رفع­محدودیت روابط خطی و چند­جمله­ای برای پیش­بینی دقیق نقاطی از منحنی سطح-ارتفاع مخزن که داده­های مشاهداتی به­دلیل عدم وقوع موجود نیستند، از ترسیم منحنی هیپسومتریک به­روش استرالر اصلاح­شده استفاده شده است. با­استفاده از منحنی هیپسومتریک می­توان ظرفیت ذخیره­سازی مخزن بین سطوح­آب متوالی را محاسبه کرد و حجم­نهایی آب ذخیره­شده در آن­را به­دست آورد. براین اساس با مقایسه حجم آب ذخیره­شده در زمان فعلی و ظرفیت ذخیره­سازی طراحی­مخزن در زمان شروع بهره­برداری، نرخ رسوب­گذاری و عمر مفید مخزن سد نگارستان برآورد شد. نتایح نشان­داد که در بازه­زمانی 9 ساله، ظرفیت ذخیره مخزن در تراز سطح آب حدود 5/189 متر که معادل تراز تقریبی تاج سرریز می­باشد، از حدود 24 به 20 میلیون­متر مکعب کاهش یافته­است که بر­این اساس نرخ متوسط رسوبگذاری سالانه مخزن حدود 6/1 درصد برآورد شد. همچنین در این­مدت، تراز کف مخزن سد نگارستان به­دلیل انباشته­شدن رسوبات به‌طور متوسط حدود 10 متر افزایش داشته است و کمترین تراز کف­مخزن از 160 به حدود 170 متر رسیده است. مطابق نتایج به­دست­آمده از این پژوهش و با فرض ثابت بودن شرایط اقلیمی، عمرمفید مخزن سد نگارستان از ابتدای سال 1403 حدود 53 سال برآورد شد.

چکیده شناسایی استراتژی‌های آبیاری کارآمد و اثر آن‌ها بر عملکرد گیاه و بهره‌وری آب موضوع درخور توجهی می‌باشد. هدف از انجام این پژوهش تعیین اثر کم‌آبیاری و کم‌آبیاری تنظیم شده بر عملکرد و بهره‌وری آب در گیاه هندوانه بود که با آزمایشی به‌صورت بلوک‌های کامل تصادفی با 8 تیمار شامل سه سطح آبیاری 100، 70 و 50 درصد نیاز آبی گیاه (تبخیر و تعرق) و 5 سطح آبیاری تنظیم شده شامل 50 درصد نیاز آبی مراحل گیاهچه، ساقه‌دهی، گلدهی، توسعه میوه و بلوغ میوه با سه تکرار، تحت خاکپوش پلاستیک سیاه، طی سال‌های 1401-1399 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی جنوب استان کرمان انجام شد. سال نخست، عمق کل آب آبیاری در تیمارهای فوق‌الذکر به‌ترتیب 444، 321، 237، 413، 389، 435، 345 و 425 و سال دوم 427، 303، 223، 395، 373، 416، 331 و 405 میلی‌متر بود. نتایج نشان داد بیشترین و کمترین عملکرد (به‌ترتیب 1/60 و 3/16 تن در هکتار) در تیمارهای آبیاری کامل و آبیاری 50 درصد مشاهده شد، در بین تیمارهای کم‌آبیاری تنظیم شده، آبیاری 50 درصد مرحله گیاهچه، نزدیک‌ترین تیمار به آبیاری کامل و آبیاری 50 درصد مرحله توسعه میوه کمترین عملکرد را داشت. بیشترین مقادیر بهره‌وری آب، به آبیاری 50 درصد مراحل ساقه‌دهی و گیاهچه (به‌ترتیب 9/15 و 1/15 کیلوگرم بر متر مکعب) تعلق داشت. آبیاری 50 درصد مرحله بلوغ میوه برخلاف آبیاری 50 درصد، سبب بهبود ویژگی‌های کیفی نظیر مواد جامد محلول، ویتامین ث، ماده خشک، لیکوپن و مزه میوه شد. بطور کلی کم‌آبیاری تنظیم شده نسبت به کم‌آبیاری بدلیل کاهش عملکرد کمتر، افزایش بهره‌وری آب و کیفیت میوه در هندوانه نتایج مطلوب‌تری داشت که در مواجه با محدودیت آب می‌تواند قابل‌توجه باشد.

چکیده مطالعه الگوی کاربری/پوشش اراضی و کسب اطلاعات درست و به‌روز در این خصوص از گام‌های نخست در مدیریت اراضی است. تحقیق حاضر در منطقه‌ای با وسعت 8000 هکتار از اراضی شهرستان سراب به‌منظور بررسی امکان تفکیک حداکثری و نقشه‌برداری دقیق پدیده‌های زمینی مرتبط با کاربری/پوشش اراضی انجام شد. الگوی کاربری/پوشش منطقه مورد مطالعه با استفاده از باندهای مرئی، NIR و SWIR سنجنده OLI و به کمک الگوریتم ماشین‌بردار پشتیبان و حداکثر احتمال طبقه‌بندی شدند. سپس به‌منظور بهبود کیفیت نقشه کاربری/پوشش اراضی، نقشه DEM و سه گروه شاخص طیفی شامل شاخص‌های پوشش گیاهی (NDVI-SAVI-LAI-EVI1-EVI2)، شاخص‌های خاک (BSI-BSI3-MNDSI-NBI-DBSI-NBLI) و شاخص‌های تلفیقی مستخرج از تصاویر ماهواره‌ای (TLIVI-ATLIVI-LST-) بررسی و شاخص‌های منتخب مجدد در الگوریتم طبقه‌بندی برتر وارد و کیفیت نقشه‌های خروجی مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسه نتایج محاسبه صحت کلی طبقه‌بندی و ضریب کاپا نشان داد که در تمامی ترکیبات باندی به‌کار رفته، روش ماشین‌بردار پشتیبان عملکرد بهتری نسبت به روش حداکثر احتمال داشته است. سپس، شاخص‌هایی که بیشترین تأثیر را در افزایش صحت طبقه‌بندی داشتند انتخاب و مجدداً عملیات طبقه‌بندی فقط با روش ماشین‌بردار پشتیان انجام شد و تا حصول بیشترین مقادیر پارامترهای ارزیابی صحت نقشه تکرار شد. نتایج نشان داد از شاخص‌های گیاهی، شاخص LAI با بیشترین تأثیر باعث افزایش 64/2 درصدی صحت طبقه‌بندی، از شاخص‌های خاک، شاخص‌های BSI و MBI مطلوب‌ترین عملکرد را داشته و ‌به‌ترتیب باعث افزایش 95/1 و64/1 واحدی صحت طبقه‌بندی شده و از شاخص‌های تلفیقی، LST و ALTIVI به‌ترتیب موجب افزایش 75/2 و 35/2 واحدی درصد صحت طبقه‌بندی شدند. در نهایت فرآیند طبقه‌بندی با استفاده از پنج باند سنجنده OLI (باندهای مرئی+NIR+SWIR1) و شاخص‌های منتخب شامل LAI، BSI، MBI، LST و ALTIVI و الگوریتم‌ ماشین بردار پشتیبان انجام و صحت طبقه‌‌بندی و ضریب کاپا به‌ترتیب 24/85 % و 82/0 محاسبه و منطقه مورد مطالعه به دوازده کلاس کاربری/پوشش اراضی تفکیک شد. در نهایت به‌منظور بهره‌گیری از نقشه کاربری/پوشش اراضی در مدیریت پایدار اراضی توصیه به تهیه این نقشه در دو مرحله شامل انتخاب الگوریتم برتر و در گام بعد استفاده از شاخص‌های طیفی می‌باشد.

چکیده فلزات سنگین آلاینده‌های پایدار خاک هستند که سلامت محیط­زیست و انسان را به خطر می‌اندازند. استفاده از مواد اصلاح کننده خاک مانند بیوچار و کربن فعال به‌عنوان روشی مؤثر برای کاهش تحرک فلزات سنگین در خاک مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، اثر ضایعات آلی (کاه و کلش گندم، پوست سخت گردو و بادام کاغذی)، بیوچار و کربن فعال تولید شده از آن­ها بر غیرمتحرک کردن فلزات سنگین سرب، روی و کادمیوم و رشد گیاه ذرت در خاک آلوده در شرایط گلخانه‌ای بررسی شد. بیوچارها در دو دمای ۳۰۰ و ۵۰۰ درجه سلسیوس تولید و سپس با اسید فسفریک فعال و تیمارهای آزمایش در چهار سطح (0، 5/2، 5 و 10 درصد وزنی) و در سه تکرار به یک خاک آلوده اضافه شدند. نتایج نشان داد ضایعات آلی، بیوچارها و کربن‌های فعال، غلظت فلزات سنگین قابل­دسترس در خاک را در سطح احتمال 5 درصد به‌طور معنی‌داری کاهش دادند. کربن‌های فعال بیشترین و ضایعات آلی کمترین اثر را داشتند. کمترین غلظت فلزات سرب، کادمیوم و روی قابل عصاره­گیری با DTPA مربوط به تیمار کربن فعال ۵۰۰ درجه سلسیوس حاصل از بیوچار کاه و کلش گندم 500 درجه سلسیوس و سطح مصرف ۱۰ درصد به­ترتیب با مقادیر 6/1، 5/4 و 464 میلی­گرم در کیلوگرم خاک بود که به­ترتیب 46/99، 67/83 و 96/63 درصد غلظت فلزات سنگین قابل جذب را نسبت به تیمار شاهد کاهش دادند. کمترین غلظت فلزات سنگین در بخش هوایی و ریشه گیاه ذرت مربوط به همین تیمار و سطح مصرف بود. کمترین غلظت سرب، روی و کادمیوم در بخش هوایی به­ترتیب 67/71، 67/490 و 67/1 میلی­گرم در کیلوگرم و در بخش ریشه به­ترتیب ۲۰۶، ۱۰۹۵ و ۲۰ میلی­گرم در کیلوگرم ماده خشک گیاهی بود. بیشترین وزن خشک بخش هوایی و ریشه در همین تیمار و سطح مصرف 5 درصد به­ترتیب با مقادیر 76/5 و 84/1 گرم در گلدان مشاهده شد. نتایج این پژوهش نشان داد بکار­گیری کربن فعال می‌تواند به‌عنوان یک روش کارآمد و پایدار برای پاکسازی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین و افزایش رشد گیاهان در نظر گرفته شود.

چکیده بررسی تغییرات وقایع حدی ناشی از گرمایش جهانی و تغییر اقلیم و ارزیابی اثرات آنها بر بخش‌های مختلف جامعه بسیار مهم است. هدف از این تحقیق بررسی تغییرات شاخص‌های حدی دما در شمال‌غرب ایران و ارتباط آنها با گردش کلی جو می­باشد. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده­های دمای روزانه 20 ایستگاه سینوپتیک شمال غرب ایران در دوره 25 ساله (2010-1986) شاخص­های حدی دما محاسبه شد و سپس نقشه­های توزیع مکانی این شاخص­ها ترسیم گردید. برای بررسی تغییرات گردش کلی جو و تأثیر آن بر وقایع حدی نیز، داده­های گردش جو برای دوره آماری 1985-1961 به‌عنوان نماینده اقلیم پیشین و دوره آماری 2016-1986 به‌عنوان دوره تظاهر تغییر اقلیم بر اساس داده­های باز تحلیل NCEP/NCAR دریافت گردید. سپس نقشه­های تفاضل با استفاده از پارامترهای ارتفاع ژئوپتانسیل و چرخندگی نسبی تراز 500 هکتوپاسکال، امگای سطح زمین، ضخامت جو و دمای هوای سطح زمین ترسیم گردید. نتایج بررسی تغییرات شاخص­های حدی نشان داد در اکثر ایستگاه­های شمال­غرب ایران شاخص‌های حدی سرد رو به کاهش است، درحالی‌که شاخص‌های حدی گرم افزایش یافته است. بررسی تأثیر گردش کلی جو بر تغییرات شاخص‌های حدی نیز نشان داد که تقویت گردش آنتی‌سیکلونی و افزایش ارتفاع ژئوپتانسیل از طریق افزایش پایداری جو، تغییرات اقلیمی در شمال غرب ایران را تشدید نموده است. بررسی نقشه‌های تفاضل دمای فصلی نیز حاکی از این است که کل منطقه در فصول گرم و سرد سال با افزایش دما و تنها شمال استان آذربایجان غربی اندکی کاهش دمای دوره سرد سال را منعکس می‌سازد که معنادار نمی‌باشد.

چکیده هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی نقش پرارتفاع عربستان بر بارش­های فرین دوره سرد سال ایران است. به این منظور با استفاده از داده­های ایستگاهی بارش روزانه ایران، روزهای با بارش فرین استخراج شد. 7 الگو با بیشترین بارش فرین و بیشترین همگنی مکانی جهت تحلیل­های سینوپتیکی انتخاب گردید. با استفاده از داده­های ERA5 نقشه­های ارتفاع ژئوپتانسیل و رطوبت ویژه ترسیم گردید. نتایج حاکی از آن است که پرارتفاع عربستان براساس موقعیت مکانی و تعامل با الگوهای گردشی عرض میانی نقش مهمی در تأمین رطوبت بارش­های فرین فصل سرد سال ایران دارد. موقعیت مکانی و میزان گسترش آن تحت­تأثیر نفوذ حاره­ای سامانه­های غربی در 2 تراز زیرین و میانی تغییر می­یابد. بیشترین حاکمیت بر روی ایران را در تراز زیرین دارد زیرا در ترازهای بالاتر به علت نفوذ بیشتر شاخه جنوبی بادهای غربی، موقعیتی جنوبی­تر یافته و اثرات آن بر ایران کاهش می­یابد. طوری­که از تراز 600 هکتوپاسکال به بالا تأثیری بر ایران ندارد. تعامل پرارتفاع عربستان با سامانه­های عرض میانی منجر به شکل­گیری رودخانه جوی با منشا حاره­ایی می­شود. در عین­حال عاملی مهم در انتقال رطوبت به شرق آفریقای مرکزی در منطقه حاره می­باشد که محل منشاء شکل­گیری رودخانه جوی است. در سطح زمین پرارتفاع عربستان رطوبت دریای عرب و خلیج فارس را به نواحی جنوب، جنوب­غرب، غرب و شمال غرب می­رساند و مانع از ورود گسترده کم­فشار ترکیه به شمال­غرب و غرب ایران می­شود و با حاکمیت بر روی دریای سرخ جنوبی مانع ورود کم­فشار سودان به خاورمیانه است. این نتیجه نشان می­دهد که کم­فشار سودان و مدیترانه عامل اصلی تمام بارش­های فرین فراگیر فصل سرد سال ایران نیستند. اگرچه پرارتفاع عربستان مانع ورود سامانه­های بارشی به درون ایران است اما در تأمین رطوبت بارش­های فرین فراگیر مناطق جنوب و نیمه غرب ایران هم به‌صورت ایجاد رودخانه جوی در تعامل با سردچال عرض میانی و هم انتقال رطوبت از طریق جریان واچرخندی خود به درون ایران نقش بسیار مهمی دارد.