مقالات آب و خاك (علوم و صنايع كشاورزي)

گرگان رود يکي از سه رودخانه اصلي استان گلستان مي باشد که نقش مهمي در تامين آب استان گلستان دارد. به منظور بررسي کيفيت آب گرگان رود و همچنين برآورد حداکثر بار آلودگي مجاز قابل تخليه به آن، از آمار 8 ايستگاه اندازه گيري کيفيت آب اين رودخانه استفاده به عمل آمد. وضعيت خودپالايي اين رودخانه با دو روش تجربي استريتر - فيليپس و آماري مورد بررسي قرار گرفت. هيچ يک از اين روش ها نشان دهنده وضعيت نامطلوب خودپالايي براي اين رودخانه در شرايط متوسط و کم آبي نمي باشد. مقدار BOD مشاهده شده اين رودخانه در ايستگاه تمر - قره قوزي با مقدار 7/9 ميلي گرم بر ليتر بوده و تا قبل از محل سد وشمگير، مقدار BOD مشاهده شده در برخي نمونه ها، بيش از مقدار مجاز بوده ولي اين مشکل در پايين دست محل سد مشاهده نگرديده است. همچنين متوسط سالانه مقدار BOD از مقدار 7/1 ميلي گرم بر ليتر در ايستگاه ورودي گنبد تا 48/2 ميلي گرم بر ليتر در ايستگاه هاي تمر - قره قوزي و ورودي آق قلا متغير است. نتايج محاسبات خودپالايي نشان مي دهد در وضعيت موجود مشکلي از جهت تخليه بار آلودگي به گرگان رود وجود ندارد.

 نسخه قابل چاپ

نفوذپذيري يکي از مهم ترين پارامترهاي فيزيکي خاک ها و از داده هاي بنيادي طرح هاي آبياري و زه کشي است. اگرچه براي توصيف اين پديده، تاکنون روش ها و روابط مختلف تئوري و يا تجربي ارايه شده، ولي هنوز هم از جنبه هاي تطابق و امکان کاربرد علوم جديدي نظير روش شبکه هاي عصبي مصنوعي در پيش بيني اين پديده، جاي تحقيق و بررسي وجود دارد. در تمام روش هاي موجود براي تعيين روابط نفوذ، انجام آزمايش هاي زمان بر و پرهزينه صحرايي الزامي است. همچنين وجود عبارت هاي غيرخطي در روابط حاکم بر پديده نفوذپذيري، مدل سازي آن را امري مشکل نموده است. از طرفي امروزه توانمندي هاي روش شبکه هاي عصبي مصنوعي در مدل سازي مسايل غيرخطي باعث شده تا در علوم مختلف مهندسي به موازات کاربرد روش هاي متداول، از روش شبکه هاي عصبي نيز استفاده شود. درتحقيق حاضر شبکه هاي عصبي مصنوعي به عنوان روشي جديد به منظور تخمين مقادير نفوذپذيري نهايي خاک ها به کار گرفته شده است. در اين تحقيق در مدل شبکه عصبي مصنوعي تهيه شده، پارامترهاي فيزيکي خاک از جمله درصد مواد آلي، وزن مخصوص حقيقي و ظاهري، تخلخل و همچنين پارامترهاي شيميايي آن نظير اسيديته و ميزان سديم به عنوان ورودي و در مقابل مقادير نفوذپذيري نهايي خاک به عنوان پارامتر خروجي مدل لحاظ شده اند. همچنين يک مدل آماري بر اساس رگرسيون هاي چندمتغيره تهيه و خروجي هاي مدل شبکه عصبي و مدل آماري با مقادير واقعي اندازه گيري شده و با کاربرد معيار ضرايب همبستگي مقايسه شده است. نتايج اين تحقيق نشان داد که مدل هاي شبکه عصبي مصنوعي با دقت بسيار بالا و قابل قبولي توانايي تخمين و پيش بيني مقادير نفوذپذيري نهايي خاک ها را بر اساس پارامترهاي زود يافت خاک دارند. وجه تمايز اين تحقيق با ساير تحقيقات مشابه در مدل سازي با شبکه هاي عصبي مصنوعي آن است که، در اين تحقيق علاوه بر کاربرد شبکه هاي عصبي مصنوعي در مورد نفوذپذيري، توانمندي هاي اين روش در يافتن دانش الگوريتم در داده هاي با حجم پايين نيز به اثبات رسيد.

 نسخه قابل چاپ

آب شکن يکي از اجزا مهم در حفاظت از سواحل رودخانه ها مي باشد. استقرار آب شکن ها باعث ايجاد تغييرات در ميدان جريان، الگوي آب شستگي و توپوگرافي بستر مي شود. مکانيزم جريان و انتقال رسوب هنگامي که آب شکن در قوس قرار گرفته است بسيار پيچيده مي باشد. در اين مقاله به بررسي تغييرات زماني ابعاد چاله آب شستگي و توپوگرافي بستر پيرامون آب شکن هاي T شکل مستقر در قوس 90 درجه پرداخته شده است. براي اين منظور در يک کانال آزمايشگاهي با قوس 90 درجه و ملايم و داراي بستر رسوبي با دانه بندي به قطر متوسط 28/1 ميلي متر و شرايط آب زلال، آزمايش هايي طراحي و اجرا شد. در اين آزمايش ها تاثير پارامترهاي طول آب شکن، طول بال آب شکن، موقعيت قرارگيري آب شکن در قوس و همچنين عدد فرود جريان بر تغييرات زماني ابعاد چاله آب شستگي حول آب شکن T شکل و تغييرات توپوگرافي بستر مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بيانگر اين است که افزايش طول آب شکن، کاهش طول بال آب شکن، افزايش عدد فرود و تغيير موقعيت آب شکن به سمت پايين دست قوس باعث افزايش ابعاد چاله آب شستگي مي گردد.

 نسخه قابل چاپ

تغيير کاربري اراضي در يک حوضه آبخيز مي تواند تاثير قابل توجهي بر چرخه هيدرولوژي و در نتيجه منابع آب حوضه داشته باشد، از اين رو شناخت آثار تغيير کاربري اراضي بر پاسخ هاي هيدرولوژي حوضه راه گشاي تعيين استراتژي مناسب در توسعه پايدار منابع آب حوضه هاي آبخيز مي باشد. هدف از اين تحقيق بررسي اثرات هيدرولوژي تغيير کاربري اراضي در طي 40 سال اخير در حوضه زنجان رود مي باشد. جهت شبيه سازي بيلان آبي حوضه در اين مطالعه از مدل(2005) SWAT  استفاده و بدين منظور داده هاي هواشناسي و نقشه هاي رقومي کاربري اراضي و خاک و مدل رقومي ارتفاع منطقه تحقيق تهيه شد. پس از واسنجي و صحت سنجي مدل، به منظور ارزيابي تاثير تغيير کاربري اراضي بر هيدرولوژي حوضه، کاربري هاي اراضي سال 1346، 1373 و 1386 به مدل معرفي و مدل اجرا گرديد. نتايج تحقيق نشان دهنده تاثيرات قابل توجه تغيير کاربري اراضي روي جريان رودخانه اي و بار آبي حوضه است، به طوري که تغيير در کاربري اراضي از سال 1346 تا 1386 منجر به افزايش مقدار روانآب سطحي در حدود 33 درصد و کاهش سطح سفره آب هاي زيرزميني در حدود 22 درصد شده است. همچنين از سال 1346 تا 1386 مساحت زيرحوضه هاي تحت تاثير گروه روانآب متوسط سالانه (زياد) 28-14 ميلي متر، 16 درصد افزايش يافته است.

 نسخه قابل چاپ

کاربرد آب با شدت متغير در امتداد بال آبياري دستگاه آبياري سنترپيوت مي تواند از طريق سيستم هاي کنترل شدت آبياري حاصل گردد، اما حصول راندمان آبياري رضايت بخش نيازمند توزيع يکنواخت آب در مناطقي با شدت آبياري مشابه است. در اين پژوهش يکنواختي توزيع آب حاصله از دستگاه آبياري سنترپيوت اصلاح شده كه قادر به ايجاد مقادير مختلف عمق آب آبياري در جهت هاي موازي (در امتداد بال آبياري) و عمود بر سنترپيوت بود، مورد ارزيابي قرارگرفت. يکنواختي توزيع آب در سه سرعت حرکت مختلف سنترپيوت و هفت سطح متفاوت ضربان شير مغناطيسي در جهت هاي موازي و عمود بر سنترپيوت محاسبه گرديد. نتايج نشان داد که سنترپيوت اصلاح شده قادر است آب را در محدوده قابل قبولي از يکنواختي (82 تا 96 درصد) توزيع نمايد. همچنين يکنواختي توزيع آب با افزايش سطح ضربان شيرهاي مغناطيسي و کاهش سرعت حرکت سنترپيوت افزايش يافت.

 نسخه قابل چاپ

اولين گام در بيشتر روش هاي معمول در برآورد سيلاب طراحي انتخاب بارندگي طراحي است. باران طراحي داراي ويژگي هايي نظير چگونگي توزيع زماني مقدار باران در طول بارندگي مي باشد. در اين پژوهش به منظور تعيين الگوي احتمالاتي توزيع رماني بارش از داده هاي 9 ايستگاه باران نگار در استان سيستان و بلوچستان استفاده شده است. در اين روش در هر تداوم بر مبناي اين که بيشترين مقدار بارش در کدام چارک اتفاق افتاده، رگبارهاي چارک اولي، دومي، سومي و چهارمي مشخص و منحني هاي مربوطه با احتمالات 10 تا 90 درصد ترسيم مي گردد. نتايج نشان مي دهد که حداکثر فراواني وقوع رگبارها در تداوم هاي کوتاه مدت مربوط به رگبارهاي چارک اولي بوده و در کليه ايستگاه ها به جز خاش، کهير و سرباز رگبارهاي تداوم 1، 2، 3 و 6 ساعته جزو رگبارهاي چارک اولي مي باشند. در تداوم 9، 12 و 18 ساعته رگبارها در هر چهار چارک پخش و در تداوم 24 ساعته به جز ايستگاه کهير بقيه در گروه رگبارهاي چارک دومي قرار دارند. حدود 80 درصد بارندگي در پريودهاي کوتاه مدت و در چارک هاي اول و دوم و بارندگي هاي طولاني مدت در چارک سوم اتفاق مي افتد.

 نسخه قابل چاپ

وجود پارامترهاي موثر زياد و همچنين دامنه وسيع تغييرات غلظت بار معلق، استفاده از روش هاي موجود مانند منحني هاي سنجه رسوب را محدود، و لزوم استفاده از روش هاي نوين مانند شبكه هاي عصبي مصنوعي را ايجاب مي كند. بنابراين در اين پژوهش از سه تركيب مختلف ورودي براي تخمين دبي بار معلق رسوب استفاده گرديد. در حالت اول همانند روش منحني سنجه رسوب، دبي بار معلق رسوب تنها تابعي از دبي جريان همان روز در نظر گرفته شد. در حالت دوم دبي بار معلق رسوب علاوه بر دبي جريان همان روز، تابعي از دبي جريان روز قبل نيز در نظر گرفته شد. در نهايت در حالت سوم دبي بار معلق رسوب علاوه بر دبي جريان همان روز، تابعي از دبي جريان روز قبل و دو روز قبل نيز در نظر گرفته شد و تخمين آنها با نتايج منحني سنجه مقايسه گرديد. نتايج نشان داد که روش شبکه عصبي مصنوعي با ضريب تبيين 0.98، مربع خطاي متوسط 0.001 از دقت بالاتري نسبت به روش منحني سنجه با ضريب تبيين 0.778 و مربع خطاي متوسط 0.043 براي تخمين بار معلق رسوب رودخانه بهشت آباد از سرشاخه هاي رودخانه كارون برخوردار بود.

 نسخه قابل چاپ

به منظور تعيين تغييراتي که در عناصر اقليمي در طي زمان به وجود مي آيند و باعث ايجاد دوره هاي ترسالي و خشکسالي مي شوند استفاده از مدل يکي از بهترين راهکارها مي باشد. در اين مقاله با استفاده از مدل اسکالوگرام بر اساس سه عنصر جوي (مجموع بارش ساليانه، تعداد روزهاي باراني و متوسط تبخير و تعرق پتانسيل ساليانه) در طي يک دوره آماري 16 ساله (سال هاي 85-1370)، ميزان شدت خشکسالي براي منطقه زابل که در طي چند سال گذشته متحمل خشکسالي شديدي بوده است، تعيين گرديد. در طول دوره مورد بررسي، شديدترين خشکسالي در سال 1380 و مرطوب ترين در سال 1371 به وقوع پيوسته اند. نتايج نشان مي دهند که در اين منطقه، هميشه کم بارش ترين سال مصادف با شديدترين خشکسالي نمي تواند باشد و نقش عوامل ديگر نيز در اين ميان موثر خواهد بود. همچنين تبخير و تعرق پتانسيل از مهم ترين عوامل موثر بر وقوع خشکسالي در منطقه مورد مطالعه مي باشد.

 نسخه قابل چاپ

توليد کودهاي شيميائي در ايران از سال 1324 با راه اندازي کارخانه اي در کرج آغاز شد و نخستين گزارش پژوهشي در باره کاربرد آنها در کشاورزي مربوط به سال 1340 يعني يک سال پس از تاسيس «اداره کل حاصلخيزي خاک»، به کمک سازمان جهاني خوار و بار کشاورزي (فائو) است. هدف هاي اصلي تحقيقات کودي در آن سال ها عبارت بودند از: الف) معرفي فايده هاي کاربرد کود هاي شيميائي و ب) تشويق کشاورزان به مصرف هرچه يشتر کودهاي شيميائي براي افزايش محصول. اما پس از آنکه اثرهاي زيانبار کاربرد بي رويه کودهاي شيميائي بر سلامت انسان و جانوران و نيز بر پايداري زيست بوم آشکار شد هدف ها بازتعريف شده و به سوي کاربرد کمتر کودهاي شيميايي و استفاده از کودهاي دامي، زيست جامدها، کودهاي زيستي، و مانند اينها رفت که گمان مي رود مواد کم خطرتري براي زيست بوم باشند. اين مقاله مروري است اجمالي بر روند فعاليت هاي پژوهشي در اين زمينه که با استفاده از گزارش هاي تحقيقاتي منتشر شده بوسيله دانشوران علوم خاک ايران در دوره 50 ساله فعاليت در زمينه کودهاي شيميائي تهيه و تنظيم شده است. دستاوردها، کمبودها، و موانع بر سر راه پژوهش مشخص گشته و سعي شده تا با استفاده از تجربه گذشته نقشه راهي براي آينده تحقيقات در اين زمينه ارائه شود.

 نسخه قابل چاپ

مديريت نامناسب زراعي و استفاده طولاني مدت از ادوات كشاورزي سنگين سبب ايجاد لايه هاي متراكم در خاك مي گردد، از طرف ديگر شوري خاک و آب افزون بر کاهش عملکرد گياهان، اثرات نامطلوب زيادي بر تحمل گياهان به تنشهاي مختلف مي گذارد. با اينحال تاثير تراكم خاك بر رشد و عملكرد محصولات در خاك هاي شور كمتر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور مطالعه تاثير متقابل تراكم و شوري خاك بر جذب عناصر پرمصرف توسط گندم، آزمايشي گلداني با خاك لومي به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي با سه تكرار انجام شد، تيمارها شامل دو سطح شوري خاك (خاك شور (EC=6 dS m^-1) و غيرشور) و پنج سطح تراكم (شاهد، تراکم 5 درصد، تراکم 10 درصد، تراکم 15 درصد و تراکم  20درصد) بودند. سطوح مختلف تراكم در رطوبت 15 درصد با استفاده از وزنه دو كيلوگرمي كه از ارتفاع 30 سانتي متري بر سطح خاك درون گلدان ها رها گرديد ايجاد شد، همچنين براي اعمال شوري موردنظر (6 dS m^-1) از آب شور طبيعي استفاده شد. پس از برداشت گندم، مقدار عناصر نيتروژن، فسفر و پتاسيم اندازه گيري و مورد تجزيه و تحليل آماري قرار گرفت. نتايج نشان داد تراكم خاك تاثير معني داري بر مقدار نيتروژن، فسفر و پتاسيم در دانه گندم (احتمال يك درصد) داشته است، به طوري كه با افزايش تراكم خاك توانايي جذب نيتروژن، فسفر و پتاسيم توسط دانه گندم كاهش يافته است. شوري خاك بر مقدار نيتروژن، فسفر و پتاسيم دانه تاثير معني داري (به ترتيب در سطح احتمال پنج درصد، يك درصد و يك درصد) گذاشته است، به طوري كه در تيمارهاي شور مقدار نيتروژن، فسفر و پتاسيم دانه نسبت به تيمارهاي غيرشور كاهش يافته است. همچنين اثر متقابل معني داري بين تيمارهاي تراكم و شوري بر مقدار نيتروژن و پتاسيم دانه (در سطح يك درصد) وجود داشت و با افزايش تراكم در شرايط شور مقدار اين عناصر به شدت كاهش يافته است، ليكن اين اثر بر مقدار فسفر معني دار نبوده است.

 نسخه قابل چاپ

مواد آلي به علت اثرات سازنده اي كه بر خصوصيات فيزيكي، شيميايي و بيولوژيکي خاك دارند بعنوان يكي از اركان مهم حاصلخيزي خاك ها شناخته مي شوند. به علت پايين بودن درصد مواد آلي در خاك هاي استان بوشهر، آزمايشي بصورت كرت هاي خرد شده در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي شامل 15 تيمار و در 3 تكرار به مدت 5 سال به مرحله اجرا در آمد. فاكتور اصلي طرح شامل منابع مواد آلي (در 8 سطح) و فاكتور سطح مصرف مواد آلي (در 2 سطح) كه در سال اول به خاك افزوده شدند، بود. مواد آلي بكار رفته شامل: M1) شاهد، M2) كود پوسيده گاوي، M3) كود مرغي، M4) كود سبز شبدر، M5) کمپوست برگ خرما، M6) کمپوست بقاياي كنجد، M7) بقاياي گياه ساليكورنيا و M8) كمپوست پسماند شهري بود. سطوح بكار رفته از هر يك از تيمارها به ترتيب عبارت بودند از (7.5 و 15)، (2.5 و 5)، (1- پس از 3 چين زير خاك، 2- تماما زير خاك)، (5 و 10)، (5 و 10)، (2.5 و 5) و (10 و 20) تن در هكتار. در سال اول کشت شبدر انجام شد و در سالهاي بعدي به ترتيب پياز، باقلا، اسفناج و كلزا كه از كشت هاي متداول منطقه است كشت شدند. بررسي نتايج نشان داد كه مصرف مواد آلي تاثير معني داري بر عملکرد گياه تا سه سال اول آزمايش داشته است. در پايان آزمايش، خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاک نيز اندازه گيري شد. هدايت الكتريكي و درصد رطوبت اشباع خاک، در تيمارهاي مختلف نسبت به شاهد افزايش معني داري داشت ولي وزن مخصوص ظاهري کاهش نشان داد. ساير خصوصيات خاک مانند درصد كربن و ازت آلي، مقدار فسفر و پتاسيم قابل جذب و همچنين ميزان آب قابل استفاده در خاك، تفاوت معني داري نسبت به شاهد نداشتند.

 نسخه قابل چاپ

هدف اين تحقيق بررسي اثر مصرف همزمان نفت خام و شکل هاي نيتروژن بر ديناميک کربن و تعيين تاثير ويژگي هاي خاک شني بر روند آن بود. آزمايش به صورت فاكتوريل (4×3) و در قالب طرح پايه كاملا تصادفي در سه تكرار و در شرايط آزمايشگاهي طي 126 روز انجام شد. براي اين منظور، ابتدا نمونه هاي خاک شني توسط سطوح صفر، 5 و 10 درصد نفت خام آلوده شده و سپس از نمك هاي نيتروژن دار نيترات پتاسيم، كلريد آمونيوم و مخلوطي از اين دو نمک استفاده گرديد. نمونه ها تا پايان آزمايش در دماي 1±25 درجه سلسيوس در داخل انکوباتور نگهداري شدند. سپس هر هفت روز يکبار نمونه هاي خاک به منظور انجام آزمايش تنفس ميکروبي مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد افزودن نيتروژن به خاک شني سبب تحريک جوامع ميکروبي خاک مي شود. افزودن همزمان نفت خام و نيتروژن به خاک، اثرات تحريک کنندگي زيادي بر معدني شدن کربن خاک داشت به طوري که تيمار NH₄ و سطح %10 نفت خام بيشترين ميزان معدني شدن کربن را به خود اختصاص دادند. به طور خلاصه، نفت خام پس از اضافه شدن به خاک با جامعه خاکزيان اثرات متقابل مثبت و منفي برقرار مي کند. با اين حال، کاربرد نيتروژن در شکل مناسب در خاک هاي آلوده به نفت خام ممکن است سبب کاهش اثرات مضر ترکيبات هيدروکربني بر جامعه ريزجانداران خاک گردد.

 نسخه قابل چاپ

بررسي توزيع غلظت فلزات سنگين جهت پايش آلودگي خاک و حفظ کيفيت محيط زيست ضروري است. اين تحقيق با هدف تهيه نقشه توزيع مکاني غلظت فلزات سنگين مس، کروم، آرسنيک و آنتيموان در استان همدان به وسعت 19546 كيلومتر مربع انجام شد. بدين منظور با استفاده از روش نمونه برداري سيستماتيک تصادفي طبقه بندي شده 286 نمونه خاک سطحي (20-0 سانتيمتري) جمع آوري گرديد و غلظت کل اين فلزات، خصوصيات خاک شامل pH، ماده آلي، درصد رس، سيلت و شن در آنها اندازه گيري شد. نقشه پهنه بندي غلظت فلزات آنتيموان، مس و کروم با استفاده از روش کريجينگ معمولي و مدل نمايي و فلز آرسنيک با استفاده از روش کريجينگ معمولي و مدل کروي، تهيه شد. تجزيه و تحليل نقشه پهنه بندي فلزات سنگين مورد مطالعه ونقشه هاي کاربري اراضي و زمين شناسي منطقه، نشان داد عناصر آرسنيک، آنتيموان، مس و کروم عمدتا منشا زمين شناسي دارند.

 نسخه قابل چاپ

وفور ارسنيک در خاکهاي آهکي حوزه آبخيز دشت قروه به عنوان قطب کشاورزي استان کردستان آلودگي محصولات کشاورزي و تشديد آلودگي منابع آب منطقه را موجب مي گردد. به منظور تعيين ميزان تاثير خصوصيات مختلف فيزيکو شيميائي خاکهاي منطقه بر حلاليت و در نتيجه سميت ارسنيک، تعداد 8 پروفيل خاک در آلوده ترين منطقه حوزه آبخيز دشت قروه مورد نمونه برداري قرار گرفتند. تحليل نتايج آزمايشات انجام شده بر روي 37 نمونه خاک نشان داد که تشکيل ارسنات به عنوان عمده ترين فراکسيون کمتر سمي ارسنيک داراي روابط معناداري با ميزان شن، سيلت، کربن آلي، اکسيدهاي آزاد آهن، نيترات و فسفات است. مقايسه اين روابط مشخص کرد که معنادارترين اين روابط مربوط به رابطه ميان ارسنات و ميزان اکسيدهاي آزاد آهن (a=0.01 و r=0.748) مي باشد که با توجه به مقادير اندک اکسيدهاي آزاد آهن در خاکهاي مورد مطالعه اقداماتي نظير اضافه کردن کودهاي آهن و يا کاربرد نمکهاي آهن به همراه اصلاح pH خاک در کنار محدود نمودن مصرف کودهاي فسفاته و نيتراته مي توانند به عنوان موثرترين راهکارهاي کنترل آلودگي ارسنيک در منطقه به کار گرفته شوند.

 نسخه قابل چاپ