پژوهش آب ایران

چکیده پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر سطوح مختلف بیوچار حاصل از بقایای هرس درخت صنوبر و کاه و کلش گندم بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و هیدرولیکی خاک در دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام شد. بدین‌منظور، بیوچار در سطوح 1، 3 و 5 درصد وزنی به خاک افزوده و پس از چهار ماه، هدایت الکتریکی، جرم مخصوص ظاهری، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی دائم، هدایت هیدرولیکی اشباع، تخلخل و کل آب قابل دسترس اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار موجب افزایش معنی‌دار هدایت الکتریکی، تخلخل، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی و کل آب قابل دسترس و کاهش معنی‌دار جرم مخصوص ظاهری شد، اما بر رطوبت نقطه پژمردگی دائم و هدایت هیدرولیکی اشباع اثر معنی‌داری نداشت. در تیمار 5 درصد بیوچار نسبت به شاهد، تخلخل کل، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی دائم، کل آب قابل دسترس و هدایت هیدرولیکی اشباع به‌ترتیب 04/27، 20/55، 16/44، 4/34، 90/51 و 60/38 درصد افزایش و جرم مخصوص ظاهری 80/22 درصد کاهش یافت. در مجموع، کاربرد 5 درصد بیوچار بیشترین بهبود را در کیفیت فیزیکی خاک و ظرفیت نگهداری آب ایجاد کرد و می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر برای ارتقای کیفیت خاک و افزایش بهره‌وری مصرف آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک توصیه شود.

چکیده یکی از مسائل مهم و چالش‌برانگیز در کشاورزی و محیط زیست در طی چند دهه گذشته، آلودگی منابع آب و خاک است. از این‌رو، در این تحقیق با استفاده از الگوریتم بهینه‌ساز ازدحام ذرات برآرود پارامترهای هیدرولیکی و انتقال املاح در خاک تحت روش آبیاری سنترپیوت انجام شد و نتایج حاصل از بهینه‌سازی در شبیه‌سازی انتقال رطوبت و نیترات خاک در امتداد پروفیل خاک به‌منظور بررسی میزان آلودگی خاک در یک مزرعه تحت کشت یونجه چهارساله بکار گرفته‌شد. بدین منظور پروفیلی در مزرعه مورد نظر حفاری و روند تغییرات غلظت نیترات و آمونیوم خاک در امتداد پروفیل خاک در بازه‌های زمانی مختلف اندازه‌گیری شد. همچنین الگوریتم بهینه‌ساز ازدحام ذرات به مدل HYDRUS، لینک و پارامترهای حاکم در فرآیند انتقال نیترات و رطوبت خاک تحت شرایط مدیریتی برآوردگردید. نتایج حاصل نشان داد که مدل HYDRUS-PSO جریان آب در خاک با NSE برابر با 0.89 و RMSE 0.001، انتقال آمونیوم را با NSE 0.98 و RMSE 0.001 و انتقال نیترات را با NSE 0.94 و RMSE 0.035 در لایه سطحی خاک به‌خوبی شبیه‌سازی کرد. همچنین ارزیابی مدل در لایه زیرین نشان داد که مدل HYDRUS-PSO با NSE برابر 0.94، 0.96و 0.97به ترتیب روند تغییرات رطوبت، آمونیوم و نیترات خاک را به‌خوبی برآورد نمود. با توجه به نتایج حاصل می‌توان ذکر نمود که مدل HYDRUS-PSO در روش آبیاری سنترپیوت توانسته به‌خوبی روند تغییرات رطوبت و املاح خاک در امتداد پروفیل را شبیه‌سازی کند. بنابراین می‌توان از الگوریتم‌های فراابتکاری در برآورد پارامترها به عنوان یک ابزار توانمند و کاربردی در جهت افزایش کارایی مدل‌های عددی در مطالعات آب و خاک بهره گرفت.

چکیده تعیین ویژگیهای هیدرولیکی خاک مانند منحنی مشخصه رطوبتی که در شبیهسازی جریان آب و آلاینده کشاورزی و هیدرولوژی مورد استفاده هستند، امری ضروری است. در پژوهش حاضر، دقت تخمین پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک با استفاده از حل معکوس فرآیند نفوذ تحت بار افتان توسط مدل HYDRUS-1D مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، از دو گروه دادههای آزمایشگاهی و میدانی نفوذ تجمعی آب به درون خاک تحت بار افتان استفاده شده است. گروه اول شامل داده‌هایی است که در یک ستون خاک آزمایشگاهی با بافت ماسه ای و با دو رطوبت اولیه متفاوت خاک انجام شده است. گروه دوم شامل داده‌های میدانی است که از اندازه‌گیری نفوذ تجمعی تحت بار افتان و با استفاده از استوانه مضاعف در شرایط سه مزرعه با بافت لوم، لومی شنی و لومی رسی بدست آمد. در هر دو گروه از داده‌ها، ابتدا با استفاده از صفحات فشاری و اندازه‌گیری رطوبت، منحنی‌های مشخصه خاکهای مورد مطالعه به دست آمد. سپس مقدار رطوبت باقی‌مانده، رطوبت اشباع شاخه مرطوب شدن و داده‌های نفوذ تجمعی به عنوان داده ورودی به مدل HYDRUS-1D داده شد و با استفاده از روش حل معکوس سایر پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک تخمین زده شدند. مقایسه دادههای منحنی مشخصه اندازهگیری شده و شبیهسازی شده در شرایط آزمایشگاه نشان داد که در هر دو خاک و برای هر دو مدل ون‌گنوختن و بروکز-کوری مقادیر R2 و NRMSE به ترتیب بیشتر از 95/0 و کمتر از 02/0 بدست آمد، که بیانگر این است که مدل بخوبی توانسته است شبیه سازی را انجام دهد. نتایج مشابهی برای شرایط مزرعه نیز حاصل شد. نتایج حاصله بیانگر این است که مدل HYDRUS-1D میتواند با استفاده از روش حل معکوس فرآیند نفوذ تحت بار افتان، پارامترهای هیدرولیکی منحنی مشخصه شاخه مرطوب شدن خاک را با دقت بالایی تخمین بزند.

چکیده بیوچار یک ترکیب آلی غنی ازکربن است که در فرآیند گرماکافت تولید شده و ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را بهبود می‌بخشد. در زمینه اثر زمان در کاربرد بیوچار بر ویژگی‌های فیزیکی خاک تحقیقات چندانی صورت نگرفته است. این پژوهش با هدف بررسی نقش زمان در کاربرد کاه و کلش برنج و بیوچار حاصل از آن بر ضرایب رطوبتی خاک FC)، PWP و (PAWC و هدایت هیدرولیکی اشباع (KS) در خاک لوم رسی انجام گرفت. آزمایش بصورت فاکتوریل با فاکتورهای اصلاح‌کننده بیوچار در سطح صفر (شاهد C)، 5/0 (B1)، 1 (B2)، 2 (B3 ) درصد وزنی و اصلاح‌کننده کاه وکلش برنج در سطح صفر (شاهد C)، 5/0 (D1)، 1 (D2)، 2 (D3 ) درصد وزنی و فاکتور زمان در چهار سطح 2 (T1)، 3 (T2)، 6 (T3) و 9 (T4) ماه پس از افزودن اصلاح کننده‌ها به خاک در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار به‌صورت آزمایش گلخانه‌ای انجام شد. نتایج نشان داد که اثر اصلی و متقابل تیمارها اثر معنی‌داری بر ویژگی‌های مورد مطالعه دارد. با افزودن بیوچار ویژگی‌هایی از قبیل رطوبت ظرفیت مزرعه (16%)، آب قابل استفاده گیاه (60%) و هدایت‌ هیدرولیکی اشباع خاک (68%) در زمان اول، افزایش یافت. ویژگی‌هایی مثل نقطه پژمردگی دایم (13%) نسبت به شاهد در زمان اول، کاهش پیدا کرد. افزودن کاه و کلش برنج ویژگی‌هایی از قبیل رطوبت ظرفیت مزرعه (12%)، آب قابل استفاده گیاه (39%) و هدایت‌ هیدرولیکی اشباع خاک (40%) نسبت به شاهد در زمان اول، افزایش داد و ویژگی‌هایی مثل نقطه پژمردگی دایم (6%)، نسبت به شاهد در زمان اول، کاهش یافته است. با بررسی مقایسه میانگین‌ها بیشترین FC، PAWC و KS و کمترین PWP در تیمار B3T1 مشاهده شد. افزودن بیوچار به خاک می‌تواند یکی از روش‌های مدیریت و اصلاح خاک محسوب شود و برای افزایش پایداری ماده آلی خاک و بهبود ویژگی‌های فیزیکی خاک مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده مطالعات کمی در زمینه اثر بیوچار بر ویژگی‌های هیدرولیکی خاک‌های مناطق نیمه‌خشک در شرایط مزرعه انجام شده است. این پژوهش در مقیاس مزرعه‌ای با هدف بررسی اثر سه نوع بیوچار و مقدار آن و اندازه ذرات بیوچار بر متوسط سرعت نفوذ آب در خاک (iave) و هدایت هیدرولیکی اشباع (Kfs) در یک خاک با بافت لوم شنی انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل با طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه فاکتور‌ شامل فاکتور اول نوع بیوچار (کاه گندم، ورمی کمپوست و چوب زردآلو)، فاکتور دوم مقدار بیوچار (5/0، 5/1 و ۳ درصد وزنی) و فاکتور سوم اندازه ذرات بیوچار (5/0-0، 1-5/0 و 2-1 میلی‌متر) هر کدام در سه سطح و در سه تکرار اجرا گردید. در هر تکرار، یک کرت بدون بیوچار(شاهد) در نظر گرفته شد. نفوذ تجمعی و هدایت هیدرولیکی با روش تک استوانه اندازه‌گیری و متوسط سرعت نفوذ با کمک معادله کوستیاکوف-لوییس تعیین شد. اثر تیمارهای مورد مطالعه بر iave و Kfs معنی‌دار (05/0< P) بود. نتایج نشان داد که iave در تیمارهای بیوچار با مقادیر متوسط و زیاد و با اندازه ذرات درشت نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری (05/0< P) داشت. در بیوچارهای مورد مطالعه، بسته به نوع بیوچار، اثر مقدار بیوچار در اندازه ذرات بیوچار بر متوسط سرعت نفوذ یکسان نبود. در تیمارهای بیوچار کاه گندم و ورمی کمپوست، بیشترین iave در اندازه ذرات 2-1 میلی‌متر این بیوچارها به ترتیب در مقادیر 3٪ و 5/1٪ و در بیوچار چوب زردآلو، بیشترین iave در مقدار 5/0٪ و اندازه ذرات 1-5/0 بدست آمد. در بین تمام تیمارها، بیشترین iave در بیوچار ورمی کمپوست با مقدار 5/1٪ و اندازه ذرات 2-1 میلی‌متر برابر 2615/0 متر در ساعت بود. بیشترین Kfs در بیوچارهای کاه گندم و ورمی کمپوست در مقدار 5/0٪ و اندازه ذراتmm 1-5/0 میلی‌متر و در بیوچار چوب زردآلو در مقدار 5/0٪ و اندازه ذرات میلی‌متر مشاهده شد. در بین تمام تیمارها، بیشترین Kfs در تیمار بیوچار کاه گندم با مقدار 5/0٪ و اندازه ذرات 1-5/0 میلی‌متر (00256/0 سانتی‌متر در ثانیه) مشاهده شد. از نتایج به‌دست آمده می توان چنین استنباط کرد که برای به‌دست آوردن نتیجه مطلوب از افزودن بیوچار بر ویژگی‌های هیدرولیکی خاک، باید در انتخاب بیوچار به نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار توجه شود.