تحقیقات آب و خاک ایران

پیش بینی حداکثر بارندگی ماهانه یکی از ابزارهای بهینه برای مدیریت های کشاورزی و منابع آب است. تحقیقات گذشته نشان میدهد، نوسانات دمای سطح آب دریاها بر بارش سطح خشکیهای زمین موثر است. در این تحقیق ارتباط بین دمای سطوح گستره های آبی خلیج فارس و دریای سرخ با حداکثر بارش ماهانه ایستگاه ایلام و همچنین امکان پیش بینی آن با استفاده از روش دادهکاوی بررسی شد. برای این منظور آمار 45 سال دمای ماهانه سطوح آبی فوق به همراه بارندگی ماهانه ایستگاه ایلام استفاده شدند. شاخص اعتماد بین هر یک از دمای سطوح آب خلیج فارس و دریای سرخ و حداکثر بارش ماهانه بیش از 60 درصد برآورد شد. این رقم بیانگر همبستگی زیاد بین دمای این سطوح و حداکثر بارش ایستگاه ایلام است. نتایج نشان داد، حداکثر بارش ماهانه با اعتماد 8/66 درصد و با زمان تأخیر یک ماه با استفاده از دمای دو سطح آبی خلیج فارس و دریای سرخ قابل پیش بینی است.

تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ET0) به عنوان یکی از پارامترهای مهم در طراحی سیستم های آبیاری توسط اندازه گیری مستقیم (لایسیمتری) و یا به طور غیر مستقیم (معادلات تجربی) برآورد میشود. در شرایط عدم دسترسی به داده های دقیق لایسیمتری میتوان از روش پنمن مانتیث فائو(PMF) به عنوان روش استاندارد، برای ارزیابی نتایج سایر روش های تجربی استفاده کرد. در تحقیق حاضر با ضرب داده های چهارده ساله (1994-2007) تشت تبخیر ایستگاه هواشناسی آمل در مقادیر محاسبه شده ضریب تشت از طریق معادلات گوناگون نظیر کوئنکا (Cuenca)، آلن پروت (Allen and Pruitt)، اشنایدر(Snyder)، اشنایدر اصلاح شده (Modified Snyder)، اورنگ (Orang)و فائو (FAO) مقادیر ET0 محاسبه شد، و نتایج آن با مقادیر محاسبه شده از روش پنمن مانتیث فائو مقایسه گردید. سپس حساسیت مدل های فوق با ایجاد 10±، 20± و 30± درصد تغییر در پارامترهای ورودی سرعت باد و رطوبت نسبی مورد بررسی قرار گرفت. بررسیهای نشان داد که برای محاسبه ET0 روزانه از داده های تبخیر از تشت به ترتیب روش های کوئنکا، اشنایدر، آلن پروت و اورنگ پیشنهاد میگردد. برای محاسبه ضریب تشت در دوره های 10 روزه میتوان به ترتیب از روش های کوئنکا، اشنایدر و آلن پروت استفاده نمود. بررسیها نشان داد که برای تعیین ET0 ماهانه از داده های تبخیر از تشت به ترتیب روش های اشنایدر، کوئنکا و آلن پروت مناسب تر میباشند. نتایج تحلیل حساسیت نشان میدهد که حساسیت روش های اورنگ، آلن پروت و اشنایدر اصلاح شده نسبت به تغییرات پارامترهای ورودی کمتر از سایر روش ها است. با استناد به نتایج آماری و تحلیل حساسیت از بین روش های فوق مدل های آلن پروت و اشنایدر اصلاح شده برای برآورد ضریب تشت در منطقه آمل و سایر مناطق دارای اقلیم یکسان با آن منطقه مناسب میباشند

خشکسالی از جمله بلایای طبیعی میباشد که خسارات سنگینی به منابع آب وارد نموده و مدیریت را با چالش های جدی مواجه میسازد. پایش خشکسالی از مهمترین اقدامات در مدیریت آن میباشد که برای آن شاخص ها و روش های متفاوتی ارائه شده است که از معرف های گوناگونی بهره میجویند. این تحقیق تلاش دارد تا دو شاخص شناخته شده هواشناسی خشکسالی موثر (EDI) و بارندگی استاندارد شده (SPI) را با روش هیدرولوژیکی بر اساس تراز مخزن، برای پایش خشکسالی سیستم منابع آب زاینده رود مقایسه نماید که بدین منظور دوره خشکسالی 1380-1377 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که هر کدام از روش ها قابلیت هایی دارند که طی دوره خشکسالی میتوانند به مدیریت خشکسالی کمک کنند. لذا تأکید بر استفاده همزمان از چند شاخص برای پایش خشکسالی یک سیستم منابع آبی میگردد. برای منطقه مطالعاتی این تحقیق، نتایج نشان داد که برای اعلام شروع وضعیت خشکسالی بهتر است از روش SPI با دوره 6 ماهه استفاده گردد. همچنین در طول دوره بهره برداری و اعمال اقدامات مدیریتی برای پایش روش تراز مخزن و برای اعلام خاتمه آن EDI قابل توصیه است.

تحقیق حاضر به منظور تعیین دور و عمق مناسب آبیاری کلزا در استان بوشهر انجام گردید. آزمایش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار و چهار تیمار دور آبیاری بر اساس 50، 70، 90، 110 میلیمتر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A طی دو سال زراعی (81-1380) و (82-1381) در مرکز تحقیقات کشاورزی استان بوشهر با شرایط آب و هوایی خشک و نیمه خشک اجراء گردید. طبق نتایج بدست آمده با افزایش فواصل آبیاری، عملکرد دانه، عملکرد روغن و کارایی مصرف آب کاهش پیدا کرد اما درصد روغن دانه تغییرات معنیداری پیدا نکرد. دورهای آبیاری متناسب با 50 و 70 میلیمتر تبخیر تجمعی از تشت از لحاظ تأثیر بر عملکرد دانه، عملکرد روغن و کارایی مصرف آب تفاوت معنیداری با یکدیگر نداشتند. از آنجا که دور آبیاری بر اساس 70 میلیمتر به دلیل مصرف کمتر آب و تعداد آبیاری کمتر بر تیمار 50 میلیمتر ارجحیت دارد، لذا برای حصول حدود 2/1 تن در هکتار دانه کلزا و 545 کیلوگرم در هکتار روغن کلزا و کارایی مصرف آب 1/2 کیلوگرم بر مترمکعب در شرایط آب و هوایی استان بوشهر، تیمار 70 میلیمتر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A به عنوان دور آبیاری مناسب کلزا توصیه گردید. کل آب مصرفی کلزا در طول فصل رشد شامل (آب آبیاری و باران مؤثر) 561 میلیمتر بود. لذا برای آبیاری کلزا با فرض ناچیز بودن بارندگی در طول فصل رشد حداقل 10 نوبت آبیاری به فواصل 10 تا 20 روز و در هر وعده 50 میلیمتر آب لازم است.

مولدهای هواشناسی (Weather Generators) با هدف تطویل سری اطلاعات انواع متغیرهای وضع هوا اعم از بارش، دما و رطوبت نسبی، برای ارتقاءِ فهم و درک از عملکرد هر سیستمی که اقلیم عامل تاثیرگذار بر آن باشد، توسعه یافته اند. الگوریتم های متفاوتی از این مولدها در دو نوع کلی پارامتری و ناپارامتری تا به امروز ارائه شده اند. در این مطالعه کارایی مولد ناپارامتری k نزدیکترین همسایه با قابلیت برونیابی داده ها در سری مصنوعی، برای چندین ایستگاه شامل ایستگاه های تهران، مشهد، قزوین، بوشهر، تبریز و رشت با آمار قابل قبول 45 سال(2005-1961) ارزیابی و برای بیان برتری نسبی این روش ها نسبت به روش های پارامتری، نتایج آن با خروجی مولد پارامتری LARS-WG مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان داد که روش ناپارامتری به کارگرفته شده در این مطالعه در شبیه سازی اکثر پارامترهای سری مشاهده شده، نسبت به روش پارامتری مطمئن تر عمل مینماید. با این وجود در شبیه سازی طول دوره های درازمدت تر و خشک، مولد LARS-WG بهتر عمل می کند که البته اختلاف این دو مولد ناچیز می باشد.

تخمین پارامترهای دیریافت خاک با استفاده از اطلاعات موجود خاک، توابع انتقالی نامیده میشود. جهت توسعه توابع انتقالی میتوان از مدل های رگرسیون چند متغیره، شبکه عصبی مصنوعی و نروفازی استفاده کرد. بنابراین در این مطالعه به منظور مقایسه مدل های مذکور، 153 نمونه جمع آوری شده از ناحیه شمالی شهرستان رشت مورد آزمایش قرار گرفته و درصد شن، سیلت، رس و کربن آلی به عنوان ویژگیهای زودیافت و ظرفیت تبادل کاتیونی به عنوان ویژگی دیریافت اندازه گیری شدند. سپس کل داده ها به دو سری داده، شامل سری آموزش (80% داده ها) و سری ارزیابی (20% داده ها) تقسیم گردید. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل نروفازی بر اساس شاخص های ریشه مربعات خطا، میانگین خطا و ضریب تبیین به ترتیب 73/0، 07/0- و 66/0 دارای بالاترین دقت در پیش بینی ظرفیت تبادل کاتیونی خاک میباشد. همچنین این مدل بر اساس شاخص درصد کاهش ریشه مربعات خطا به میزان 14 درصد دقت پیش بینی ویژگی CEC را نسبت به روش رگرسیون خطی چندگانه افزایش داده است. بعد از این مدل، شبکه های عصبی مصنوعی پس انتشار، پایه شعاعی و آبشاری به ترتیب نسبت به معادلات رگرسیونی کارائی بهتری داشته اند.

کیفیت خاک نقش قابل توجهی در ثبات اکوسیستم های خشکی، بویژه سیستم های تولید محصولات زراعی دارد. به منظور ارزیابی تاثیر فعالیتهای کشاورزی بر کیفیت خاک و نیز تنوع و فراوانی بی مهرگان خاک زی مطالعه ای در سه منطقه از استان های خراسان رضوی و شمالی انجام شد. در هرمنطقه دو سیستم کم نهاده و پرنهاده تولید گندم و سیستم طبیعی جهت انجام بررسی انتخاب گردیدند. از خاک هر یک از مزارع و واحدهای انتخابی از سیستم طبیعی نمونه برداری انجام شد و بافت خاک، مواد آلی خاک و تنوع و فراوانی بی مهرگان خاک زی در هر نمونه تعیین گردید. بر اساس نتایج این مطالعه اقلیم بر بافت خاک تاثیر داشت و با کاهش میانگین درجه حرارت سالیانه و افزایش بارندگی سالیانه بافت خاک سنگین تر شد. مواد آلی خاک نیز تحت تاثیر اقلیم و فعالیت های کشاورزی قرار گرفت و در سیستم های کشاورزی هر منطقه بیشترین مقدار را نشان داد. تنوع و فراوانی بی مهرگان خاک زی نیز تحت تاثیر فعالیت های کشاورزی افزایش یافت. بنابراین به طور کلی سیستم های کشاورزی در مناطق خشک باعث افزایش درصد مواد آلی خاک و تنوع و فراوانی حشرات خاک زی و یا به عبارت دیگر افزایش کیفیت خاک گردیده اند.