فهرست مطالب

تحقیقات آب و خاک ایران - سال پنجاه و چهارم شماره 12 (پیاپی 96، اسفند 1402)

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و چهارم شماره 12 (پیاپی 96، اسفند 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • کامیار امیرحسینی*، حسینعلی علیخانی صفحات 1821-1842
    پریفایتون، جامعه زیستی پیچیده ای مشتمل بر ریزجانداران و موجودات زنده مختلف و متعلق به گروه های فیزیولوژیک مختلف است که به انواع بسترهای معلق در بوم سازگان های غرقاب متصل می شود. لایه های زیستی پریفایتیک، نقشی کلیدی در پویایی بوم سازگان های غرقاب ایفا می نمایند و از ظرفیت قابل توجهی در آلاینده زدایی برخوردارند. در مقاله پیش رو، جوانب مختلف مربوط به قابلیت های بیوفیلم های پریفایتیک در حذف برخی از کلیدی ترین آلاینده های زیست محیطی، همچون آلاینده های آلی و دارو های شیمیایی، فلزات سنگین، میکروپلاستیک ها و نیز عناصر غذایی، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، سازوکارهای مختلف بکار گرفته شده توسط جوامع پریفایتیک برای حذف آلاینده های مختلف، به شیوه ای منسجم ارایه شده است. مطالعه مروری حاضر سعی دارد تا با ارایه یافته های پژوهش های اخیر در قالب محتوای علمی و کاربردی، تشریح چالش های متداول در استفاده زیست فناورانه از پریفایتون و نیز ارایه برخی از مهم ترین محورهای پژوهشی برای تحقیقات آینده، در راستای افزایش دانش پیرامون بهره وری و نیز توسعه فنون نوین زیست پالایی مبتنی بر پریفایتون مثمر ثمر واقع شود. کاربرد پریفایتون به منظور حذف آلاینده ها، در راستای تازه ترین جهت گیری ها در گفتمان های مربوط به فناوری های زیست پالایی پیرامون بهره مندی از ظرفیت های کنسرسیوم های میکروبی در مقابل استفاده از سویه های میکروبی منفرد قرار دارد. در این مقوله، نتایج بدست آمده از پژوهش ها نشان داده است که حضور توام چندین گروه میکربی در یک جامعه زیستی مانند پریفایتون، با افزایش مقاومت ریزجانداران در برابر انواع شرایط محیطی نامساعد و نیز افزایش ظرفیت آلاینده زدایی در جامعه زیستی همراه است. بر اساس مطالعات ارایه شده در این مقاله، جوامع زیستی پریفایتیک قادر هستند تا از طریق سازوکارهای مختلف، نسبت به تغییر و تبدیل و نیز تجزیه زیستی دامنه گسترده ای از آلاینده ها عمل کنند.
    کلیدواژگان: آلاینده زدایی، آلودگی محیط زیست، بیوفیلم، پریفایتون، زیست پالایی
  • نیما نعمتی شیشهگران، فریبا بابائیان، حجت میان آبادی* صفحات 1843-1862
    به دلیل محدودیت های ذاتی در مدل های اقلیمی، خروجی آن ها نسبت به مقادیر مشاهداتی دارای اریب قابل توجهی است که می تواند منجر به ارائه پیش نگری های اقلیمی غیرقابل اعتماد گردد. در مطالعه حاضر عملکرد 10 مدل اقلیمی از مجموعه مدل های CMIP6 در شبیه سازی بارش دوره های واسنجی (2005-1986) و صحت سنجی (2014-2006) برای محدوده مطالعاتی رفسنجان مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور اصلاح بارش شبیه سازی شده، روش های مختلف تصحیح اریبی نگاشت چندکی در این دو دوره اعمال شده و ارزیابی عملکرد مدل های مختلف، روش ها و رویکردهای تصحیح اریبی نگاشت چندکی با استفاده از معیارهای آماری NSE، PBIAS، MAE و KGE و دیاگرام تیلور انجام شد. در نهایت، بارش شبیه سازی شده از مدل منتخب برای دوره پیش نگری تحت سناریوهای SSP1-2.6، SSP2-4.5 و SSP3-7.0 استخراج و این مقادیر با استفاده از روش مناسب تصحیح اریبی اصلاح شدند. نتایج نشان داد که مدل MPI-ESM1-2-LR قابلیت بالایی در شبیه سازی بارش در دوره های واسنجی و صحت سنجی نسبت به سایر مدل های اقلیمی دارد. نتایج ارزیابی عملکرد روش های تصحیح اریبی نگاشت چندکی نیز عملکرد بهتر روش bernlnorm را نسبت به سایر روش ها در اصلاح بارش شبیه سازی شده در هر دو دوره توسط مدل های اقلیمی نشان داد. همچنین، ماحصل ارزیابی رویکردهای نگاشت چندکی NTP، PT و DDT در این دوره ها حاکی از توانمندی بالای رویکردهای NTP و PT نسبت به رویکرد DDT بود. مطالعه حاضر می تواند به بهبود اعتبار پیش نگری های اقلیمی آینده با استفاده از مدل های اقلیمی CMIP6 کمک کند.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، دوره پیش نگری، صحت سنجی، محدوده مطالعاتی رفسنجان، واسنجی
  • علیرضا سعادت مقدسی، زهرا آقاشریعتمداری*، وحید اعتماد صفحات 1863-1883
    اقلیم کره زمین حاصل برهم کنش های پیچیده موجود بین اجزا موثر آن و تابعی از تابش خورشیدی است که بر اجزا مذکور تاثیر بسزایی دارد. از مهمترین عوامل اقلیمی که در پوشش گیاهی مناطق مرطوب، خشک و نیمه خشک اثر گذار هستند می توان به متغیرهای فشاربخار و رطوبت خاک اشاره کرد که نقش مهمی در فرآیند فتوسنتز گیاهی ایفا می کنند. فلورسانس کلروفیل نقش بسزایی در عملکرد فتوسنتز گیاهان از جمله سوزنی برگان دارد. با توجه به پژوهش انجام شده در منطقه چیتگر و نوشهر اثر دو مولفه متفاوت ارزیابی شده است. تاثیرات فصل بر مقدار فلورسانس دو مولفه قابل انکار نیست. بالاترین مقدار همبستگی بین رطوبت خاک و تاثیر آن بر مقدار فلورسانس در مجموع پارک جنگلی چیتگر در فصول پاییز و زمستان با مقدار R² به ترتیب 44/0 و 56/0 برآورد شده است. مقدار RMSE به ترتیب 4/7 و 7/6 (میلی گرم بر مترمربع) محاسبه شده است. در منطقه نوشهر، بالاترین مقدار همبستگی با مجموع رطوبت اعماق در فصل تابستان (2022-2019) بدست آمده است (21/0R²=). همچنینمقدار P-value برابر با 49/0 برآورد شده است. اثرات تنش های محیطی نیز بر مقدار رطوبت خاک در اعماق مختلف انکار ناپذیر است، خصوصا فصولی که فعالیت گیاه بیشتر بوده و مقادیر فتوسنتز بیشتر در برابر تنش های خشکی و شوری قرار خواهند گرفت. درخصوص اثرفشاربخار درمنطقه نوشهر بالاترین درجه همبستگی در فصل پاییز با مقدارفلورسانس محاسبه شده است. می توان اوج فصل بارشی شمال کشور را در بازه فصل پاییز برآورد کرد، همچنین با افزایش رطوبت نسبی، فشاربخار آب نیز افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: رطوبت خاک، فشاربخار، فلورسانس کلروفیل، پوشش گیاهی سوزنی برگ، سنجش از دور
  • ساناز محمدی*، ایمان حاجی راد، عبدالمجید لیاقت صفحات 1885-1911
    عمق و عرض پیاز رطوبتی تعیین کننده فاصله بین لترال ها و قطره چکان های آبیاری و درنتیجه تعداد ان ها و هزینه نهایی سامانه آبیاری می باشد. بنابراین برای تطبیق هرچه بیشتر الگوی خیس شدگی خاک با الگوی رشد ریشه، پژوهشگران استفاده از روش های مختلفی همچون تنظیم دور و عمق آبیاری، استفاده از مانع فیزیکی، کاپیلاری و هیدرولیکی و مدیریت پالسی را مورد بررسی قرار داده اند. اعمال مدیریت پالسی در روش آبیاری قطره ای به دلیل توانایی بهبود توزیع رطوبت در خاک می تواند جایگزین روش معمول آبیاری پیوسته شود. مطالعات نشان می دهند که آبیاری پالسی با بهبود دسترسی ریشه گیاه به آب، اکسیژن و عناصر غذایی باعث افزایش فعالیت ریشه و توسعه آن می شود. علاوه بر این، آبیاری پالسی از طریق بهبود توزیع رطوبت در خاک هایی با بافت سنگین از تجمع آب در یک نقطه خاص از خاک جلوگیری کرده و باعث کاهش تبخیر آب از خاک می گردد. در خاک هایی با بافت سبک نیز استفاده از مدیریت پالسی می تواند منجربه کاهش نفوذ عمقی به زیر منطقه توسعه ریشه گیاه گردد. آبیاری پالسی از طریق فراهم کردن امکان استفاده از قطره چکان با نرخ دبی بالا می تواند تاثیر مثبتی بر کاهش گرفتگی قطره چکان های آبیاری داشته باشد. نتایج کلی تحقیقات نشان می دهد که آبیاری قطره ای پالسی می تواند بهبود عملکرد محصول و بهره وری آب را به همراه داشته باشد. هدف از مطالعه حاضر مروری بر تجربیات استفاده از روش های مختلف مدیریتی برای بهبود الگوی خیس شدگی خاک و ارائه معادلات تجربی برای شبیه سازی الگوی خیس شدگی خاک تحت سامانه های آبیاری قطره ای با تاکید بر جریان پالسی است.
    کلیدواژگان: رشد محصول، توزیع رطوبت، عملکرد، گرفتگی قطره چکان، مدیریت آبیاری
  • یونس شکوهی فر، احمد محمدی قهساره*، کریم شهبازی، محمدمهدی طهرانی*، حسین بشارتی صفحات 1913-1928
    این مطالعه به منظور بررسی اثر شوری خاک بر معدنی شدن نیتروژن در حضور و عدم حضور کلش گندم درسه خاک با کلاس بافتی رسی، لومی و شنی لومی در شرایط آزمایشگاهی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با فاکتورهای شوری (1، 10، 20 و 30 دسی زیمنس بر متر)، کلش گندم (صفر و 2 درصد وزنی با 5/89=C/N) و زمان (روزهای 2، 5، 12، 20، 28، 37، 46، 53، 64، 73، 85 و90) در 3 تکرار اجرا شد. نمونه خاک های زراعی مناطق مختلف ایران بررسی و سه خاک با شوری پایین (1/1-84/0 دسی زیمنس بر متر) و کربن آلی کم (98/0-22/0 درصد) انتخاب شدند. آزمایش نتایج بدست آمده نشان داد که در هر سه نوع خاک غلظت آمونیوم و نیترات در تیمار بدون کلش بیش تر از تیمار دارای کلش بود. در تیمار دارای کلش یک روند کاهشی اولیه در مقدار آمونیوم و نیترات برای هر سه خاک وجود داشت ولی پس از مدت زمانی، مقدار آمونیوم و نیترات خاک روند افزایشی و بازگشت به مقدار اولیه را نشان داد. با افزایش سطح شوری خاک، مقدار آمونیوم خاک در خاک های رسی و شن لومی، افزایش یافت در حالیکه در خاک لوم کاهش یافت. مقدار نیترات در هر سه نوع خاک با افزایش سطح شوری، روند کاهشی نشان داد. بطورکلی یافته های این تحقیق نشان داد که حضور کلش در خاک می تواند اثرات منفی غلظت های بالای نمک را بر معدنی شدن نیتروژن تعدیل کرده و از تلفات آن بکاهد.
    کلیدواژگان: آمونیوم، تلفات نیتروژن، ماده آلی، نیترات، قابلیت هدایت الکتریکی
  • مهتاب روشنیان، افسانه عالی نژادیان بیدآبادی*، عباس ملکی، امیر لکزیان صفحات 1929-1943
    اسید هومیک می تواند با بهبود ساختمان خاک و نگه داری آب در خاک، سبب بهبود جذب آب توسط گیاهان شود. این ویژگی سبب شده تا کاربرد اسید هومیک در خاک های مناطق خشک مورد توجه قرار بگیرد. بر این اساس مطالعه ی حاضر با هدف بررسی اثر همزمان اسید هومیک و کم آبیاری بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی خاک زیر کشت فلفل دلمه ای به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه سطح اسید هومیک صفر (HA0))، 2 (((HA20 و 4 (HA40) گرم بر گلدان) و چهار سطح آبیاری (60 (L60)، 80 (L80)، 100 (L100) و 120 ((L120 درصد از تخلیه رطوبتی خاک)، در گلخانه ی تحقیقاتی دانشگاه پیام نور بجنورد به صورت گلدانی با چهار تکرار انجام شد. نتایج نشان داد تیمارهای L80HA40، L100HA40 و L120HA40 بیشترین تاثیر را در بهبود خصوصیات فیزیکی خاک نظیر AS (پایداری خاکدانه)، و کاهش PAD (در صد تخریب خاکدانه ها) داشتند. همچنین با افزایش میزان اسید هومیک، فعالیت آنزیم های اوره آز، فسفاتاز اسیدی و قلیایی در تیمار L80 افزایش و در تیمارهای L100 و L120 کاهش یافت. بنابراین بیشترین مقدار آنزیم های اوره آز، آلکالین فسفاتاز و اسید فسفاتاز، (678/98 μg NH4+-N g-1 dry soil 2h-1) ، 54/845 و 30/671 (µg PNP g−1 dry soil h−) در L80H40 مشاهده شد که به ترتیب 6/4، 9/5، 8/2 و 0/6 برابر بیشتر از تیمار L60HA0بودند، با افزایش مقدار اسید هومیک و افزایش سطوح آبیاری تا L100، مقادیر تنفس افزایش و سپس در L120 کاهش یافتند، با این وجود فعالیت میکروبی و به دنبال آن تنفس در L80 با L100 تفاوت معنی داری نداشتند.
    کلیدواژگان: آنزیم فسفاتاز اسیدی و قلیایی، اوره آز خاک، پایداری خاکدانه ها، فعالیت آنزیمی خاک
  • محسن درویش هندی، ابراهیم امیری تکلدانی* صفحات 1945-1962
    شبکه آبیاری مجموعه ای از کانال ها و سازه های هیدرولیکی است که با هدف انتقال، توزیع و تحویل آب به صورت موثر و عادلانه با راندمان بالا احداث می شود لیکن به دلیل محدودیت های ناشی از نحوه مدیریت و نگهداری، تغییرات اقلیمی، ویژگی های فرهنگی و اجتماعی کاربران، و نیز موارد اقتصادی، عملکرد آنها همواره با چالش های جدی مواجه بوده است. شبکه آبیاری دشت قزوین نمونه ای از شبکه های مدرن آبیاری کشور است که پس از گذشت بیش از 40 سال از بهره برداری، مشکلات و چالش های زیادی در حوزه مدیریت آب کشاورزی از جمله نگهداری نامناسب شبکه، مشکلات سطح مزرعه (عدم رعایت الگوی کشت) و مشکلات مرتبط با تشکلها در این شبکه مشاهده می شود. هدف از تحقیق حاضر شناخت چالش های مهم در حوزه مدیریت آب کشاورزی در شبکه آبیاری دشت قزوین، بررسی اهمیت چالش ها و عملکرد مسئولین در رابطه با چالش ها و در نهایت ارائه راهبرد هایی کاربردی برای بهبود وضعیت سیستم با رویکردی جدید و به کمک تکنیک تحلیل اهمیت-عملکرد است. روش انجام مطالعه برای شناخت چالش ها، کتابخانه ای و سپس بهره گیری از تکنیک دلفی بوده است. همچنین، مقدار اهمیت چالش ها با استفاده از روش بهترین و بدترین تعیین شد. با ارزیابی عملکرد مسئولین نسبت به چالش ها و با بهره گیری از تکنیک تحلیل اهمیت-عملکرد، مشخص شد که چالش های عدم وجود انگیزه کافی در کشاورزان برای کاهش مصرف آب کشاورزی به دلیل پایین بودن آب بهاء،  عدم حمایت دولت از تشکل های ایجاد شده نظیر عدم حمایت های مالی و اعطای تسهیلات، عدم نظارت بر اجرای الگوی کشت و سطوح کشت تعیین شده توسط سازمان جهاد کشاورزی، مسائل بودجه ای از جمله تخصیص بودجه برای بهسازی و نوسازی شبکه و نبود آموزش کافی برای کشاورزان  در رابطه با فناوری های جدید آبیاری و آشنایی با آبیاری متناسب با نیاز آبی گیاهان در طول دوره کشت، پنج چالش نخست در ربع اول ماتریس اهمیت- عملکرد هستند که به ترتیب باید در اولویت بهبود قرار گیرند. راهکارهای متعدد اجرایی برای رفع چالش ها برای شبکه آبیاری دشت قزوین از جمله ایفای نقش پررنگ تر دولت  در استفاده کشاوزان از روش آبیاری مناسب با رعایت الگوی کشت، ارائه اطلاعات شفاف از وضعیت موجود و ایجاد هماهنگی بین بخش های مختلف درگیر در مدیریت آب کشاورزی در بخش نتایج ارائه شده است.
    کلیدواژگان: مدیریت آب کشاورزی، روش بهترین- بدترین، روش دلفی، تحلیل اهمیت -عملکرد، چالش های شبکه آبیاری قزوین
  • احمد حیدری*، عباس کردپورکرمانشاهی، علیرضا راهب صفحات 1963-1979
    انحلال دی اکسیدکربن در آب، یکی از منابع کربنات های خاک می باشد که با دمای آب رابطه معکوس دارد. منشا کربنات های خاکساخت تشکیل یافته در رسوبات یخچالی و تاثیر فرآیندهای یخچالی بر تشکیل آن ها بررسی شد. این مطالعه در سال 1400 در استان البرز انجام گرفت و هشت خاک رخ در منطقه کرج و هشتگرد با کاربری مرتع و اقلیم نیمه خشک تشریح و نمونه برداری شدند. مواد مادری خاک رخ های مورد مطالعه، رسوبات یخچالی آبرفتی می باشند. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی 27 نمونه برداشت شده از افق های ژنتیکی خاک رخ ها شامل بافت خاک (قبل و بعد از حذف کربنات ها) با روش هیدرومتر،pH  وEC  در عصاره اشباع، کربن آلی به روش والکلی-بلک، کربنات کلسیم معادل (CCE)  با روش کلسیمتری و ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) با روش استات آمونیوم اندازه گیری شدند. تشریح و رده بندی خاک ها براساس سامانه رده بندی آمریکایی انجام شد. مطالعه میکرومورفولوژی نمونه های دست نخورده (قبل و بعد از حذف کربنات ها)، پس از تلقیح نمونه ها با رزین پلی استر، برش و سایش و چسباندن بر روی لام های شیشه ای و کاهش ضخامت به حدود 30 میکرون انجام شد. آنالیز تصاویر با میکروسکوپ پلاریزان و تشریح و تفسیر نتایج بر اساس راهنمای تشریح مقاطع نازک صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که افق های پتروکلسیک تشکیل شده بر روی تیل ها و مورن های یخچالی، حاصل نفوذ درازمدت آب سرد غنی از کربنات محلول در درون خاک است. این مدل تشکیل کربنات های ثانویه در خاک با سایر مدل هایی که عمدتا منشا تشکیل کربنات ها را انحلال و تبلور مجدد کربنات های اولیه و یا تنفس زیستی ریشه و موجودات زنده می داند، متفاوت است. این تحقیق ثابت کرد که انحلال دی اکسیدکربن در آب سرد یکی از منابع کربنات ها در خاک است.
    کلیدواژگان: رسوبات یخچالی، میکرومورفولوژی، کربنات ها، دی اکسید کربن (CO2)، حذف کربنات ها
  • رسول میرخانی*، احمد بایبوردی، سعید سعادت، حامد رضایی، لیلا اسماعیل نژاد صفحات 1981-1994
    خاک وظایف یا کارکردهای مختلفی دارد که از آن جمله می توان به توانایی تولید محصول، ذخیره کربن، نگهداری آب، چرخه عناصر غذایی و تصفیه آب اشاره کرد. کارکردهای خاک همبستگی بالایی با کیفیت خاک دارد. لذا آگاهی از کیفیت فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در کشاورزی برای مدیریت بهینه کشتزارها و دستیابی به بیشترین بهره وری اقتصادی ضروری است. شاخص های کیفیت خاک اغلب منطقه ای بوده و برای تعیین آن، در همه مناطق نمی توان به طور ثابت از یک مجموعه از شناسه ها و معیار ها استفاده نمود. در این پژوهش شاخص های کیفیت تجمعی ساده (SQIA) و تجمعی وزنی (SQIW) و نمورو (NQI) و تاثیر ویژگی های موثر بر کیفیت خاک در خاک سطحی (30-0 سانتی متری) و عملکرد گندم در 206 گند م زار استان آذربایجان شرقی (دشت تبریز) در سال 1397 با اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک ها و عملکرد دانه گندم بررسی شد. با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) کربن آلی، جرم مخصوص ظاهری، سیلت، پتاسیم و فسفر قابل استفاده و هدایت الکتریکی به عنوان حداقل ویژگی ها (MDS) انتخاب شدند. سپس شاخص های SQIw، SQIa و NQI با استفاده از کل ویژگی ها (TDS) و حداقل ویژگی ها (MDS) تعیین شدند. نتایج نشان داد که همبستگی معنی داری در سطح یک درصد (01/0>p) بین عملکرد گندم و شاخص های کیفیت خاک با استفاده از حداقل ویژگی ها (63/0-60/0=r) و استفاده از کل ویژگی ها (60/0-56/0=r)، همچنین بین استفاده از کل ویژگی ها و حداقل ویژگی ها در NQI (81/0=r)، SQIw (84/0=r) و SQIa (88/0=r) وجود دارد. لذا هر سه شاخص مورد بررسی برای منطقه مورد مطالعه مناسب بوده و استفاده از حداقل ویژگی ها به دلیل همبستگی نسبتا بالاتر و تعداد ویژگی ها و هزینه کمتر، مناسب تر از روش استفاده از کل ویژگی ها می باشد.
    کلیدواژگان: شاخص کیفیت تجمعی، شاخص کیفیت نمورو، کارکرد خاک، مولفه های اصلی
  • نادر حیدری* صفحات 1995-2015
    شاخص بهره وری آب یعنی محصول تولیدی به ازای آب مصرفی، به عنوان یک راهکار و شاخص کلیدی در استفاده بهینه از آب در بخش کشاورزی تلقی و به آن اتکاء زیادی در سیاست گذاری ها و برنامه ریزی های آب کشاورزی کشور شده است. با گذشت چندین سال از ورود این مفهوم و شاخص، متاسفانه بحران فزاینده آب در کشور هنوز وجود دارد و اقدامات افزایش بهره وری آب محصولات کشاورزی و استفاده از این شاخص در تبین آن، هنوز نتوانسته است به حل مشکل آب کشور کمک موثری نماید. در این مقاله تحلیلی به مسائل و چالش های کاربرد این شاخص در عمل پرداخته شده است و نقاط ضعف، کاستی ها، چالش ها، تمهیدات، و زیرساخت های لازم برای استفاده مطلوب از این شاخص، بحث و تحلیل شده اند. بر اساس نتایج، این مهفوم و شاخص دارای مسائل و چالش های پنهان (8 گروه مسائل) در کاربرد آن در عمل می باشد که مهمترین آنها ضرورت شناخت درست از مفهوم و تعریف بهره وری آب در جامعه کارشناسی و مدیریتی کشور، و مسائل و مشکلات کاربرد شاخص از جنبه نبود و یا عدم فراهمی زیرساخت های مورد نیاز برای تاثیرگذاری مناسب بهبود بهره وری آب در حل بحران آب، می باشد. با توجه مسائل و چالش های احصاء و بررسی شده، نتیجه گیری شده است که بهبود بهره وری آب به تنهائی نمی تواند راه حلی اساسی برای حل بحران آب کشور باشد زیرا آن شرط لازم کار است و شرط کافی نیست. برای تامین بخش شرط کافی و اعمال راهکارها و مداخلات جامع مرتبط، زیر ساخت های سخت افزاری، نرم افزاری، قانونی و سیاستی لازم باید تامین شده باشد.
    کلیدواژگان: آب مصرفی، بهره وری آب، چالش، حوضه آبریز، مزرعه
|
  • Kamyar Amirhosseini *, Hossein Ali Alikhani Pages 1821-1842
    Periphyton is a complex biological community comprising microorganisms and organisms from different physiological groups that collectively attach to various submerged surfaces in wetland ecosystems. Periphytic biofilms play a critical role in the wetland ecosystem’s dynamicity and possess a considerable capacity for decontamination. The following article examines the various aspects of periphytic biofilms’ capacity for removing some of the most critical environmental pollutants, including organic pollutants, pharmaceuticals, heavy metals, microplastics, and excess nutrients. The paper provides comprehensive discussions on the critical pollutant removal mechanisms employed by the periphytic communities. Additionally, the paper endeavors to contribute to the available knowledge regarding utilizing and developing periphyton-derived bioremediation technologies by presenting the most recent research findings, discussing common challenges in periphyton’s biotechnological application, and delineating crucial research gaps to postulate future research questions. Applying periphyton in pollutant removal aligns with the most recent paradigm of bioremediation technologies advocating the use of microbial consortia instead of single microbial species. In this regard, research results convey that the simultaneous presence of multiple microbial groups together in a biological community (such as periphyton) increases the microorganisms’ resistance to unfavorable environmental conditions and enhances the biological community’s capacity for decontamination. Based on the studies presented in this article, periphytic biological communities can employ different mechanisms to transform and biodegrade a wide array of pollutants.
    Keywords: biofilm, bioremediation, decontamination, Environmental Pollution, Periphyton
  • Nima Nemati Shishehgaran, Fariba Babaeian, Hojjat Mianabadi * Pages 1843-1862
    Due to inherent limitations of global climate models, their outputs are significantly biased in comparison to observed values which could provide unreliable climate projections. This study evaluates the performance of 10 global climate models of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) for simulating precipitation in the Rafsanjan study area over calibration (1986-2005) and validation (2006-2014) period. For correcting simulated precipitation, various quantile mapping-based bias correction methods applied in these two periods. Evaluating the performance of various climate models and quantile mapping-based bias correction methods and approaches is carried out through multiple statistical metrics including NSE, PBIAS, MAE, and KGE as well as Taylor's diagram. Finally, simulated precipitation of selected model extracted for projection period under SSP1-2.6, SSP2-4.5 and SSP3-7.0 scenarios and corrected by suitable bias correction method. Results showed that the MPI-ESM1-2-LR model has better performance in simulating precipitation over calibration and validation periods compared to other climate models. The results of evaluating the performance of quantile mapping-based bias correction methods in both periods also showed that bernlnorm method performs better than others for the correction of simulated precipitation by climate models. In addition, the evaluation results of quantile mapping approaches including NTP, PT, and DDT in these periods demonstrated that NTP and PT have an acceptable performance compared to the DDT approach. Present study can help to improve the credibility of future climate projections using CMIP6 climate models.
    Keywords: calibration, climate change, Projection Period, Rafsanjan study area, validation
  • Alireza Saadatmoghaddasi, Zahra Aghashariatmadari *, Vahid Etemad Pages 1863-1883
    Earth's climate is the result of complex interactions between its effective components and a function of solar radiation, which has a significant role on the afore said components. Among the most important climatic factors that are effective in the vegetation of humid, dry and semi-arid regions, we can mention the variables of vapor pressure and soil moisture, which play an important role in the process of plant photosynthesis. Chlorophyll plays a significant role in photosynthesis of plants, including coniferous. According to the research conducted in Chitgar and Nowshahr, the effect of two different components has been evaluated. The effects of the season on the fluorescence value of two components can’t be denied. The highest value of correlation in soil moisture and its effect on the amount of fluorescence in Chitgar forest park in autumn and winter seasons is estimated with R²=0.44 and 0.56, respectively. The RMSE were calculated 7.4 and 6.7(mg/m2), respectively. In Nowshahr, the highest correlation value with total depth moisture was obtained in summer season. The numerical value of R² is calculated as 0.21. Also, P-Value is estimated at 0.498. The effects of environmental stresses on the amount of soil moisture in different depths are undeniable, especially in the seasons when the plant activity is high and the amount of photosynthesis will be more exposed to drought and salinity stresses. Regarding the effect of vapor pressure in Nowshahr, the highest degree of correlation has been calculated with the fluorescence value in the autumn season. The peak of the rainy season in the north of the country can be estimated in the autumn season, and with the increase in relative humidity, the water vapor pressure will increase.
    Keywords: vapor pressure, Soil moisture, fluorescence chlorophyll, remote sensing, coniferous
  • Sanaz Mohammadi *, Iman Hajirad, Abdolmajid Liaghat Pages 1885-1911
    The depth and width of the soil wetting pattern determine the spacing between irrigation laterals and the irrigation drippers that influence their numbers and the overall cost of the irrigation system. Therefore, researchers look for solutions to adapt the soil wetting pattern to the pattern of crop root growth as much as possible such as adjusting the irrigation depth and irrigation intervals, utilizing physical, capillary, and hydraulic barriers, as well as pulsed management. Pulsed drip irrigation can replace the usual method of continuous irrigation due to its ability to improve the distribution of soil moisture and consequently crop yield. It also, prevents the accumulation of water in a specific point of the soil and decrease evaporation by improving moisture distribution in the soils with heavy texture and in the soils with a light texture, can lead to a reduction of deep percolation bellow the crop root zone. The results of studies have shown that pulsed drip irrigation can have a positive effect on reducing the clogging of irrigation drippers by providing the possibility of using a dripper with a high flow rate. Therefore, the general results of the research show that the use of pulsed drip irrigation can improve crop yield and water productivity. The purpose of this study is to review the experiences of using different management methods to improve the soil wetting pattern in drip irrigation systems and also provide experimental equations for simulating the soil wetting pattern under drip irrigation systems with emphasis on pulsed management.
    Keywords: Crop Growth, Dripper Clogging, Irrigation management, Moisture distribution, yield
  • Younes Shukuhifar, Ahmad Mohammadi Ghehsareh *, Karim Shahbazi, Mohammad Mehdi Tehrani, Hosein Besharati Pages 1913-1928
    This study was conducted to investigate the effect of soil salinity on nitrogen mineralization in the presence and absence of wheat straw in three soils with textural classes of clay, loam and loamy sand under laboratory conditions as a factorial arrangement based on a completely randomized design with 3 replications. The studied factors were salinity (1, 10, 20 and 30 dS/m), wheat straw (0 and 2% by weight with C/N=89.5) and time (2, 5, 12, 20, 28, 37, 46, 53, 64, 73, 85 and 90 days). After investigation of different Iranian agricultural soils, three soils with low salinity (0.84-1.1 dS/m) and low organic carbon (0.22-0.98%) were selected. Considering the results, in the three soils, the amount of ammonium and nitrate in the treatment without straw was higher than those in the treatment with straw. In straw treatment, there was an initial descending trend in the amount of ammonium and nitrate for the three soils, but after a period of time, ammonium and nitrate content of the soil showed an ascending trend and returned to the initial value. With increasing soil salinity, the amount of soil ammonium increased in clay and loamy sand soils but decreased in the loamy soil. Nitrate content showed a descending trend for the three soils with increasing salinity. In general it is concluded that the presence of wheat straw in the soil can mitigate the negative effects of high concentrations of salt on nitrogen mineralization and reduce nitrogen losses.
    Keywords: ammonium, Electrical conductivity, Nitrate, Nitrogen losses, organic matter
  • Mahtab Roshaniyan, Afsaneh Alinejadian-Bidabadi *, Abbas Maleki, Amir Lakzian Pages 1929-1943
    Humic acid can improve water absorption by plants by improving soil structure and water retention in soil. These characteristics have caused the use of humic acid in the soils of dry areas to be considered. This study aimed to investigate the simultaneous effect of humic acid and deficit irrigation on soil physical and biological properties under the cultivation of bell pepper. A factorial-based experiment in a randomized complete design was carried out with three levels of humic-acid (0 (HA0), 2 (HA20), and 4 (HA40) g per pot) and four irrigation levels (60 (L60), 80 (L80), 100 (L100), 120 (L120), (percent of soil moisture depletion) with three replications in the research greenhouse of Payam Noor Bojnourd University. The results showed that the best treatments for improving soil physical properties, AS (aggregate stability), and decreasing PAD (percentage of aggregate destruction)), were L80HA40, L100HA40, and L120HA40 treatments. Also, by increasing the dose of HA and increasing the irrigation level up to L80, the activity of urease, alkaline phosphatase, and acid phosphatase enzymes increased and then decreased in L100 and L120.Therefor the highest amount of urease, alkaline phosphatase, and acid phosphatase enzymes (μg NH4+-N g-1 dry soil 2h-1) 678.98, 845.54 671.30 (μg PNP g−1 dry soil h -) were observed in L80L40, which were to be 4.6, 5.9, 2.8 and 0.6 times more than L60HA0 treatment, respectively. By increasing the amount of humic acid and increasing the irrigation levels up to L100, respiration rates increased and then decreased at L120, however, microbial activity followed by respiration at L80 and L100 were not significantly different.
    Keywords: Alkaline, acid phosphatase enzymes, Soil urease, aggregate stability, Soil enzyme activity
  • Mohsen Darvish Hendi, Ebrahim Amiri Tokaldany * Pages 1945-1962
    Irrigation network is a set of hydraulic channels and related structures that is created with the aim of transferring, distributing and delivering water fairly as well as efficiently. However, due to constraints resulting from type of management and maintenance, climate changes, social and cultural characteristics of users, and financial issues, their performance are usually faced with major challenges. Qazvin irrigation network is one of the modern networks in the country and after more than 40 years of implementation of this network, many problems and challenges in the field of agricultural water management are observed in this network. The purpose of the present research is to identify the important challenges in the field of agricultural water management in Qazvin plain irrigation network, to investigate the importance of challenges and performance in relation to the challenges, and finally to provide practical strategies to improve the state of the system with a new approach by using Importance-Performance Analysis technique. The method of conducting the study to identify the challenges has been library studies and then using Delphi technique. Furthermore, the importance of the challenges has been identified by using Best-Worst method. Evaluating the responce of the officials authorities  to the challenges using Importance-Performance Analysis technique, demonstrates that the challenges of lack of enough motivation in farmers to reduce agriculture water consumption, lack of governmental supports for established organizations, lack of supervision on implementation of crop patterns and cultivation area, budget issues, and lack of sufficient training for farmers, in ordre are five challenges in the first quadrant of the importance-performance matrix that should be prioritized for improvement. Several practical solutions to solve the challenges for Qazvin plain irrigation network such as doing more support from government in terms of using suitable irrigation methoed while considering the approved crop pattern and providing clear information for the statue of current situation and making coordination among all types of involved sectors are presented in the results section.
    Keywords: agricultural water management, Best-Worst Method, Challenges in Qazvin Irrigation Network, Delphi technique, Importance-Performance Analysis
  • Ahmad Heidari *, Abbas Kordpour Kermanshahi, Alireza Raheb Pages 1963-1979
    The dissolution of carbon dioxide in water is one of the sources of soil carbonates, which have an inverse relationship with water temperature. The origin of soil-forming carbonates formed in glacial sediments, and the effect of glacial processes on their formation were investigated. This study was conducted in the year 2021 in Alborz province, and eight profiles located in Karaj and Hashtgerd regions with glacial-alluvial parent materials were described and sampled. Physical and chemical characteristics, including soil texture before and after the removal of carbonates by the hydrometer method, pH, and EC in saturated extract, organic carbon by the Walkley-Black method, Calcium Carbonate Equivalent (CCE) measured by the calcimetric method in 27 samples were determined. Cation Exchange Capacity (CEC) measured by the ammonium acetate method. Soil description and classification were performed based on the American classification system. A micromorphological study of undisturbed samples, before and after the removal of carbonates, was carried out following their impregnation with polyester resin, cutting, sawing, mounting on glass slides, and reducing the thickness to about 30 microns. Imaging was done with a polarizing microscope, and the analysis and interpretation of the results were carried out according to the guide for the analysis of thin sections. The results showed that the petrocalcic horizons formed on glacial tills and moraines are the result of the long-term infiltration of cold water rich in dissolved carbonates into the soil. This model of the formation of secondary carbonates in the soil is different from other models that mainly consider the origin of carbonates to be the dissolution and recrystallization of primary carbonates or the biological respiration of roots and living organisms.
    Keywords: carbonates, Carbon dioxide (CO2), Glacial sediments, Micromorphology, Removal of Carbonates
  • Rasoul Mirkhani *, Ahmad Bybordi, Saeed Saadat, Hamed Rezaei, Leila Esmaeelnejad Pages 1981-1994
    Soil has various tasks or functions, including the ability to produce crops, store carbon, store water, cycle nutrients and purify water. Soil functions have a high correlation with soil quality. Soil quality indices are often regional and to determine it, it is not possible to consistently use a set of idicators and indices in all regions. In this research, Additive Soil Quality Index (SQIa), the Weighted Additive Soil Quality Index (SQIw) and the Nemero Soil Quality Index (NQI) and the effect of effective characteristics on soil quality in surface soil (0-30 cm) and in the yield of 206 wheat field of East Azarbaijan Province (Tabriz Plain) in 2017 was investigated by measuring physical and chemical properties of soils and wheat grain yield. Organic carbon, bulk density, aveilble potassium and aveilble phosphorus and electrical conductivity were selected as The minimum data set (MDS) using principal component analysis (PCA). Then SQIa, SQIw and NQI were determined using TDS and MDS. The results showed that there is a correlation between wheat yield and soil quality indices using MDS (r=0.60-0.63) and using TDS (r=0.56-0.60) also there was a significant correlation (p <0.01) between the use of TDS and MDS in NQI (r=0.81), SQIw(r=0.84) and SQIa (r=0.88) (p<0.01). Therefore, all three investigated indices are suitable for the study area and using MDS is more suitable than the method of using TDS due to relatively higher correlation and number of features and lower cost.
    Keywords: Additive Soil quality index, Nemoro Quality Index, main components, soil function
  • Nader Heydari * Pages 1995-2015
    The water productivity index (WP), which is defined as the crop produced per unit of consumed water, has been considered as a key indicator for the optimal use of water in the agricultural sector. It has been heavily relied upon in the Iran's agricultural water policies and plans. However despite several years have passed since the introduction of this concept and index, unfortunately, water crisis still exists and is expanding in the country and measures to increase WP in agricultural products have not yet been able to effectively solve the country's water issues. In this review-analytical paper, the issues and challenges of using this index in practice have been discussed and the shortcomings, challenges, measures, and infrastructure necessary for the proper use of this index have been discussed and analyzed. According to the results, there are hidden issues and challenges (in 8 groups) in its application. The most important of which are the need to deeply understand the concept and definition of WP in the country's expert and management community, and the problems and issues of using the index from the aspect of lack of the required infrastructure for the proper impacts of improving WP in mitigating water scarcity. According to the identified issues and challenges, it was concluded that improving WP could not be a sole measure to solve the country's water crisis, because it fulfills just initial conditions. In order to fulfill conditions sufficiently and to implement related comprehensive measures and interventions, the necessary hardware, software, legal, and policy infrastructures must be provided.
    Keywords: Basin, Challenge, Field, Water productivity, Water use