به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

مقالات رزومه دکتر عیسی اسفندیارپور

  • حسین شیرانی، انیس اسدی، سمیه صدر*، علی اصغر بسالت پور، عیسی اسفندیار پور
    مقدمه

    مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی های زیادی نیاز دارند که غالبا به صورت مستقیم قابل اندازه گیری نیستند و یکی از اصلی ترین منابع عدم قطعیت در این مدل ها محسوب می شود. فرایند واسنجی می تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتم های متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیش بینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبار سنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، به منظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب های بسیار متنوع انتخاب می شوند، لذا، روش های مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت گیر و گاهی غیر ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هر چه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه ها و محاسبات در نرم افزار Minitab 16 انجام گرفت.

    نتایج و بحث:

    در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و به عنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده به وسیله گیاه (SOL_AWC) به ترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه سازی شده به وسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. به طوری که در مرحله واسنجی شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامتر های تعداد شبیه سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO به ترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد.

    نتیجه گیری

    نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه سازی مدل SWAT استفاده می کنند.

    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات, عدم قطعیت, شبیه سازی, حوزه آبخیز جوانمردی}
    Hossain Shirani, Anis Asadi, Somayeh Sadr *, AliAsghar Besalatpour, Isa Esfandiarpoor
    Introduction

    SWAT model is a suitable tool for simulating hydrological processes. This model requires many inputs that often cannot be measured directly and is considered one of the main sources of uncertainty in these models. The recalibration process can reduce the uncertainty in the model results by adjusting and adapting these inputs. The researches showed that calibrating a hydrological model by using the common automatic CV calibrating algorithms will not provide proper accuracy in the prediction of hydrological variables during the validation period, so PSO algorithm was used to calibrate the SWAT model. Since there is no mathematical and logical rule to determine the best combination of PSO algorithm parameters and these combinations are selected based on trial and error and among many different combinations, therefore trial and error based methods are very time-consuming and sometimes impossible. In this research, Taguchi method was used to determine the best combination of PSO algorithm parameters.

    Materials and methods

    In this research, the ability to use the SWAT model to simulate monthly runoff in the Javanmardi Watershed, one of the main sub-basins of the Lordegan Watershed with an area of 380 square kilometers, was investigated. In this study, the PSO algorithm parameters, including the number of simulations (A), the number of repetitions (B), the speed calculation weight (C) and the movement parameter (D), were defined in four levels. Then, these parameters were designed and implemented according to the experiments in the L16 orthogonal array (using the Taguchi experiments design method). The performance scale used to evaluate the algorithms was RPD (Relative Percentage Deviation). Considering the variable nature of the response in this study, the S/N index "the lower the better" was used to analyze the Taguchi test results. The selection of arrays and calculations were done in Minitab 16 software.

    Results and discussion

    In the sensitivity analysis stage, which was performed before the model recalibration, among the 28 parameters studied in this research, the model showed sensitivity to the changes of 22 parameters, and they were identified as variables influencing the simulation of runoff in Javanmardi Watershed. The results showed that the parameter of the runoff curve number (CN) is the most important factor and the parameters of soil apparent density in the wet state (SOL_BD) and average water usable by the plant (SOL_AWC) are among the most important factors controlling the flow rate in the study basin, respectively. Based on the results simulated by the PSO algorithm, it was found that the SWAT model has an acceptable accuracy for estimating the monthly runoff in the study area. So, in the recalibration phase, the r-factor and p-factor indices were 1.23 and 0.88, respectively, and the explanatory and Nash-Sutcliffe coefficients were 0.77 and 0.75, respectively. In the validation stage, the r-factor and p-factor indexes were 1.31 and 0.84, respectively and the explanatory and Nash-Sutcliffe coefficients were 0.72 and 0.73, respectively. In this study, the best combination resulting from the application of Taguchi method for the parameters of the number of simulations, the number of repetitions, the speed calculation weight and the appropriate parameters in the PSO algorithm were determined as 40, 100, 0.2 and 0.15 respectively (A4B4C4D3).

    Conclusion

    The results show that the SWAT model has an acceptable accuracy for estimating the monthly runoff in the Jawanmardi Watershed, and the PSO method is an effective algorithm in calibrating and determining the uncertainty of the model in this basin, and the use of the Taguchi test design method is a suitable way to determine the best combination of PSO algorithm parameters is for researchers who use this method to optimize the SWAT model.

    Keywords: Javanmardi watershed, particle swarm algorithm, simulation, Uncertainty}
  • حسین شیرانی، فایزه رمضانی، سمیه صدر*، عیسی اسفندیارپور

    رطوبت بهینه خاک برای خاکورزی رطوبتی است که اگر خاکورزی در آن انجام شود، با حداقل انرژی مصرفی بیشترین خردشدگی (نرم شدگی) در خاک ایجاد می شود. هدف از این پژوهش تعیین رطوبت بهینه برای عملیات خاک ورزی تحت کاربر ی های مختلف کشاورزی در منطقه ی جیرفت و بررسی کارایی مدل درخت تصمیم در این خصوص برای منطقه بود. برای این منظور نمونه های خاک (90 نمونه) از عمق صفر تا 20 سانتی متر به صورت دست نخورده برداشته شده و برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن تعیین گردید. برای تعیین منحنی مشخصه رطوبتی خاک، مقدار رطوبت خاک در مکش های ماتریک 10، 30، 50، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلوپاسکال با استفاده از دستگاه صفحه فشاری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد نوع کشت تاثیر معناداری بر روی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک و همچنین رطوبت بهینه نداشته است. در ادامه این پژوهش مدل سازی رطوبت بهینه با درخت تصمیم انجام شد. در این پژوهش از سه معیار ضریب تبیین ، ریشه میانگین مربعات خطا  و ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRSME) برای ارزیابی مدل استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان داد که استفاده از درخت تصمیم برای پیش بینی رطوبت بهینه خاک به دلیل دارا بودن NRMSE کمتر (017/0) و R2 بالا (75/0)، مناسب است. هم چنین نتایج مدل سازی رطوبت بهینه خاک نشان داد که ماده آلی مهم ترین متغیر تاثیر گذار بوده و پس از آن به ترتیب متغیرهای درصد کربنات کلسیم معادل، رسانایی الکتریکی، درصدرس، چگالی ظاهری و درصد شن و سیلت در پیش بینی رطوبت بهینه اهمیت دارند.

    کلید واژگان: منحنی مشخصه رطوبتی, نقطه عطف, درخت تصمیم, رطوبت بهینه, خاکورزی}
    Hossain Shirani, Faeeze Ramezani, Somayeh Sadr *, Isa Esfandiarpoor

    Optimum soil water content (OSWC) for tillage is the moisture at which, if tillage is done, the maximum amount of crushing (friability) is created in the soil with minimum energy consumption. The purpose of this research was to determine the OSWC for tillage operations under different agricultural land uses in Jiroft Plain, Iran, and to evaluate the effectiveness of the decision tree model in this regard for the region. For this purpose, soil samples (90 samples) were taken intact from 0 to 20 cm depth and some of its physical and chemical characteristics were determined. To determine the soil water characteristics curve, the soil water contents at matric suctions of 10, 30, 50, 100, 300, 500, 1000 and 1500 kPa were measured using a pressure plate device. The results showed that the type of cultivation did not have a significant effect on the physical and chemical characteristics of the soil, including the optimum weighted humidity. OSWC prediction was done with decision tree. In this research, three prediction accuracy criteria, namely, coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), and normalized root mean square error (NRSME) were used to evaluate the model performance. The results showed that use of decision tree for predicting the OSWC was appropriate due to having a lower NRMSE (0.017) and a high R2 (0.75). Also, the results of OSWC modeling showed organic matter as the most influencing variable, followed by the equivalent calcium carbonate percentage, electrical conductivity, apparent density, and percentage of sand and silt.

    Keywords: Soil Water Characteristic Curve, inflection point, Decision tree regression, Soil tillage}
  • ریحانه نژاد اسدی، عیسی اسفندیارپور بروجنی*، محسن حمیدپور، پیمان عباس زاده دهجی، سید جواد حسینی فرد، میرحسن رسولی صدقیانی
    روابط همزیستی و هم افزایی بین باکتری ها و گیاه به واسطه تاثیری که بر بهبود رشد گیاه می گذارند، از اهمیت بالایی برخوردار هستند. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی باکتری های حل کننده سیلیکات در آزادسازی عناصر از کانی سپیولیت انجام شد. آزمون گلخانه ای به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمار ها شامل سه سویه باکتری (B1، B2 و B7)، گیاه پسته (دو رقم بادامی ریز زرند و قزوینی) و چهار سطح خشکی (شامل 90 درصد (شاهد)، 75 درصد، 60 و 45 درصد ظرفیت زراعی) بود. دانهال ها به وسیله محلول غذایی هوگلند فاقد منیزیم در یک دوره رشد پنج ماهه تغذیه شدند. نتایج نشان داد که در بالاترین سطح تنش کاربرد سویه های B1 و B2 میزان جذب سیلیسیم ریشه را در دانهال های قزوینی به ترتیب 77 و 97 درصد و در دانهال های بادامی ریز زرند به طور میانگین 75/2 برابر نسبت به عدم تنش خشکی افزایش داد. کاربرد سویه B7 جذب منیزیم را در دانهال های قزوینی از 91/6 میلی گرم در گلدان در شرایط عدم تنش خشکی به میزان 9/13 میلی گرم در گلدان در بالاترین سطح تنش خشکی افزایش داد. در رقم بادامی ریز زرند نیز کاربرد سویه مذکور جذب منیزیم اندام هوایی را در سه سطح تنش 75، 60 و 45 درصد ظرفیت زراعی به ترتیب 74، 67 و 66 درصد نسبت به عدم تنش خشکی افزایش داد. حضور این سویه ها به صورت همیار با گیاهان، تاثیر معنی داری بر آزادسازی عناصر از کانی ها و جذب آن ها توسط گیاه و در نتیجه بهبود وضعیت تغذیه گیاه و تغییر ساختار کانی های خاک خواهد داشت.
    کلید واژگان: پراش پرتو ایکس, کانی های رسی رشته ای, هوادیدگی بیولوژیکی, باکتری های حل کننده سیلیکات, مناطق خشک و نیمه خشک}
    Reyhaneh Nejadasadi, Isa Esfandiarpour Boroujeni *, Mohsen Hamidpour, Payman Abbaszadeh Dahaji, Seyed Javad Hosseinifard, Mir Hassan Rasouli Sadaghiani
    The present study aimed to investigate the efficiency of silicate solubilizing bacteria in the release of elements of sepiolite. The greenhouse test was performed as factorial with completely randomized design with three repetitions. This experiment consisted of three bacterial strains (B7, B8, and D1) and pistachio (two cultivars Badami Riz Zarand and Qazvini) and four drought levels (including 90% (control), 75%, 60% and 45% of FC). The seedlings were fed with Hoagland's magnesium-free nutrient solution over a five-month growth period. The vegetative and biochemical traits of the seedlings were studied. The results showed that at the highest level of drought stress, application of strains B1 and B2 increased the rate of root Si uptake in Qazvini seedlings by 77% and 97%, respectively, and in seedlings of Badami Riz Zarand by an average of 2.75 times compared to non-drought stress conditions. Application of B7 strain increased Mg uptake in Qazvini seedlings from 6.91 mg per pot under non-drought stress conditions to 13.9 mg per pot at the highest level of drought stress. In Badami Riz Zarand, the application of the mentioned strain increased the uptake of Mg in the shoot at three stress levels of 75%, 60% and 45% of the field capacity by 74%, 67% and 66%, respectively, compared to non-drought stress conditions. Presence of these bacterial strains in symbiosis with plants will have a significant effect on the release of elements from minerals and its absorption by the plant and thus improve plant nutrition and change the mineral structure.
    Keywords: X-ray diffraction, Fibrous clay minerals, Bioweathering, Silicate solubilizing bacteria, Arid, semi-arid areas}
  • محمدجواد عصاری، کامران مهدیان*، عیسی اسفندیارپور بروجنی، هادی زهدی

    سپردار سفید خرما Parlatoria blanchardi (Targioni Tozzetti, 1892)  یکی از  عوامل زنده و مهم کاهش عملکرد درختان خرما می باشد. کفشدوزک شکارگر Chilocorus bipustulatus L. یکی از مهم‎ترین دشمنان طبیعی فعال در باغ‎های خرما است که از سپردارها به ویژه سپردار سفید خرما تغذیه می‎کند. در این مطالعه فراسنجه‎های جدول زندگی دو جنسی کفشدوزک یاد شده با تغذیه از سپردار سفید خرما تعیین شد. آزمایش‎ها درون اتاقک رشد و در دمای 1±25 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 5± 70درصد و طول دوره روشنایی به تاریکی8 :16 ساعت انجام شد. تعداد 100 عدد تخم هم سن کفشدوزک با عمر کم تر از 24 ساعت تا پایان عمر حشرات بالغ بررسی شد. لاروها پس از خروج از تخم، روزانه با پوره های سپردار سفید خرما تغذیه شدند. شاخص‎های زیستی کفشدوزک تعیین و داده‎های حاصل از آزمایش با نرم‎افزار  TWOSEX-MSChart و طبق تیوری جدول زندگی سنی- مرحله ای دو جنسی تجزیه آماری شدند. میانگین و خطای معیار فراسنجه های رشد جمعیت براساس روش Bootstrap محاسبه شد. نرخ ذاتی افزایش جمعیت  (r) 0/06 ± 0/01 (بر روز) ، نرخ متناهی افزایش جمعیت (λ) 1/0 6± 0/01 (بر روز) ، طول مدت زمان هر نسل (T) 56/89 ± 0/32 (روز) و نرخ ناخالص تولید مثل (GRR) 34/68 ± 3/085 (تخم)، محاسبه گردید. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند امکان افزایش کارایی این کفشدوزک را در برنامه های مدیریت آفت سپردار سفید خرما از طریق افزایش جمعیت آن از طریق پرورش انبوه و رهاسازی انبوه آن امکان پذیر سازد.

    کلید واژگان: کفشدوزک شکارگر, آفات خرما, کنترل بیولوژیک, نخیلات, کرمان}
    MohammadJavad Assari, Kamran Mahdian *, Isa Esfandiarpour- Boroujeni, Hadi Zohdi

    The date palm scale Parlatoria blanchardi (Targioni Tozzetti, 1892) (Hem.: Diaspididae) is one of the main and important pests of reducing date palm yield. The predatory coccinellid Chilocorus bipustulatus L. (Col.: Coccinellidae) is well known as the most important active natural enemy in date orchards, which feeds on scale insects, especially the date palm scale In this research, the life table parameters of C. bipustulatus were determined by feeding on the date palm scale. The experiments were carried out in growth chamber under laboratory conditions, at 25±1°C, a relative humidity of 70±5%, and a photoperiod of 16:8 h (Light: Dark). A number of 100 coccinellid eggs of the same age with less than 24 h old were studied, and the study continued until the end of the adult stage. After incubation period, the larvae were fed daily with date palm scale nymphs. The biological parameters of the coccinellid and data were analyzed based on the age–stage, two–sex life table theory. The mean and standard error of population growth parameters were calculated based on the Bootstrap method. The intrinsic rate of increase(r) (day), finite rate of increase (λ), The mean generation time (T) and the gross reproductive rate (GRR), were 0.06 ± 0.01, 1.06 ± 0.01, 56.89 ± 0.32, 34.68 ± 3.08, respectively. The results obtained from this study can make it possible to improve the efficiency of this coccinellid in integrated pest management programs against P. blanchardi by increasing its population through mass rearing and mass release.

    Keywords: Predatory coccinellid, date palm pests, biological control, Date palm, Kerman}
  • فاطمه جواهری، عیسی اسفندیارپور بروجنی، ریان استوارت، محمد هادی فرپور، هژیر کورکی
    سابقه و هدف

    ویژگی‌های ریولوژیکی خاک‌ها (از جمله تغییرشکل و رفتارهای ویسکوالاستیک آن‌ها در برابر تنش برشی) می‌توانند اطلاعات مهمی در مورد پایداری ساختمان خاک و ریزخاک‌دانه‌ها فراهم آورند. یکی از جدیدترین روش‌های ارزیابی پایداری خاک‌دانه‌ها، استفاده از مباحث ریومتری در این ارتباط است. به‌عبارت بهتر، از ریومتری می‌توان برای ارزیابی رفتار الاستیک خاک در مقابل رفتار پلاستیک آن در طیفی از تغییرشکل خاک‌دانه‌ها استفاده کرد و بدین ترتیب تفسیر کمی بیشتری از تشکیل یا پایداری خاک‌دانه‌ها در برابر تنش وارده بر آن‌ها را محاسبه نمود. در دهه اخیر، آزمون روبشی دامنه کرنش به‌منظور ارزیابی پایداری ریزساختار خاک و رفتارهای الاستیکی آن استفاده شده است. پژوهش حاضر در راستای تعیین پایداری خاک‌دانه و رفتار ویسکوالاستیک خاک‌ با استفاده از ریومتر طراحی شده است. در پژوهش حاضر، ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی، کانی‌شناسی رس و طبقه‌بندی رده‌های خاک غالب استان چهارمحال و بختیاری در راستای تعیین پایداری خاک‌دانه‌ها و رفتار ویسکوالاستیک خاک‌ها‌ با استفاده از روش ریومتری، مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است.

    مواد و روش‌ها

     پنج خاک‌رخ مختلف در شهرستان‌های شهرکرد، فارسان و کوهرنگ تشریح و نمونه‌برداری شد. پس از هواخشک و الک کردن نمونه‌های خاک برداشت‌شده از افق‌های ژنتیکی این خاک‌رخ‌ها، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز با استفاده از روش‌های استاندارد اندازه‌گیری شدند. هم‌چنین، نوع کانی‌های رسی آن‌ها به روش پراش پرتو ایکس تعیین گردید. به‌علاوه، از آزمون روبشی دامنه کرنش برای کمی‌سازی مقادیر اولیه پارامترهای ریولوژیکی شامل مدول‌های ذخیره (G') و اتلاف (G")، حد تغییرشکل (γL: هنگامی‌که ماده شروع به تغییرشکل غیر قابل برگشت می‌کند)، تغییرشکل در نقطه جریان (γf: هنگامی‌که ماده وارد فاز ویسکوز می‌شود و جریان می‌یابد)، ضریب اتلاف (tan δ = G''/ G') و انتگرال z (سطح بدون بعدی که رفتار الاستیک ماده تحت تنش برشی را نشان می‌دهد) در راستای مطالعه پایداری ریزساختار و ریزخاک‌دانه‌های نمونه‌های برداشت‌شده از رده‌های پنج‌گانه مزبور استفاده شد. در نهایت، ترسیم نمودار هم-بستگی بین ویژگی‌های خاک و پارامترهای ریولوژیکی اندازه‌گیری‌شده با استفاده از نرم‌افزار R انجام گرفت.

    یافته‌ها

    خاک‌رخ‌های مورد مطالعه بر مبنای سامانه‌های رده‌بندی آمریکایی و طبقه‌بندی جهانی، به‌ترتیب در پنج رده و چهار گروه مرجع مختلف شامل انتی‌سول (کرایوسول در طبقه‌بندی جهانی)، ورتی‌سول، مالی‌‌سول (کاستانوزم در طبقه‌بندی جهانی)، آلفی‌سول و اینسپتی‌سول (کلسی‌سول در طبقه‌بندی جهانی) قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل نیمه‌کمی کانی‌های رسی نیز نشان داد که این خاک‌رخ‌ها دارای کانی‌های مختلفی از جمله کایولینیت، ورمی‌کولیت، اسمکتیت، ایلیت، کلریت و کوارتز می‌باشند. نتایج حاصل از آزمون روبشی دامنه کرنش، حاکی از آن بود که حد تغییرشکل در افق‌های زیرسطحی به‌‌طور قابل توجهی بالاتر از افق‌های سطحی خاک و در خاک‌های رسی بیشتر از خاک‌های شنی بود. خاک‌های دارای خواص ورتیک، دارای محدوده بالاتری از ناحیه‌ خطی ویسکوالاستیک (LVE) بوده که به خاصیت الاستیک بالای آن‌ها نسبت داده شد. خاک‌های دارای رس بیشتر و متکامل‌تر، پارامترهای ریولوژیکی بالاتری را نشان دادند که می‌تواند حاکی از پایداری بیشتر ریزساختار و خاک‌دانه‌های ریز این خاک‌ها نسبت به دیگر رده‌های خاک باشد. در مقابل، افق‌هایی که دارای درصد بالاتر شن و تکامل کمتری بودند، پارامترهای ریولوژیکی پایین‌تری داشتند که نشان‌دهنده عدم پایداری ریزخاک‌دانه‌ها در این افق‌ها بود. ضریب همبستگی پیرسون نشان داد که انتگرال z تحت تاثیر ویژگی‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی خاک‌ها قرار می‌گیرد و به‌طور معمول در خاک‌هایی با درصد رس بالاتر، نوع کانی‌های رسی 2:1 غالب به‌همراه میزان بالاتر ظرفیت تبادل کاتیونی، انتگرال z هم بالاتر است.

    نتیجه‌گیری

     در مجموع، اندازه‌گیری پارامترهای ریولوژیکی نشان داد که خاک‌های متکامل‌تر نسبت به خاک‌های با ساختمان توسعه‌نیافته یا کمتر توسعه‌یافته، دارای پایداری ریزساختاری بیشتری هستند. در نتیجه، پارامترهای ریولوژیکی می‌توانند برای شناسایی مهمترین عواملی که روی خاک‌دانه‌سازی تاثیر می‌گذارند مفید باشند. به‌علاوه، این پارامترها می‌توانند به‌عنوان شاخصی برای ارزیابی مقدار نسبی تکامل خاک در مطالعات آتی مد نظر قرار گیرند.

    کلید واژگان: رئومتری, آزمون روبشی دامنه کرنش, تکامل خاک, رفتار ویسکوالاستیک خاک, کرایوسول}
    Fatemeh Javaheri, Isa Esfandiarpour-Boroujeni*, Ryan D. Stewart, MohammadHady Farpoor, Hajir Kourki
    Background and Objectives

    Rheological characteristics of soils (including their deformation and flow behaviors when subjected to external stress) can provide important information on microstructural and microaggregate stability. One of the newest methods of assessing the stability of aggregates is the use of rheometric discussions in this regard. In other words, rheometry can be used to evaluate the elastic behavior of soil versus its plastic behavior in a range of aggregate deformation and thus a more quantitative interpretation of aggregate formation or stability against stress. In the last decade, Amplitude sweep test (AST) has been used to evaluate the stability of soil microstructure and its elastic behaviors. The present study was designed to determine the aggregate stability and viscoelastic behavior of the soil using the rheometric method. In the present study, physical, chemical, clay mineralogical properties and classification of dominant soil orders in Chaharmahal-va-Bakhtiari Province were studied and compared in order to determine the stability of aggregates and viscoelastic behavior of soils using the rheometric method.

    Materials and Methods

    Five different soil orders were described and sampled in Shahrekord, Farsan, and Koohrang cities. After air-drying and sieving of soil samples taken from the genetic horizons, the physical and chemical properties were measured using standard methods. Besides, the type of clay minerals was determined by the X-ray diffraction method. AST was used to quantify the initial rheological parameter values, including the storage (G') and loss moduli (G"), deformation limit (γL: when the material begins to irreversibly deform), deformation at flow point (γf: when the material becomes viscous), loss factor (tan δ = G''/ G') and integral z (which summarizes the overall elasticity of the material) in order to study microstructural stability and microaggregates of the five soil orders. Finally, the correlation diagram was plotted among soil properties and rheological parameters using R software. Besides, the soil was classified based on the American Soil Taxonomy (2014) and WRB (2015).

    Results

    The studied pedons classified based on the American Soil Taxonomy (2014) and WRB (2015) in five different soil orders and four reference soil groups, including Entisol (Cryosol in WRB), Vertisol, Mollisol (Kastanozem in WRB), Alfisol, and Inceptisol (Calcisol in WRB). Semi-quantitative analysis of clay minerals showed that the soils have different clay minerals assemblage including kaolinite, vermiculite, smectite, illite, chlorite, and quartz. The results of the AST indicated that the deformation limit was significantly higher in subsoil horizons than topsoil horizons and was also higher in the clayey soils compared to sandy soils. The soils with “vertic soil properties” showed the high range of linear viscoelastic region (LVE) that attributed to the samples with high elasticity behavior. Soils with higher clay contents and further evolution showed higher rheological parameters, implying that these soils had more rigid microstructures incomparable with other soil orders which in turn, indicated the higher microstructural and microaggregate stability. In contrast, the horizon, which had high sand content and little soil development, had the lowest values for all properties, thus indicating a lack of micro-aggregate stability. Pearson correlation coefficient analyses revealed that integral z was influenced by soil physicochemical properties, and was higher in soils with the clay fraction dominated by expansive clay minerals and higher cation exchange capacity.

    Conclusion

    Altogether, the rheological parameters indicated that more developed soils had greater microstructural stability than their less-developed counterparts. As a result, rheological measurements may be useful for identifying the major factors that affect soil aggregation. In addition, these parameters can be used as indicators to evaluate the relative amount of soil evolution in future studies.

    Keywords: Rheometry, Amplitude sweep test, soil development, Soil viscoelastic behaviour, Cryosol}
  • حسین شیرانی، ناهید اصغری نژاد، سمیه صدر*، عیسی اسفندیارپور، حسین شکفته
    مقاومت کششی یکی از شاخص های مهم کیفیت فیزیکی خاک است که معادل بیشینه تنشی است که می توان بر روی یک خاکدانه به کار برد تا حدی که خاکدانه در آستانه یا در شرف تخریب قرار گیرد. هدف از این پژوهش بررسی کارایی روش های مدل سازی مختلف در تخمین مقاومت کششی خاک در باغ های پسته رفسنجان است. برای این منظور نمونه های خاک (80 نمونه خاک غالبا لوم شنی از عمق صفر تا 30 سانتی متری) تهیه و برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک تعیین شدند. هم چنین مقاومت کششی خاکدانه های در اندازه های مختلف اندازه گیری شد. نتایج اندازه گیری ها نشان داد که با توجه به قابلیت هدایت الکتریکی، واکنش خاک و نسبت جذب سطحی سدیم، خاک منطقه مطالعاتی شور و سدیمی می باشد. رگرسیون چندگانه بین مقاومت کششی با سایر ویژگی های خاک بررسی شد. هم چنین مدل سازی مقاومت کششی با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و درخت تصمیم انجام شد. در این پژوهش از میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین برای ارزیابی مدل های مختلف مدل سازی استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل ها نشان داد که استفاده از درخت تصمیم برای پیش بینی مقاومت کششی به دلیل دارا بودن کمترین خطا (RRMSE =14% و با R2 = 0.88) نسبت به دو روش رگرسیون چندگانه و. شبکه عصبی پرسپترون چند لایه بهتر می باشد. هم چنین نتایج نشان داد که درصد رس، درصد رس قابل پراکنش، نسبت جذب سطحی سدیم، درصد کربنات کلسیم معادل و درصد ماده آلی تاثیرگذارترین متغیرها بر مقاومت کششی هستند. با توجه به نتایج حاصل، به نظر می رسد موثر ترین راهکار در بالابردن مقاومت کششی خاک و کاهش تراکم خاک در باغ های پسته افزایش درصد ماده آلی خاک خواهد بود.
    کلید واژگان: درخت تصمیم, شبکه عصبی پرسپترون چند لایه, تخمینگرهای خطا, ماده آلی خاک}
    Hossain Shirani, Nahid Asgharineghad, Somayeh Sadr *, Isa Esfandiarpoor, Hossain Shekofteh
    Tensile strength is one of the most important indicators for soil physical quality, which is equivalent to the maximum stress applied to an aggregate without any disruption. The purpose of this study was to investigate the performance of different modeling methods for estimating soil tensile strength of some Rafsanjan pistachio orchards. For this purpose, soil samples (80 samples from 0- 30 cm depth mostly sandy loam) were taken and some soil physical and chemical properties were determined. Aggregate tensile strength was also measured in different sizes. The average EC, pH, and SAR indicated that soils of the study area were saline and sodic. Multiple regression between tensile strength and other soil properties were investigated. Tensile strength modeling was also performed using multilayer perceptron neural network and decision tree. The mean squares of error and coefficient of determination were used to evaluate different modeling models. The results of model evaluation showed that the use of regression decision tree for predicting tensile strength was better than the other modeling methods because of the lowest error (R2=0.88 and RRMSE = 14%) compared to the two methods of multiple regression and the multilayer perceptron neural network. Also, the results of different tensile strength modeling showed that the percentage of clay, percentage of dispersible clay, adsorption ratio of sodium, percentage of calcium carbonate equivalent, and the percentage of organic matter are the most influential variables on tensile strength. According to the results, it seems that the most effective way to increase soil tensile strength and reduce soil bulk density in pistachio orchards is to increase the percentage of soil organic matter.
    Keywords: Decision Tree, Multilayer perceptron neural network, Error estimators, Soil organic matter}
  • N. Rasooli, M.H. Farpoor *, M. Mahmoodabadi, I. Esfandiarpour
    Soil classification is useful to better understand and manage soils. The objective of the present research was to compare the capability of Soil Taxonomy (2014) and WRB (2015) systems to describe and classify soils in Lut Desert. Marginal and central parts of Lut with typical aridic/thermic and extreme aridic/hyperthermic soil moisture/temperature regimes were selected. Twelve representative pedons on alluvial fan, plain, rock pediment, Gandom Beryan lava plateau, and playa were described and sampled. Results of the study clearly showed that the WRB system was more capable to reflect soil forming processes. However, it is recommended that anhydritic qualifier to Solonchaks, Solonetz, and Gypsisols; aquatic qualifier to Solonchaks and Solonetz; and abruptic, leptic, and paralithic qualifiers to Solonchaks be added. The ST system has not been successful in expressing soil forming processes because this classification system considers only two great groups for saline soils and gives priority to Salids in comparison to the other suborders of Aridisols. That is why Petrosalids, Gypsisalids, Natrisalids, and Argisalids great groups and Anhydritic Natrisalids, Anhydritic Argisalids, Anhydritic gypsisalids, Anhydritic Petrosalids, Calcic Natrisalids, Calcic Argisalids, Calcic Gypsisalids, Natric Petrosalids, Natric Haplosalids, Natric Gypsisalids, Petrogypsic Petrosalids, and Epipetrosalic Aquisalids subgroups are suggested to be added to Soil Taxonomy system. Meanwhile, definition of anhydritic horizon, considering textural difference in strongly contrasting particle size classes of family level, and aquic conditions in playa were among the strong points of Soil Taxonomy. It is also suggested to remove (or adopt) colour (Hue) requirement of anhydritic horizon in ST system.
    Keywords: saline soils, Gypsiferous soils, Anhydritic horizon, Paralithic qualifiers, Aquic conditions}
  • ریحانه سلیمانی، الهام چاوشی*، حسین شیرانی، عیسی اسفندیارپور بروجنی

    برآورد سریع و صحیح آب فراهم خاک به عنوان یکی از مهم ترین شاخص های کیفیت خاک نقش اساسی در مدیریت منابع آب کشاورزی دارد. در پژوهش حاضر با استفاده از روش هوش مصنوعی (ترکیب شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک) و بهره گیری از ویژگی های زود یافت خاک، مقدار دامنه رطوبتی با حداقل محدودیت (LLWR) در 250 نمونه خاک برداشت شده از دشت خان میرزا در استان چهارمحال و بختیاری برآورد شد. در این مدل ها، 9 متغیر شامل درصد شن، سیلت، رس، درصد کربن آلی، چگالی ظاهری (BD)، چگالی حقیقی (PD)، pH، رسانایی الکتریکی (EC) و کربنات کلسیم معادل (CCE)، به عنوان پارامترهای ورودی و مقدار LLWR به عنوان تابع خروجی در نظر گرفته شده است. از تعداد کل 250 داده، 200 عدد برای آموزش و 50 داده برای آزمون مدل استفاده شد. بررسی نتایج شاخص های آماری نشان داد که شبکه عصبی به خوبی قادر به برآورد LLWR با ضریب تبیین 0/93 است. در نهایت مشخص شد که مدل تلفیقی شبکه عصبی مصنوعی-الگوریتم ژنتیک با بیش ترین ضریب تبیین (0/96 = R2) برای برآورد LLWR مناسب ترین مدل است. به طور کلی دو مدل شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک نسبت به معادلات رگرسیونی کارایی مناسب تری برای برآورد LLWR را نشان دادند.

    کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی, دامنه رطوبتی با حداقل محدودیت (LLWR), ویژگی های زودیافت خاک, دشت خان میرزا}
    R. Soleimani, E. Chavoshi*, H. Shirani, I. Esfandiarpour Boroujeni

    Quick and accurate estimation of soil available water as one of the most critical soil quality indices plays an essential role in agricultural water resources management. The present study estimated the least limiting water range (LLWR) for 250 soil samples taken from Khanmirza plain in Chaharmahal and Bakhtiari province. Artificial intelligence method (combining genetic algorithm (GA) with artificial neural network (ANN)) and readily available soil properties were used for this purpose. The LLWR was considered as output variable, and sand, silt and clay percentages, organic carbon content, bulk density (BD), particle density (PD), pH, electrical conductivity (EC) and equivalent calcium carbonate (CCE) were considered as input variables. From 250 data, 200 were allocated to model training and 50 to model testing. The statistical analyses showed that the artificial neural network had a reasonable estimate of LLWR with a coefficient of determination of 0.93. Finally, the combined model of artificial neural network-genetic algorithm (ANN-GA) with the highest coefficient of determination (R2 = 0.96) was identified as the most appropriate model for predicting LLWR. The two models of artificial neural network and genetic algorithm generally showed better performance than the regression equations.

    Keywords: Artificial neural network, Least limiting water range (LLWR), Readily available soil properties, Khanmirza plain}
  • مطالعه تغییر و تحول خاک در سیمای اراضی دارای تناوب رسوبات بادرفتی و آبرفتی منطقه داوران رفسنجان
    فرزانه بنده الهی، عیسی اسفندیارپور بروجنی*، علیرضا کریمی، محمد هادی فرپور، زهره مصلح، مرتضی فتاحی

    هدف از پژوهش حاضر، مطالعه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، کانی‌شناسی رس و میکرومورفولوژی خاک‌های موجود در ژیوفرم‌های گوناگون منطقه داوران رفسنجان بود. هفت ژیوفرم غالب شامل پدیمنت، حدواسط مخروط‌افکنه و پهنه رسی کشت‌شده، مخروط‌افکنه، سنگفرش بیابانی، حدواسط پدیمنت و پهنه شنی، زهکش فعال و حدواسط مخروط‌افکنه و پهنه رسی کشت‌نشده انتخاب شدند. پس از انتخاب یک خاک‌رخ شاهد در هر کدام از این ژیوفرم‌ها، از افق‌های ژنتیکی آن‌ها نمونه‌برداری شد. به‌علاوه، تعدادی نمونه‌ دست‌نخورده به‌منظور مطالعات میکرومورفولوژی از برخی افق‌ها تهیه شد. مطالعات کانی‌شناسی رس به روش پراش پرتو ایکس و مطالعات میکرومورفولوژی با استفاده از میکروسکوپ پولاریزان انجام گرفت. نتایج نشان داد که تجمع گچ و کربنات‌ها به‌عنوان فرایندهای غالب منطقه می‌باشند که شرایط تشکیل افق‌های ژیپسیک و کلسیک را فراهم آورده‌اند. این موضوع باعث قرارگیری خاک‌رخ‌های مزبور در زیررده‌های ژیپسیدز و کلسیدز بر مبنای سامانه رده‌بندی آمریکایی (2014) و گروه‌های مرجع ژیپسی‌سولز و کلسی‌سولز براساس سامانه طبقه‌بندی جهانی (2015) شده است. نتایج کانی‌شناسی رس نشان داد که کانی‌های غالب در منطقه شامل کلریت، ایلیت، کایولینیت و اسمکتیت می‌باشند که عمدتا منشا موروثی دارند. نتایج میکرومورفولوژی نشانگر حضور گچ به‌صورت کرمی‌شکل، عدسی‌شکل، صفحات در هم قفل‌شده و نیمه شکل‌دار بود. هم‌چنین، نادول‌های کلسیت و سنگ آهک در خاک‌ها مشاهده شدند. به‌طور کلی، ارزیابی روابط ژنتیکی موجود بین خاک‌ها و اشکال اراضی منطقه و نیز حضور توامان رسوبات بادرفتی و آبرفتی در آن، حاکی از نقش عوامل خاک‌ساز اقلیم و ماده مادری در تغییر و تحول خاک‌های منطقه داوران بود.

    کلید واژگان: کانی شناسی رس, بادرفت, آبرفت, میکرومورفولوژی, منطقه خشک}
    Soil alteration related to a landscape with alternating aeolian and alluvial sediments in Davaran Region, Rafsanjan
    Farzaneh Bandehelahi, Isa Esfandiarpour Boroujeni *, Alireza Karimi, MohammadHady Farpoor, Zohreh Mosleh, Morteza Fattahi

    Introduction Landscape represents a large portion of land/terrain that is either formed by a repetition of similar or dissimilar relief/molding types or an association of dissimilar relief/molding types (e.g., valley, piedmont, mountain, etc.). It is usually affected by a set of natural (e.g., climate, organisms, parent material, topography, time, erosion, sedimentation, etc.) and/or artificial (e.g., artifacts) factors. Soil is one of the most important components of landscape that is affected by various factors such as water and wind. Aeolian or alluvial sediments (from seasonal rivers) in arid areas cause the formation of different landforms and change the landscapes in these areas. Therefore, the study of geoforms in arid regions can lead to a better understanding of geomorphological processes and soil change in these areas. There are various methods, including soil micromorphology and clay mineralogy, to understand the alteration of landscapes and the soils change on them. The aim of this study was to investigate the physical and chemical properties, clay mineralogy and micromorphology of soils in various geomorphic units of Davaran Region, Rafsanjan. Materials and Methods Seven dominant geomorphic units (geoforms) of the region, including pediment, margin of fan and cultivated clay flat, alluvial fan, desert pavement, margin of pediment and sand sheet, active drainage, margin of fan and uncultivated clay flat were selected using Google Earth images and field studies. Nineteen pedons were excavated and described in the geomorphic units. After selecting a representative pedon in each of the geoforms, their genetic horizons were sampled. Besides, in order to conduct soil micromorphology studies, undisterbed and oriented samples were collected from selected horizons. After transferring the samples to the laboratory, their physical and chemical properties were measured using standard methods. In addition, clay mineralogy studies were performed by X-ray diffraction method and micromorphological studies were done using a petrographic microscope. Finally, soil classification was performed based on both Soil Taxonomy (2014) and WRB (2015) systems. Results and Discussion Results showed that gypsification and calcification are the dominant soil forming processes in the studied region, which have led to the formation of Gypsic and Calcic horizons. This has placed the soils in the Gypsids and Calcids suborders based on the Soil Taxonomy system and the Gypsisols and Calcisols reference soil groups according to WRB system. The representative pedon in the margin of fan and cultivated clay flat (pedon 2) geoform lacks a salic horizon based on the Soil Taxonomy; while it is in the Solonchak reference soil group of the WRB. Also, the presence of argillic horizon in the representative pedon of the margin of fan and uncultivated clay flat geoform (pedon 7) indicates presence of a more humid paleoclimate in the history of the region. The results of clay mineralogy showed that the predominant minerals in the region include chlorite, illite, kaolinite, and smectite. The illite, chlorite, and kaolinite are inherited from papent materials of the soils, and the smectite has a transformation origin (from palygorskite and illite). Addition of this mineral by aeolian or alluvial sediments could not also be neglected. The micromorphological results indicated that the soil pores were mainly chamber. The presence of carbonates and gypsum in the studied soils has caused that the b-fabric in the most horizons to be Calcitic Gypsic Crystallitic. Gypsum was observed in the form of vermicular, lenticular, interlocked gypsum plates and subhedral shapes. Other pedofeatures in the studied soils include calcite nodule and limestone. Conclusion The simultaneous presence of aeolian and alluvial sediments in the different geoforms of Davaran region has caused the formation of stratified soils. Existence of dry climate and lack of significant vegetation in the region from one hand, and the addition of different sedimentary layers at different times (which causes soil rejuvination) on the other hand, has caused that the soils of the region, in general, not to be highly developed. As a result, few differences were observed among soils in different geoforms. Comparing the results of two soil classification systems for the studied soils showed that in general there is a relatively good correlation between them. Totally, the role of climate and parent material in alteration of the studied soils is evident; so that the physical and chemical properties, clay mineralogy and micromorphology of soils in different geoforms have been affected.

    Keywords: Clay Mineralogy, Alluvium, Aeolian, Micromorphology, Arid region}
  • آرزو شریفی*، حسین شیرانی، علی اصغر بسالت پور، عیسی اسفندیارپور
    سابقه و هدف

    فرسایش بین شیاری از جمله مهم ترین شکل های فرسایش است که عوامل مختلفی از قبیل خاک، روان آب و بارندگی بر روند و مقدار آن نقش دارند. در ایران در زمینه عوامل موثر بر فرسایش بین شیاری به وسیله شبکه عصبی مصنوعی مطالعات کمی صورت گرفته، و در جیرفت بررسی انجام نشده است. بنابراین هدف از انجام این مطالعه، تشخیص عوامل موثر بر فرسایش بین شیاری با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی در چهار منطقه مختلف اطراف جیرفت در استان کرمان بود.

    مواد و روش ها

    برای انجام این پژوهش از دو مرتع و دو جنگل، تعداد 100 نمونه خاک سطحی (عمق صفر تا 10 سانتی متر) در قالب یک الگوی نمونه برداری تصادفی برداشت شد. تعدادی از خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک تعیین شدند. فرسایش بین شیاری توسط باران ساز مدل کامفورست اندازه گیری شد. مدل سازی با استفاده از شبکه پرسپترون چند لایه پیش خور با روش پس انتشار خطا و قاعده آموزشی لونبرگ مارکوارت و به وسیله 11 ویژگی خاک در دو سناریو صورت گرفت. به منظور تعیین اهمیت متغیرهای ورودی، آنالیز حساسیت به روش هیل انجام شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که در مناطق مورد مطالعه ویژگی های رس، سیلت، شن (2-0.05 میلی متر)، انحراف معیار هندسی و میانگین هندسی قطر ذرات، بیشترین نقش را در فرسایش بین شیاری داشته و عوامل سیمانی کننده مانند ماده آلی و کربنات کلسیم معادل از اهمیت کمتری در این ارتباط برخوردار هستند. بررسی ها نشان داد که جنگل حفاظت شده (قرق شده) با وجود داشتن شن زیاد، و سیلت، ماده آلی و کربنات کلسیم معادل کم، کمترین مقدار فرسایش را داشت (63/2 تن بر هکتار). مقدار R2 در داده های آزمون سناریوی یک (متغیرهای ورودی شامل pH، EC، چگالی ظاهری، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، ماده آلی جزیی، درصد شن، درصد سیلت و درصد رس) 81/0 به دست آمد. هم چنین این مقدار در سناریوی دوم (با متغیرهای ورودی pH، EC، چگالی ظاهری، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، ماده آلی جزیی، میانگین هندسی قطر ذرات و انحراف معیار هندسی ذرات خاک) برابر 72/0 بود. به علاوه، مقادیر جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) برای داده های آزمون سناریوهای یک و دو، به ترتیب 77/0 و 14/1 به دست آمد.

    نتیجه گیری:

     هر چند هر دو سناریو، دقت تقریبا یکسانی در مدل سازی فرسایش بین شیاری داشتند؛ لیکن با توجه به مقدار R2 و RMSE، سناریوی اول از دقت بالاتری نسبت به سناریوی دوم برخوردار بود. به طور کلی نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی قادر است که با استفاده از متغیرهای ورودی مناسب میزان فرسایش بین شیاری را با دقت بالایی برآورد کرده و بنابراین در تخمین فرسایش بین شیاری مفید باشد.

    کلید واژگان: باران ساز, فرسایش خاک, مدل سازی, شبکه عصبی پرسپترون چند لایه, آنالیز حساسیت}
    Arezoo Sharifi *, Hossein Shirani, AliAsghar Besalatpour, Isa Esfandiarpour Borujeni
    Background and Objective

    Interrill erosion is one of the most important types of erosion, in which various factors such as soil, runoff, and rainfall influence its process and rate. Few studies have been conducted using artificial neural networks (ANNs) to determine the factors affecting interrill erosion in Iran. Furthermore, no research has been carried out in Jiroft on this matter. Therefore, this study was conducted to evaluate the factors influencing interrill erosion using ANNs in four different regions around Jiroft in Kerman province.

    Materials and Methods

    For this research, 100 soil samples were collected from two pastures and two forest land uses at depths of 0-10 cm using a random sampling method. Some physical and chemical properties were determined. The amount of interrill erosion was measured using Kamphorst rainfall simulator. Modelling was performed using feedforward multi-layer perceptrons (MLP) with the error backpropagation and Levenberg-Marquardt training algorithm along with 11 soil characteristics in two scenarios. Hill sensitivity analysis was used to investigate the significance of the input variables.

    Results

    The results revealed that in the study areas, clay, silt, sand (0.05-2 mm), geometric standard deviation (σg), and geometric mean diameter (dg) of particles play a crucial role in interrill erosion while cementing agents such as organic matter (OM) and calcium carbonate equivalent (CCE) were less important. According to the results, the protected forest with high contents of sand as well as low amounts of silt, organic matter and calcium carbonate equivalent showed the lowest erosion rate (2.63 tons /ha). The R2 values for the test datasets in the scenario 1 (with input variables including soil acidity (pH), electrical conductivity (EC), bulk density (BD), organic matter, calcium carbonate equivalent, particulate organic matter (POM), sand, silt, and clay) were 0.81. Whereas the R2 values in the scenario 2 (with input variables such as pH, EC, BD, OM, CCE, POM, the dg and σg) were 0.72. In addition, root-mean-square error (RMSE) for the testing dataset in scenarios 1 and 2 were 0.77 and 1.14, respectively.

    Conclusion

    Both scenarios had almost the same accuracy in interrill erosion modeling. However, according to the values of R2 and RMSE of the data in scenario 1, this scenario showed better accuracy than scenario 2. In general, the results showed that the ANNs can estimate the amount of interrill erosion using appropriate input variables with high accuracy, and therefore it might be considered as a useful technique to estimate interrill erosion.

    Keywords: Rainfall simulator, Soil erosion, Modelling, Multi-layer perceptrons neural network, Sensitivity analysis}
  • ایرج کوچمی ساردو، حسین شیرانی*، عیسی اسفندیارپور بروجنی، علی اصغر بسالت پور

    فرسایش بادی به عنوان یک پدیده طبیعی موثر در تخریب سرزمین و بیابان زایی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان، تحت تاثیر مولفه های گوناگونی قرار دارد، به گونه ای که درک ما از فرآیند فرسایش بادی اغلب به سبب تعدد و پیچیدگی عامل های موثر بر آن محدود می شود. پژوهش حاضر در راستای شناسایی مهم ترین مولفه های موثر بر شدت فرسایش بادی با استفاده از الگوریتم ترکیبی الگوریتم ژنتیک- شبکه عصبی مصنوعی (GA-ANN) و الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) انجام شده است. به منظور دستیابی به یک مجموعه داده مناسب و قابل اطمینان، با طرح ریزی یک الگوی تصادفی نظارت شده، نمونه های خاک از 51 نقطه مشاهداتی در بخشی از دشت نرماشیر استان کرمان جمع آوری و ویژگی های مختلف خاک اندازه گیری شد. علاوه بر آن، در هر نقطه مورد مطالعه، شدت فرسایش بادی با استفاده از یک دستگاه تونل باد قابل حمل تعیین شد. بر اساس نتایج حاصل از اجرای الگوریتم GA-ANN، ویژگی های شن، رس، پوشش سنگریزه ای، پایداری خاکدانه ها، مقاومت سله سطحی، رطوبت و ماده آلی به عنوان موثرترین مولفه ها در ارتباط با تغییرات مکانی شدت فرسایش بادی تشخیص داده شدند. در مقابل، زیرمجموعه انتخاب شده توسط الگوریتم NSGA-II، ویژگی های شن، پوشش سنگریزه ای، پایداری خاکدانه ها، مقاومت سله سطحی و رطوبت را به عنوان موثرترین متغیر ها معرفی نمود. میزان خطای محاسبه شده برای الگوریتم GA-ANN برابر با 58/3 درصد بود؛ در حالی که میزان این خطا برای الگوریتم NSGA-II برابر با 70/1 درصد بود. با توجه به نتایج به دست آمده، هر دو الگوریتم، عملکرد قابل قبولی در راستای دستیابی به هدف پژوهش حاضر نشان دادند. بنابراین، الگوریتم های توسعه داده شده در این پژوهش می توانند در راستای شناسایی مهم ترین عوامل موثر بر شدت فرسایش بادی در سایر مناطق با چالش های مشابه، مورد استفاده قرار گیرند.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, تونل باد, داده کاوی, شبکه عصبی مصنوعی}
    Iraj Kouchami Sardoo, Hossein Shirani *, Isa Esfandiarpour Boroujeni, AliAsghar Besalatpour

    Wind erosion is an important cause of land degradation and desertification in arid and semi-arid regions of the world. This phenomenon occurs more severely in dry and bare soils. During wind erosion, soil particles are transported by three mechanisms known as creeping, saltation and suspension, which result in numerous on- and off-site damages. Wind erosion as a natural phenomenon, is affected by many factors. Our understanding of wind erosion is commonly constrained by the multiplicity and complexity of factors in this process. In recent years, solving pattern recognition and optimization problems with metaheuristic algorithms has received considerable attention among researchers. Genetic algorithms is a search technique inspired by the process of natural selection, which is well applied to multimodal, non-linear, and non-derivable objective functions. In the current research, for identifying the most important parameters affecting wind erosion rate, two GA-ANN and NSGA-II hybrid algorithms were developed using genetic algorithm and artificial neural networks. In order to prepare a suitable and reliable data set; after designing a grid sampling strategy, soil samples were collected from 51 study sites in the Narmashir plain, Kerman and then some soil parameters were measured. In addition, wind erosion rate was determined at each study site using a portable wind tunnel device. Based on the GA-ANN algorithm results, gravel coverage, sand, clay, aggregate stability, surface crust, moisture, and organic matter were identified as the main determinant features affecting spatial variation of wind erosion rate. However, the selected feature subset by NSGA-II algorithm included gravel coverage, sand, aggregate stability, surface crust, and moisture. The calculated error function for the GA-ANN algorithm performance was 3.58%. It was 1.70% for the NSGA-II algorithm performance. According to the results, both algorithms had acceptable performance to achieve the purpose of the present study. Therefore, the algorithms developed in this study can be applied to identify the most important parameters affecting wind erosion rate in other areas with similar challenges.

    Keywords: Genetic Algorithm, Wind tunnel, Data mining, Artificial Neural Networks}
  • عیسی اسفندیارپور*، ایرج کوچمی ساردو، حسین شیرانی، علی اصغر بسالت پور

    پایداری خاکدانه ها به عنوان یکی از کلیدی ترین شاخص های کیفیت فیزیکی خاک، بیان گر قدرت نسبی خاک در برابر نیروهای فرساینده و تخریب مکانیکی است. در این پژوهش، به منظور شناسایی یک زیرمجموعه از مهم ترین ویژگی های موثر بر شاخص میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD)، از الگوریتم ترکیبی ژنتیک-شبکه عصبی مصنوعی (GA-ANN) استفاده گردید. افزون بر آن، قابلیت شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs) و رگرسیون چند متغیره خطی (MLR) برای کمی سازی رابطه بین شاخص MWD و ویژگی های خاک موثر بر آن، ارزیابی شد. پس از فرآیند مدل سازی، اهمیت هر یک از ویژگی های انتخاب شده در ارتباط با تغییرات مکانی پایداری خاکدانه ها بررسی گردید. به منظور دست یابی به یک مجموعه داده مناسب، شاخص MWD و تعدادی از ویژگی های خاک در نمونه های خاک جمع آوری شده از 90 نقطه مشاهداتی اندازه گیری شدند. نتایج حاصل از انتخاب ویژگی نشان داد که شش ویژگی خاک شامل رس، شن، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، قابلیت هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم، بیش ترین تاثیر را بر روی شاخص MWD خاک های مورد مطالعه داشتند. با توجه به نتایج به دست آمده از برآورد شاخص MWD، مقادیر محاسبه شده ضریب تبیین (R2)، میانگین درصد خطای مطلق (MAEP) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) برای عملکرد شبکه عصبی مصنوعی، به ترتیب برابر با 94/0، 39/21 و 075/0 درصد بودند. این نتایج بیان گر آن بود که مدل ANN توسعه داده شده به خوبی توانسته است روابط پیچیده و غیرخطی بین شاخصMWD  و ویژگی های خاک انتخاب شده توسط الگوریتم GA-ANN را پیش بینی و کمی سازی کند. بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت، کربنات کلسیم معادل، ذرات شن و ماده آلی به عنوان فاکتورهای کلیدی برای تخمین پایداری خاکدانه ها معرفی شدند. به طور کلی، این پژوهش یک چارچوب قوی برای تخمین پایداری خاکدانه ها و شناسایی مهم ترین ویژگی های موثر بر آن در خاک های مناطق خشک و نیمه خشک فراهم می کند که می تواند برای سایر مناطق با چالش های مشابه، مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: بهینه سازی, میانگین وزنی قطر خاکدانه ها, رگرسیون چند متغیره خطی, آنالیز حساسیت}
    Iraj Kouchami Sardoo, Hossein Shirani, AliAsghar Besalatpour

    Aggregate stability of soils informs about their relative strengths against erosive forces and mechanical disruption. In this research, a hybrid Genetic Algorithm-Artificial Neural Network method was used to select the best subset of features affecting the mean weight diameter (MWD. In addition, the ability of ANNs and multiple linear regression (MLR) for quantifying the relationship between the MWD index and some soil properties was assessed. After the modeling process, the importance of the selected features in relation to spatial variability of aggregate stability was investigated. In order to prepare a suitable data set; MWD index and some soil features were measured in collected soils from 90 sampling points. Feature selection results showed that six soil features including clay, sand, organic matter, calcium carbonate, electrical conductivity, and sodium adsorption ratio had the greatest effect on the aggregates stability of the studied soils. According to the MWD modeling results, the obtained values of coefficient of determination (R2), mean absolute error percentage (MAEP), and root mean square error (RMSE) for the ANN model performance were 0.94, 21.39, and 0.07% respectively. These findings indicated that the developed ANN model was able to predict the complex and nonlinear relationships between the MWD index and the soil properties selected by the algorithm. Based on the sensitivity analysis results, calcium carbonate equivalent, sand particles, and organic matter were identified as key factors in estimating aggregate stability. Overall, this study provides a robust framework for the prediction of aggregate stability and identifying the most determinant parameters influencing it in arid and semi-arid soils that could be applied to other regions with similar challenges.

    Keywords: Optimization, Mean weight diameter, Multiple linear regression, sensitivity analysis}
  • مرتضی بهمنی*، جهانگرد محمدی، عیسی اسفندیارپور، حمیدرضا متقیان

    با توجه به ارتباط بین عملکرد محصول و ویژگی های خاک و توپوگرافی زمین، شناخت و آگاهی از ویژگی ها برای دستیابی به توسعه پایدار در کشاورزی، ضروری است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و تعیین رابطه بین عملکرد گل محمدی و ویژگی های خاک و توپوگرافی زمین با استفاده از مدل های رگرسیون خطی چندمتغیره، شبکه عصبی مصنوعی و روش مدل سازی معادلات ساختاری در شهرستان بردسیر، استان کرمان اجرا گردید. برای این منظور، نمونه برداری از خاک و عملکرد محصول، در قالب یک الگوی شبکه ای منظم صورت گرفت. همچنین، با تهیه مدل رقومی ارتفاع منطقه، برخی ویژگی های توپوگرافی زمین محاسبه گردید و برای اجرای مدل روابط ساختاری، سه مدل نظری طراحی و مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل های رگرسیون خطی چندمتغیره و شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب، 68 و 87 درصد از تغییرپذیری عملکرد را توجیه می کنند که نشان دهنده دقت بالاتر مدل شبکه عصبی مصنوعی نسبت به رگرسیون خطی چندمتغیره در تخمین عملکرد می باشد. نتایج مدل سازی معادلات ساختاری نشان داد که کنترل عملکرد گل محمدی در این منطقه، بیشتر در اختیار ویژگی های شیمیایی خاک، سپس ویژگی های توپوگرافی زمین و ویژگی های فیزیکی خاک قرار دارد. سناریوهای مختلف برای انجام مدل سازی معادلات ساختاری نشان داد که هر چقدر مدل طراحی شده ساده تر و دارای سازه های پنهان کمتری باشد، می تواند برازش مطلوب تری داشته باشد. بنابراین، اولین مدل مفهومی این روش با دارا بودن مقادیر جذر میانگین مربعات خطا، شاخص نیکویی برازش و شاخص برازش تطبیقی به ترتیب 033/0، 88/0 و 94/0، به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. نتایج کلی نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی به دلیل لحاظ کردن روابط غیرخطی بین عملکرد و عوامل تاثیرگذار بر آن، کارایی بهتری نسبت به رگرسیون چندمتغیره در تخمین عملکرد داشت. علاوه بر توانایی مدل شبکه عصبی در برآورد عملکرد محصول، مدل سازی روابط ساختاری نشان داد که روش اخیر نیز می تواند توضیحات بیشتری در مورد روابط و تعامل های همزمان بین متغیرها ارایه کند. به طور کلی، کاربرد روش مدل سازی روابط ساختاری، با تکیه بر توانایی های این روش می تواند زمینه ارتقای عملکرد محصولات مختلف را فراهم کند.

    کلید واژگان: بردسیر کرمان, شاخص برازش تطبیقی, شاخص نیکویی برازش, کشاورزی پایدار, مدل رقومی ارتفاع}
    Morteza Bahmani *, Jahangard Mohammadi, Isa Esfandiarpour Boroujeni, Hamidreza Mottaghian

    Due to the relationship between crop yield, and soil characteristics and land topography, knowledge and awareness of these characteristics is necessary to achieve sustainable development in agriculture. This study was performed to evaluate and determine the relationships between Rose yield (Rosa Damasceneea Mill) with soil properties and land topography by using Multivariate Linear Regression models (MLR), Artificial Neural Network (ANN) and Structural Equation Modeling (SEM) in Bardsir City, Kerman Province. For this purpose, soil sampling and crop yield were performed in the form of a regular grid pattern. Besides, some topographic features of the land were calculated using digital elevation model (DEM) of the region, and to implement the conceptual models, three theoretical models were designed and tested. The results showed that MLR and ANN models were able to justify 68 and 87 % of the yield variability, respectively, which indicates the higher accuracy of ANN model than MLR in yield estimation. The results of SEM illustrated that Rose yield is mainly controlled by soil chemical properties, topographic features, and soil physical properties, respectively. Different scenarios for SEM showed that simpler models with fewer hidden structures could have a better fitting. Therefore, the first conceptual model of this method with the values of root mean square error, goodness of fit index and comparative fit index of 0.033, 0.88 and 0.94, respectively, was selected as the best model. The overall results showed that the ANN model was more efficient than MLR in yield prediction due to consideration of the nonlinear relationship between crop yield and the factors affecting it. In addition to the ability of the ANN model to estimate crop yield, the SEM also showed that the latter method can provide more explanations about the relationships and simultaneous interactions between variables. In general, the application of SEM method, relying on the capabilities of this method, can improve the yield of various crops.

    Keywords: Bardsir of Kerman, Comparative fit index, digital elevation model, Goodness fit index, Sustainable agriculture}
  • سمانه زاده‎پاریزی، احمد تاج‎آبادی‎پور *، عیسی اسفندیارپور بروجنی

    تغذیه مناسب گیاه یکی از عوامل مهم در بهبود کمیت و کیفیت محصول می باشد. پتاسیم یکی از عناصر پرمصرف و ضروری برای رشد گیاهان می‎باشد. شناخت شکل‎های مختلف پتاسیم در ارزیابی وضعیت این عنصر در خاک و نیز حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه مهم است. درک غلط از دینامیک پتاسیم در خاک منجر به مدیریت غیراصولی حاصلخیزی خاک خواهد شد. پتاسیم به چهار شکل محلول، تبادلی، غیرتبادلی و ساختمانی در خاک وجود دارد که قابلیت استفاده آن‎ها برای گیاه متفاوت است. مجموع شکل‎های محلول و تبادلی خاک به‎طور گسترده برای تعیین قابلیت استفاده پتاسیم برای گیاه به‎کار برده می‎شود. علاوه بر پتاسیم تبادلی، پتاسیم غیرتبادلی هم در تغذیه گیاه نقش مهمی دارد. این تحقیق برای بررسی شکل‎های شیمیایی پتاسیم و تاثیر کشت نهال‎های پسته در برخی خاک های آهکی رفسنجان انجام گردید. برای این کار استخراج شکل‎های شیمیایی پتاسیم توسط عصاره‎گیرهای استات‎آمونیوم مولار، اسید نیتریک مولار جوشان و آب مقطر در 20 نمونه خاک آهکی رفسنجان در قبل و بعد از کشت انجام شد. نتایج نشان داد که بین پتاسیم محلول قبل و بعد از کشت تفاوت معنا‎داری وجود نداشت در حالی‎که میزان پتاسیم تبادلی از 239 میلی‎گرم در کیلوگرم خاک قبل از کشت به 270 میلی‎گرم در کیلوگرم خاک بعد از کشت افزایش یافت و مقدار پتاسیم غیرتبادلی نیز از 683 میلی‎گرم در کیلوگرم خاک قبل از کشت به 570 میلی‎گرم در کیلوگرم خاک، کاهش یافت. استفاده از معادلات رگرسیونی چند متغیره نشان داد که شکل‎های شیمیایی پتاسیم به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله درصد رس بستگی داشت.

    کلید واژگان: پتاسیم, پسته, شکل‎های شیمیایی, عصاره‎گیر شیمیایی, کاشت}
    S Zadehparizi, A Tajabadi Pour *, E Esfandiarpoor Borujeni

    Proper plant nutrition is one of the most important factors in improvement of crop quality and quantity. Potassium is one of the essential macronutrients for plant growth. Understanding the different forms of potassium is important in evaluation the situation of this element in soil fertility and plant nutrition. Incorrect understanding of the potassium dynamics in soil off leads to improper management of soil fertility. Soil potassium exists in four forms: soluble, exchangeable, non-exchangeable and structural that their availability for plant are different. Soluble and exchangeable forms are widely used for determination of the potassium availability for plants. In addition to the exchangeable potassium, non-exchangeable potassium plays an important role in plant nutrition. This study was done to evaluate the different chemical forms of potassium and effect of pistachio seedlings planting on changes of their forms in some calcareous soils of Rafsanjan. For determination of the chemical forms of their forms potassium in 20 calcareous soils samples of Rafsanjan before and after planting, 1 M NH4OAc, boiling 1 M HNO3 anddistilled water were sample used. Results indicated that there was no significant difference between the soluble potassium before and after the planting. However, amount of exchangeable potassium increased from 239 mg kg-1 soilbefore planting to 270 mg kg-1 soilafter planting and non-exchangeable potassium decreased from 683 mg kg-1 soilbefore planting to 570 mg kg-1 soilafter planting. Multiple regression equations indicated that the different forms of potassium in soils were correlated with the physical and chemical properties of the soil such as clay content.

    Keywords: Chemical extractants, Chemical forms cultivation, Pistachio, Planting, Potassium}
  • عیسی اسفندیارپور*، ندا فکور، علیرضا کریمی، زهره مصلح

    هدف اصلی پژوهش حاضر، بررسی روابط بین ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک با پذیرفتاری مغناطیسی و پایداری خاکدانه ها در منطقه داوران رفسنجان بود. برای این منظور، پس از برداشت 50 نمونه خاک سطحی (صفر تا 10 سانتی متر) از واحد دشت ریگی و 43 نمونه از واحد پهنه رسی پوشیده با رسوبات بادرفتی، پذیرفتاری مغناطیسی، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و برخی از مهمترین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که میانگین مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در دشت ریگی، 53/842 و در پهنه رسی، 13/632 (×10-8 m3 kg-1) است که این مقادیر نسبت به نتایج گزارش شده برای پذیرفتاری مغناطیسی نقاط مختلف ایران، خیلی زیاد است و عامل اصلی آن را باید در مواد مادری منطقه جست وجو نمود. پایین بودن میانگین پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس در هر دو واحد مطالعاتی نیز بر این موضوع صحه می گذارد. یافته های پژوهش حاضر نشان داد که رابطه همبستگی مستقیمی بین شکل های آهن (دیتیوناتی و اگزالاتی) با پایداری خاکدانه ها در هر دو ژیوفرم مطالعاتی وجود دارد؛ لیکن میزان این همبستگی برای آهن دیتیوناتی، بسیار بالا و معنادار بود. هم چنین، یک رابطه همبستگی منفی بین پذیرفتاری مغناطیسی با قابلیت هدایت الکتریکی، ماده ی آلی و کربنات کلسیم معادل در هر دو واحد ژیومورفیک مطالعاتی وجود دارد. رابطه همبستگی مثبت و معناداری بین مقدار سیلت، شن و اجزای شن با پذیرفتاری مغناطیسی در هر دو واحد ژیومورفیک مطالعاتی مشاهده شد. بین میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و پذیرفتاری مغناطیسی، همبستگی منفی وجود داشت که دلیل آن، احتمالا وجود شن زیاد حاصل از بادرفت و اثر سوء آن بر پایداری خاکدانه می باشد. از سوی دیگر، نتایج حاصل از مدل رگرسیون گویای آن بود که دو متغیر آهن دیتیوناتی و شن، تاثیر معناداری بر پذیرفتاری مغناطیسی و سه متغیر شن، رس و قابلیت هدایت الکتریکی، تاثیر معناداری بر پایداری خاکدانه ها دارند.

    کلید واژگان: رسوبات بادی, شکل های آهن, ایران مرکزی}
    Isa Esfandiarpour Boroujeni *, Neda Fakour, Ali Reza Karimi, Zohreh Mosleh

    The main purpose of this research was to study the effect of soil physicochemical properties on aggregate stability and magnetic susceptibility in two aeolian geomorphic units (desert pavement and aeolian clay flat) of Davarn plain in Rafsanjan. After taking 50 samples from the surface soil (0 to 10 cm) of desert pavement and 43 samples of aeolian clay flat, the magnetic susceptibility, mean weight diameter of aggregates and some of their most important physical and chemical characteristics were determined. Results showed that the mean magnetic susceptibility in desert pavement was 842.53 and in clay flat was 632.13 (*10-8 m3 kg-1) which is very high compared to those in soils of Iran and its main reason could be attributed to the parent material of the area. The low mean frequency-dependent magnetic susceptibility in the both study units also confirms this issue. The mean weight diameter of aggregates in the desert pavement varied from 1.20 to 1.93 mm and in the clay flats from 0.54 to 1.80 mm. The findings of this research showed a direct correlation between iron forms (Fed and Feo) with aggregate stability in the both of studied geoforms; however, the level of this correlation was high and significant for Fed. The results also indicated that there is a negative correlation between magnetic susceptibility with electrical conductivity (EC), organic matter (OM) and calcium carbonate equivalent (CCE) in the both of studied units. A positive and significant correlation was seen between total silt, total sand and its fractions with magnetic susceptibility in both geomorphic units. In addition, a negative correlation was seen between the mean weight diameter of aggregates and magnetic susceptibility, which its possible reason can be the presence of a large amounts of sand resulted from aeolian losses and its adverse effects on aggregate stability. The results of regression model indicated that dithionate iron and sand had a significant effect on the magnetic susceptibility; and sand, clay and electrical conductivity had a significant effect on aggregate stability.

    Keywords: Aeolian sediments, Iron forms, Central Iran}
  • فهیمه امیری میجان*، حسین شیرانی، عیسی اسفندیارپور، علی اصغر بسالت پور، حسین شکفته

    استفاده از شیب منحنی مشخصه رطوبتی خاک در نقطه عطف (شاخص S)، یکی از شاخص‎های مهم ارزیابی کیفیت خاک در برنامه‎ریزی مدیریت اراضی زراعی و باغی محسوب می‎ شود. هدف از این پژوهش، تعیین موثرترین ویژگی‎های خاک در منطقه جیرفت بر تخمین شاخص S با استفاده از الگوریتم هیبرید شبیه‎سازی تبرید - شبکه عصبی مصنوعی بود. به ‎ا‎ین ‎منظور، 350 نمونه خاک دست‎خورده و 350 نمونه خاک دست‎نخورده ‎ا‎ز اراضی زراعی و باغی برداشت و سپس برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، شامل درصد شن، سیلت، رس، قابلیت هدایت الکتریکی اشباع، چگالی ظاهری، درصد تخلخل کل، درصد مواد آلی و درصد کربنات کلسیم معادل با استفاده از روش‎های استاندارد اندازه‎گیری شدند. همچنین با استفاده از دستگاه صفحات فشاری، مقدار رطوبت خاک در مکش های 0، 30،10، 50، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلوپاسکال تعیین شد. در ادامه با استفاده از الگوریتم هیبریدی شبکه عصبی مصنوعی- شبیه سازی تبرید، ویژگی‎های موثر بر مدل‎ سازی شاخص S استخراج شدند. در نهایت با استفاده از پنج ویژگی استخراج شده (درصد ش و رس، قابلیت هدایت الکتریکی، چگالی ظاهری و ظرفیت زراعی)، مدل‏سازی شاخص S توسط شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. نتایج نشان داد که با کاهش متغیرهای ورودی، دقت مدل‎سازی افزایش یافت. به‎علاوه، نتایج آنالیز حساسیت نشان داد چگالی ظاهری با بالاترین ضریب حساسیت (ضریب حساسیت 5/0) به عنوان مهم‎ ترین ویژگی در مدل‎سازی شاخص S محسوب می شود. بنابراین، از آنجا که افزایش تعداد ویژگی‎ها لزوما باعث افزایش دقت مدل سازی نمی‎شود، کاهش ویژگی‎های ورودی به‎سبب کاهش هزینه و زمان انجام پژوهش مقرون به‎صرفه است.

    کلید واژگان: کیفیت فیزیکی خاک, انتخاب ویژگی, تحلیل حساسیت, الگوریتم‎های تکاملی}
    F. Amirimijan*, H. Shirani, I. Esfandiarpour, A. Besalatpour, H. Shekofteh

    Use of the curve gradient of the Soil Water Retention Curves (SWRC) in the inflection point (S Index) is one of the main indices for assessing the soil quality for management objectives in agricultural and garden lands. In this study Anneling Simulated – artificial neural network (SA-ANN) hybrid algorithm was used to identify the most effective soil features on estimation of S Index in Jiroft plain. For this purpose, 350 disturbed and undisturbed soils samples were collected from the agricultural and garden lands and then some physical and chemical soil properties including Sand, Silt, Clay percent, Electrical Conductivity at saturation, Bulk Density, total porosity, Organic Mater, and percent of equal Calcium Carbonate were measured. Moreover, the soil moisture amount was determined within the suctions of 0, 10, 30, 50, 100, 300, 500, 1000, 1500 KP using pressure plate. Then, the determinant features influencing the modeling of S Index were derived using SA-ANN hybrid algorithm. The results indicated that modeling precision increased by reducing the input variables. According to the sensitivity analysis, the Bulk Density had the highest sensitivity coefficient (sensitivity coefficient=0.5) and was identified as the determinant feature for modeling the S Index. So, since increasing the number of features does not necessarily increase the accuracy of modeling, reducing input features is due to cost reduction and time-consuming research.

    Keywords: soil physical quality, feature selection, sensitivity analysis, meta-heuristic algorithms}
  • مرتضی بهمنی*، جهانگرد محمدی، عیسی اسفندیارپور، حمیدرضا متقیان
    سابقه و هدف

    ارزیابی کیفیت خاک اراضی کشاورزی، امری ضروری برای موفقیت های اقتصادی و پایداری محیط زیست در مناطق در حال توسعه می باشد. در حال حاضر انواع بسیار زیادی از روش ها برای ارزیابی کیفیت خاک استفاده می شوند که هر کدام معیارهای متفاوتی را به کار می گیرند. با توجه به اینکه شهرستان بردسیر یکی از مهمترین قطب های تولیدکننده گل محمدی در استان کرمان و ایران می باشد و نظر به اهمیت ارزیابی کیفیت خاک به عنوان شاخصی از کشاورزی پایدار و بهره برداری بهینه از منابع طبیعی، در این پژوهش، کیفیت خاک در بخشی از اراضی کشت شده گل محمدی با استفاده از شاخص کیفیت خاک تجمعی (IQI) و شاخص کیفیت خاک نمرو (NQI) در ترکیب با دو روش انتخاب معیار کل مجموعه داده ها (TDS) و حداقل مجموعه داده ها (MDS) برای دو عمق 25-0 و 50-25 سانتی متری ارزیابی شد.

    مواد و روش ها

     برای اجرای این تحقیق مزرعه ای به مساحت 30 هکتار در شهرستان بردسیر در استان کرمان انتخاب شد. سپس موقعیت 100 محل برای اندازه گیری ویژگی های خاک (عمق 25-0 و 50-25 سانتی متر) و عملکرد گیاه مشخص و نمونه برداری صورت گرفت. با استفاده از روش تجزیه مولفه های اصلی (PCA) از میان کل ویژگی های موثر بر کیفیت خاک، مهمترین ویژگی های موثر بر کیفیت خاک (MDS) تعیین شدند. نتایج نشان داد که در عمق اول متغیرهای ماده آلی، شن، منگنز، کربنات کلسیم معادل، روی و مس و در عمق دوم هم متغیرهای شن، پتاسیم، کربنات کلسیم معادل، روی، فسفر، سنگریزه و منگنز به عنوان مجموعه حداقل داده ها انتخاب شدند. سپس کیفیت خاک، با استفاده از دو مدل شاخص تجمعی کیفیت خاک (IQI) و شاخص کیفیت خاک نمرو (NQI) و هر کدام در دو مجموعه ی ویژگی های خاک TDS و MDS ارزیابی شد و نتایج چهار روش ترکیبی ارزیابی کیفیت خاک مزبور از طریق مقایسه با عملکرد گل محمدی آنالیز شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که ضریب همبستگی بین شاخص های IQITDS و IQIMDS و بین NQITDS و NQIMDSدر عمق 25-0 سانتی متر به ترتیب برابر با 85/0 و 79/0 بود. همچنین ضریب همبستگی بین شاخص های IQITDS و IQIMDS و بین NQITDS و NQIMDSدر عمق 50-25 سانتی متر به ترتیب برابر با 75/0 و 77/0 به دست آمد. تجزیه زمین آماری شاخص های کیفیت خاک نشان داد که تمامی شاخص-های بررسی شده خاک و عملکرد گل محمدی، دارای مدل کروی و ساختار مکانی قوی و متوسط می باشند. دامنه تاثیر تغییرنماها از 33/119 متر برای شاخص IQITDS در عمق دوم تا 8/151 متر برای شاخص NQITDS در عمق اول در نوسان بود. همچنین دامنه تاثیر عملکرد گل محمدی، 16/122 متر به دست آمد. همبستگی نقشه های کریجینگ عملکرد گل محمدی و شاخص های کیفیت خاک نشان داد که در هر دو عمق مطالعاتی، بیشترین همبستگی بین عملکرد و شاخص IQITDS می باشد. همچنین، نتایج همبستگی بین شاخص های کیفیت خاک و عمکلرد گل محمدی نشان داد که شاخص IQITDS نسبت به سایر شاخص های همبستگی بالاتری با عملکرد دارد.

    نتیجه گیری

    این نتایج نشان داد که شاخص کیفیت تجمعی (IQI) به ویژه در مجموعه TDS، کارایی بهتری برای ارزیابی کیفیت خاک منطقه مورد مطالعه دارد. همچنین، نتایج این پژوهش نشان داد هرچند استفاده از مجموعه TDSدر تعیین شاخص های کیفیت خاک نتایج بهتری ارائه می کند، اما به دلیل همبستگی نسبتا خوب این مجموعه با مجموعه داده های حداقل (MDS) این امکان وجود دارد که با استفاده از MDS نیز بتوان شاخص های کیفیت خاک مزارع گل محمدی در منطقه را با دقت مناسبی تعیین کرد که این کار موجب کاهش حجم مطالعات و هزینه می شود. با این حال، اگر هدف از ارزیابی کیفیت خاک، رسیدن به عملکرد بهینه و مطلوب باشد، استفاده از شاخص IQITDS به دلیل همبستگی بیشتر این شاخص با عملکرد گل محمدی، کارایی بهتری دارد.

    کلید واژگان: کل مجموعه داده ها, حداقل مجموعه داده ها, تجزیه مولفه های اصلی, پهنه بندی, عملکرد}
    Morteza Bahmani *, Jahangard Mohammadi, Esa Esfandiyarpoor, Hamidreza Mottaghian
    Background and Objective

    The assessment of soil quality for agricultural land is essential for the economic successes and sustainability of the environment in developing countries. Currently, many types of methods with different factors are used to evaluate soil quality. Soil quality evaluation is an indicator of sustainable agriculture and optimized application of utilization of natural resources. Moreover, the Bardsir city is one of the most important regions of Rose (Rosa Damasceneea Mill) in Kerman province and Iran. In this research, soil quality were evaluated in a part of the cultivated land of Rose using integrated soil quality index (IQI) and Nemoro soil quality index (NQI) in combination with two of data sets, total data set (TDS) and minimum data set (MDS) for 0-25 and 25-50 cm depth.

    Materials and Methods

    In this research, a farm with an area of 30 hectares was selected in Bardsir city, Kerman province. Then, 100 locations were sampled to determine soil characteristics (0-25 and 25-50 cm), then in each location, the yield was determined. Among the total characteristics of soil quality, the most important of characteristics were determined Using principal component analysis (PCA). The results showed that in the topsoil and subsoil, minimum data set were organic matter, sand, Mn, calcium carbonate equivalent, Zn, Cu and sand, K, calcium carbonate equivalent, Zn, P, fragments and Mn, respectively.

    Results

    The results showed that at the 0-25 cm, the correlation between IQITDS and IQIMDS and between NQITDS and NQIMDS were 0.85 and 0.79, respectively. Also, at the depth of 25-50 cm, the correlation between IQITDS and IQIMDS and between NQITDS and NQIMDS were 0.75 and 0.77, respectively. The geostatistical analysis of soil quality indices showed that all of the studied soil parameters and Rose yield have spherical model and strong to medium spatial structure. The range of variograms is varied from 119.33 m for IQITDS in the subsoil to 151.8 m for NQITDS in the topsoil. Besides, the range of variogram for Rose yield was 122.16 m. The correlation between kriging maps of Rose yield and soil quality indices showed that the highest correlation was found between the yield and the IQITDS index at both studied depths. The results of correlation between soil quality indices and Rose yield showed that the IQITDS index has a higher correlation with yield than other indices.

    Conclusion

    These results demonstrated that the IQI index, especially in the TDS set, has a better performance for assessing the soil quality in the study area. Because of the relatively good correlation between this set and MDS, the TDS set is better to determine soil quality indices; this result may be attributed to use MDS to determine the soil quality indices with proper accuracy. However, if the purpose of soil quality assessment is to achieve the optimal yield, the use of IQITDS index, due to its greater correlation with the Rose yield, has a better performance.

    Keywords: Total data set, Minimum data set, Principal Component Analyze, Mapping, Yield}
  • F. Amirimijan *, H. Shirani, I. Esfandiarpour, A.A. Besalatpour, H. Shekofteh
    One of the important issues in the analysis of soils is to evaluate their features. In estimation of the hardly available properties, it seems the using of Data mining is appropriate. Therefore, the modelling of some soil quality indicators, using some of the early features of soil which have been proved by some researchers, have been considered. For this purpose, 140 disturbed and 140 undisturbed soil samples were collected from Jiroft, southern Kerman, Iran. Some physical and chemical properties of soil, for example, sand, silt and clay percentage, organic matter (OM), calcium carbonate (CaCO3), electrical conductivity at saturation (ECe), porosity (F), and bulk density (BD) were measured using standard methods. Some soil physical property indicators, including plant available water (PAW), relative field capacity (RFC), air capacity (AC) and saturated hydraulic conductivity (Ks) were also calculated. Using the hybrid algorithm of principle component analysis-artificial neural network (PCA-ANN), the calculated indicators were predicted by the easily available properties. The results showed that PCA-ANN had an acceptable accuracy in the modelling of soilphysical quality. The coefficient of determination (R2) of training and testing data for PAW, RFC and AC were 0.82 and 0.81, 0.90 and 0.79, 0.99 and 0.99, respectively. The optimization of Ks did not have the desired results. In other words, the R2 values of the training and testing data for this indicator were equal to 0.25 and 0.13, respectively.
    Keywords: Aeration capacity, Plant available water, Relative field capacity, Sustainable agriculture}
  • M. Shahini Shamsabadi, I. Esfandiarpour, Borujeni *, H. Shirani, M. Bagheri Bodaghabadi, M.H. Salehi
    Soil classification systems are very useful for a simple and fast summarization of soil properties. These systems indicate the method for data summarization and facilitate connections among researchers, engineers, and other users. One of the practical systems for soil classification is Soil Taxonomy (ST). As determining  soil classes for an  entire area is expensive, time-consuming, and almost impossible, this research has tried to predict the soil classes in each level of the ST system (up to family level) by using the data of 120 excavated pedons and some auxiliary parameters (such as derivatives of digital elevation model, i.e., DEM) in Shahrekord plain, central Iran. For this reason, the decision tree model was encoded and implemented in the MATLAB software for three conditions: use of soil properties, auxiliary parameters, and its combination. According to the results, soil class prediction error by using soil properties, auxiliary parameters, and its combination was estimated to be 0, 3.33 and 0% for order and suborder levels; 0.83, 15 and 0.83% for great group level; 3.33, 22.5 and 3.33% for subgroup level and 30, 52.5 and 30% for family level, respectively. In addition, the use of kriging maps of soil properties (instead of 120 observational points) decreased the prediction error of the modeling in all levels of the ST system. It seems that the effect of auxiliary parameters (in comparison to soil properties) is not very significant for predicting soil classes in low-relief areas.
    Keywords: Soil classification, Kriging maps, Digital soil mapping, Sensitivity analysis}
  • مجتبی شاهینی، عیسی اسفندیارپور*، زهره مصلح، حسین شیرانی، محمدحسن صالحی

    نقشه های خاک به منزله یکی از نقشه های پایه در بسیاری از مطالعات مرتبط با محیط و منابع طبیعی اهمیت زیادی دارند. نقشه های رقومی خاک بر پایه ارتباط بین ویژگی های محیطی و خاک پایه ریزی شده اند. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی خطا و عدم قطعیت کلاس های رقومی خاک پیش بینی شده در سطوح مختلف سامانه رده بندی آمریکایی با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی است. تعداد 120 خاک رخ برمبنای یک الگوی شبکه ای منظم در دشت شهرکرد حفر، تشریح و نمونه برداری شد. برای تخمین کلاس های خاک، دو گروه ویژگی های خاکی (کمی و کیفی) و داده های کمکی (شامل نقشه زمین شناسی، نقشه شکل اراضی، نقشه فاز شکل اراضی، نقشه خاک سنتی منطقه، شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی و بعضی مشتقات مدل ارتفاع رقومی) مدنظر قرار گرفت. پس از تهیه نقشه های ویژگی های خاک و اطمینان از صحت و دقت آنها، این نقشه ها به همراه داده های کمکی برای تخمین کلاس های خاک با مدل شبکه عصبی مصنوعی در محیط نرم افزار R استفاده شدند و درنهایت دقت و عدم قطعیت مدل مزبور به ترتیب با صحت عمومی و شاخص درهمی ارزیابی شد. نتایج نشان داد ورود جزئیات بیشتر در رده بندی خاک ها در سطوح پایین طبقه بندی، ضمن افزایش تعداد کلاس ها، کاهش صحت عمومی و افزایش عدم قطعیت را به همراه داشته است. با توجه به حد پذیرفته صحت عمومی (75درصد)، مدل شبکه عصبی مصنوعی از صحت لازم تا سطح گروه بزرگ برخوردار بوده است؛ اما عدم قطعیت زیادی را داشته است؛ بنابراین صرف توجه به صحت مدل در انتخاب آن برای مدل سازی موثر نیست؛ بلکه در کنار خطای مدل، توجه به عدم قطعیت آن نیز بسیار مهم است. بر این اساس، به کارگیری روش های دیگری از محاسبات نرم برای مدل سازی در مناطق دشت یا مناطق با ناهمواری های کم پیشنهاد می شود.

    کلید واژگان: ماتریس خطا, مدل سازی, نقشه خاک, سامانه طبقه بندی خاک}
    Isa Esfandiarpour*, Zohreh Mosleh, Hossein Shirani, Mohammad Hassan Salehi, Mojtaba Shahini

    Soil maps have considerable significance as basic maps in many environmental and natural resources studies. Digital soil maps are based on the relationship between environmental variables and soil properties. The main purpose of this research was to analyze error and uncertainty of digital soil classes predicted at different taxonomic levels of Soil Taxonomy system using an artificial neural network. One hundred and twenty soil profiles were described and sampled based on a regular grid scheme in Shahrekord plain. Two groups of soil properties (qualitative and quantitative) and auxiliary parameters (including geologic map, landform map, landform-phase map, traditional soil map, normalized difference vegetation index, and some derivatives of digital elevation model) were used to estimate soil classes. After preparing the soil properties maps and checking their accuracy, these maps were used along with auxiliary parameters for estimating soil classes using an artificial neural network model in the R software. Finally, the accuracy and uncertainty of the model were evaluated by overall accuracy and confusion index, respectively. Results showed that the entry of more details in the soils classification at the lower levels of the Soil Taxonomy system, while increasing the number of classes, leads to decreasing the overall accuracy and increasing uncertainty. It is noticeable that the artificial neural network model has a good accuracy up to the great group level through the acceptable level of overall accuracy (i.e., 75 %), hence it has a high degree of uncertainty. Therefore, the accuracy of the model could not be effective in its selection trough the modeling process; however, paying attention to its uncertainty is also very important along with the model error. Accordingly, we suggest using the other methods of soft computing for modeling in plain areas or in low relief regions.

    Keywords: Error Matrix, Modeling, Soil Map, Soil Taxonomy System}
  • فهیمه امیری میجان، حسین شیرانی، عیسی اسفندیارپور، علی اصغر بسالت پور، حسین شکفته
    سابقه و هدف
    یکی از راه های بیان رفتارهای فیزیکی خاک، توصیف ساختمان خاک می‎باشد. از آنجا که اندازه گیری کیفیت فیزیکی خاک به‎طور مستقیم امکان پذیر نیست، به همین دلیل از خواص ویژه‎ای که به عنوان شاخص تعریف می شوند، برای بیان کیفیت فیزیکی خاک استفاده می‎کنند. از شاخص‏هایی مختلفی از جمله شاخص S برای بیان کیفیت فیزیکی خاک که شیب منحنی مشخصه رطوبتی خاک در نقطه عطف می‎باشد استفاده می‎شود. به نظر می‎رسد که تحقیقات چندانی در خصوص اثر کاربری بر شاخص S انجام نشده است، بنابراین هدف از این تحقیق، مقایسه نتایج شاخص S با سه مدل مختلف منحنی مشخصه رطوبتی خاک (شامل مدل ون‎گنوختن، مدل بروکس – کوری و مدل گرون‏ولت– گرانت) در پنج کاربری مختلف در شهرستان جیرفت بود.
    مواد و روش ها
    به همین منظور 350 نمونه دست خورده و 350 نمونه دست نخورده از کاربری‎های مختلف (کاربری مرکبات، کاربری نخیلات، زراعی، جنگل و ترکیبی ) برداشت شد. برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، شامل درصد شن، درصد سیلت، درصد رس، قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع، چگالی ظاهری، درصد تخلخل کل و درصد مواد آلی اندازه‎گیری شدند. همچنین با استفاده از دستگاه صفحات فشاری، مقدار رطوبت خاک در مکش های 0، 30،10، 50، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلوپاسکال تعیین شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که در منطقه مورد بررسی، بهترین کیفیت فیزیکی خاک در کاربری نخیلات دیده شد. همه کاربری‏ها، به جز کاربری جنگل، دارای کیفیت فیزیکی مناسبی بودند. زیاد بودن مقدار شاخص S در کاربری‎های مرکبات، نخیلات و زراعی می‎تواند بیانگر مدیریت بهتر خاک در شروع کشت و کار باشد. در کاربری ترکیبی، به دلیل کشت توامان یونجه و خرما، یونجه سبب برگشت مواد آلی بیشتر به خاک می‏شود و در نتیجه ساختمان خاک را بهبود می‎بخشد که در زیاد بودن مقدار شاخص نمایان می‏شود. در کاربری‏هایی که ساختمان خاک وضعیت بهتری داشت و یا عملیات مدیریتی مناسب اعمال شده بود، شاخص S زیادتر بود.
    نتیجه گیری
    به‎طور کلی، با وجود اختلاف ناچیز کاربری‏های مرکبات، نخیلات و زراعی در مقدار شاخص S، کاربری نخیلات دارای میانگین شاخص S بالاتری بود. به‎طوری‎که مقدار آن در مدل ون‎گنوختن، بروکس-کوری و گرانت-گرون‎ولت به ترتیب برابر با 06/0، 06/0و 04/0 بود. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که دقت مدل ون‎گنوختن در برآورد و ارزیابی کیفیت خاک، به دلیل تمایز بیشتر بین خاک‎های با کیفیت فیزیکی نزدیک بهتر بود زیرا برازش منحنی مشخصه رطوبتی دارای R2 بالاتر بود ( 92/0= R2). هرچند به دلیل اختلاف کم با دو مدل دیگر، به ویژه مدل بروکس و کوری (87/0= R2)، به نظر می‎رسد مدل مناسب برای ارزیابی کیفیت خاک در کاربری‏های مختلف متفاوت می‎باشد. بنابراین ضروری است که این شاخص و سایر شاخص‎های ارزیابی کیفیت فیزیکی خاک در اقلیم‎های مختلف بیشتر بررسی گردد.

    کلید واژگان: کیفیت فیزیکی خاک, شاخص S, ون‎گنوختن, بروکس و کوری, گرون‎ولت و گرانت}
    fahimeh amirimijan, hossein shirani, Isa Esfandiarpour, Ali Asghar Besalatpour, Hosein Shekofteh
    Background and Objectives
    One of the ways to express physical behavior of soil is to describe the soil structure. Since physical soil could not be measured directly, therefore, the special properties defined as indicators, are used to express the soil physical quality. of different indicators, S-index is used to express the physical quality of the soil which is the slope of the soil water retention curve at inflection point. It seems that little research has been done on the effect of landuse on the S-index, then The purpose of this study was to compare the results of S-index of three different soil water retention curve models of the moisture characteristic of the soil (Van Genuchten, Brooks-Corey and Grant-Groenevelt Models) in 5 different land uses in Jiroft city.
    Materials and Methods
    For this reason, 350 disturbed and 350 undisturbed soil samples of different landuse (citrus, palm, arable, forest and combinatory) were analyzed. Some of the physical and chemical features of the soil, including sand, silt, and clay percentage, the electronic conductivity at saturation, Bulk Density, the percentage of the total porosity and the percentage of the Organic Matter were measured. Also, the amount of the soil moisture in suctions 0, 10, 30, 50, 100, 300, 500, 1000 and 1500 KPa was determined using pressure plates.
    Results
    The results showed in the study region the best physical quality of the soil was seen in palm land use. All landuses, except forest, had high physical quality. High value of S index in citrus, palm, and arable land uses can indicate better soil management at the start of farming. In combinatory land use, due to Simultaneous cropping of alfalfa and palm, alfalfa causes more organic matter to be returned to the soil and as a result, the soil structure improves. Which is displayed at high value of S index. In general, The S index was higher in landuses where the soil had better structure or management operations were improved. because of the distinction between the soils with closely physical quality, Van Genuchten model was better and more appropriate than the other two models in assessing the physical quality.
    Conclusion
    In general, despite the slight differences in citrus, palm and cultivate landuses, palm landuse had a higher mean of S index. So that their values in Van Genuchten, Brooks-Corey and Grant-Groenevelt models were 0.06, 0.06 and 0.04 respectively. The results of this study showed that the Van Genuchten model accuracy was better in estimating and evaluating the soil quality due to the greater differentiation between the soils with close physical quality. Because the fitting of Soil water characteristic curve had a higher R2 (R2=0.92). However, due to low differences with two other models, in particular the Brooks and Corey model (R2 =0.87), It seems that, in different landuses, a suitable model for assessing soil quality varies. Therefore, it is imperative that this index and other indicators of soil physical quality assessment in different climates are further examined.
    Keywords: soil physical quality, S index, Van Genuchten, Brooks, Corey, Groenevelt, Grant}
  • I. Esfandiarpour*, Z. Mosleh, M.H. Farpoor
    Comparing the ability of ST and WRB systems to describe soils with clay-enriched horizons was the aim of the present research. In arid and semi-arid regions of Iran, two study sites were considered. Three pedons at each study site were selected, described and sampled. Soils were classified based on ST (2014) and WRB (2015) systems. The micro-morphological investigations were done to confirm the illuvial clay accumulation in Bt horizons. Results showed that the required characteristics of an argillic horizon were not met in any of the Bt horizons. The poor correlation between ST and WRB systems was related to the different definition and criteria of clay-enriched horizons in the systems. Using “Differentic” and “Cutanic” qualifiers, the WRB system could describe properties of an argic horizon more efficiently than the ST system. Although the evidence of clay illuviation was observed as lamellae in some argillic horizons in the arid study site, the ST system could not display this characteristic. The WRB system indicates the presence of lamellae using a “Lamellic” qualifier in some cases. These issues are disadvantages for both classification systems in describing the soils with clay-enriched horizons. Defining Natrisalids great group and new subgroups including Calcic Natrisalids, Lamellic Argigypsids and Lamellic Calciargids seems necessary to improve deficiencies of both classification systems. Adding the “Lamellic” qualifier for Calcisols in the WRB system is highly suggested.
    Keywords: Clay coating, Illuviation, Lamellae, Luvisols, Soil classification}
  • I. Esfandiarpour *, M. Ranjbar Khorasani, H. Shirani
    The main purpose of the current research is comparing the results of Artificial Neural Network (ANN) with Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) with regard to determination of the importance of soil properties affecting clay dispersibility. After taking samples from two depths of 0-40 and 40-80 cm, the spontaneous and mechanical dispersions of clay were recorded using both weighing and turbidimetric methods. To determine the degree of importance of soil properties affecting clay dispersibility, first ANNs and ANFIS in MATLAB Software were determined, using all research variables. After determining less effective properties and omitting them, the mentioned networks with the remaining variables including percentage of clay and sand, soil reaction, Electrical Conductivity (EC) and Sodium Adsorption Ratio (SAR) were measured and the degree of importance of each variable in clay dispersibility was determined. Finally, the results of ANNs and ANFIS were compared by calculation of validation parameters. Existence of high correlation between calculated values for weighing and turbidimetric methods showed a linear relationship between the two methods. In general, in both depths and for both weighing and turbidimetric methods, the sensitivity of clay dispersibility to the percentage of the clay, sand and SAR, was higher than any other variable. Although the results obtained from the validation statistics indicate high accuracy of both ANN and ANFIS models, the last model showed relatively better results as compared to ANN model.
    Keywords: Arid regions, dispersible clay, Land Degradation, Neuro-fuzzy models, Sodic soils}
  • سمانه زاده پاریزی، احمد تاج آبادی پور *، عیسی اسفندیارپور
    پتاسیم یکی از عناصر پرمصرف ضروری برای رشد گیاهان می باشد که نه تنها از نظر مقدار بلکه از لحاظ فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی نیز از مهم ترین کاتیون ها در گیاهان محسوب می شود. لذا آگاهی از وضعیت پتاسیم خاک ها در استفاده بهتر از کودهای پتاسیمی لازم است. این تحقیق به منظور ارزیابی 10 عصاره گیر جهت استخراج پتاسیم قابل استفاده پسته در 28 نمونه از خاک های آهکی رفسنجان در قالب طرح کاملا تصادفی، در 3 تکرار در گلخانه دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، در سال 1393 انجام شد. پتاسیم خاک با عصاره گیرهای استات آمونیوم مولار، کلریدکلسیم 01/0 مولار، کلریدسدیم 2 مولار، اسید نیتریک 1/0 مولار، اسید نیتریک مولار جوشان، آب مقطر، استات سدیم مولار، مهلیچ 1، مهلیچ 3 و دی تی پی ای بی کربنات آمونیوم استخراج شد. استخراج پتاسیم توسط عصاره گیرها به صورت زیر کاهش یافت: اسید نیتریک مولار جوشان> کلریدسدیم 2 مولار> استات سدیم 1 مولار> مهلیچ 3> استات آمونیوم 1 مولار> اسیدنیتریک 1/0 مولار> دی تی پی ای بی کربنات آمونیوم> مهلیچ 1> کلریدکلسیم 01/0 مولار> آب مقطر. براساس نتایج ضرایب همبستگی، عصاره گیر استات سدیم مولار به دلیل داشتن بالاترین ضریب همبستگی با غلظت پتاسیم برگ و اندام هوایی جهت ارزیابی قابلیت استفاده پتاسیم برای پسته مناسب ترین عصاره گیر تشخیص داده شد. استفاده از معادلات رگرسیونی چندمتغیره نشان داد که مقدار پتاسیم استخراج شده از خاک توسط عصاره گیرهای مختلف به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله درصد رس و ظرفیت تبادل کاتیونی بستگی داشت.
    کلید واژگان: استات آمونیوم, جذب, رشد, غلظت, مهلیچ, ویژگی های خاک}
    Samaneh Zadehparizi, Ahmad Tajabadi Pour *, Isa Esfandiarpoor
    Potassium is a very important plant nutrient not only because of its large demand, but also because of its important physiological and biological functions in plant. Therefore, understanding of soil potassium status can lead to better use of potassium fertilizers. This study was done to evaluate 10 extractants for estimating available potassium for pistachio in 28 calcareous soils of Rafsanjan in a completely randomized design with three replications in greenhouse conditions in Vali-e-Asr university of Rafsanjan in 2014. Potassium was extracted by 1 M NH4OAc, 0.01 M CaCl2,2 M NaCl, 0.1 M HNO3, boiling 1 M HNO3, distilled water, 1M NaOAc, Mehlich1, Mehlich3 and DTPA-NH4HcO3.The results showed that extraction of K decreased in the order: boiling 1 M HNO3> 2 M NaCl > 1M NaOAc > Mehlich3> 1 M NH4OAc > 0.1 M HNO3> DTPA-NH4HcO3> Mehlich1> 0.01 M CaCl2> distilled water. 1M NaOAc was selected as the most suitable extractant for potassium in calcareous soils of Rafsanjan on its high correlation with leaf and shoot K concentration. Multiple regression equations indicated that potassium extracted from the soil dependent to different physical and chemical properties of soil such as amount of clay and cation exchange capacity.
    Keywords: Ammonium acetate, concentration, growth, Mehlich, Soil characteristics, uptake}
  • زهرا رمضانی، محسن حمید پور*، پیمان عباس زاده، عیسی اسفندیارپور
    سابقه و هدف
    تحرک، فراهمی زیستی و سرنوشت فلزات سنگین در خاک به وسیله واکنش جذب توسط کانی ها و مواد آلی خاک کنترل می شود. جذب فلزات سنگین توسط خاک به شدت تحت تاثیر اسیدهای آلی با وزن مولکولی کم قرار می گیرد. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر اگزالیک اسید بر جذب کادمیوم توسط بخش رس خاک بود.
    مواد و روش ها
    آزمایش های جذب وابسته به pH در محدوده 5/9-6pH= و آزمایش های جذب وابسته به زمان و هم دماهای جذب در 7 pH= انجام گردید. غلظت کادمیوم و اگزالیک اسید به کار رفته در آزمایش های جذب وابسته به pH به ترتیب 045/0 میلی مولار و 5/0 میلی مولار بود. آزمایش های جذب وابسته به زمان در غلظت ثابت 045/0 میلی مولار کادمیوم و غلظت ثابت 5/0 میلی مولار اگزالیک اسید در 7 سطح زمانی و هم دماهای جذب کادمیوم در محدوده غلظت کادمیوم 013/0 تا 089/0 میلی مولار و غلظت ثابت 5/0 میلی مولار اگزالیک اسید انجام شدند. تمامی آزمایش های مذکور بدون حضور اگزالیک اسید نیز انجام شدند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که اگزالیک اسید جذب کادمیوم را توسط رس در تمامی pH های مورد مطالعه کاهش داد. مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم، بهترین برازش را در داده های جذب کادمیوم داشت. مدل لانگمویر جذب کادمیوم را در تمامی سیستم های مورد مطالعه بهتر از مدل فروندلیچ توصیف نمود. ضریب KL مدل لانگمویر که شاخصی از قدرت پیوند عنصر توسط جذب شونده است در سیستم شاهد (4/26 لیتر بر گرم) بزرگتر از سیستم حاوی اگزالیک اسید (2/15 لیتر بر گرم) بود که تاییدکننده ی شدت کمتر جذب کادمیوم در حضور اگزالیک اسید توسط رس می باشد. مقادیر ضریب KF مدل فروندلیچ در سیستم حاوی اگزالیک اسید (2/1 لیتر بر گرم) کوچکتر از سیستم شاهد (8/1 لیتر بر گرم) بود که نشان دهنده کاهش تمایل کادمیوم برای جذب بر روی سطوح رس در حضور اگزالیک اسید می باشد. به منظور تفسیر اثر لیگاند اگزالیک اسید بر رفتار جذبی کادمیوم توسط بخش رس خاک، اطلاعاتی از گونه بندی کادمیوم در محلول و pH نهایی سوسپانسیون لازم است. نتایج گونه بندی شبیه سازی شده به وسیله برنامه PhreeqC نشان داد در سیستم شاهد، گونه Cd2+ فراوان ترین گونه کادمیوم در pH کمتر از 9 بود. در حضور اگزالیک اسید در pH های کمتر از 10 به ترتیب گونه های Cd2+ و (Cd-Oxalate)°بدون بار، فراوان ترین گونه های کادمیوم موجود در محلول های تعادلی بودند. بنابراین کاهش جذب کادمیوم در حضور اگزالیک اسید در دامنه pH مورد مطالعه، ممکن است به دلیل تشکیل گونه (Cd-Oxalate)° باشد که تمایل کمتری برای جذب توسط رس نسبت به گونه آزاد Cd2+ دارد.
    نتیجه گیری
    به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد اگزالیک اسید اثر منفی بر جذب کادمیوم توسط بخش رس خاک دارد. بنابراین می تواند نقش مهمی بر فراهمی زیستی و انتقال کادمیوم در خاک داشته باشد.
    کلید واژگان: رس, اگزالیک اسید, کادمیوم, جذب}
    Mohsen Hamidpur*
    Background And Objectives
    The mobility, bioavailability and environmental fate of heavy metal ions in soil are controlled by sorption onto soil minerals and solid organic matter. The sorption is strongly affected by the presence of various low-molecular-weight organic acids. The main objective of this study was to investigate the effects of oxalic acid on sorption of Cd on clay fraction of a soil.
    Materials And Methods
    The sorption of Cd on clay was studied as a function of pH and time of equilibrium (Cd concentration: 0.045 mM) in the range of 6-9.5, and as a function of metal concentration (Cd concentration in the range of 0.013-0.089 mM) in the absence and presence of oxalic acid with a fixed concentration of 500 μM at room temperature (23 ± 2 °C). The amounts of Cd sorbed on the adsorbent were calculated from the difference between the metal concentration in the blank and equilibrium concentration of Cd in the solutions.
    Results
    The results of pH-dependent experiments showed that the oxalic acid decreased sorption of Cd onto the sorbent at all solution pHs. Experimental and modeling data from our kinetic reveal that the pseudo-second-order kinetic model gave the best fit. The Langmuir sorption model describes the interaction between Cd and the clay materials better than the Freundlich model. The value of Langmuir (KL) bonding constant was greater in suspensions without oxalic acid (26.6 Lg-1) as compared to suspensions containing this ligand (15.2 Lg-1). Also, the value of Freundlich (KF) bonding constants was greater in suspensions without oxalic acid (1.2 Lg-1) as compared to suspensions containing this ligand (1.8 Lg-1). These values are indication of low tendency of Cd for sorption on the clay surfaces in the presence of oxalic acid. In order to interpret the effect of oxalate on the sorption behavior of Cd onto the sorbent, knowledge of Cd speciation is essential. Species activities were estimated using the PHREEQC code. In the absence of oxalate, the predominant Cd(II) species is Cd2 over the pH range 3.0–9.0. In the presence of oxalate, Cd2 and Cd-Oxalate species were the major solution Cd(II) species at pH ≤10 . The formation of soluble complex of Cd-oxalate may be responsible for the inhibition of Cd sorption by the sorbent.
    Conclusion
    In general, our results demonstrate that the oxalate could have negative effects on Cd sorption to clay fraction of soils. Thus, it may play an important role in Cd availability and transport in soil.
    Keywords: Clay, Oxalic acid, Cadmium, Sorption}
نمایش عناوین بیشتر...
فهرست مطالب این نویسنده: 38 عنوان
  • دکتر عیسی اسفندیارپور
    اسفندیارپور، عیسی
    استاد پیدایش و رده بندی خاک، علوم و مهندسی خاک، کشاورزی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان
  • نویسندگان همکار
  • محسن حمیدپور
    : 3
    حمیدپور، محسن
    دانشیار علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان
  • دکتر علیرضا کریمی
    : 2
    کریمی، علیرضا
    استاد علوم خاک، دانشگاه فردوسی مشهد
  • دکتر محسن باقری بداغ آبادی
    : 2
    باقری بداغ آبادی، محسن
  • دکتر مرتضی بهمنی
    : 2
    بهمنی، مرتضی
  • سمیه صدر
    : 2
    صدر، سمیه
    (1397) دکتری شیمی و حاصلخیزی خاک، پژوهشکده پسته کشور
  • حمزه ایزدی
    : 1
    ایزدی، حمزه
    استاد تمام گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان
بدانید!
  • این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شده‌است.
  • مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه می‌کند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایش‌ها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامده‌است.
  • اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال