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

فهرست مطالب mehdi homaee

  • عاطفه جعفرپور*، سید حمیدرضا صادقی، مهدی همایی، بهروز زارعی دارکی
    سیانوباکتری ها یکی از اجزای اصلی پوسته های زیستی خاک در مناطق خشک و نیمه خشک هستند که در لایه سطحی خاک رشد می کنند و با ترشح مواد پلی ساکاریدی در چرخه عناصر شرکت کرده و نقش مهمی در بهبود کیفیت و حاصلخیزی خاک دارند. بر همین اساس، در سال های اخیر با کشت و تولید زی توده موردنیاز در شرایط آزمایشگاهی و با تلقیح در سطح خاک در مباحث حفاظت منابع خاک و آب مورداستفاده قرارگرفته اند. ولی تاکنون ارزیابی جامعی برای شناسایی محیط های کشت مناسب ریزموجودات خاک زی گزارش نشده است. در همین راستا، پژوهش حاضر باهدف انتخاب محیط کشت بهینه برای رشد سیانوباکتری ها در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. برای این هدف به مقایسه عملکرد سه محیط کشت BBM، BG11 و CHU10 در مدت زمان رشد یک ماهه سیانوباکتری های خاک زی پرداخته شد. نتایج نشان داد سیانوباکتری های خاک زی در محیط کشت BBM نسبت به دو محیط کشت دیگر رشد بهتری داشته اند، به طوریکه در انتهای دوره رشد تعداد سیانوباکتری های رشد یافته در محیط کشت های BBM، BG11 و CHU10 به ترتیب 91790، 48638 و 1491 عدد در یک میلی لیتر بوده است. بنابراین محیط کشت BBM به عنوان محیط کشت بهینه برای استفاده در خصوص تهیه زی توده مورد نیاز از سیانوباکتری ها برای تلقیح در سطح خاک انتخاب و پیشنهاد می شود.
    کلید واژگان: افزودنی آلی خاک, ریزموجودات خاک زی, عناصر رشد, مدیریت زیستی فرسایش خاک}
    Atefeh Jafarpoor *, Seyed Hamidreza Sadeghi, Mehdi Homaee, Behrouz Zarei Darki
    Cyanobacteria are one of the main components of soil biocrusts in arid and semi-arid regions that grow in the surface layer of the soil. They actively participate in the cycle of elements by secreting polysaccharides and play an important role in improving soil quality and fertility. Accordingly, they have been used in soil and water resources conservation issues in recent years through cultivating and producing the required biomass in laboratory conditions and inoculating at the soil surface. However, the proper media for optimal growth of the soil microorganisms have not been reported comprehensively. The present study was conducted to select the optimal culture medium for the growth of cyanobacteria in experimental conditions. For this purpose, the performance of three culture media viz. BBM, BG11 and CHU10 was compared during the one-month growth period of soil cyanobacteria. In this regard, the types of grown microorganisms as well as the number of cyanobacteria present during the growth period of one-month and on average once every 4 days were examined. The results showed that soil cyanobacteria in BBM culture medium had better growth than the other two culture media and at the end of the growth period, the number of cyanobacteria grown in BBM, BG11 and CHU10 medium was 91790, 48638 and 1491, respectively, per milliliter. Therefore, BBM culture medium is proposed as the optimal culture medium for use in preparing the biomass required by cyanobacteria for inoculation at the soil surface.
    Keywords: Biologic control of soil erosion, Growth elements, Soil microorganisms, Soil organic amendment, Soil protection}
  • اعظم مومزائی، سید حمیدرضا صادقی*، بهروز زارعی دارکی، مهدی همایی

    رواناب یکی از مهم ترین فرآیندهای هیدرولوژیکی در بوم سازگان می باشد که مهار آن اهمیت بسیاری در مدیریت از منابع خاک وآب دارد. اگرچه به کارگیری ریزموجودات خاک زی به عنوان تلقیح کننده های خاک در مدیریت زیست مهندسی رواناب مورد تایید قرار گرفته، اما کاربست آن ها در مهار رواناب در خاک آلوده به مواد نفتی موردتوجه قرار نگرفته است. ازاین رو به منظور ارزیابی تلقیح باکتری ها، سیانوباکتری ها و قارچ خاک زی در کاهش رواناب در خاک آلوده به مواد نفتی، پژوهش حاضر در مقیاس کرت با ابعاد نیم در نیم متر با شیب حدود 25 درصد، میزان آلودگی20000 میلی گرم بر کیلوگرم گازوییل و شاهد با سه تکرار، شدت بارش حدود 35 میلی متر بر ساعت با دوام 30 دقیقه تحت شبیه سازی باران در دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس انجام شد. نتایج نشان داد که تیمارهای تلقیحی باعث بهبود مولفه های رواناب شدند، اگرچه اختلاف عملکردی آماری معنی دار نسبت به تیمار شاهد (05/0<P) جز در زمان شروع رواناب (05/0>P) نداشتند. مقایسه میانگین ها نشان داد که تیمارهای باکتری، سیانوباکتری، قارچ، مجموع باکتری و قارچ، باکتری و سیانوباکتری، سیانوباکتری و قارچ، باکتری، سیانوباکتری و قارچ به ترتیب باعث افزایش10/47، کاهش 08/0، 72/10، 86/24، افزایش 85/14، 88/49 و 88/27 درصدی زمان شروع رواناب، افزایش 58/4، کاهش 04/54، 19/65، افزایش 20/72، کاهش 36/41، 53/84 و افزایش 15/40 درصدی حجم رواناب و افزایش 75/4، کاهش 06/54، 15/65، افزایش 28/72، کاهش 39/41، 55/84 و افزایش20/40 درصدی ضریب رواناب شدند. نتایج این پژوهش دلالت بر عملکرد نسبی هم افزایی تیمار سیانوباکتری+قارچ در کاهش اثر گازوییل بر تولید رواناب داشت. در نهایت نتایج پژوهش نشان می دهد که تلقیح باکتری، سیانوباکتری و قارچ خاک زی بومی می تواند یک فناوری زیستی کارآمد و پایدار برای بهبود مولفه های رواناب در راستای حفاظت از مناطق آلوده به مواد نفتی باشد.

    کلید واژگان: آلاینده های نفتی, پوسته زیستی, حفاظت خاک وآب, مهار رواناب}
    Azam Mumzaei, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Behrouz Zarei Darki, Mehdi Homaee

    Runoff is one of the most important hydrological processes in ecosystems, which is very important in the management of water and soil resources. Although the use of soil microorganisms as soil inoculants in the bioengineering management of runoff has been confirmed, the use of soil microorganisms to control runoff in soils contaminated with petroleum has not been considered. Therefore, in order to evaluate inoculation of soil Bacteria, Cyanobacteria and fungi in reducing runoff in soil contaminated with petroleum, the present study was carried at plots of 0.5×0.5 m with slope of some 25% and level of 20000 mg kg-1 of gasoil and control contamination in three replicates. The plots will be then subjected to rainfall intensity of some 35 mm h−1 and duration of 30 min installed at the Rainfall Simulation Laboratory of Tarbiat Modares University at Faculty of Natural Resources. The results showed that the inoculation treatments, although there was no significant difference compared to the control treatment (P>0.05) except for the start of runoff (P<0.05), improved the components of runoff. The comparison of the mean of the study variables showed that the bacteria, cyanobacteria, fungi, bacteria+fungi, bacteria+cyanobacteria, cyanobacteria+fungi, and bacteria+cyanobacteria+fungi caused +47.10, -0.08, -10.72, -24.86, +14.85, +49.88 and +27.88 percent changes in runoff start time, +4.58, -54.04, +65.19, +72.20, -41.36, -84. 53 and +40.15 percent changes in runoff volume, and +4.75, +54.06 and -65.15, +72.28, -41.39 and -84.55 and +40.20 percent changes in runoff coefficient, respectively. The results of the research indicated the relative synergistic performance of the combination treatment of cyanobacteria + fungi in reducing the effect of gasoil on runoff properties. Finally, the results of the present study showed that the inoculation of native soil bacteria, cyanobacteria, and fungi can be an efficient and sustainable biological technology to improve runoff characteristics in areas contaminated with petroleum.

    Keywords: biological crust, Petroleum Pollutants, Runoff control, Soil, Water Conservation}
  • منصوره بایرام، مهدی همایی**، علی مختصی بیدگلی

    تنش آبی یکی از مهم ترین تنش های محدودکننده ی رشد و عملکرد گیاهان به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. بهترین راهکار برای مواجهه با تنش آبی، انتخاب گیاه سازگار به کم آبی است که بر پایه روش های مطمین غربالگری از جمله پلی اتیلن گلایکول (PEG) صورت می گیرد. در این پژوهش به منظور ارزیابی مدل های تخمین گر و بررسی کمی پاسخ کاملینا به سطوح آبی در مرحله ی جوانه زنی، مدل های کم آبی فدس و همکاران (F)، ون گنوختن (VG)، دیرکسن و آگوستین (DA) و همایی (H)  با هم مقایسه شدند. تجزیه وتحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار SAS انجام شد. آزمایش ها در قالب طرح کاملا تصادفی در پتری دیش در سال 1398 با سه تکرار در دانشگاه تربیت مدرس انجام شد. تیمارهای آبی شامل شش پتانسیل ماتریک 0 (شاهد بدون تنش)، 3000، 6000، 9000، 12000، 15000، 18000 سانتی متر بودند. پارامترهای جوانه زنی با استفاده از بسته SeedCalc در نرم افزار R محاسبه و از MATLAB برای کد نویسی و برازش مدل ها استفاده شد. حد آستانه ی تحمل به کم آبی شاخص های سرعت جوانه زنی (GSI)، میانگین طول گیاهچه (M-SL)، میانگین نسبت ریشه چه به ساقه چه (Razao) و بنیه بذر SV-S)) به ترتیب در تیمارهای شاهد، 6000 ،3000  و3000 سانتی متر بدست آمد. بر پایه پتانسیل های بدست آمده برای هر چهار شاخص جوانه زنی مورد بررسی، کاملینا گیاهی بسیار مقاوم به کم آبی است. در هر چهار شاخص GSI، M-SL ، SV-S و Razao مدل H به دلیل RMSE کوچک تر و EF بزرگ تر عملکرد بهتری ارایه داد. بیشترین مقدار پارامترهای GSI، Razao، M-SL، طول ساقه چه و طول ریشه چه به ترتیب در پتانسیل های شاهد، 3000، 6000، 3000 و 6000 سانتی متر بدست آمد که نشان دهنده مناسب بودن کشت کاملینا در مناطق تحت تنش آبی می باشد.

    کلید واژگان: بنیه بذر, جوانه زنی, حد آستانه کاهش, کم آبی, دانه های روغنی}
    Mansoure Bayram, Mehdi Homaee *, Ali Mokhtasibidgoli

    Water stress is one of the dominant stresses limiting crop growth and yield, particularly in arid and semi-arid regions. The best strategy to deal with water stress is choosing a water-tolerant plant based on reliable screening methods such as polyethylene glycol (PEG). To evaluate different predictive models and quantitatively investigate camelina response to drought stress during the germination stage, an experiment was conducted in a completely randomized design with three replications. Water stress treatments included six matric potentials of PEG6000: 0 (control, without stress), 3000, 6000, 9000, 12000, 15000, 18000 cm. Germination indicators were calculated using the SeedCalc package in R software and MATLAB was used for programming and models fitting. Water stress models including Feddes et al. (F), van Genuchten (VG), Dirksen and Augustijn (DA) and Homaee (H) were assessed and compared afterwards. Data analysis was performed using SAS software (V. 9.4). The threshold values under germination rate (GSI), mean seedling length (M-SL), mean root-to-stem ratio (Razao) and seed vigor (SV-S)) were then obtained for the control, 6000, 3000 and 3000 cm, respectively. According to these four germination indices, the camelina is very tolerant to water stress. In all four indicators of GSI, M-SL, SV-S and Razao, the H model presented the best performance. The highest values of GSI, Razao, M-SL, stem and root length were obtained at matric potentials of control, 3000, 6000, 3000 and 6000 cm, respectively, indicating the suitability of camelina cultivation in areas under water shortage.

    Keywords: germination, oil seeds, Seed vigor, threshold value, Water shortage}
  • ساناز محمدی، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، ایمان حاجی راد، مهدی همایی

    الگوی خیس شدگی اطراف قطره چکان آبیاری عامل مهمی است که باید در طراحی و مدیریت سامانه های آبیاری قطره ای مورد توجه قرار گیرد. در سال های اخیر استفاده از مدیریت پالسی در سامانه های آبیاری قطره ای به لحاظ تاثیری که بر توزیع رطوبت در خاک و درنتیجه رشد و توسعه ریشه گیاه دارد، افزایش یافته است. در پژوهش حاضر اثر مدیریت های مختلف آبیاری قطره-ای پالسی با زمان قطع و وصل مختلف بر روی ابعاد پیاز رطوبتی و توزیع رطوبت در یک خاک رسی مورد بررسی قرار گرفت و عملکرد مدل عددی HYDRUS-2D در شبیه سازی توزیع رطوبت در خاک تحت شرایط مدیریت پالسی نیز ارزیابی شد. بدین منظور تیمارهای آزمایشی شامل سه تیمار مختلف مدیریت پالسی و دو تیمار مختلف زمان قطع جریان بین پالس های آبیاری در داخل یک جعبه خاک آزمایشگاهی اجرا شدند. نتایج نشان داد که افزایش تعداد پالس های آبیاری باعث افزایش 8 و 12 درصدی عمق و عرض جبهه رطوبتی گردید. هم چنین افزایش سه برابری زمان قطع جریان نیز باعث افزایش 5/3الگوی خیس شدگی اطراف قطره چکان آبیاری عامل مهمی است که باید در طراحی و مدیریت سامانه های آبیاری قطره ای مورد توجه قرار گیرد. در سال های اخیر استفاده از مدیریت پالسی در سامانه های آبیاری قطره ای به لحاظ تاثیری که بر توزیع رطوبت در خاک و درنتیجه رشد و توسعه ریشه گیاه دارد، افزایش یافته است. در پژوهش حاضر اثر مدیریت های مختلف آبیاری قطره-ای پالسی با زمان قطع و وصل مختلف بر روی ابعاد پیاز رطوبتی و توزیع رطوبت در یک خاک رسی مورد بررسی قرار گرفت و عملکرد مدل عددی HYDRUS-2D در شبیه سازی توزیع رطوبت در خاک تحت شرایط مدیریت پالسی نیز ارزیابی شد. بدین منظور تیمارهای آزمایشی شامل سه تیمار مختلف مدیریت پالسی و دو تیمار مختلف زمان قطع جریان بین پالس های آبیاری در داخل یک جعبه خاک آزمایشگاهی اجرا شدند. نتایج نشان داد که افزایش تعداد پالس های آبیاری باعث افزایش 8 و 12 درصدی عمق و عرض جبهه رطوبتی گردید. هم چنین افزایش سه برابری زمان قطع جریان نیز باعث افزایش 5/13 و 20 درصدی عمق و عرض جبهه رطوبتی شکل گرفته اطراف قطره چکان آبیاری در یک خاک رسی شد. باتوجه به سنگین بودن بافت خاک، بررسی نحوه تغییرات رطوبت خاک در زمان های مختلف پس از شروع آبیاری نشان داد که اعمال مدیریت پالسی و تقسیط عمق آبیاری باعث گردید رطوبت لایه سحطی خاک به بیش از حد ظرفیت زراعی نرسد بنابراین می تواند شرایط مطلوب تری از لحاظ رشد در مزرعه برای گیاه فراهم کند. هم چنین مقایسه آماری مقادیر شبیه سازی شده توزیع رطوبت در خاک و ابعاد پیاز رطوبتی توسط مدل عددی با مقادیر اندازه گیری شده نشان داد که مدل عددی HYDRUS-2D دقت مناسبی در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی (R2=0.95, 0.97) و شبیه سازی توزیع رطوبت در یک خاک رسی (RMSE=0.018) تحت سامانه آبیاری قطره ای پالسی دارد. بنابراین می توان از مدل عددی HYDRUS-2D برای شبیه سازی جبهه رطوبتی و توزیع رطوبت در خاک به منظور طراحی، مدیریت و برنامه ریزی آبیاری قطره ای با مدیریت پالسی استفاده کرد.

    کلید واژگان: الگوی خیس شدگی, شبیه سازی توزیع رطوبت, مدل هایدروس, مدیریت آبیاری}
    Sanaz Mohammadi, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Iman Hajirad, Mehdi Homaee
    Introduction

    When using a surface drip irrigation, the infiltrated water in the soil forms a wetted zone around an irrigation dripper. The knowledge of the soil water distribution and wetting patterns around the irrigation emitter is an important factor for designing and managing drip irrigation systems, for precise delivery of water and nutrients in the crop root zone and for matching the wetting pattern with the root growth pattern. The soil wetting pattern depends on soil hydraulic properties (soil texture, structure, hydraulic conductivity, water table) and irrigation management (Irrigation method, discharge rate, irrigation frequency, the total volume of applied water, emitter spacing and position above or below the surface). In recent years, using pulsed management in drip irrigation systems has increased because of its positive effects on the soil water distribution and consequently plant growth and development. Pulsed drip irrigation refers to irrigating for a short period of time and then waiting for another short period and repeating this on-off cycle until the entire irrigation depth is applied. In the present study, the effects of different pulsed managements with different off-time durations on the soil water distribution and wetting pattern dimensions in a clay soil was investigated, and the performance of the HYDRUS-2D model in simulating soil water distribution under pulsed drip irrigation was evaluated.

    Methods

    The treatments included three pulsed drip irrigation scenarios where irrigation water was applied in two (P2), three (P3), and four (P4) cycles with two on-off time duration periods were taking either the on and off times equal (T1) or considering the off-time duration periods as three times that of the on-time duration (T2). A soil container of internal dimensions (90 cm length, 90 cm width and 120 cm depth) was used in the experiments. One sides of this container are plexi-glass sheets to monitor advancing soil wetting pattern at different times during the experiments and the other sides are metal plates. The soil texture used in this study was clay. The duration of the experiment for all treatments was three hours, so the volume of water was constant for all treatments. The gypsum blocks that were calibrated before were used to measure the soil moisture within the wetting pattern. The measurements were recorded by a reader every half an hour after the start of the experiment in each treatment. The HYDRUS-2D model were used for simulating the soil water content under different pulsed treatment. It was calibrated and validated by the soil moisture measurements using inverse modeling. In order to statistically analyze the results of applying different irrigation pulses on the soil moisture distribution and wetting pattern the t-test analysis was used at a significance level of 5%. The simulated values of soil water content by the HYDRUS-2D model were compared with the corresponding measured values using some statistical criteria including root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and model efficiency (EF).

    Results

    In the present study, the effect of different pulsed management and off-time duration on soil moisture distribution in a clay soil under a drip irrigation system was investigated. The performance of HYDRUS-2D numerical model was also evaluated to simulate moisture distribution in a clay soil under pulsed drip irrigation system. The results showed that increasing the number of pulses, increased the depth and width of the soil wetting pattern by 8 and 12%. Also, increasing the off-time duration, increased soil wetting pattern dimensions (depth and width) around an irrigation dripper in a clay soil by 13.5% and 20%, respectively. Pulsed irrigation improves soil water content distribution that it does not exceed from field capacity despite the heavy soil texture. Therefore, it can be concluded that better conditions in terms of aeration and oxygenation are provided for the crop roots under pulsed drip irrigation management. Also, evaluating the simulation of soil water content distribution and soil wetting pattern dimensions with the measured ones showed that the HYDRUS-2D model has a good accuracy in estimating soil wetting pattern dimensions (R2=0.95) and simulation of soil water content distribution (RMSE=0.018) in a heavy soil under pulsed drip irrigation. Therefore, the HYDRUS-2D numerical model can be used to simulate soil wetting pattern and soil moisture distribution for the design, management and scheduling of the drip irrigation systems with pulsed management.

    Keywords: HYDRUS-2D, Irrigation management, Moisture Simulation, Wetting pattern}
  • علی سرداری هارونیه، مهدی همایی، علی اکبر نوروزی*

    ایران دارای پهنه ‏های گسترده تحت‏کشت است که برآورد دقیق‏ و به‏ موقع عملکرد در چنین پهنه ‏هایی برای هرگونه مدیریت کشاورزی از اهمیت بالایی برخوردار است. در سال‏های اخیر، روش‏های مختلفی برای برآورد عملکرد محصولات زراعی بر پایه مشاهدات سنجش از دور ارایه شده ‏است. هدف اصلی این مقاله ارزیابی مدل AquaCrop برای برآورد عملکرد گندم با استفاده از اطلاعات تصاویر ماهواره‏ای است. در این پژوهش یکی از مراحل اولیه و مهم، برآورد میزان تبخیر-تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم توازن انرژی سطح زمین (SEBAL) و تصاویر ماهواره Landsat8 است. تبخیر-تعرق حاصل از تصاویر ماهواره‏ای با داده‏های تبخیر-تعرق تشت تبخیر ایستگاه هواشناسی سینوپتیک زنجان مقایسه شده و نتایج قابل قبولی در شاخص‏های آماری (36/0MAE =،45/0RMSE = و 94/0R2=) به دست آمد. در ادامه از مدل رشد گیاهی AquaCrop در جهت شبیه سازی رشد گندم استفاده شد. مقدار شاخص‏های آماری RMSE، MAE و R2 برای داده‏های (CC) ، تعرق، تصاویر ماهواره‏ای و مدل AquaCrop به‏ترتیب برابر (06/11، 2/9 درصد و 94/0) و (633/0، 359/0 میلی‏متر در روز و 95/0) به‏دست آمد. نتایج حاصل از میانگین عملکرد محصول پیکسل‏های مزرعه‏ای برابر 189/1 تن در هکتار به‏ دست آمد و در مقایسه با آمارنامه کشاورزی وزارت جهاد کشاورزی با استفاده از شاخص آماری RMSE، MAE و مطالعات میدانی انجام شده (1-2/1 تن در هکتار) در این پژوهش نشان می‏دهد که میزان برآورد عملکرد گندم در منطقه مورد مطالعه قابل قبول است.

    کلید واژگان: AquaCrop, SEBAL, تبخیر-تعرق}
    Ali Sardari, Mehdi Homaee, Aliakbar Noroozi *

    Iran has a large area under cultivation, and reliable and timely crop yield forecasts are critical for making timely food supply decisions. As a result, several methods for estimating crop yield based on remote sensing observations have been published in recent years. One of the first and most critical steps in this study is to estimate real evapotranspiration using the SEBAL algorithm and high spatial and temporal resolution Landsat8 satellite images. The evapotranspiration obtained from satellite images was compared to evaporation data from the Zanjan synoptic meteorological station's evaporation pan, with statistical indicators (MAE=0/36, RMSE=0/45, R2 =0/94) indicating satisfactory results. The AquaCrop model and its four execution steps were used to simulate the product yield, and the necessary coefficients and data from the model were applied in satellite imagery calculations for each of these steps. For comparing CC data determined by satellite imagery and AquaCrop model, the RMSE, MAE, and R2 indices were respectively 11/06, 9/2 percent, and 0/94, and 0.633 and 0/359 mm/day and 0/95 for transpiration. The average yield was calculated to be 1/189 ton/ha in field pixels and its comparison with agricultural statistics and field studies (1-1/2 ton/ha) showed acceptable estimates for wheat yield in the area of this study.

    Keywords: AquaCrop, SEBAL, evapotranspiration}
  • مهدی همایی**، منصوره بایرام، علی مختصی بیدگلی
    جوانه زنی نقشی حیاتی در استقرار گیاه و عملکرد آن دارد. بیشتر گیاهان دانه روغنی در مرحله ی جوانه زنی به شوری حساس هستند و نمی توان آن ها را با آب شور آبیاری کرد. کاملینا گیاهی دانه روغنی است که هرچند به کم آبی مقاوم بوده لیکن مقاومت آن به شوری باید ارزیابی شود. برای بررسی کمی پاسخ کاملینا به شوری در مرحله ی جوانه زنی، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی شامل 17 سطح شوری 85/0، 2، 4، 6، 8، 10، 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24، 26، 28، 30، 32 dS/m با سه تکرار انجام شد. پارامترهای جوانه زنی با استفاده از بسته SeedCalc در نرم افزار R محاسبه و از MATLAB برای کد نویسی و برازش مدل ها استفاده شد. بهینه سازی با تغییر مکرر پارامتر های مدل بر پایه ی کاهش RMSE و حداقل مربعات خطا انجام شد. سپس مدل های شوری ماس-هافمن (MH)، ون گنوختن-هافمن (HVG)، دیرکسن-آگوستین (DA) و همایی (H) با هم مقایسه گردیدند. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار SAS و مقایسه میانگین ها به روش LSD انجام شد. آستانه ی کاهش شاخص های سرعت جوانه زنی (GSI)، بنیه بذر (SV)، بنیه بذر SeedCalc (SV-S) به ترتیب 2، 12 و 12 dS/m و شیب کاهش آن ها 4/2، 7/7 و 7/1 به دست آمد. بر پایه EC* و شیب کاهش شاخص  GSI و SV-S، نتیجه گیری گردید که کاملینا به شوری بسیار مقاوم بوده و قابلیت استقرار سریع و تولید گیاهچه ی قوی در سطوح بالای شوری را دارد. بررسی آماره های کارآیی مدل ها نشان داد که مدل های غیرخطی عملکرد بهتری دارند. بهترین عملکرد مدل ها توسط مدل های HVG و H حاصل شد. شاخص های جوانه زنی با افزایش سطوح شوری کاهش یافته و کاهش GSI به کاهش جذب آب در بذر ها مربوط است. هر چه بنیه بذر بیشتر باشد، GSI و رشد گیاهچه بیشتر و MGT کمتر می شود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که کاملینا می تواند جایگزینی مناسب برای گیاهان دانه روغنی آب بر در مناطق نیمه خشک می باشد.
    کلید واژگان: دانه های روغنی, سرعت جوانه زنی, کاملینا, مدل سازی}
    Mehdi Homaee *, Mansure Bayram, Ali Mokhtasibidgoli
    Germination plays a vital role in crop establishment and its yield. Most oilseeds are sensitive to salinity at germination, so cannot be irrigated with saline water. Although camelina is considered as a tolerant crop to water stress, but its tolerance to salinity must be investigated. To quantitatively evaluate camelina response to salinity at germination stage, an experiment with a completely randomized design was conducted including 17 water salinity levels of 0.85, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 dS m-1, each with three replicates. Germination indicators were calculated using the SeedCalc package in R software and MATLAB. The optimization procedure was carried out with frequent changes in the model parameters based on reduced RMSE and minimizing least squares error. Then, parameters of salinity models including Maas-Hoffman, van Genuchten-Hoffman, Dirksen-Augustijn and Homaee et al. were derived and compared. The obtained threshold values of germination rate (GSI), seed vigor (SV), SeedCalc seed vigor (SV-S) were 2, 12 and 12 dS m-1, respectively; The corresponding reduction slope for these variables were 2.4, 7.7 and 1.7%, respectively. Based on the obtained EC* and the slope, it was concluded that camelina is very tolerant to salinity at this growth stage. So that, it can be established quickly and produce strong seedlings at very high salinity levels. Further analyses of model performance statistics indicated that the examined nonlinear models provide better performance. Best performance of fitted models was obtained by HVG and H models, respectively. Germination indices were decreased by increasing the salinity levels, a lower GSI was associated with decreased seeds water uptake. The higher the seed vigor, the higher the GSI and seedling growth, as well as the lower MGT. Overall, camelina can be considered as a suitable alternative for oilseed cultivation in semi-arid regions.
    Keywords: camelina, Germination rate, modeling, oilseed}
  • ساناز محمدی، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، ایمان حاجی راد، مهدی همایی
    طراحی، بهره برداری و مدیریت بهینه سیستم های آبیاری قطره ای نیازمند کاربرد ترکیب مناسبی از پارامترهایی مانند دبی قطره چکان ها، فاصله بین قطره چکان ها و لاترال های آبیاری، عمق توسعه ریشه و ویژگی های هیدرولیکی خاک است که مطابق با الگوی رشد ریشه در خاک باشند تا آب و مواد غذایی به مقدار نیاز در اختیار گیاه قرار گیرد. مدل سازی ابعاد پیاز رطوبتی اطراف یک قطره چکان آبیاری ساده تر و کاربردی تر از اندازه گیری های آزمایشگاهی یا مزرعه ای است، بنابراین در پژوهش حاضر یک مدل تجربی برای برآورد ابعاد پیاز رطوبتی تحت سیستم آبیاری قطره ای پالسی با روش آنالیز ابعادی ارایه شد. مدل تجربی توسعه یافته شامل معادلاتی براساس دبی قطره چکان، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، حجم آب کاربردی و نسبت پالس آبیاری برای برآورد ابعاد پیاز رطوبتی می باشد. آزمایش های لازم برای تعیین حداکثر عمق و عرض پیاز رطوبتی در زمان های مختلف پس از شروع آبیاری در یک خاک رسی انجام گردید. تیمارهای مدیریت پالسی در سه سطح (دو، سه و چهار پالس آبیاری) و زمان بندی قطع جریان در دو سطح (یک و سه برابر زمان وصل جریان) اعمال شدند. مقادیر عمق و عرض پیاز رطوبتی برآوردی توسط مدل تجربی و عددی HYDRUS-2D با مقادیر مشاهداتی مورد مقایسه قرار گرفتند. پارامتر ضریب تعیین (R2) برای مقادیر اندازه گیری شده و برآوردی عمق و عرض پیاز رطوبتی در مدل تجربی 94/0 و 93/0 و در مدل عددی 95/0 و 97/0 به دست آمد که حاکی از دقت مناسب هردو مدل در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی است. هم چنین نتایج آنالیز آماری آزمون تی استیودنت نشان داد که با احتمال 5/99 درصد اختلاف معنی داری بین مقادیر برآوردی مدل تجربی و مقادیر مشاهداتی وجود ندارد. مقادیر آماره های RMSE، ME و EF حاکی از دقت بالاتر مدل عددی HYDRUS-2D در برآورد ابعاد پیاز رطوبتی بود، ولی باتوجه به سهولت کاربرد و نیاز به پارامترهای ورودی کم تر استفاده از مدل تجربی در طراحی سیستم های آبیاری قطره ای پالسی توصیه می شود.
    کلید واژگان: قضیه باکینگهام, مدیریت پالسی, جبهه رطوبتی, عمق خیس شدگی, فاز استراحت}
    Sanaz Mohammadi, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Iman Hajirad, Mehdi Homaee
    The optimal design, operation and management of drip irrigation systems relies significantly on selection of a suitable combination of emitter discharge rate, emitter and lateral spacing, root depth and soil hydraulic properties that should be in consistent with root growth pattern in the soil for delivering required amount of water and nutrition to the plant. Modeling soil wetting pattern is more practical and easier than the conducting laboratory or field measurements. In this study, an empirical model was developed to predict the dimensions of the wetting pattern under pulsed drip irrigation using dimensional analysis method. The main inputs of the proposed model are emitter discharge rate, saturated hydraulic conductivity, total volume of applied water and pulse ratio.  Experimentations included determination of the maximum depth and width of the wetting pattern after water application under different combination of pulses in a clay soil. The treatments were consisted of three pulses (P2, P3, P4) and two Off-Time durations (T1, T2). The predicted values of wetted depth and width by the empirical model and the HYDRUS-2D model were compared with the observations. The coefficient of determination parameter for the measured and estimated wetting pattern dimensions that obtained from empirical model was 0.94 and 0.93 and for numerical model was 0.95 and 0.97, which indicates good accuracy of the models. The results of the T-test analysis indicated that the empirical and numerical model simulated values were not significantly different (with a probability of 99.5%) from the observed ones. Although, on the basis of RMSE, ME and EF parameters the HYDRUS-2D model performance was better than the proposed empirical model but due to the simplicity of use and requiring less number of input parameters, it is recommended to use the developed empirical model to predict the wetting pattern as required in the design of drip irrigation systems.
    Keywords: Buckingham’s theorem, Off-Time, Pulsed Management, Wetted Depth, Wetted Zone}
  • ساناز محمدی، سید مجید میرلطیفی**، مهدی همایی، حسین دهقانی سانیج، ایمان حاجی راد
    باتوجه به کمبود منابع آب در جهان به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، تعیین دقیق تبخیر-تعرق گیاه به منظور برنامه ریزی و مدیریت صحیح آبیاری در مزرعه ضروری است. یکی از روش های معمول برآورد تبخیر-تعرق گیاه، استفاده از پارامترهای تبخیر-تعرق گیاه مرجع و ضریب گیاهی است. پارامتر  بسته به واریته گیاهی، شرایط آب و هوایی، نوع مدیریت آب و خاک و گیاه می تواند متغیر باشد بنابراین، برای برآورد هرچه دقیق تر تبخیر-تعرق گیاه نیاز به استفاده از ضرایب گیاهی محلی است. هدف از این تحقیق تعیین ضریب گیاهی ذرت علوفه ای تحت یک سیستم آبیاری قطره ای پالسی به روش بیلان آب خاک و ارایه معادله برآورد ضریب گیاهی ذرت علوفه ای بر اساس درجه-روز-رشد برای دو دوره رشد بهاره و تابستانه در منطقه ورامین است. بدین منظور تبخیر-تعرق واقعی ذرت علوفه ای به روش بیلان آب خاک طی دو دوره رشد بهاره و تابستانه به ترتیب برابر با 466 و 373 میلی متر تعیین و سپس پارامتر ضریب گیاهی ذرت علوفه ای بر اساس آن ( برای مرحله ابتدایی، میانی و انتهایی دو دوره رشد بهاره و تابستانه به ترتیب 24/0-27/0، 28/1-3/1 و 8/0-88/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از مقادیر) در برآورد تبخیر-تعرق ذرت علوفه ای باعث حدود 8 درصد کم برآورد نسبت به مقادیر  می شود. هم چنین نتایج آزمون تی استیودنت نیز بیان گر اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد بین مقادیر  و  بود، درحالی که استفاده از معادله درجه سوم ارایه شده در این پژوهش مقادیر تبخیر-تعرق ذرت علوفه ای را با دقت قابل قبولی (RMSE=0.7 , MAE=0.53, d=0.98) در منطقه مطالعاتی برآورد می کند. بنابراین استفاده از مقادیر ضرایب گیاهی محلی بر مبنای مراحل رشد گیاه باعث مدیریت صحیح آبیاری و کاربرد دقیق تر آب آبیاری در منطقه می شود.
    کلید واژگان: تبخیر-تعرق واقعی, پایش رطوبت خاک, درجه-روز-رشد, فائو-پنمن-مانتیث, نیاز آبی گیاه}
    Sanaz Mohammadi, Seyed Majid Mirlatifi *, Mehdi Homaee, Hossein Dehghanisanij, Iman Hajirad
    Due to the scarcity of water around the world especially in arid and semi-arid regions, accurate determination of crop water requirement is essential for proper irrigation planning and management. One of the common methods for estimating crop evapotranspiration is the use of reference evapotranspiration and crop coefficient (Kc) (or the FAO-56 Kc-ETo approach). Different climatic conditions, plant variety, and differences in crops, soils and irrigation management practices result in variations in crop coefficient for the same crop between the locations, therefore locally developed Kc values are necessary for more accurate estimation of crop evapotranspiration. The aims of this research were to estimate silage maize crop coefficient using water balance method under pulsed drip irrigation system during two growing seasons (spring and summer) and to develop an equation to calculate silage maize crop coefficient based on growing-degree-days in Varamin. Silage maize actual evapotranspiration based on water balance method was 465 and 373 mm for spring and summer growing seasons respectively. Silage maize crop coefficient for initial, mid and late growth stages of spring and summer growing seasons were calculated 0.24-0.27, 1.28-1.3 and 0.8-0.88 respectively. The results showed that using silage maize crop coefficient proposed by FAO-56 caused 8% underestimation in crop evapotranspiration. Significant difference ( ) was found between  and , while using the equation presented in this study estimates silage maize evapotranspiration reasonably well, with the mean absolute error (MAE) of 0.53 mm/day, the root mean square error (RMSE) of 0.7 mm/day and the agreement index (d) of 0.98. Therefore, using developed regionally based and growth-stage-specific Kc helps in irrigation management and provides precise water applications for this region.
    Keywords: actual evapotranspiration, Soil moisture monitoring, Growing-Degree-Days, FAO-Penman-Monteith, Crop water requirement}
  • عبدالواحد خالدی درویشان*، سید حمیدرضا صادقی، مهدی همایی، محمود عرب خدری

    تولید رسوب در هر یک از مرحله های فرسایش و بازتوزیع آن در مقیاس های مختلف آبخیز، دامنه و حتا کرت متفاوت است. در دو دهه ی اخیر به تهیه کردن نمودار های سهم رسوب در مقیاس آبخیز و دامنه توجه شده است. بررسی این ابزار در مقیاس کرت نیز ممکن است به شناخت بهتر فرآیند تولید، بازتوزیع و تحویل رسوب کمک کند. این پژوهش با هدف سهم بندی رسوب در کرت های آزمایشگاهی با خاک شنی بافت متوسط و با شبیه سازی باران با شدت های 30، 50، 70 و 90 میلی متر در ساعت انجام شد. رسوب در سطح کرت ها با سنجش تغییر تراکم خاک دانه های رنگی مصنوعی با پردازش تصویر ردیابی شد. نتیجه نشان داد که این روش برای تهیه کردن نمودارهای سهم رسوب در مقیاس کرت سودمند است. با افزایش یافتن شدت بارندگی سهم فرسایش بین شیاری در تولید رسوب افزایش، و نسبت بازتوزیع رسوب در کرت کاهش یافت. متوسط نسبت تحویل رسوب برای شدت های بارندگی 30، 50، 70 و 90 میلی متر در ساعت به ترتیب 7/30، 8/54، 11/74 و 15/64% بود. تاکید می شود که به دلیل زمان کوتاه آزمایش، این نسبت در مقیاس کرت کوچک است و در پژوهش های آزمایشگاهی باید به آن توجه شود.

    کلید واژگان: خاک دانه های رنگی مصنوعی, فرسایش بین شیاری, فرسایش پاشمانی, نسبت تحویل رسوب, نمودار سهم رسوب}
    Abdulvahed Khaledi Darvishan *, Seyed HamidReza Sadeghi, Mehdi Homaee, Mahmood Arabkhedri

    Sediment production at each stage of erosion and its redistribution vary at different scales in a watershed, a slope and even a plot. The preparation of sediment budgets on watershed and slope scales have been considered in the two preceding decades, and a review of this tool on a plot scale can also help to better understand the process of sediment production, redistribution and delivery. The present study was conducted to budget sediments in laboratory plots with sandy-loamy soil and under rainfall simulation with the intensities of 30, 50, 70 and 90 mm h-1. Sediment tracing was performed on the surface of the plots by measuring the changes in the density of synthetic color-contrast aggregates using image processing. The results indicated the ability of this method to prepare sediment budgets on a plot scale. The contribution of interrill erosion in sediment production was increased with an increase in the rainfall intensity; however, the proportion of sediment redistribution within the plot was decreased. The average sediment delivery ratios for the rainfall intensities of 30, 50, 70 and 90 mm h-1 were 7.30, 8.54, 11.74 and 15.64%, respectively. The insignificance of this ratio on a plot scale was emphasized due to the short period of the experiment and should be considered in laboratory research projects.

    Keywords: Inter rill erosion, Sediment budget, Sediment delivery ratio, splash erosion, Synthetic color-contrast aggregates}
  • ساناز محمدی، مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیج، مهدی همایی

    اخیرا فناوری نوینی با نام مدیریت پالسی در آبیاری قطره ای با هدف بهبود توزیع رطوبت در خاک و افزایش بهره وری آب  مورد توجه قرار گرفته است. مدیریت پالسی شامل استفاده از فازهای مختلف قطع و وصل جریان در فرآیند آبیاری می باشد به طوری که چرخه قطع و وصل جریان تا زمان اعمال کامل عمق آبیاری ادامه می یابد. در این پژوهش تاثیر آبیاری قطره ای پالسی و زمان بندی اعمال پالس ها بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره وری آب ذرت علوفه ای طی دو دوره رشد بهاره و تابستانه بررسی شد. آزمایش ها به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. چهار تیمار آبیاری پالسی شامل کاربرد عمق آب آبیاری در یک، دو، سه و چهار پالس (P1, P2, P3, P4) و دو تیمار زمان بندی مدت قطع جریان به صورت یک برابر و سه برابر مدت زمان وصل جریان در هر پالس (T1, T2) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اثر متقابل تیمارهای مورد بررسی بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره وری آب معنی دار (به ترتیب در سطح یک و 5 درصد) است. بیشترین عملکرد خشک و بهره وری آب مربوط به تیمار T2 P4  برابر با 86/25 تن بر هکتار و 95/5 کیلوگرم بر مترمکعب (میانگین دو دوره رشد) بود که حدود 17 درصد نسبت به تیمار T1 P1 بیش تر می باشد. افزایش چهار برابری تعداد پالس های آبیاری باعث افزایش شش و 17 درصدی پارامترهای مورد بررسی به ترتیب در تیمارهای T1 و T2 شد. بنابراین با توجه به نتایج مثبت افزایش زمان قطع جریان در آبیاری قطره ای پالسی، پیشنهاد می شود در صورت استفاده از این فناوری نسبت زمان قطع به وصل جریان افزایش یابد.

    کلید واژگان: آبیاری قطره ای پالسی, بهره وری آب, زمان قطع جریان, عملکرد محصول, مدیریت آبیاری}
    Sanaz Mohammadi, Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Mehdi Homaee

    Water scarcity across the world has led researchers to develop a new irrigation technique called pulsed drip irrigation in order to improve soil moisture distribution as well as to increase water productivity. Pulsed drip irrigation refers to irrigating for a short period then waiting for another short period and repeating this On-Off cycle until the entire irrigation depth is applied. In this study, the combined effects of pulsed drip irrigation and its On-Off time duration on yield, yield components and water productivity of silage maize under two growing seasons (spring and summer) were evaluated. The selected experimental design was split-plot in completely randomized block design with three replicates. The treatments were consisted of four pulsed drip irrigations (P1, P2, P3, P4) and two Off-Time duration, 1 and 3 times of On-Time duration in a pulse (T1, T2). Results indicated that the interaction of the studied treatments on yield, yield components and water productivity of silage maize is significant. The maximum dry yield and water productivity was 25.86 (ton/ha) and 5.95 (kg/m3) in (T2 P4) treatment (average of two growing seasons) which increased by about 17% compared to (T1 P1) treatment. Increasing the number of irrigation pulses to four times lead to 6% and 17% increase in the studied parameters, respectively, in T1 and T2 treatments. Consequently, based on the positive effect of increasing the Off-Time duration in applying pulsed drip irrigation with high flow rate, it is suggested that the ratio of Off-Time to On-Time duration should be increased.

    Keywords: Irrigation management, Off-Time duration, pulsed drip irrigation, Water Productivity, yield}
  • فریماه امیدی*، مهدی همایی
    کاهش روزافزون منابع آب و اثر آن بر کمیت و کیفیت محصولات، سبب شده کشاورزان از کم آبیاری به عنوان راهکاری برای مقابله با کمبود آب بهره ببرند. از سوی دیگر، اهمیت آب به عنوان کالایی واسطه ای و کمبود آن، سبب افزایش رقابت برای دسترسی به آن شده و آب را به عنوان کالایی اقتصادی مطرح می کند. در این راستا، تعیین قیمت آب آبیاری در شرایطی که کم آبیاری به عنوان راهکاری برای افزایش بهره وری آب مورد استفاده قرار می گیرد، ضروری است. در پژوهش حاضر گیاه فلفل سبز قلمی ، تحت چهار تیمار آبیاری 50، 70، 100 و 120 درصد نیاز آبی و در گلخانه ی شخصی نویسندگان در شهر تهران و تحت کنترل کامل شرایط محیطی کشت شد. پس از پایان دوره ی کشت و برداشت گیاه، تابع تولید محصول بر اساس مقدار ماده ی خشک تولید شده به دست آمد. نتایج نشان داد که با اعمال کم آبیاری و پس از بهینه سازی عمق آب آبیاری، قیمت آب به 44/183 (هزار ریال به ازای هر متر مکعب) رسید که حداکثر قیمت به دست آمده برای آب در این پژوهش می باشد. همچنین، در شرایط کم آبیاری، راندمان کاربرد آب آبیاری67/5 (کیلوگرم بر متر مکعب)، بهره-وری فیزیکی1/5 (کیلوگرم بر متر مکعب)، بهره وری فیزیکی- اقتصادی 42/191 (هزار ریال به ازای هر متر مکعب در هر هکتار) و بهره وری اقتصادی 04/1 به دست آمد. همچنین کم آبیاری، قبل از بهینه سازی عمق آب آبیاری، بر راندمان آبیاری اثر قابل توجهی نداشت در حالی که پس از بهینه سازی عمق آب، سبب افزایش راندمان آبیاری نسبت به حالت آبیاری کامل شد.
    کلید واژگان: تنش کم آبی, تابع تولید محصول, راندمان آبیاری, بهره وری اقتصادی}
    Farimah Omidi *, Mehdi Homaee
    Increasing scarcity of water resources and its influence on quality and quantity of crop yield motivates farmers to apply deficit irrigation as an approach to overcome the lack of water. On the other hand, the importance of water as an intermediate good in agriculture has increased competition to access water as an economic good. Consequently, determining the irrigation water price under deficit irrigation is necessary to improve water productivity. In order to assess the impact of water price on water productivity, in this study green pepper was cultivated under four different water levels including 50, 70, 100 and 120% of crop water requirement. The crop was cultivated in the writers’ personal greenhouse under controlled and isolated environmental circumstances in Tehran. The crop yield was then harvested and its dry matter measured at the end of growth period. The results showed that after applying deficit irrigation and optimizing irrigation water depth, water price was reached to the maximum which was 183.44×〖10〗^3 Rials per cubic Meter. In addition, under deficit irrigation, water use efficiency was 5.67(kg/m³), physical productivity was 5.1(kg/m³), physical-economical productivity was 191.42×〖10〗^3 (Rls/m³/ha) and economical productivity was 1.04. Furthermore, the deficit irrigation before water depth optimization did not considerably affect irrigation efficiency, while after water depth optimization, deficit irrigation resulted better irrigation efficiency than full irrigation scheme.
    Keywords: water stress, Crop production function, Irrigation efficiency, Economic productivity}
  • شیوا محمدیان خراسانی *، مهدی همایی، ابراهیم پذیرا
    Shiva Mohammadian Khorasani *, Mehdi Homaee, Ebrahim Pazira

    Soil water retention curve is among the most important properties needed for many soil and water management purposes. Due to high spatial and temporal variability in soils, its direct measurement is rather difficult, time consuming and expensive. Consequently, it would be more feasible to estimate it by using some indirect mathematical methods. The objectives of this investigation are to (1) determine the fractal dimension of the soil retention curve by fitting fractal models to the measurements and (2) investigate the relationship between the fractal dimension and other physical/textural/hydraulic parameters such assoil particle fractions of clay, silt, and sand in large scale. For this purpose, 190 soil samples with broad range of textures from four large agricultural areas were collected, and their particle size distribution, bulk density, organic carbon, salinity, pH, and retention curves were measured. To evaluate the performance of examined fractal models, three statistical parameters including RMSE, RMSD and R2 were used. Results indicated that the fractal dimension has an inverse relationship with soil texture; the finer the soil texture, the greater the fractal dimension. The lowest and greatest fractal dimensions of the Tyler-Wheatcraft model in loamy sand and clay textures were obtained to be 2.38 and 2.74, respectively. These were significant at 1% level based on the Duncan’s multiple range tests. Results further showed that the most accuracy of estimating retention curve in different soil textures by using van Genuchten, Brooks-Corey, and Tyler-Wheatcraft with normalized errors average obtained were 0.06, 1.09, and 3.27, respectively. Furthermore, the obtained R2 values were ranged from 0.88 to 0.99 for Tyler-Wheatcraft and van Genuchten models, respectively. Compares to Brooks-Corey model, the van Genuchten retention model provided better accuracy in estimating retention curve for different soil textures.

    Keywords: fractal geometry, Retention curve, Soil Hydraulic Functions}
  • مریم محمدزاده، مهدی همایی*، صفورا اسدی کپورچال، مهناز اسکندری
    شوری منابع آب و خاک یکی از مهم ترین عوامل در کاهش عملکرد گیاهان در مناطق خشک و نیمه خشک است که رشد و توسعه گیاهان را محدود می نماید. یکی از راهکارها برای غلبه بر مشکل شوری خاک، آبشویی آن است. ارزیابی مقدار آب مورد نیاز در این فرآیند، صرفه جویی در مصرف آب و استفاده بهینه از منابع آبی به منظور مدیریت صحیح آب از پراهمیت ترین موارد در اجرای آبشویی است. هدف از این پژوهش، بررسی مدل های نظری برای شبیه سازی شوری نهایی و مقایسه آن با مقادیر واقعی بود. بدین منظور آزمایش های اصلاح خاک های شور و سدیمی در منطقه جفیر در دشت خوزستان به روش مزرعه ای از طریق استوانه های مضاعف انجام پذیرفت. در تمام آزمایش ها، آبشویی به روش غرقاب متناوب تا عمق 150 سانتی متر خاک با کاربرد 100 سانتی متر آب آبشویی و تناوب 25 سانتی متری صورت پذیرفت. چهار مدل نظری آبشویی شامل سری مخازن (SRM)، مدل حل عددی (NM)، مدل ستون پیوسته (TPTM) و مدل مخزن با مجرای فرعی (SRBM) به منظور پیش بینی شوری نهایی خاک و مقایسه آن با مقادیر واقعی انتخاب شدند. نتایج نشان داد دو مدل سری مخازن و مخزن منفرد کارایی بیشتری داشته اند. در نهایت، هرچند که به ازای عمق های مختلف آب آبشویی، عملکرد مدل های مورد بررسی متفاوت بوده، لیکن با توجه به پایین تر بودن آماره های RMSE و RMSEn در مدل سری مخازن نسبت به سایر مدل ها، این مدل برای پیش بینی نتایج حاصل از آبشویی و اصلاح خاک منطقه مورد مطالعه مناسب تر بوده و شوری نهایی را با دقت بیشتری برآورد می کند.
    کلید واژگان: آبشویی, خاک شور, خاک سدیمی, مدل سازی}
    Maryam Mohammazadeh, Mehdi Homaee *, Safoora Asadi Kapourchal, Mahnaz Eskandari
    Soil and water salinity is one of the most important factors in reducing the yield of plants in arid and semi-arid regions, which tends to limit plant growth and its development. In saline soils, yield production directly influences by soluble salts in the root zone as well as by shallow water table depth. The first step for reclamation of such soils is reducing salinity to optimum level by leaching practice. Assessing the quantity of water required for this practice, as well as saving the applied water and proper use of water resources for optimal water management are of great importance for leaching process. The objectives of this study were to investigate theoretical models to predict ultimate salinity and to compare the predicted outcomes with experimentally obtained data. For this purpose, several field saline-sodic soil reclamation experiments were carried out in Jafir area, Khuzestan plain, Iran, by using double rings. All experiments were conducted by applying 100 cm water depth in four-25 cm intervals and intermittent ponding method. Four theoretical leaching models including series of reservoirs (SRM), numerical solution (NM), continuous column (TPTM) and secondary reservoir (SRBM) models were used to predict the ultimate salinity. All models outputs were then verified with the real data. Results indicated that among four examined models, the SRM and SRBM models provide more reliable outputs. Although the performance of studied models differed for different depths of applied leaching water, but considering the lower RMSE and RMSEn values of SRM model, this model is more suitable for forecasting the results of leaching and soil reclamation in the study area. This model could reasonably well estimate the designated final salinity.
    Keywords: Saline soil, sodic soil, Leaching, Modeling}
  • محمدحسن قره داغی، مهدی همایی**، مجید میرلطیفی*، علی اکبر نوروزی

    برآورد با دقت مناسب تبخیر- تعرق مرجع برای مدیریت و برنامه ریزی بهینه آبیاری ضروری است. همچنین، دستیابی به پیش بینی های میان مدت دقیق پارامترهای موثر در برآورد تبخیر- تعرق مرجع عنصری کلیدی برای برنامه ریزی پویای آبیاری است. این پژوهش با هدف بررسی اثر استفاده از پیش بینی های مدل منطقه ای WRF برای افزایش دقت برآورد تبخیر- تعرق مرجع انجام گردید. از این رو دقت و صحت برونداد و در نتیجه کارآیی پیش بینی های 24، 48، 72، 96 و 120 ساعته مدل برای برآورد تبخیر-تعرق مرجع ارزیابی شد. به همین منظور خروجی مدل برای چهار ایستگاه قزوین، اسماعیل آباد، کرج و هشتگرد در یک دوره سه ماهه (می تا ژوییه سال 2018 میلادی) استخراج و با میانگین ده روزه دوره ی پایه و داده های هواشناسی سال 2018 در ایستگاه های متناظر مقایسه شد. نتایج نشان داد که نرخ تغییرات تبخیر- تعرق مرجع ده روزه (میانگین تمامی ایستگاه ها) در دوره ی مورد مطالعه نسبت دوره ی پایه به ترتیب 9/20- ، 12/8- و 83/7 درصد است. این درصد نرخ تغییرات نشان دهنده انحراف مقدار تبخیر- تعرق مرجع در دوره ی موردمطالعه نسبت به دوره ی پایه است و بیانگر لزوم استفاده از پیش بینی های میان مدت در برآورد صحیح تبخیر- تعرق مرجع است. دامنه ی تغییرات ضریب تعیین (R2)  برونداد مدل بین 813/0 تا 921/0 به دست آمد. با توجه به آماره های مورد بررسی، برونداد مدل برای همه ی ایستگاه ها و طول دوره های پیش بینی 24، 48، 72، 96 و 120 ساعته با دقت زیاد و مناسب ارزیابی شده و استفاده از آن موجب افزایش دقت برآورد تبخیر- تعرق مرجع می گردد. یافته ها نشان داد که نه تنها از نظر هماهنگی زمانی، بلکه به لحاظ مقدار نیز همانندی بسیار زیادی بین مقادیر برآورد شده تبخیر- تعرق مرجع حاصل از پس پردازش آماری برونداد مدل پیش بینی و تحقیقاتی آب و هوا (WRF) با مقادیر محاسبه شده تبخیر- تعرق مرجع توسط داده های ایستگاه های هواشناسی متناظر در نقاط مورد مطالعه وجود دارد.

    کلید واژگان: تبخیر- تعرق مرجع, برنامه ریزی آبیاری, پیش بینی های میان مدت هواشناسی, مدل منطقه ای WRF}
    MohammadHassan Gharahdaghi, Mehdi Homaee *, Majid Mirlatifi, Aliakbar Noroozi

    An accurate estimation of reference evapotranspiration is crucial for optimal irrigation scheduling and management. Also, achieving accurate medium range forecasts of effective parameters in estimating reference evapotranspiration is a key component for dynamic irrigation scheduling. This study was aimed to investigate the effect of using Weather Research and Forecasting Model (WRF) regional forecasts to increase the accuracy of reference evapotranspiration estimation. Consequently, the precision and accuracy of the model, and the outcome of forecasts performance at 24, 48, 72, 96, and 120-hours were evaluated to estimate the reference evapotranspiration. For this purpose, the output of the model for four stations including Qazvin, Esmaeil-Abad, Karaj and Hashtgerd were extracted for a period of three months (May-July, 2018) with a 10-days average of the base period. The weather data of 2018 at these stations with the corresponding ones were compared afterwards. The results indicated that the 10-days reference evapotranspiration (average of all stations) in the study period, according to the base period were -20.9, -8.12 and 7.83 percent, respectively. These variations reflects the deviation of the reference evapotranspiration value in the study period in comparison with the base period, indicating the need for using medium-range forecasting in order to correct reference evapotranspiration estimates. The range of determination coefficient (R2) of model output was obtained to be between 0.813 and 0.921. Due to the statistics, the model output for all stations and the lead-time forecasting periods of 24, 48, 72, 96 and 120 hours can be evaluated with high accuracy and its application would enhance the accuracy of reference evapotranspiration estimates. According to the results, not only in terms of time coordination, but also in terms of quantity, there was a high similarity between the estimated values of evapotranspiration derived from its post-statistical output of the (WRF) with calculated values.

    Keywords: Reference Evapotranspiration, Irrigation scheduling, Medium-Range Weather Forecasts, WRF Regional Model}
  • Laboratory Shear Strength Measurements of Municipal Solid Waste at Room and Simulated In Situ Landfill Temperature, Barmshoor Landfill, Iran
    Amin Falamaki*, Soheil Ghareh, Mehdi Homaee, Alireza Hamtaeipour Shirazifard, Sajjad Abedpour, Sattar Kiani, Najmeh Mousavi, Majid Rezaei, Mehran Taghizadeh Motlagh, Mostafa Dehbozorgi, Ali Nouri

    This study was aimed to determine the influence of temperature within the landfill on the shear strength of the MSW samples through the shearing procedure. Different waste samples, i.e., the fresh (C1), 2 years old (C1-2Y) and lab oratory prepared (C2) MSW samples, were heated up, prepared, and placed in the shearing box with the designated temperatures of about 25, 45, and 65 °C (i.e., the range of an anaerobic landfill). The Mohr–Coulomb strength parameters for the warmed-up and room-temperature specimens were separately calculated and compared. The temperature decreases the friction angle from 21 to 17° for T > 45 °C. The cohesion was also decreased by temperature from 19.9 to 13.1 kPa. In addition, two nonlinear envelopes were developed for the specimens tested at room and simulated temperature within the landfill. The test results show a reduction of about 20% for friction angle and shear strength at the temperatures between 45 and 65 °C. Although the warmed-up specimens of fresh MSW were denser under certain normal stress, heating the MSW specimens to temperatures of 45 and 65 °C resulted in loss of the shear strength. Results further indicated that the temperature of the wastes plays an important role when the shear stress is conducted on the MSW specimens. It can be then concluded that temperature of the landfill should be considered as a factor influencing the shear strength of MSW. Considering temperature for site investigation of the shear strength and the correlation of the results with the laboratory tests is important, too.

    Keywords: Landfill temperature, Shear strength, Municipal solid waste, Direct shear test, warmed-up waste}
  • A Predictive Model for Plant Response to Interactive Effect of Salinity and Phosphorous
    Arezoo Akhtari, Mehdi Homaee*, Yaaghoob Hosseini

    Soil salinity and nutrient imbalances are two important limiting factors for plant production in arid and semiarid regions. Quantification of such limiting factors is pivotal for any management in these areas. In this investigation novel deterministic linear and nonlinear models were derived for predicting plant response to interactive effects of salinity and phosphorus through integration of a non-linear salinity model with two basic soil fertility models. To examine and evaluate performances of newly proposed models, several experiments were conducted under separate and combined salinity and phosphorus levels in field conditions. Treatments were consisted of five natural salinity (0.3, 3, 6, 9 and 12 dS m−1) and four phosphorus levels (0, 20, 40 and 80 mg kg−1 soil as KH2PO4), each with three replicates. The obtained results indicated that the proposed nonlinear model (Eq. 7) with R2 of 0.92 provides better estimations than other proposed models for canola yield under different levels of salinity, different levels of soil phosphorus and under combination of different levels of salinity and phosphorus. All proposed models accounting for simultaneous salinity and phosphorus showed that applying 20 and 40 mg P kg−1 soil, or even no use of phosphorus in soil had no significant impact on performance of salinity threshold value, while adding 80 mg P kg−1 soil would lead to increase the salinity threshold value.

    Keywords: Modeling, Nutritional imbalances, Plant response functions, Salinity}
  • زهرا رزقی، مهدی همایی، علی اکبر نوروزی*
    آگاهی از بافت به دلیل تاثیر مستقیم آن بر دیگر ویژگی های خاک برای مطالعات کشاورزی، منابع طبیعی، هیدرولوژی و غیره از اهمیت زیادی برخوردار است. تعیین بافت خاک در پهنه های گسترده مستلزم صرف وقت و هزینه های زیاد است. به همین دلیل، پژوهشگران به دنبال راه هایی برای تعیین این ویژگی مهم خاک در مقیاس های وسیع هستند. یکی از این روش ها، استفاده از بازتاب طیفی خاک سطحی است. در این روش، انتخاب روش واسنجی، دقت اندازه گیری ویژگی های خاک را به شدت از خود متاثر می سازد. در این پژوهش، عملکرد دو روش رگرسیونی کمینه مربعات جزئی (PLSR) و رگرسیون مولفه های اصلی (PCR) برای شناسایی روش مناسب برای ارزیابی شن، سیلت و رس خاک مقایسه شد. به همین منظور، 50 نمونه خاک از استان تهران گردآوری و به عنوان مجموعه داده برای روش واسنجی و اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها با پنج سطح رطوبتی صفر، پنج، 10، 15 و 20 درصد وزنی و با استفاده از اسپکترورادیومتر زمینی با محدوده اندازه گیری 2500-350 نانومتر اسکن شدند. طیف ها نیز با استفاده از سه روش پیش پردازش SG، FD-SG و Normal+SG تصحیح شد. نتایج ضریب تبیین (R2) حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که مدل PLSR عملکردی بهتر از PCR دارد. روش پیش پردازش Normal+ SG برای بافت لوم رسی و روش SG برای بافت لوم رس شنی برآورد بهتری از خصوصیات مورد اندازه گیری نشان داد. مقدار R2  برای رس 0.74، 0.81، 0.97 و 0.87 به ترتیب در رطوبت های صفر، پنج، 15 و 20 درصد در بافت لوم رسی و 0.95 و 0.61 در سطوح صفر و پنج درصد در بافت لوم رس شنی به دست آمد. سیلت با مقدار R2 0.67 در رطوبت پنج درصد در بافت لوم رسی و 0.97 در رطوبت 20 درصد در بافت لوم رس شنی برآورد بهتری داشت. شن نیز با R2 برابر با 0.86 و 0.72 به ترتیب در رطوبت های پنج و 10 درصد در بافت لوم رسی برآورد شد.
    کلید واژگان: اسپکترورادیومتر, بازتاب طیفی, پیش پردازش طیفی, رگرسیون کمینه مربعات جزئی, رگرسیون مولفه های اصلی}
    Zahra Rezghi, Mehdi Homaee, Aliakbar Noroozi *
    Knowledge about soil texture is very important in agricultural studies due to its direct impact on other soil properties. However, determining the soil texture in vast areas requires a lot of time and money. For this reason, researchers are looking for ways to determine this important feature of the soil on a large scale. One of these methods is the use of surface soil spectrometry. In this method, the choice of calibration method significantly affects the accuracy of measuring the characteristics of the surface. In this study, the performance of two regression techniques, namely, partial least-squares regression (PLSR), principal component regression (PCR) were compared to identify the best method to assess sand, silt and clay. For this purpose, 50 soil samples from Tehran province were collected and used as a data set for Calibration and Validation. Soil samples with different moisture levels (oven dry, 5, 10, 15 and 20 w/w) were scanned using a FieldSpec Pro Spectroradiometer with a measurement range of 350–2500 nm. The spectra were subjected to three pre-processed techniques, e.g., Savitzky–Golay (SG) smoothing, first derivative with SG smoothing (FD-SG), Normalization with SG smoothing (Normal-SG). The R2 results from cross-validation indicated that the PLSR model had a better performance than PCR. Normal + SG pre-processing method for clay loam texture and SG method for sandy clay loam texture showed better estimation of measured properties. The amount of R2 for clay was 0.74, 0.81, 0.97 and 0.87, respectively, in moisture content of oven dry, 5, 15 and 20% in   clay loam texture And 0.95 and 0.61 at oven dry and 5% levels in sandy clay loam. Silt was better predicted by R2 0.67 in moisture content of 5% in clay loam texture and R2 0.97 in moisture content of 20% at sandy clay loam texture. Sand was also predicted (R2= 0.86 and 0.72) in moisture content of 5 and 10% in clay loam texture.
    Keywords: Partial least-squares regression, Principal component regression, Spectral pre-processing, spectral reflectance, spectroradiometer}
  • منصور چترنور، مهدی همایی، صفورا اسدی*، محمد محمودیان
    سابقه و هدف

    نگهداشت و هدایت هیدرولیکی از مهم ترین ویژگی های هیدرولیکی محیط متخلخل در ارتباط با آلاینده ها است. منحنی نگهداشت و هدایت هیدرولیکی وابسته به ویژگی های خاک و سیال هستند. آلاینده های کلردار به دلیل نوع ترکیباتی که دارند در هنگام ورود به آب های زیرزمینی سبب آلودگی می شوند، بنابرین جلوگیری از ورود این آلاینده ها به آب و خاک ضروری است. به منظور بررسی رفتار هیدرولیکی تری کلرواتیلن در خاک، منحنی های نگهداشت خاک برای تری کلرواتیلن و آب تعیین شد. تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع در سیستم دو فازی NAPL-هوا و برآورد هدایت هیدرولیکی غیراشباع توسط مدل های معلم-ون گنوختن، معلم-بروکس وکوری، و معلم -کوسوگی، در سیستم های دو فازی NAPL-هوا هدف دیگر این پژوهش بود.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر از سیالات تری کلرواتیلن و آب استفاده شد. برای رسم منحنی های نگهداشت آب و تری کلرواتیلن در خاک SiL (سیلتی لوم) از دستگاه ستون آویزان و برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع از روش بار ثابت استفاده شد. پارامترهای منحنی-های نگهداشت خاک، برای سیالات تری کلرواتیلن و آب بر اساس مدل های ون گنوختن، بروکس-کوری و کوسوگی در نرم افزار RETC تعیین شد. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع به عنوان تابعی از پتانسیل ماتریک، بر اساس مدل های معلم-ون گنوختن، معلم - بروکس -کوری و معلم- کوسوگی به دست آمد. همچنین برای مقایسه ی کمی مدل های هیدرولیکی به کار رفته، از آماره های خطای حداکثر ، ریشه ی میانگین مربعات خطا ، ضریب تعیین ، کارایی مدل و ضریب جرم باقیمانده استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که در یک مقدار معین از فاز مایع، سیال تری کلرواتیلن نسبت به آب، نگهداشت کمتر و هدایت هیدرولیکی بیشتری را در خاک داشت که با توجه به کشش سطحی و گرانروی کمتر تری کلرواتیلن نسبت به آب، این رفتار قابل انتظاراست. مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع برای تری کلرواتیلن و آب به ترتیب 75/136 و 5/94 سانتی متر بر روز به دست آمد. با مقایسه بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده نگهداشت سیالات در خاک، مدل ون گنوختن بیشترین کارایی (0/93) و کمترین خطای باقی مانده (0/018) را برای آب نسبت به تری کلرواتیلن نشان داد. در دو مدل دیگر نیز کارایی مدل برای سیال آب بیشتر است. در مورد سیال تری کلرواتیلن، مدل ون گنوختن و بروکس-کوری کارایی نسبتا مناسبی را از خود نشان دادند. به طور کلی، دقت هر سه مدل برای تری کلرواتیلن کمتر از آب بود.

    نتیجه گیری

    نتایج اعتبار سنجی مدل های هیدرولیکی نشان داد که مدل ون گنوختن پیش بینی بهتری نسبت به مدل های کوسوگی و بروکس- کوری در نگهداشت خاک در سیستم های دو فازی آب-هوا و پرکلرواتیلن -هوا ارائه می نماید. در نهایت، با توجه به هدایت هیدرولیکی بیشتر و نگهداشت کمتری که سیال تری کلرواتیلن نسبت به آب دارد، در صورت ورود به خاک حرکت سریع تری به سمت آب های زیر زمینی خواهد داشت و در صورت ورود به آبخوان سبب آلودگی و تغییر کیفیت آب خواهد شد.

    کلید واژگان: آلاینده های کلردار, آب زیرزمینی, منحنی نگهداشت خاک, هدایت هیدرولیکی خاک اشباع}
    Mansour Chatrenour, Mehdi Homaee, Safoora Asadi *, Mohammed Mahmoodian
    Background and objectives

    Hydraulic conductivity and retention are important characteristics of porous environment in relation to imposed contaminants. Retention curve and hydraulic conductivity are dependent on soil characteristics and soil solution. When Chlorinated pollutants enter to groundwater will contaminate it due to its compounds. Thus preventing them to enter soil and water is crucial to avoid any contamination. In order to investigate the hydraulic behavior of Trichloroethylene in soil, the retention of Trichloroethylene and water were determined. Determining the saturated hydraulic conductivity and estimating the unsaturated hydraulic conductivity by Mualem -van Genuchten, Mualem - Brooks- Corey and Mualem- Kosugi models in the two-phase NAPL-air systems were further objectives of this study.

    Materials and methods

    In this study, the hydraulic behavior of both Trichloroethylene fluid and water were examined. In order to draw the water and Trichloroethylene retention curves in SiL soil the hanging water column method was used. The constant head method was employed to determine the saturated hydraulic conductivity. The Soil retention parameters for Trichloroethylene and water were obtained based on van Genuchten, Brooks-Corey and Kosugi retention models, using the RETC program. The unsaturated hydraulic conductivity, for both fluids as a function of Matric potential was obtained based on Mualem -Brooks-Corey, Mualem -van Genuchten and Mualem-Kosugi models. The performances of these models were assessed by some statistics including ME, RMSE, EF, CD and CRM.

    Results

    The obtained results indicated that in a certain amount of liquid phase, Trichloroethylene has lower retention and larger hydraulic conductivity compared to water in soil. According to lower surface tension and viscosity of Trichloroethylene compared to water, the saturated hydraulic conductivity of Trichloroethylene and water were 136.75 and 94.5 cm/day, respectively. For water, the van Genuchten retention model demonstrated highest EF (0.93) and lowest RMSE (0.018) values compared to Trichloroethylene fluid. The other two models were also provided more efficiency for water than Trichloroethylene. In the case of Trichloroethylene, the van Genuchten and Brooks-Corey models showed highest efficiency. Generally, the accuracy of all three models for Trichloroethylene was less than water.

    Conclusion

    The validation results of hydraulic models shows that the van Genuchten model provides better prediction for retention in soil compared to Kosugi and Brooks-Corey models in the two-phase air-water and air-Trichloroethylene system. Trichloroethylenefluid according to its higher hydraulic conductivity and lower retention compared to water, if enters to soil would have faster movement to the groundwater as a consequence of high infiltration rate to aquifer.

    Keywords: Chlorinated contamination, Groundwater, Retention curve, Saturated hydraulic conductivity}
  • محمدعلی نیک پی، مهدی همایی *، علی اکبر نوروزی، صفورا اسدی کپورچال
    سابقه و هدف
    از دست رفتن محصول در نتیجه عوامل خسارت زای قهری طبیعی وارده و اثر نامطلوب آن در میزان تولید یکی از موارد مورد توجه در کشاورزی می باشد. تنش های محیطی به ویژه تنش سرما و سرمازدگی ویژگی های مورفولوژی و فیزیولوژی گیاهان را تحت تاثیرقرار می دهد. شناسایی و تعیین توزیع مکانی شالیزارهای تحت تنش آسیب سرمازدگی برای ارزیابی امنیت غذایی و بهبود مدیریت کشت و کار اهمیت فراوانی دارد. پژوهش حاضر با هدف تهیه پهنه های سرمازدگی با استفاده از تصاویر ماهواره ای و شاخص درجه حرارت روز سرما (CDD) به منظور ارزیابی شدت آسیب سرمازدگی در مراحل مختلف رشد گیاه برنج انجام شد.
    مواد و روش ها
    در پژوهش حاضر از داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک شهر کیاشهر استفاده شد. داده ها ی اندازه گیری شده شامل دمای بیشینه، کمینه و میانگین روزانه ی هوا، به ترتیب Tmax، Tmin، Tavg بود. 180 تصویر با کد MOD11A1 مربوط به فصل زراعی 90-89 سال 2011 میلادی، که منطقه گیلان را پوشش می دهند از سایت سازمان ملی هوا و فضای آمریکا (ناسا) اخذ شدند. به منظور ایجاد نقشه های دمای سطح زمین در شهرستان رشت، محصول دمای سطح زمین مودیس پیش پردازش شد. با استفاده از تصاویر ماهواره ای و شاخص درجه حرارت روز سرما (Cold Degree Day) در سه مرحله فنولوژیک برنج (گیاهچه ، تشکیل گل آذین-آبستنی، خوشه دهی تا گلدهی)، تاثیر آسیب سرمازدگی در مراحل مختلف رشد گیاه برنج در بخشی از اراضی شالیزاری استان گیلان مورد ارزیابی قرار گرفت.
    نتایج و بحث
    شدت آسیب سرمازدگی در مزارع شالیزار در زمان هایی از رشد گیاه که دما کمتر از حد بحرانی بوده، برآورد گردید. نتایج نشان داد میزان شاخص درجه حرارت روز سرما (CDD) در مرحله گیاهچه ای 7/8، در مرحله تشکیل گل آذین-آبستنی 1/3 و در مرحله خوشه دهی تا گلدهی 11 درجه روز می باشد. همچنین، بررسی روند پهنه های سرمازدگی نشان داد که اراضی شالیزار کوچصفهان، لشت نشا و خشک بیجار به دلیل آسیب سرمازدگی شدید طی دوره رشد گیاه برنج تحت بیشترین خسارت بر رشد و عملکرد قرار دارند. پهنه های با پیکسل های تیره (دمای کمتر از آستانه دمایی برای رشد) در مرحله گل آذین- آبستنی نسبت به دیگر مراحل رشد، بیشتر در معرض آسیب سرمازدگی بودند. همچنین بر پایه نتایج به دست آمده، ادغام داده های سنجش از دور با اطلاعات زمینی تحت یک الگوی بهبود یافته جهت تفسیر داده های ماهواره ای برای مناطقی که داده های زمینی کم و غیر قابل دسترس است، بسیار مناسب می باشد. این روش از قابلیت خوبی در تعیین ریسک کشت برنج در سطح شالیزارها و در زمان های مختلف سال برخوردار بوده و با استفاده از آن می توان قابلیت شالیزارها را برای کشت دوم تعیین کرد.
    نتیجه گیری
    آگاهی از توزیع مکانی و زمانی دمای اراضی شالیزار برای تعیین بیلان انرژی، مطالعات هواشناسی و شناسایی شالیزارهای تحت تنش های دمایی ضروری است. بر اساس نتایج به دست آمده از تصاویر ماهواره ای در بررسی تنش های دمایی موفق بوده و با استفاده از تصاویر ماهواره ای، می توان تنش های دمایی (سرمازدگی و گرمازدگی) در مراحل رشد گیاه برنج و کاهش عملکرد محصول را مورد بررسی قرار داد. از نتایج حاصل از پیش بینی میانگین دمای هوا و پهنه بندی خطر سرمازدگی می توان در برنامه ریزی های محیطی همچون کنترل بیماری ها و آفات، مدیریت بهینه منابع آب، برآورد خسارت وارده بر مزارع و مطالعات زیست محیطی استفاده کرد.
    کلید واژگان: برنج, تنش های دمایی, سنجش از دور, شاخص درجه حرارت روز سرما}
    Mohammad Ali Nikpey, Mehdi Homaee *, Ali Akbar Norouzi, Safoora Asadi Kapourchal
    Introduction
    Loss of yield as a result of natural damages and its adverse effect on crop production is one of the important issues in agriculture (Barlow et al., 2015). Environmental stresses, particularly cold and frost stresses, affect the morphological and physiological characteristics of plants (Akhil et al., 2008). Identifying and determining spatial distributing of rice fields under frost damage is important for evaluating the food security and improving crop production management (Simaie et al., 2013). The objective of this study was to come up with zoning the frost damage using satellite imagery and cold degree days (CDD) index to evaluate the severity of frost damage in different growth stages of rice plant.
    Material and methods
    In this research, climatic parameters including maximum, minimum and mean of temperature were obtained from Kiyashahr synoptic station. A number of 180 images with the MOD11A1 code related to the crop season, which covering the Guilan area, were taken from the National Aeronautics and Space Administration (NASA) site. In order to create surface temperature maps in Rasht, land surface temperature product of MODIS sensor was pre-processed. By using the satellite images and Cold Degree Days indices in three growth stages of rice (seedling, panicle initiating to the end of booting, cluster to flowering), the influence of frost damage on different growth stages of rice in part of rice fields in Guilan province was evaluated.
    Results and discussion
    The severity of frost damage in rice fields was estimated at times when the plant was growing below the critical temperature. The obtained results indicated that the index of cold degree days (CDD) was 8.7 at seedling stage, 3.1 at panicle initiating to the end of booting stage and 11 in flowering stage. Also, investigating the trend of frost zones indicated that Kuchesfahan, Lashtnesha and Khoshbijar areas due to severe frost damage during rice plant growth period imposed to the most damage to plant growth and yield. The zones with the dark pixels (lower than the temperature threshold for growth) in the panicle initiating to the end of booting growth stage were more exposed to frost damage than other growth stages. The obtained results further indicated that integration of remote sensing data with ground information can be used under an improved pattern for interpreting satellite data for areas where low ground data is accessible. This method has a reasonable capability to determine the risk of rice cultivation at rice fields and at different times of year, and consequently can be used to determine the potential of rice fields for second cultivation.
    Conclusion
    Knowledge of spatial and temporal distribution of rice farms temperature is essential for determining energy balance, meteorological studies and identification of rice fields under temperature stresses. Based on the obtained results, satellite images perform well in evaluating temperature stresses. Using satellite imagery, the temperature stresses (frost and heat damage) in different rice growth stages as well as for crop yield reduction can be investigated. The results of the prediction of the average air temperature and the zoning of frost damage can be used in environmental planning such as disease and pest control, optimal water resources management, estimation of damage to fields and environmental studies.
    Keywords: Cold Degree Days, Remote sensing, Rice, Temperature stresses}
  • علی اکبر نوروزی*، زهرا رزقی، مهدی همایی
    ماده آلی خاک به دلیل تاثیر بر روی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک به عنوان شاخصی از کیفیت خاک و حاصلخیزی آن محسوب می گردد. هدف از این پژوهش بررسی اثر رطوبت بر رفتار طیفی خاک به منظور برآورد مقدار ماده آلی با استفاده از روش طیفی سنجی مرئی- مادون قرمز نزدیک بود. همچنین عملکرد روش های مختلف پیش پردازش در مدل سازی مقایسه شد. به همین منظور تعداد 50 نمونه خاک از لایه سطحی (0 تا 30 سانتی متر) به صورت تصادفی از برخی از شهرستان های استان تهران جمع آوری شد. نمونه ها هوا خشک شده و از الک 2 میلی متری عبور داده شدند. مقدار ماده آلی و بافت خاک در آزمایشگاه اندازه گیری شد. برای اندازه گیری بازتاب طیفی، نمونه های خاک در آون خشک (105 درجه، به مدت 24 ساعت) و با سطوح 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی (گرم آب/ گرم خاک) رطوبت دهی شدند. سپس بازتاب طیفی نمونه خاک های موردمطالعه با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی در دامنه طول موج مرئی- مادون قرمز نزدیک (2500-350 نانومتر) در تاریکخانه اندازه گیری شد.نتایج حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که روش پیش پردازش SNV عملکردی بهتر در پیش-بینی کربن آلی خاک دارد. بهترین نتیجه در رطوبت آون خشک برای گروه اعتبارسنجی با مقدار R2 و RMSE به ترتیب 83/0 و 422/0 حاصل شد. همچنین R2 و RMSE به ترتیب 75/0 و 543/0 در رطوبت 5 درصد؛ 70/0، 553/0 در رطوبت 10 درصد؛ 60/0، 558/0 در رطوبت 15 درصد به دست آمد.
    کلید واژگان: بازتاب طیفی, پیش پردازش, رگرسیون حداقل مربعات جزئی, مرئی- مادون قرمز نزدیک}
    Ali Akbar Noroozi *, Zahra Rezghi, Mehdi Homaee
    Soil organic matter is considered as an indicator of soil quality and its fertility due to its impact on the physical, chemical and biological properties of soil. The purpose of this study was to investigate the effect of moisture on soil spectral behavior in order to estimate the amount of organic matter using visible-near infrared spectroscopy. Also, the performance of different preprocessing methods was compared in modeling. For this purpose, 50 soil samples from a surface layer (0-30 cm) were randomly collected from some cities in Tehran province. The samples were air-dried and passed through a 2 mm sieve. The amount of organic matter and soil texture were measured in the laboratory. To measure spectral reflectance, soil samples are dry in the oven and they were hydrated with levels of 5, 10, 15 and 20 wt.% (Grams of water / g of soil). Then, Soil samples were scanned using a FieldSpec Pro Spectroradiometer with a measurement range of 350–2500 nm. The results of the cross-evaluation indicated that SNV pre-processing method was better in predicting organic carbon content of soil. The best result for the validation group was obtained in dry oven moisture with R2 and RMSE values of 0.83 and 0.422 respectively. Also, R2 and RMSE were 0.75 and 0.543, respectively, at 5% moisture content, 0.70, 0.553 at 10% moisture, 0.605, 0.558 in moisture content of 15%.
    Keywords: partial least squares regression, preprocessing, spectral reflection, visible-near infrared}
  • سهیلا ابراهیمی، مهدی همایی، ابراهیم واشقانی فراهانی
    سابقه و هدف
    افزایش بازده آبیاری، یکی از روش های صرفه جویی در مصرف آب است بنابراین اعمال مدیریت صحیح و به کارگیری شیوه های کارآمد به منظور نگهداشت آب کافی در خاک برای بهره برداری بهینه از منابع محدود آب کشور ضروری است. استفاده از پلیمرهای ابرجاذب از روش های پیشنهاد شده در صرفه جویی مصرف آب بوده است لیکن درانتخاب نوع پلیمر مناسب در کشاورزی، تعیین مدل مناسب نفوذ در پلیمر بسیار ضروریست. هدف از این پژوهش، مطالعه خواص تورمی پلیمرهای سوپر جاذب در محیط متخلل با پایش میزان تورم و تعیین سینتیک تورمی ژل به منظور تعیین مدل جذب سیال در پلیمرهای بکار برده شده بود.
    مواد و روش ها
    برای سنجش مدل جذب آب توسط دو پلیمر ابرجاذب از خانواده پلی آکریل آمید با نام اختصاری T-A200وT-A100 ، آزمایشی با 4 تکرار در زمان تا لحظه رسیدن به تورم تعادلی به صورت لحظهای و تجمعی انجام وسینتیک جذب سیال (تعیین تغییرات میزان جذب آب توسط ژل با زمان) با روش غوطه وری در آب مقطر معین شد. سپس، نمودار داده ها بر حسب تغییرات نسبت حلال جذب شده لحظه ای نسبت به حالت تعادلی با زمان ترسیم شده و روند تغییرات جذب حلال نسبت به زمان بدست آمد. برای تعیین مکانیزم نفوذ، از مدل مربوطه استفاده شده و سرانجام ضرایب n و k محاسبه گردیدند.
    یافته ها
    جذب سیال در محیطهای ناهمگن مثل ژلها با تغییر شکل قابل ملاحظهای همراه بود. رسم گراف بر حسب میزان حلال جذب شده لحظه ای با زمان و بررسی نتایج نشان داد در همه موارد n کوچکتر از 5/0 بود و در نتیجه ساز و کار انتقال حلال به درون شبکه های پلیمرهای مذکور، به خوبی از قانون فیک تبعیت میکند.
    نتیجه گیری
    پلیمر سوپرجاذب مناسب در کشاورزی باید بتواند در حداقل زمان، حداکثر توانایی جذب آب را دارا باشد، بدینسان از هدر رفت آب در بارندگی یا آبیاری اندک اعمال شده بخوبی ممانعت می کند. تحقق این امر، تبعیت از مدل نفوذ فیک است که در آن سرعت نفوذ از سرعت آسایش مولکولی، بسیار کمتربوده که تنها پدیده نفوذ، در انتقال جزء نفوذ کننده موثر است و پدیده آسایش مولکولی تاثیری بر انتقال نفوذ کننده ندارد. بنابراین پس از هر تغییر شکل یا تورم، پلیمر به سرعت به حالت تعادلی جدید رسیده و تنش های بوجود آ‎مده، سریعا از بین می روند و تاثیری بر سرعت انتقال جزء نفوذ کننده ندارند. در این پژوهش، نفوذ سیال بداخل پلیمرهای مذکور از مدل فیک تبعیت کرده و میتوانند به شرط توانایی و قابلیت تناوبی تورم در کشاورزی توصیه گردند.

    کلید واژگان: پلیمر, قانون فیک, تورم تعادلی, نفوذ آب, مدل}
    Soheila Ebrahimi, Mehdi Homaee, Ebrahimi Vasheghani Farahani
    Background and objectives
    The increase of irrigation efficiency is a technique applied to water conservation; therefore, appropriate and productive management and the application of efficient methods in order to maintain enough water in the soil for optimum utilization of scarce water resources is necessary in the long run. The use of super-absorbent polymers offers effective ways of saving water in agriculture. However, before selecting a suitable polymer, determining of an appropriate model is essential.
    Materials and Methods
    In this study, the water absorption model was evaluated by two super-absorbent polymers from polyacrylamide family, abbreviated as T-A200 and T-A100. The experiment was carried out with four replicates and water absorption was recorded by the polymers in different times until reaching the equilibrium swelling (stable inflation), as instantaneous and cumulative. After testing the free swelling, the absorption kinetics of fluid (the changes in the absorption of water by the gel time) was determined by immersion in water. After that the result was presented by a graph that depicted the changes in the ratio of absorbed solvent in time to this solvent in equilibrium in time. Also, the trend of solvent absorption by the two polymers in time measured. To determine the mechanism of penetration, the mentioned model used and the values of n and k were calculated.
    Results
    The results showed that the fluid absorption in heterogeneous environments such as gels was associated with significant deformation. The graph shows that in all cases n was less than 5.0, and therefore the mechanism of transfer of the solvent into the polymer network follows the Fick's law.
    Conclusion
    the appropriate super-absorbent polymers in agriculture must be able to absorb maximum amount of water at the minimum time; therefore, doing so will prevent from the loss of rainfall or irrigation water applied. To prove it, the model should follow the Fick diffusion which penetration rate is lower than the speed of molecular relaxation, and only diffusion phenomena is effective through the transfer of ground-penetrating, so, molecular relaxation phenomenon does not affect on the transfer of ground-penetrating. Consequently, after any deformation or swelling, the polymers quickly reached a new balance and stresses will quickly vanish; therefore, it does not have any effect on the speed of penetrating component. In this study, the penetration of the fluid into the polymer followed the Fick model. Hence, this model would certainly be recommended to periodic swelling ability in agricultural purposes.
    Keywords: Polymers, Super Absorbent, Adsorption Kinetics, Fick's law, Equilibrium Swelling}
  • مسعود گراشی، امین فلامکی، مهناز اسکندری، مهدی همایی
    آلودگی خاک و سفره های آب زیرزمینی بر اثر نفوذ شیرابه از محل دفن پسمانده های شهری، از چالش های مهم مدیریت منابع آب و خاک می باشد. هدف از این پژوهش، ساخت آستری از مواد طبیعی موجود در محل دفن زباله بود که افزون بر نفوذپذیری مناسب، توانایی بیشتری در جذب آلاینده ها نیز داشته باشد. دو ماده افزودنی طبیعی شامل بنتونیت و دی کلسیم فسفات، به ترتیب از صفر تا حداکثر 9 درصد و 2/0 درصد جرم خشک مواد پایه آستر به خاک درشت دانه جمع آوری شده از محل دفن شهر اوز در استان فارس، افزوده شد. آزمایش نفوذپذیری با آب و شیرابه مصنوعی انجام گرفت. نتایج نشان داد که برای مواد پایه حاوی 6 درصد بنتونیت، افزودن 2/0 درصد دی کلسیم فسفات باعث کاهش چشمگیرتر نفوذپذیری نسبت به بنتونیت به تنهایی می شود. به دلیل گرانروی بیشتر، نفوذپذیری شیرابه مصنوعی در مواد پایه آستر و همچنین حاوی 3 درصد بنتونیت، نسبت به آب کمتر بود. لیکن در 6 درصد بنتونیت، به دلیل خاصیت اسیدی، نفوذپذیری شیرابه بیشتر شد. شیرابه مصنوعی در 9 درصد بنتونیت تاثیر چندانی بر کاهش یا افزایش نفوذپذیری نداشت. علت این امر را می توان افزایش چشمگیر ذرات ریزدانه رسی و درنتیجه افزایش خاصیت بافری خاک دانست.
    کلید واژگان: آستر خاکچال, اصلاح کننده طبیعی, نفوذپذیری}
    Masoud Gerashi, Amin Falamaki, Mahnaz Eskandari, Mehdi Homaee
    Soil and groundwater contamination due to leachate from municipal solid waste landfills is one of the most important environmental challenges for management of soil and water resources. This study was aimed to propose a landfill liner from the existing natural materials that in addition of having proper permeability, provides more capacity to absorb leachates. Two natural amendments including bentonite and DCP were applied to coarse landfill soil of Evaz city in Fars province between zero to a maximum 9% and 0.2% of base materials dry weight, respectively. The required permeability tests were conducted with both water and synthetic leachate. Results indicated that for the materials containing 6% bentonite, application of 0.2% DCP was considerably reduced the permeability compares to the bentonite application. Due to larger viscosity, the permeability of synthetic leachate in base liner materials and containing 3% bentonite, was less than the water. However, in the 6% bentonite application, due to its acidity, the permeability of leachate was increased. In 9% bentonite, synthetic leachate had minor effect in reducing or increasing the soil permeability. This can be attributed to significant increase of fine particles and the increase of soil buffering properties.
    Keywords: hydraulic conductivity, landfill liner, natural materials}
  • حسین خیرفام، سیدحمیدرضا صادقی *، بهروز زارعی دارکی، مهدی همایی
     
    سابقه و هدف
    دست یابی به توسعه ی پایدار بدون حفاظت از منابع خاک و آب و کاهش تخریب اراضی امکان پذیر نمی باشد. از طرفی در اراضی با تراکم محدود پوشش گیاهی، پوسته های زیستی خاک تشکیل شده در اثر فعالیت ریزموجودات خاک زی نقش مهمی در حفظ و بهبود شرایط پایداری خاک دارند. از آن جایی که پوسته های زیستی در اراضی تخریب شده توسعه مناسبی نداشته، لذا جدیدا احیاء این پوسته ها با ایجاد شرایط مناسب برای افزایش فعالیت ریزموجودات خاک زی از طریق کاربرد فناوری های نوین زیستی از قبیل کاربرد محرک های غذایی ریزموجودات خاک زی مورد توجه قرار گرفته است. البته، اثرگذاری سریع و پایدار راه کارهای حفاظتی خاک از معیارهای مهم در انتخاب اقدامات مدیریتی بوده که در این راستا پژوهش حاضر با هدف کارایی سنجی یک نوع تزریق ماده ی محرک غذایی باکتری های خاک زی با نام B4 به عنون افزودنی کاملا زیستی در کاهش هدررفت خاک و رواناب در شرایط آزمایشگاهی و مقیاس کرت های کوچک فرسایشی برنامه ریزی شد.
    مواد و
    روش
    خاک مورد مطالعه از دامنه های حساس به فرسایش و تخریب شده منطقه ی مرزن آباد-کندلوس واقع در حوزه ی آبخیز چالوس رود و غرب استان مازندران تهیه شده و پس از آماده سازی آن، کرت های آزمایش (به ابعاد 5/0 متر و حجم کلی 125/0 مترمکعب) مطابق با لایه بندی، دانه بندی و جرم مخصوص ظاهری منطقه مادری خاک با بافت سیلتی-رسی-لومی پر شدند. ماده ی محرک غذایی (B4) نیز به ترتیب با ترکیب 15، چهار و پنج گرم بر لیتر استات کلسیم، عصاره ی مخمر و دکستروز آماده شده و از طریق اسپری سطحی روی کرت ها تزریق شد. برای انجام آزمایش مذکور، دو تیمار تزریق B4 و شاهد با سه تکرار مد نظر قرار گرفت. در نهایت پس از 15 روز، مطابق با ویژگی باران های خیلی فرساینده منطقه مادری، شبیه سازی باران به مدت 100 دقیقه و شدت 50 میلی متر در ساعت در محل آزمایشگاه شبیه ساز باران و فرسایش دانشگاه تربیت مدرس روی کرت های آزمایش به تعداد شش عدد و با طرح کاملا تصادفی انجام و مولفه های هدررفت خاک و رواناب اندازه گیری شد.
    یافته ها
    مقایسه آماری نتایج نشان داد که تزریق B4 با تحریک تکثیر باکتری های خاک زی و در نتیجه ی اثرگذاری باکتری ها روی برخی ویژگی های خاک باعث بهبود مولفه های هدررفت خاک و رواناب شد که در این میان میزان اثرگذاری آن روی کاهش هدررفت خاک بیش تر از رواناب سطحی بود. به گونه ای که زمان شروع و زمان تا اوج رواناب در تیمار شاهد (بدون تزریق) به ترتیب از 83/24 به 22/49 دقیقه و از 66/78 به 66/92 دقیقه در تیمار تزریق B4 به صورت معنی دار (05/0p<) افزایش یافت. هم چنین حجم و مقدار اوج رواناب، هدررفت خاک و غلظت رسوب در تیمار تزریق B4 با کاهش معنی دار (01/0p<) و به ترتیب 88، 92، 95 و 35 درصدی نسبت به تیمار شاهد، 66/275 و 66/18 میلی لیتر و 49/0 گرم و 79/1 گرم بر لیتر اندازه گیری شد.
    نتیجه گیری
    بر اساس یافته های پژوهش حاضر، احیاء و غنی سازی پوسته های زیستی خاک در اراضی تخریب شده و بدون پوشش گیاهی از طریق تحریک و افزایش جمعیت ریزموجودات خاک زی با استفاده از محرک های غذایی ریزموجودات از قبیل B4 به عنوان راه کاری زیستی، کارا و زودبازده در حفاظت منابع خاک و آب ارزیابی شد. هرچند انجام پژوهش های تکمیلی در راستای دستیابی به راهکارهای مطمئن با کاربرد سایر محرک های میکروبی و ارزیابی ماندگاری آن های در طی بارش های متوالی و در طول زمان ضروری می باشد.
    کلید واژگان: افزودنی های خاک, اصلاح زیستی خاک, حفاظت خاک و آب, زیست فناوری خاک, ریزموجودهای خاک زی}
    Hossein Kheirfam, Seyed Hamidreza Sadeghi*, Behrouz Zarei Darki, Mehdi Homaee
     
    Background and objectives
    Achieving to sustainable development is not possible without soil and water resources conservation and land degradation reducing. On the other hand, in the low density-vegetation lands, biological soil crusts induced by soil micro-organisms' activities play an important role in conserving and improving of soil stability. However, in degraded lands, biological soil crusts are less developed. Thus, recently, biological soil crusts restoration by providing the appropriate conditions for increasing soil micro-organisms' activities have been further considered through the new biotechnologies applying such as soil micro-organisms stimulants. However, the quick and sustainable effectiveness of applying soil conservation strategies is the most important criteria in the selection of managerial practices. Hence, this study was planned to assess performance of a soil bacterial stimulant nutrient (named B4) as completely bio-amendment in reducing soil loss and runoff at laboratory and small plots conditions.
    Materials and methods
    In the study, the experimental plots were filled by collected soil of degraded and erosion-prone area of Marzanabad-Kandelus region based on the layering, grain size and bulk density of the native soil area. The solution with 15 g calcium acetate l-1 distilled water (dw), four g yeast extract l-1 dw, and five g dextrose l-1 dw was prepared as B4 stimulant nutrient. Then the B4 was spraied on plots. To this end, two treatments of B4 injection and control with three replications were considered. After 15 days, in the Rain and Erosion Simulation Laboratory of Tarbiat Modares University, the simulated rainfall was carried out with during of 100 min and intensity of 50 mm h-1 according to high-erosive rainfall of the native area. Then, the soil loss and runoff components were measured.
    Results
    Statistical comparison of results indicated that injection of B4 stimulant nutrient improved the soil loss and runoff components through stimulate proliferation of soil bacteria and its adhesion and productivity properties. The start time and time to peak of runoff at the control plots (without injection) were increased significantly (p<0.05) from 24.83 to 49.22 min and from 78.66 to 92.66 min at the stimulant nutrient plots, respectively. As well as, volume and peak of runoff, soil loss and sediment concentration at the stimulant nutrient plots were decreased significantly (p<0.05) and about 88, 92, 95 and 35%, respectively in compared to control. So that, the volume and peak of runoff, soil loss and sediment concentration at the stimulant nutrient treatment were measured about 275.66 and 18.66 mm, 0.49 g and 1.79 g l-1, respectively.
    Conclusion
    According to our results, the restoration and enhancement of biological soil crusts in low density-vegetation and degraded lands through stimulating and increasing population of soil micro-organisms induced by stimulant nutrient founded as an efficient, quick and bio-strategy to conserve soil and water resources. However, further researches are required to achieve reliable strategies by using other microbial stimulants and evaluating their durability under consecutive precipitation and time passing
    Keywords: Soil amendments, Soil, water conservation, Soil bio-amend, Soil biotechnology, Soil micro-organisms}
  • شیوا محمدیان خراسانی، مهدی همایی *، ابراهیم پذیرا
    روابط آب و خاک به قدری پیچیده هستند که پیشرفتهترین مدلهای ریاضی نیز به سختی قادر به شبیه سازی دقیق آنها میباشند. منحنی رطوبتی و هدایت هیدرولیکی غیراشباع، از جمله عوامل مهم در بررسی حرکت آب در خاک هستند. بهعلت تغییرپذیری بالا و پیچیدگی خاک، بدست آوردن ویژگی های هیدرولیکی خاک بهطور مستقیم دشوار، وقتگیر و هزینهبر بوده و بنابراین لازم است با استفاده از روش های غیرمستقیم تخمین زده شوند. هدف از این پژوهش، تعیین بعد فرکتالی منحنی رطوبتی خاک با استفاده از مدلهای فرکتالی و بررسی رابطه بین بعد فرکتالی منحنی رطوبتی با پارامترهای هیدرولیکی، درصد رس، سیلت و شن خاک در یک پهنه گسترده بود. بدین منظور، 40 نمونه خاک با بافتهای مختلف از چهار منطقه کرج، قزوین، ایوانکی و کرمانشاه گردآوری و توزیع اندازه ذرات، جرم ویژه ظاهری، کربن آلی، شوری، pH و رطوبت آن ها در مکشهای مختلف اندازهگیری گردید. سپس پارامترهای مدل نگهداشت van Genuchten و مدلهای فرکتالی Tyler-Wheatcraft و Rieu-Sposito برای توزیع اندازه ذرات خاک محاسبه شد. نتایج نشان داد که مدل نگهداشت van Genuchten رفتاری فرکتالی داشته و با استفاده از مدلهای فرکتالی میتوان پارامترهای آن را بهصورتی کمی بیان کرد. همچنین نتایج نشان داد که هر چه مقدار شن در خاک افزایش یابد، بعد فرکتالی کاهش می یابد، لیکن درصد رس با بعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft رابطهای مستقیم و خطی دارد. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش مقدار رس در خاکهای مورد مطالعه، مقدار بعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft (Dm) افزایش و با افزایش مقدار شن، بعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft (Dm) کاهش می یابد.
    کلید واژگان: بافت خاک, بعد فرکتالی, منحنی نگهداشت, هندسه فرکتالی, ویژگیهای هیدرولیکی خاک}
    Shiva Mohammadian Khorasani, Mehdi Homaee *, Ebrahim Pazira
    Soil and water relations are so complex that the most advanced mathematical models can hardly be able to simulate them accurately. Retention curve and unsaturated hydraulic conductivity are among the most important factors in the study of water flow in the soil. Because the high variability and soil complexity, obtaining soil hydraulic properties directly is difficult, time consuming and costly and therefore it is necessary to estimate indirect methods. The purpose of this study was to determine the fractal dimension of soil moisture curve using fractal models and to investigate the relationship between the moisture curvature fractal dimension with hydraulic parameters, clay, silt and sandy percent in a wide area. For this purpose, some soil samples collected from different tissues from the regions of the country were collected and the variables of particle size, bulk density, organic carbon, salinity, pH and moisture content were measured in different suction. Finally, the parameters of the van Genuchten model as well as models Tyler-Wheatcraft and Rieu-Sposito fractals were calculated for soil particle size distribution. The results showed that van Genuchten model parameters have fractal behavior and can be quantified by using fractal models. The results also showed that the higher the amount of sand in the soil, the fractal decreases, but the clay content has a direct linear relationship with the Tyler-Wheatcraft fractal dimension. This means that by increasing the amount of clay in the studied soils, the fractional dimension of the Tyler-Wheatcraft (Dm) model also increases and with the increase in the amount of sand, the fractal dimension of the Tyler-Wheatcraft (Dm) model decreases.
    Keywords: fractal dimension, fractal geometry, soil hydraulic properties, soil texture}
  • سپیده مفیدی، مهناز اسکندری، ابراهیم پذیرا، مهدی همایی
    ساختمان خاک هم از نظر مدیریت منابع آب و خاک و هم ارتقای توان تولید پایدار، از اهمیتی فراوان برخوردار است. از آنجا که ساختمان خاک اغلب به صورتی کیفی بیان می شود، یکی از روش های نسبتا نوین برای توصیف کمی ساختمان خاک، کاربرد مفهوم هندسه فرکتالی است. با به کار بردن هندسه فرکتالی در تعیین پایداری ساختمان خاک و مقایسه آن با روش های کلاسیک، می توان به درکی بهتر از ساختمان خاک دست یافت. هدف از این پژوهش، کمی سازی ساختمان خاک با استفاده از مدل های فرکتالی و مقایسه آن ها با روش های کلاسیک بود. بدین منظور، تعداد 30 نمونه از خاک سطحی یک منطقه زراعی تهیه شد. سپس با استفاده از روش الک های تر و خشک، میانگین وزنی و میانگین هندسی قطر خاکدانه ها محاسبه گردید. آنگاه با استفاده از چهار مدل فرکتالی تعداد-اندازه و جرم-اندازه Rieu و Sposito، تعداد-اندازه Mandelbrot و جرم-اندازه Tyler و Wheatcraft بعد فرکتالی نمونه ها بدست آمد. نتایج نشان داد که دامنه بعد فرکتالی مدل جرم-اندازه Rieu و Sposito در حالت خشک از 86/2 تا 92/2 و در حالت تر از 90/2 تا 99/2 متغیر است. حال آنکه این تغییرات برای مدل Tyler و Wheatcraft در حالت خشک از 53/2 تا 78/2 و در حالت تر از 24/2 تا 55/2 بدست آمد. دامنه تغییرات در مدل تعداد-اندازه Rieu و Sposito از 77/2 تا 59/3 در حالت خشک و از 35/2 تا 18/3 در حالت تر در نوسان بود. نتایج همچنین نشان داد که دامنه تغییرات در مدل Mandelbrot در حالت خشک از 89/2 تا 72/3 و در حالت تر از 21/2 تا 22/3 می باشد. بیشترین انحراف معیار بدست آمده مربوط به میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و کمترین انحراف معیار مربوط به بعد جرم-اندازه مدل Rieu و Sposito بود. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش بعد فرکتالی، پایداری خاکدانه ها کاهش و ناپایداری آن ها افزایش می یابد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که استفاده از مدل های فرکتالی در مقایسه با روش های کلاسیک برای ارزیابی ساختمان خاک از دقتی بیشتر برخوردار است.
    کلید واژگان: بعد فرکتالی, پایداری خاکدانه ها, مدل های فرکتالی, میانگین وزنی قطر خاکدانه ها, میانگین هندسی قطر خاکدانه ها}
    Sepide Mofidi, Mahnaz Eskandari, Ebrahim Pazira, Mehdi Homaee
    Soil structure is of great importance from both crop production and water resources management point of views. Since soil structure is often expressed qualitatively, the so-called fractal geometry, as a novel method, can be used to describe the soil structure in a quantitative manner. Using fractal concept and its comparison with the classical aggregate stability methods can assist to better understanding of soil structure. This research was aimed to quantitatively assess the soil aggregate stability by using some fractal and classical models. To attain this purpose, a number 30 soil samples were collected from topsoil of an agricultural area. Then, the mean weight diameter MWD and geometric mean diameter GMD of soil samples were determined by using wet and dry sieving method. The fractal dimensions of soil samples were determined for four fractal models including the number-size and mass-size of Rieu and Sposito, number-size of Mandelbrot, and mass-size of Tyler and Wheatcraft. Results indicated that the range of fractal dimensions for mass-size model of Rieu and Sposito in dry condition varies from 2.86 to 2.92 and in wet condition from 2.90 to 2.99., this range for Tyler and Wheatcraft model was 2.52 to 2.78 and 2.24 to 2.55, for dry and wet conditions, respectively. Results further showed that for the number-size model of Rieu and Sposito the fractal dimension varied from 2.77 to 3.59 in the dry and from 2.35 to 3.18 in wet conditions. These ranges for Mandelbrot model were obtained to be 2.89 to 3.72 and 2.21 to 3.22 for the dry and wet sieves, respectively. The largest standard deviation was obtained for MWD, while the lowest belonged to the mass-size model of Rieu and Sposito. The obtained results further indicated that by increasing the fractal dimension, aggregate stability decreases and aggregate instability tend to increase. It can be then concluded that by using fractal dimensions one can more precisely describe the aggregate stability compares to the classical methods.
    Keywords: aggregates stability, fractal dimension, fractal models, GMD, MWD}
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر مهدی همایی
    همایی، مهدی
    استاد تمام آبیاری و زهکشی، دانشگاه تربیت مدرس
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال