mohammadreza dalalian
-
در کنار حوادث طبیعی همچون سیل که آسیب های بسیار زیادی به محیط زیست و مجامع انسانی وارد می کند، پدیده گردوغبار نیز به نوبه خود آسیب های جبران ناپذیری به محیط های شهری، سیستم های حمل ونقلی، سیستم تنفسی و... تحمیل می نماید. شناسایی کانون مستعد، اولین گام جهت کنترل و جلوگیری از رخداد چنین پدیده ای محسوب می گردد. تحقیقات مختلفی جهت شناسایی کانون های گردوغبار شده است، ولی در اغلب مطالعات از تصاویر کوچک مقیاس استفاده شده است. هدف از این تحقیق، استفاده از تصاویر متوسط مقیاس ماهواره ای جهت شناسایی کانون های محلی مستعد تولید گردوغبار است. جهت تهیه هر یک از عناصر موثر در تولید گردوغبار که شامل: شیب، مدل رقومی ارتفاع، کاربری اراضی، شاخص پوشش گیاهی، رطوبت خاک، شوری خاک، سرعت باد، بارش و دمای سطح زمین هستند، از سامانه گوگل ارث انجین استفاده شده است. برای وزن دهی عناصر از روش تحلیل سلسله مراتبی بهره گرفته شد. نتایج وزن های به دست آمده برای هر یک از عناصر عبارت اند از: رطوبت خاک (264/0)، پوشش گیاهی (208/0)، سرعت باد (153/0)، بارش (107/0)، کاربری اراضی و شوری خاک (081/0)، دمای سطح زمین (064/0)، ارتفاع و شیب به ترتیب برابر 024/0 و 020/0 و شاخص ناسازگاری برابر 015/0 محاسبه شد که بیانگر میزان تناقض بین وزن های ارائه شده عناصر نسبت به یکدیگر است که کمتر از آستانه مجاز (1) است. به دلیل عدم وجود ایستگاه سنجش کیفیت هوا در محدوده، برای صحت سنجی نقشه های استنتاجی از محصول عمق اپتیکی هواویزها استفاده شد. نقشه نهایی نشان داد که هرچه به ارتفاعات سهند نزدیک تر، از وسعت کانون ها کاسته شده و هرچه به دریاچه نزدیک تر، بر وسعت کانون ها افزوده شده است.
کلید واژگان: گردوغبار, دریاچه ارومیه, سیستم اطلاعات جغرافیایی, گوگل ارث انجین, تحلیل سلسله مراتبی, منطق فازیJournal of Remote Sensing and GIS Applications in Environmental Sciences, Volume:4 Issue: 10, 2024, PP 48 -77In addition to natural disasters such as floods, which cause great damage to the environment and human societies, the phenomenon of dust also causes irreparable damage to urban environments, transportation systems, respiratory systems, etc. Identifying Potential Dust Source Areas is considered the first step to control and prevent this phenomenon. Various researches have been conducted to identify dust sources, but most studies have relied on small-scale images. This research aims to use medium-scale satellite images to identify local areas prone to dust production. Google Earth Engine was used to analyze factors influencing dust generation, including slope, Digital Elevation Model (DEM), land use, soil salinity, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), soil moisture, wind speed, precipitation, and Land Surface Temperature (LST). Analytical Hierarchy Process (AHP) was used to assign weights to these elements. The resulting weights were: soil moisture (0.264), NDVI (0.208), wind speed (0.153), precipitation (0.107), land use/soil salinity (0.081), LST (0.064), DEM (0.024), and slope (0.020). The inconsistency index (0.015) indicated a high degree of consistency between the assigned weights, which is below the acceptable threshold (1). Due to the lack of ground-based air quality measurements, the Aerosol Optical Depth product (a satellite-derived measurement of airborne particles) was used to validate the resulting dust source maps. The final map showed that the potential for dust generation decreased closer to the heights of Sahand and increased closer to the lake.
Keywords: Dust, Urmia Lake, Geographical Information System, Google Earth Engine, AHP, Fuzzy Logic -
تحلیل حساسیت برای تحلیل رفتار مدل تحت شرایط مختلف کاربرد دارد. نتایج تحلیل حساسیت به منظور تعیین دقت قابل قبول در اندازه گیری داده های ورودی مهم است. در این پژوهش، انتقال فلزات سنگین کادمیم، نیکل و روی در ستون های خاک لومی دست خورده و دست نخورده با غلظت های اولیه 50، 100 و 150 میلی گرم بر لیتر با استفاده از مدل Hydrus-1D شبیه سازی و پارامترهای انتقال املاح نظیر ضریب پخش (D)، ضریب توزیع (Kd) و ضریب پراکندگی (β) با استفاده از پارامترهای هیدرولیکی خاک و داده های مربوط به غلظت فلز کادمیم، نیکل و روی به روش مدل سازی معکوس برآورد شد. بررسی منحنی های رخنه حاصل از شبیه سازی مدل Hydrus-1D و داده های اندازه گیری شده نشان دهنده تطابق بالای منحنی های شبیه سازی با داده های اندازه گیری بود. برازش مدل در خاک دست خورده نسبت به خاک دست نخورده بهتر بود که این امر ممکن است به دلیل بهم خوردگی ساختمان خاک و افزایش سطح تماس ذرات خاک در خاک دست خورده و وجود ناهمگنی ذرات در ستون خاک دست نخورده باشد. بر اساس نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای پراکندگی (β) و ضریب پخش (D) به ترتیب با دامنه حساسیت بیش تر از 5/1 و کم تر از 3/0 بیش ترین و کم ترین حساسیت را نسبت به تغییرات در هر دو نوع خاک دست خورده و دست نخورده نشان داد. در کل روند حساسیت پارامترهای مدل به صورت زیر بود: پارامتر پراکندگی> ضریب توزیع> ضریب پخش. به عبارتی با توجه به تاثیر قابل توجه تغییرات β بر مقادیر خروجی مدل، در صورت تعیین عملی و آزمایشگاهی این پارامتر بایستی با دقت بیش تری اندازه گیری شود و در مقابل می توان از خطاهای اندازه گیری پارامتر D چشم پوشی کرد. درجه حساسیت پارامترهای مستقل از میزان غلظت اولیه عناصر بود.
کلید واژگان: پارامتر پراکندگی, شبیه سازی, ضریب پخش, ضریب توزیع, HydrusIntroductionSoil contamination due to heavy metals is a global environmental issue. One vital aspect for understanding the impact of a contaminant in porous media is to describe their transport behavior using appropriate models. The governing equations for solute transport in soil consist of the convection–dispersion equation (CDE) and the mobile–immobile model (MIM). Mathematical models are usually used to evaluate solute transport in porous media. The first model used to express the transport of solutes and pollutants in porous media is CDE it provides acceptable and satisfactory results in homogeneous soils in laboratory tests. Hydrus-1D is a modeling environment for simulating water, heat, and solute movement in one-dimensional variably saturated media. Sensitivity analyses and model identification are standard approaches in modeling applications to investigate the relative importance of model components that control the system’s behavior. The sensitivity analysis is applied to identify the parameters that influence the model performance most. The sensitivity analysis is defined as the rate of variation in the model outputs due to changes in the input parameters. This study is a fundamental practice for analyzing the behavior of a model under different conditions of an application. The sensitivity analysis could be a practical and powerful tool for investigating the role and importance of model components, such as parameters and forcing data on the model responses.
Materials and MethodsThe loamy soil samples were collected in both disturbed and undisturbed forms from a farm in the Qaramalek area with appropriate humidity located in western Tabriz, Iran, at 38º 5' 59.89'' north and 45º 12' 38.57'' east. To determine and present breakthrough curves, concentration values are required throughout the laboratory columns at different times. To simulate the CDE model, Hydrus software was used. Solute transport parameters such as diffusion coefficient (D), distribution coefficient (Kd), and dispersion coefficient (β) were estimated using soil hydraulic parameters and data related to the metal concentration of cadmium, nickel, and zinc by an inverse modeling method. A sensitivity analysis was carried out for the identification of the most influential factors on the model output. This method examines the impact of input data on a given model and its actual conditions. In line with this purpose, in each run, one input data was changed to a value equal to Positive and negative five to 15%, and the other input data was kept constant. To identify the effect of the input parameters of a given model on its output, the sensitivity analysis for the Hydrus model was utilized. The parameters of hydrodynamic dispersion coefficient (D), distribution coefficient (Kd), and spreading parameter (β) were changed between five to 15 %. Sensitivity analysis was carried out on cadmium, nickel, and zinc metals with densities equal to 50, 100, and 150 mg.l-1 in two disturbed and undisturbed soils.
Results and DiscussionExamining the breakthrough curves of cadmium in disturbed and undisturbed soils shows that the fitted curves using the Hydrus model and the measured curve almost coincide with each other, which is more obvious in disturbed soils. It should be noted that the model fits better in the disturbed soil than in the undisturbed soil. This may be due to the disruption of the structure the increase in the contact surface of the particles in the disturbed soil and the presence of heterogeneity in the undisturbed soil column. The simulation results show the transport of heavy metals (Zn, Ni, Cd) and Hydrus output have the highest and the lowest sensitivity to dispersion coefficient β and diffusion coefficient (D), respectively. In general, the impact of input parameters can be reported as follows: spreading parameter (β) > distribution coefficient (Kd) > dispersion coefficient (D). Therefore, it can be observed that D has a negligible effect on the model results; and consequently, measurement errors can be ignored.
ConclusionSensitivity analysis is used to analyze model behavior under different conditions. This analysis is used to investigate the relative importance of model components that control the system’s behavior. In this research, the transfer of hydraulic parameters of heavy metals Cd, Ni, and Zn in disturbed and undisturbed loam soil columns with initial concentrations of 50, 100, and 150 mg.l-1 was performed under the simulation of the Hydrus-1D model. The comparison of the simulated BTCs of the Hydrus-1D model and the measured data indicates a high agreement between the simulation curves and the measured data. Solute transport parameters such as hydrodynamic dispersion coefficient (D), distribution coefficient (Kd), and spreading parameter (β) were estimated using soil hydraulic parameters and data related to Cd, Ni, and Zn metal concentration by inverse modeling method. Based on the results of sensitivity analysis, the spreading parameter (β) and hydrodynamic dispersion coefficient (D) had the highest and lowest sensitivity, respectively. In other words, due to the significant effect of β changes on the output values of the model, this parameter should be measured more accurately and on the other hand, the measurement errors of parameter D can be ignored. The degree of sensitivity of the parameters was independent of the initial concentration of the elements.
Keywords: Dispersion Coefficient, Distribution Coefficient, Hydrus, Spreading Parameter, Simulation -
آلودگی اراضی کشاورزی بویژه باغات به فلزات سنگین، ناشی از عملیات طولانی مدت کشاورزی (استفاده گسترده از کودها و سموم کشاورزی)، به موضوعی با اولویت بالا برای سلامت خاک، غذا و انسان تبدیل شده است. تحقیق حاضر با هدف بررسی آلودگی و خطر فلزات سنگین در باغات سیب دشت ارومیه انجام شد. از نظر رده بندی، خاک های مورد مطالعه در رده اینسپتی سول ها و زیرگروه های TH)) TypicHaploxerepts، Typic Endoaquepts (TE)، Typic Calcixerepts (TC)، Fluventic Haploxerepts (FH) و Aquic Calcixerepts (AC) قرار دارند. شاخص های آلودگی نمرو ([1]PIN) و خطراکولوژیکی ([2]ER) محاسبه شد. عمده ی فلزات سنگین در محدوده ی افق Ap بیشترین مقدار را دارا بود. نتایج نشان داد مقادیر غلظت همگی فلزات سنگین مورد مطالعه کم تر حد مجاز آلایندگی می باشد. بیشترین میانگین غلظت کل فلز روی و مس درخاک TH (به ترتیب1/73 و 87/21 میلی گرم بر کیلوگرم) دیده شد. اختلاف غلظت سرب تنها در خاک FH معنی دار بود و در سایر تیپ ها، تفاوت معنی دار دیده نشد. بیشترین میانگین غلظت کل نیکل و کادمیوم در خاک TH (به ترتیب 86/30 و 19/1 میلی گرم برکیلوگرم) و کمترین آن ها در خاک TE (به ترتیب 96/25 و 8/0 میلی گرم برکیلوگرم) مشاهده شد. مقدار شاخص نمرو عناصر به صورت Cd>Zn>Pb>Cu>Ni بود که نشان داد خطر کادمیوم برای آلودگی خاک بیشتر از سایر فلزات است. تجزیه و تحلیل چند متغیره نشان داد که منشا عمده آلودگی فلزات منگنز و مس در درجه اول از فرآیندهای طبیعی (ژئوژنیکی) است، در حالی که فلزات کادمیوم، سرب و نیکل از عوامل طبیعی و انسانی مشتق شده است.
کلید واژگان: تیپ خاک, شاخص نمرو, آلودگی خاک, فلزات سنگینThe contamination of agricultural lands, especially orchard soils with heavy metals, caused by long-term agricultural practices (overuse of fertilizers and pesticides), has become a high-priority topic for soil, food, and human health. This research was conducted with the aim of investigating the pollution and ecological risk of heavy metals in different types of soil in the apple orchards of Urmia Plain. The studied soils were classified in the Incepitsols order and the subgroups: Typic Haploxerepts (TH), Typic Endoaquepts (TE), Typic Calcixerepts (TC), Fluventic Haploxerepts (FH) and Aquic Calcixerepts (AC). The Nemerow Pollution Index (PIN) and Ecological Risk (ER) were calculated. Most heavy metals had the highest concentration in the Ap horizon. The results showed that the concentration of all studied heavy metals are lower than the permissible limit of pollution. The highest average concentration of the Zn and Cu were in the TH soil (73.1 and 21.87 mg kg-1, respectively). The difference of the concentration of Pb was significant only in the FH and there was no significant difference in other soil types. The highest average concentration of the Ni and Cd was observed in the TH soil (30.86 and 1.19 mg kg-1, respectively) and the lowest in the TE soil (25.96 and 0.8 mg kg-1, respectively). The PIN order of the studied heavy metals was as Cd>Zn>Pb>Cu>Ni, showed that the risk of Cd for the soil contamination was higher than other metals. Multivariate analysis showed that the main sources of Mn and Cu are from natural processes, while Cd, Pb and Ni were derived from the both natural and anthropogenic factors.
Keywords: Soil Type, Nemerow Index, Soil Pollution, Heavy Metals -
Contamination of soil, water, and air with heavy metals is an environmental issue and of particular importance due to its toxicity, persistence, and mobility in soil. For a better understanding of the environmental behavior and risks associated with heavy metals, modeling their fate and transport is prioritized as an efficient tool. In the present research, the transport of the heavy metals cadmium (Cd), nickel (Ni), and zinc (Zn) in two disturbed and undisturbed loamy soils with the initial concentrations of 50, 100, and 150 mg/L was simulated using CXTFIT and Hydrus-1D as analytical and numerical models, respectively. The results showed that both the models can simulate the transport of heavy metals and describe the BreakThrough Curves (BTCs) with a coefficient of determination (r2) of higher than 0.9 and a root mean square error (RMSE) of less than 0.06. However, the analytical CXTFIT model showed a better fit to the BTCs compared to the numerical Hydrus model. Also, the models showed better efficiency in the disturbed soil than undisturbed soil. With the increase in the concentration of all the three heavy metals, the retardation factor (R) decreased and indicated a trend as Zn>Ni>Cd. The hydrodynamic dispersion coefficient (D) in the undisturbed soil was estimated to be higher than in the disturbed soil and followed the trend of Cd≥Zn≥Ni. The evaluation of the results showed that despite the better performance of the CXTFIT model, there is no major difference between the two models.Keywords: Heavy metal, Hydrodynamic dispersion, Retardation factor, CXTFIT, Hydrus
-
ارزیابی و تعیین مجموعه حداقل داده ها جهت بررسی کیفیت خاک به لحاظ صرفه جویی در هزینه و زمان بسیار با اهمیت و ارزشمند است. این تحقیق با اهداف اصلی ارزیابی شاخص کیفیت خاک های تحت کشت متوالی و دراز مدت گندم توسط یک مدل معتبر (Integrated quality index)، تعیین مجموعه حداقل داده برای ارزیابی کیفیت خاک های این منطقه و ارزیابی رابطه مابین شاخص کیفیت خاک و اجزای عملکردی گندم در اراضی کشاورزی منطقه پیرانشهر استان اذربایجان غربی انجام گرفت. 18 ویژگی فیزیکی و شیمیایی و حاصلخیزی در خاک سطحی این اراضی که دارای سه رده خاک مالی سول، اینسپتی سول و ورتی سول می باشد با بررسی و مطالعه 40 پروفیل اندازه گیری شد. کل متغیرهای موثر بر کیفیت خاک (TDS) تعیین و حداقل داده موثر (MDS) با استفاده از روش تجزیه مولفه های اصلی (PCA) مشخص شدند. شاخص کیفیت خاک با استفاده از تکنیک میان یابی، متناسب با رشد گیاه به پنج کلاس تقسیم بندی شد. بر اساس نتایج تجزیه به مولفه های اصلی، پنج ویژگی کربن آلی، رس، نسبت جذب سدیم، کربنات کلسیم معادل و سیلت دارای ارزش ویژه بزرگ تر از یک بوده و به عنوان شاخص های MDS انتخاب شدند. بیش ترین مقدار IQITDS و IQIMDS در خاک رده ی اینسپتی سول ها سپس بترتیب در رده مالی سول و ورتی سول مشاهده شد. ارتباط معنی داری (p< 0.05) مابین اجزای عملکرد گندم (عملکرد دانه و بیولوژیک گندم) با مدل های IQITDS و IQIMDS یافته شد که نشان دهنده ی تآثیر مثبت و معنی دار شاخص کیفیت خاک بر اجزای عملکرد گندم بود. همچنین مدل IQITDS نسبت به مدل IQIMDS به علت ضریب اطمینان (R2) بیشتر از دقت بیشتری برای پیش بینی عملکرد اجزای گندم برخوردار بود. با این وجود به علت همبستگی مثبت و معنی دار مابین IQITDS و IQIMDS (R2 = 0.9)، مدل IQIMDS مدل اقتصادی و بهتری برای ارزیابی کیفیت خاک های این منطقه است.
کلید واژگان: شاخص کیفیت خاک, مجموعه کل داده ها, مجموعه حداقل داده ها, عملکرد دانه, عملکرد بیولوژیکیEvaluating and determining the minimum data set to evaluate soil quality is very important, valuable in terms of cost, and time save. The aims of this study were to assess the quality index of soils under successive, and long-term cultivation of wheat by a valid model (Integrated quality index= IQI), determine the minimum data set to evaluate the quality of soils in this region, and evaluate the relationship between soil quality index and wheat yield components. For these purposes, 18 physical, chemical, and fertility properties of the surface soil belonging to 40 soil profiles were determined in the croplands from Piranshahr region of West Azerbaijan province. The soils were classified in the three order of Mollisols, Inceptisols, and Vertisols. Total variables affecting soil quality (TDS) were determined, and minimum effective data (MDS) were estimated using principal component analysis (PCA). The soil quality index was divided into five classes according to the growth of the plant using the interpolation technique. Based on the results of PCA, five properties of organic carbon, clay, sodium adsorption ratio, calcium carbonate equivalent and silt had a specific value greater than one and were selected as MDS indicators. The highest values of IQITDS, and IQIMDS were observed in the Inceptisols, followed by Mollisols and Vertisols, respectively. A significant relationship (p <0.05) was found between wheat yield components (grain yield, and biological yield of wheat) with IQITDS and IQIMDS models, which showed a positive, and significant effect of soil quality index on wheat yield components. Moreover, the IQITDS model was more accurate than the IQIMDS model in predicting the performance of wheat components due to its higher R2. However, due to the positive, and significant correlation between IQITDS and IQIMDS (R2 =0.9(, the IQIMDS model is an economic and better model for evaluating the quality of soils in the region.
Keywords: Soil quality index, Total Data Set, Minimum data set, Grain yield, Biological Yield -
The chemical analysis of dust particles is essential to assess the potential impacts of dust on climate, environment, soil, and health. The objective of this study is to compare the different chemical compositions of dust particles that are collected at different heights above the soil surface and the eroded soils around Lake Urmia. To trap the dust particles, the BSNE samplers were used. 14 poles were installed inside 3 ha. area and 4 samplers were installed on each pole at 0.15, 0.5, 1, and 2 m heights above the soil surface. Chemical properties such as %T.N.V, %OC, ECe, pH, and SAR of collected particles were determined. The results of variance analysis and mean comparison illustrated that there was no significant difference between the eroded soil and the particles sampled from 15 cm height among all the investigated chemical parameters. It proves that the source of the moving particles at > 0.15 m is different from the eroded soil. By elevating height above the soil surface increased, the %T.N.V, ECe, and pH decreased but the SAR and %OC increased. There was a strong negative and significant correlation between the monthly rainfall and the ECe, %T.N.V, and SAR, except for the %OC. The correlation between the speed of the strongest wind and the ECe, %OC, and SAR was positive and remarkable (P≤0.01). The pH was the only parameter that was independent of all meteorological parameters in this research. Furthermore, the SAR was the most sensitive factor to the meteorological parameters.
Keywords: Lake Urmia, Rainfall, Sampling time, Soil surface, Wind erosion, Wind Speed -
اهداف:
این مطالعه به منظور بررسی تاثیر برهمکنش نیترات پتاسیم و قارچ میکوریز آربوسکولار بر ویژگی های کمی و خصوصیات رشدی شیرین بیان در شرایط گلخانه انجام شد.
مواد و روش هابه منظور ارزیابی تاثیر نیترات پتاسیم و قارچ میکوریز آربوسکولار بر ویژگی های کمی و خصوصیات رشدی گیاه شیرین بیان در شرایط گلخانه، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام پذیرفت. تیمارهای قارچ میکوریزا Glomus mossea شامل عدم استفاده از قارچ، کاربرد 25 ،50 و 100 گرم قارچ در هر گلدان و تیمارهای نیترات پتاسیم شامل شاهد، 10 و 20 میلی مولار بود. صفاتی نظیر ارتفاع بوته، قطر ساقه، سطح برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه، محتوای رطوبت نسبی برگ، محتوای کلروفیل a و b و کاروتنویید مورد اندازه گیری قرار گرفتند.
یافته هابر اساس نتایج به دست آمده از این بررسی، اثرات متقابل تیمارهای نیترات پتاسیم و میکوریزا صفات اندازه گیری شده در این آزمایش را تحت تاثیر قرار داده وترکیب تیماری 20 میلی مولار نیترات پتاسیم به همراه 100 گرم در گلدان قارچ میکوریزی توانست مقادیر ارتفاع بوته(67%)، قطر ساقه (%5/48)، وزن تر (%7/48) و خشک اندام هوایی (%9/54)، وزن تر (%1/69) و خشک ریشه (64%) را نسبت به تیمار شاهد افزایش دهد. مقادیر صفات سطح برگ (41%)، محتوی رطوبت نسبی برگ ها (%25/6)، محتوی کلروفیل a(28%)،b (38%) و کارتنویید (41%) نیز افزایش معنی داری نسبت به تیمارهای شاهد داشت.
نتیجه گیریاستفاده همزمان از نیترات پتاسیم و قارچ میکوریزا توانست همه صفات مورد بررسی در را به-طور معنی داری تحت تاثیر قرار داده و مقدار صفات مورد مطالعه را به طور معنی داری نسبت به تیمار شاهد افزایش دهد.
کلید واژگان: شیرین بیان, قارچ میکوریز, کود شیمیایی, کود بیولوژیک, گیاه داروئیBackground & ObjectiveThis study was conducted to evaluate the interaction effects of potassium nitrate and arbuscular mycorrhiza on the growth and quantitative characteristics of G. glabra in the greenhouse condition.
Methods & Materials:
In order to evaluate the effects of KNO3 and Arbuscular mycorrhiza (Glomus mossea) on the growth and quantitative characters of G. glabra an experiment as factorial based on the completely randomized design with three replications was carried out. The mycorrhiza treatments included: noninoculated (Control), 25, 50 and 100 g per pot and potassium nitrate had three levels: 0 (control), 10, 20 mmol L-1. Some characters such as plant height stem diameter, leaf area, foliage and root fresh and dry weight, leaf relative water content, chlorophyll a and b and carotenoid content were assessed.
ResultsBased on the results of this study the interaction of potassium nitrate and mycorrhiza affected the investigated characters and treatment combination of 20 mM potassium nitrate with 100 g per pot mycorrhiza increased plant height (67%), stem diameter (48.5%), foliage fresh weight (48.7%) foliage dry weight (54.9%), root fresh (69.1%) and root dry weight (64%) in relation to control. Also leaf area (41%) leaf relative water content (6.25%) chlorophyll a (28%), b (38%) and carotenoid (41%) contents increased significantly in comparison with control.
ConclusionSimultaneous application of potassium nitrate and mycorrhiza, significantly affected the all of evaluated characters and improved all of them.
Keywords: Liquorice, Mycorrhiza fungi, Chemical fertilizer, Medicinal Plants, Biological Fertilizer -
Plants that can accumulate metals to exceptionally high concentrations in their shoots are so-called hyper-accumulators. To further quantify potential interactions between Ni and Cu, the Alyssuem murale grown in soils with factorial additions of NiSO4·6 H2O (0, 50, 250, 500 and 750 mg kg-1 Ni = Ni-T0, 50, 250 and 750) and/or CuSO4·H2O (0, 50, 250 and 500 mg kg-1 Cu = Cu-T0, 50, 250 and 500) salts were investigated. The experiments were carried out in pots in a greenhouse under controlled temperature, light conditions and ambient humidity. The test plants for biomass production were harvested three times; 30, 60 and 100 days after germination. Ni and Cu concentrations in the digests were determined by flame atomic absorption. The results showed that by each different levels of Ni, the maximum amount of absorbed Ni was achieved at 50 mg kg-1 Cu concentration. Also, with elevation of Cu concentration, Ni uptake decreased. These results indicated that the Ni-T750 and Cu-T50 at the third time period had the maximum average of 1585 µg kg-1 and was significantly different from the other treatments. The statistical analysis indicated that by the increased Ni levels from zero to 50 mg kg-1 in soil, the performance of the plant dry matter was significantly declined at the all Cu levels. In addition, by the Cu-T50 in the soil, the dry matter amount at the all Ni levels were higher than that of Cu-T0, although the differences were not significant (p < 0.05).
Keywords: Alyssuem murale, Cu, Ni, Phytoextraction, Soil pollution -
زمینه و هدف
زمین لغزش، یکی از مخاطرات طبیعی است که منجر به خسارات جانی و مالی فراوان می شود. پژوهشگران در موضوع حساسیت به وقوع زمین لغزش، به بررسی احتمال وقوع زمین لغزش با توجه به شرایط توپوگرافی و ژیومحیطی می پردازند و اطلاعات به دست آمده، در مدیریت خطر زمین لغزش حیاتی است. تهیه نقاط حساس به وقوع زمین لغزش یک ابزار ضروری برای ارزیابی خطر زمین لغزش بوده و در برنامه ریزی و مدیریت بهتر این مناطق بسیار کاربردی است. در این پژوهش مدل های مبتنی بر هوش مصنوعی و دو متغیره آماری در تعیین نقاط حساس به زمین لغزش در استان آذربایجان غربی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.
روش پژوهشبرای تهیه نقاط حساس به وقوع زمین لغزش در استان آذربایجان غربی که در شمال غربی ایران واقع شده است، از روش-های مبتنی بر هوش مصنوعی و دو متغیره آماری بهره گرفته شد. این مطالعه در چهار مرحله صورت گرفت. مرحله اول شامل مطالعه زمین-لغزش های منطقه بر اساس بانک اطلاعات سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری ایران (FRWO) و شناسایی 110 زمین لغزش با بررسی های میدانی، تفسیر عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای گوگل ارث، مرحله دوم جمع آوری داده ها و ایجاد پایگاه داده های مکانی فاکتورهای موثر، مرحله سوم به کارگیری روش نسبت فراوانی (FR)، آنتروپی شانون (SE)، بگینگ (BA)، جنگل تصادفی (RF) و مدل ترکیبی جنگل های تصادفی و بگینگ (RF-BA) و مرحله چهارم: اعتبارسنجی روش ها با استفاده از روش منحنی مشخصه عملکرد سیستم (ROC) بود. بر اساس بررسی های میدانی و مطالعات مشابه، 12 عامل موثر بر وقوع زمین لغزش شامل ارتفاع، زاویه شیب، جهت شیب، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه، فاصله از جاده، تراکم زهکشی، تراکم جاده، بارندگی، خاک، کاربری زمین و سنگ شناسی شناسایی شد. در بررسی های میدانی، 110 زمین لغزش در استان آذربایجان غربی مشخص شد. 70 درصد از داده ها به طور تصادفی انتخاب و برای مدل سازی مورد استفاده قرار گرفتند و 30 درصد داده ها برای اعتبار سنجی استفاده گردید.
یافته هادر میان جهت های جغرافیایی، جهت جنوبی با وزن 49/1 دارای بیش ترین تاثیر بر وقوع زمین لغزش های استان بود. کمترین وزن نیز مربوط به مناطق مسطح بود که در آن هیچ گونه لغزشی رخ نداده است. نتایج فاکتور شیب نشان داد که شیب های میانی دارای بیشترین تاثیر بر وقوع زمین لغزش است، به طوری که در شیب های کم به دلیل وجود جاذبه کم، زمین لغزش کم تر رخ می دهد و شیب های بسیار تند نیز مربوط به مناطق کوهستانی بوده که با سنگ پوشیده شده و خاک بسیار نازکی وجود دارد که برای لغزش مناسب نمی باشد. بررسی عامل کاربری اراضی نشان داد که 48 درصد از لغزش ها در مناطق کشاورزی رخ می دهد. بر طبق بررسی های این پژوهش، بیشتر زمین لغزش ها در نزدیکی رودخانه ها و گسل ها رخ داده است. همچنین در بعضی مناطق، نزدیک ترین فواصل به جاده، بیشترین خطر را برای زمین لغزش دارد.
نتایجنتایج این تحقیق نشان داد که مدل های هوش مصنوعی (جنگل تصادفی RF و مدل ترکیبی جنگل های تصادفی و بگینگ RF-BA) دارای کارایی بالاتری نسبت به مدل های آماری (نسبت فراوانی FR و آنتروپی شانون SE) است. دقت مدل های ترکیبی بیشتر از مدل های منفرد بود. نتایج منحنی ROC دقت 92/0، 91/0، 89/0 و 88/0 را با مدل های RF-BA، RF، FR و SE نشان داد.
کلید واژگان: آنتروپی شانون, بگینگ, جنگل تصادفی, نسبت فراوانی, هوش مصنوعیBackground and AimsLandslide is one of the natural hazards that lead to a lot of human and financial losses. Researchers on the subject of landslide susceptibility are investigating the possibility of landslides with respect to topographic and geo-environmental conditions, and the obtained information is critical in landslide risk management Preparation of landslide sensitive points is an essential tool for assessing landslide risk and is very useful in better planning and management of these areas. In this research, models based on artificial intelligence and two statistical variables in determining landslide sensitive points in West Azerbaijan province have been studied and compared.
MethodsMethods based on artificial intelligence and two statistical variables were used to prepare landslide-sensitive points in the province of West Azerbaijan, which is located in northwestern Iran. This study was conducted in four stages. The first stage: the study of landslides in the studied region based on the database of the Forests, Rangelands and Watershed Organization of Iran (FRWO) and the identification of 110 landslides through field surveys, interpretation of aerial photographs and Google Earth satellite images, the second stage: data collecting and creating a spatial databases of effective factors, the third stage: applying the Frequency Ratio (FR), Shannon Entropy (SE), Bagging (BA), Random Forest (RF) and hybrid model (RF-BA) and stage four: methods validating using the system performance curve (ROC). Based on field surveys and similar studies, 12 factors affecting landslide occurrence including altitude, slope angle, slope direction, distance from fault, distance from river, distance from road, drainage density, road density, rainfall, soil, land use and lithology were identified. In the field survey, 110 landslides were identified in West Azerbaijan. 70 percent of the data were randomly selected and used for modeling and 30 percent of the data were used for validation.
ResultsIn terms of geographical directions, the southern direction with a weight of 1.49 had the greatest impact on the occurrence of landslides in the province. The least weight was related to flat areas where no landslide occurred. The results of slope factor showed that the middle slopes had the greatest effect on the occurrence of landslides, so that in low slopes due to low gravity, less landslides occur and too much slopes were related to mountainous areas that were covered with rocks and there was very thin soil that is not suitable for landslide. The study of land use factor showed that 48 percent of landslides occured in agricultural areas. The results showed that most of the landslides occurred near rivers and faults. Also, in some areas, the closest distances to the road had the greatest risk of landslide
ConclusionThe results of this study showed that the artificial intelligence models (RF and the combined model RF-BA) had the higher efficiency than the statistical models (FR and SE). The accuracy of the combined models was higher than the single models. The ROC curve results showed the accuracy of 0.92, 0.91, 0.89 and 0.88 with RF-BA, RF, FR and SE models, respectively.
Keywords: Artificial Intelligence, Bagging, Frequency ratio, Random forest, Shannon Entropy -
سابقه و هدف
عامل اصلی هدررفت خاک در مناطق خشک و نیمه خشک فرسایش بادی میباشد. در حدود 40 درصد از اراضی سطح زمین مستعد فرسایش بادی است. در سالهای اخیر در ایران، بعلت خشک شدن پهنه وسیعی از دریاچه ارومیه و پیدایش شورهزارها و دشتهای نمکی فراوان، آن را به یکی از مشکلات اساسی منطقه تبدیل نموده است. این دریاچه، میتواند به یکی از منابع اصلی گرد و غبار در شمالغرب کشور تبدیل شود. تعیین شدت جریان فرسایش بادی و بررسی عوامل موثر بر آن، در نوع روش مقابله با این مشکل موثر است. اندازهگیری صحرایی قابل اطمینان میزان هدررفت خاک، در صورت نبود تجهیزات رضایت بخش، امکان پذیر نخواهد بود. نمونه-گیرهای متعددی تاکنون توسعه یافته است، قابل توصیهترین آنها، نمونهگیرBSNE (Big Spring Number Eight) میباشد که اولین بار توسط دونالد فریر برای جمع آوری ذرات معلق، ساخته شد و مورد بهره برداری قرار گرفت.
مواد و روشهابه منظور به دام انداختن ذرات معلق و جهشی حاصل از فرسایش بادی، تعداد 14 دیرک که روی هر کدام چهار نمونه گیرBSNE در ارتفاعهای15/0- 5/0- 1 و 2 متری از سطح خاک نصب گردیده بود در یک الگوی دایرهای شکل به شعاع 100 متر در زمینی به مساحت 14/3 هکتار نصب گردید. همچنین جهت به دام انداختن ذرات خزشی، تعداد 14 عدد تله رسوبگیر که دهانه آن هم تراز با سطح زمین بود، به فاصله شعاعی 20 سانتیمتر از هر دیرک نصب گردید و به مدت 6 ماه (اسفند 1395 تا مرداد 1396) ذرات فرسایش یافته، جمع آوزی و توزین گردید. سپس شدت جریان ذرات معلق، جهشی و خزشی محاسبه گردید.اطلاعات هواشناسی در طول مدت اجرای تحقیق از اداره هواشناسی خسروشهر که در نزدیکترین فاصله ممکن از منطقه مورد مطالعه قرار داشت، اخذ گردید. به منظور بررسی تاثیر زمان نمونهبرداری بر روی شدت جریان معلق، جهشی و خزشی، آزمایشی به صورت طرح کاملا تصادفی در سه تکرار طراحی شد. برای مقایسه میانگینها از آزمون دانکن استفاده گردید. تجزیهی آماری از طریق به کار گیری نرم افزار SPSS و رسم نمودارها با نرم افزار EXCEL صورت گرفت. جهت تعیین نیمرخ عمودی شدت جریان ذرات معلق از شدت جریان ذرات معلق جمع آوری شده از نمونهگیرهای BSNE در چهار سطح ارتفاع مختلف استفاده شد.
یافتههانتایج نشان داد که اثر زمان نمونهبرداری بر شدت جریان خزشی، جهشی و معلق در سطح احتمال 1 درصد (01/0 ≤p) و بر روی شدت جریان کل در سطح احتمال 5 درصد (05/0 ≤p) معنیدار بود. نتایج مقایسه میانگین بیانگر این بود که بیشترین میانگین شدت جریان کل در ماههای اسفند 95 و تیر 96 (به ترتیب 091/2 و 0153/2 تن بر هکتار در ماه (به خاطر بالا بودن حداکثر سرعت باد (به ترتیب 16 و 18 متر بر ثاینه) و نبود پوشش گیاهی در اسفند ماه و خشک بودن خاک در تیر ماه (بارندگی صفر میلیمتر) اتفاق افتاد. کمترین میانگین شدت جریان کل نیز در ماه فروردین (1007/0 تن بر هکتار در ماه) به خاطر بالا بودن بارندگی (3/78 میلی متر) و رطوبت بالای خاک دیده شد. در کل، میزان فرسایش بادی در منطقه مورد مطالعه، 028/11 تن در هکتار در سال بدست آمد. شدت جریان ذرات معلق با افزایش ارتفاع از سطح خاک کاهش یافت و تابع توانی بهترین تابع برای تشریح این تغییرات بود.
نتیجه گیریبین شدت جریان معلق، خزشی (بخش مربوط به فرسایش بادی) و کل با مجموع بارندگی ماهانه رابطه عکس و با سرعت باد رابطه مستقیم وجود داشت. میانگین شدت جریان کل در اسفند و تیر ماه بیشترین مقدار و فروردین ماه کمترین مقدار بود. نتایج حاکی از آن بود که بخش بزرگی از ذرات، در ارتفاع زیر 15 سانتیمتری از سطح خاک در حال حرکت است.
کلید واژگان: تله رسوب گیر, شدت جریان ذرات, فرسایش بادی, نمونه گیر BSNEBackground and objectivesThe main reason for soil loss in arid and semiarid regions is wind erosion. About 40 percent of lands have potential to wind erosion. In Iran due to the drying of a large area of the Lake Urmia and creating the salt marshes and abundant salt plains, it has recently been one of the main problem in this region. Due to the location of this lake, it will become one of the main sources of dust and wind erosion in northwestern of Iran. Determination of the wind erosion flux and its components will be useful for choosing appropriate solutions for this problem. Reliable field measurement of the amount of soil loss will not be possible if there is no satisfactory equipment. Several wind erosion samplers have been developed so far. But the most recommendable one is the BSNE (Big Spring Number Eight) sampler that was made and used by Donald Fryrear to gather the suspended particles.
Materials and methodsIn order to trap the suspension and saltation particles from the wind erosion, 14 poles with four BSNE samplers installed on each of them at height of 0.15, 0.5, 1 and 2 m above the soil surface were installed in a circular pattern with a 100 m radius on a land area of 3.14 ha. Also, in order to trap the creeping particles, 14 sediment traps which the opening of them was in the same level with ground were installed at a radial distance of 20 cm from each BSNE pole. For 6 months (from March - August 2017) the eroded particles were collected and weighed. Then the suspension (Isus), saltation (Isal) and creeping (Ic) fluxes were calculated.Meteorological information was obtained from Khosroshahr Weather Agency during the research period, which was at the closest distance from the study area. In order to investigate the effect of sampling time on suspension, saltation and creeping fluxes, a completely randomized experiment was designed with three replications. Duncan's test was used to compare the means. Statistical analysis was performed by SPSS software and charts drawn by EXCEL software. In order to determine the vertical profile of the suspension flux, the data obtained from the BSNE samplers at four heights (0.15, 0.5, 1 and 2 m ) was used.
ResultsFindings of this study showed that the effect of sampling time was significant on Ic, Isal and Isus (p≤0.01) and on total flux (It)(p≤0.05). The results of mean comparing showed that the highest of It was obtained in March and July (2.091 and 2.0153 ton.h-1.mon-1, respectively) due to the high speed of strongest wind (16 and 18 m.s-1, respectively) and lack of plant cover in March and dry soil surface in July (Monthly rainfall was zero). The lowest of It was obtained in April (0.1007 ton.h-1.mon-1) due to high monthly rainfall (78.3 mm) and high moisture of soil surface. Totally, the wind erosion in the study area was 11.028 ton.h-1.y-1. The Isus decreased with increasing the height of soil surface and the power equation was the best one to explain these profile.
ConclusionThere was a negative correlation between Ic (wind erosion section), Isus and It fluxes with monthly rainfall and positive correlation with speed of strongest wind. The mean It was maximum in March and July and minimum in April. The results showed that a large part of the particles were moving at a height of less than 15 cm above the soil surface.
Keywords: BSNE Sampler, Particles flux, sediment trap, Wind erosion -
یکی از راهکارهای اصلی بهبود شرایط فیزیکی خاک های تحت کشت، اضافه کردن اصلاح کننده های آلی و معدنی به خاک می باشد. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر سه نوع ماده اصلاحی شامل هومات پتاسیم، پرمرغ و ورمی کمپوست با درصدهای وزنی متفاوت بر روی خصوصیات فیزیکی خاک و در سطوح مختلف رطوبتی در شرایط مزرعه (تحت کشت گندم) اجراء گردید. طرح به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. مواد اصلاح کننده به طور یکنواخت تا عمق 10 سانتی متری با خاک مخلوط و تیمارهای رطوبتی اعمال شد. قبل و بعد از آزمایش از کرت ها نمونه برداری به عمل آمد. پارامترهای فیزیکی شامل: جرم مخصوص ظاهری (Bd)، رطوبت های ظرفیت مزرعه ای (FC) و نقطه پژمردگی دائم (PWP)، پایداری خاکدانه های مرطوب (WAS)، هدایت هیدرولیکی اشباع (KS)، مقاومت فروروی (PR)، شیب منحنی رطوبتی در نقطه عطف (Si)، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD) و بعد فراکتالی جرمی خاکدانه ها (Dm) محاسبه گردید. نتایج نشان داد مصرف مواد آلی موجب کاهش Bd (89%) و افزایش FC ،PWP (87% و 91%) Ks و WAS (3/7 و 2/5 برابر) می گردد. با افزایش سطوح رطوبتی و مقدار ماده آلی بخصوص هومات پتاسیم، میزان Si کاهش یافت (101%). PR با افزایش سطوح رطوبتی کاهش یافت. بر خلاف انتظار با افزایش میزان ماده آلی،Dm و MWD کاهش یافت. مواد آلی در زمان های طولانی تر و در رطوبت های بالا موجب بهبود پایداری خاکدانه ها می گردد. با توجه به تاثیر مثبت مواد آلی بر بسیاری از پارامترهای فیزیکی خاک، این مواد بخصوص پرمرغ بعلت ارزان تر و دردسترس بودن، برای اصلاح خاک ها پیشنهاد می گردد.
کلید واژگان: پایداری خاکدانه ها, رطوبت خاک, ساختمان خاک, کودهای آلی, مواد اصلاح کنندهIntroductionDestruction of soil structure and reduction of soil organic matter are major problems of cultivated soils which result from improper tillage operations, excessive consumption of chemical fertilizers and low consumption of organic and green fertilizers. One method for maintaining sustainable agriculture is to add organic and inorganic amenders. By producing resistant aggregates, organic matters improve soil structure and enhance soil permeability, FC moisture and water availability capacity. Furthermore, through enhancing organisms’ activities, especially earthworms, organic matters improve soil hydraulic conductivity and reduce bulk density. Organic matters may be added to soil through different way, however, the effect of each one on the soil’s physical properties is different. Chicken feather (CF) is readily available through henhouses and slaughterhouses, however, significant amounts of CF are destroyed by burning and burying them. Potassium Humate (PH) is a potassium salt from humic acid. Humic acid is extracted from various natural sources such as humus, peat, lignite and coal. Vermicompost (VC) is a compost which is produced by a non-thermal process. The impact of CF on different soil properties has not been studied yet. Accordingly, we investigated the impact of adding differing weight percentages of three types of amenders (PH, CF and VC) on the physical properties of soil under wheat cultivation at different moisture levels.
Materials and MethodsThe experiment was conducted in factorial form based on randomized complete block design with 27 treatments in three replications. The first factor included the above-mentioned amenders; the second factor included three weight levels of these amenders (0%, 2.5% and 5%); the third factor included three moisture levels (0.5FC, 0.7FC and 0.9FC). The amenders were uniformly mixed with the soil up to the depth of 10 cm; then, wheat seeds were planted and moisture treatments were carried out during the growth period (from late April 2016 to September 2016). The soil moisture of the plots was controlled during the experiment period using the gravimetric method. For investigating the changes in the soil’s physical properties, samples (disturbed and undisturbed) were taken from the plots before and after the experiment. The following physical parameters were measured: bulk density (BD), soil moisture in field capacity (FC), permanent wilting point (PWP), wet aggregate stability (WAS), saturated hydraulic conductivity (KS), penetration resistance (PR), retention curve slope at inflection point (Si), mean weight diameter of aggregates (MWD) and mass-size fractal dimension of aggregates (Dm). Statistical analysis was done by SPSS software and means were compared via Duncan test. Tables and graphs were generated by Excel software.
Results and DiscussionVariance analysis and means comparison indicated that using amenders reduced bulk density for 89%. Reduced bulk density was caused by high keratin (91%) in CF, high porosity and the production of coarse pores in soil. On the other hand, VC with many pores led to increased aggregation and reduced bulk density.
Results revealed that consuming CF increased soil moisture to field capacity (FC) (87%). CF had more significant impacts on increasing FC at high moisture levels. Thanks to its keratin structure, feather operates like a sponge which enhances soil porosity; hence, it absorbs more moisture and improves FC. Furthermore, results indicated that increasing the amounts of amenders led to increased soil moisture in PWP (91%). By increasing the amount of amenders in soil, aggregation and soil porosity increased which led to enhanced PWP.
Large amounts of CF, PH and soil moisture (0.9FC) resulted in 3.7 times enhancement of Ks. CF led to the production of large soil pores and reduced soil density which resulted in improved soil structure and increased Ks. Thanks to its adhesion properties, PH increased Ks.
Increasing the amount of amenders and the level of soil moisture in all three types of organic matters (especially CF) caused the 2.5 times enhancement of WAS.
The results revealed that increasing soil moisture and amenders led to reduced Si (101%). Given all three types of amenders, PH had the highest impact on the reduction of Si. Moreover, soil penetration resistance (PR) was reduced as a function of increasing the soil moisture level.
Contrary to the expectation, MWD was reduced as a result of increasing amenders. Furthermore, it was found that, given little soil moisture, increasing the amount of amenders resulted in increased Dm; however, given high soil moisture, increasing the amount of amenders led to decreased Dm. Thus, it should be noted that adding amenders improved the stability of aggregates over long time periods and at high soil moisture levels.ConclusionOne major strategy for improving soil physical and chemical properties is using modifiers, especially organic matters. In this study, we investigated the impact of chicken feather on physical properties of soil and compared its effect with those of potassium humate and vermicompost under different levels of soil moisture and wheat cultivation.
The results indicated that consuming amenders resulted in reduced Bd but increased FC, PWP, Ks and WAS.
In other words, it improved physical properties of soil. Moreover, Si decreased as a result of increasing soil moisture and organic matters. Among the three types of amenders, potassium humate had the highest impact on reducing Si. PR was reduced as a function of increasing soil moisture. However, increasing organic matter led to decreased MWD. Furthermore, it was unexpectedly found that, given low soil moisture, Dm increased as a result of increasing the organic matters weight. Nevertheless, in high levels of soil moisture, Dm decreased as a function of increasing organic matter. Thanks to positive impacts of organic matters (especially CF which is cheaper and more accessible than other amenders) on soil’s physical properties, they are highly recommended for soil improvement. Regarding future studies, investigation of the effect of these amenders on soil chemical properties under different soil textures is suggestedKeywords: Amenders, Organic fertilizers, Soil moisture, Soil structure, Stability of aggregates
- 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.