شوری خاک یکی از چالش‌های مهم کشاورزی پایدار در مناطق خشک و نیمه‌‌خشک است. تجمع نمک‌ها در ناحیه‌ رشد ریشه بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک ‌از جمله فشار اسمزی، نفوذپذیری و هدایت هیدرولیکی تأثیر گذاشته و در نتیجه آن رشد و نمو بیش‌تر گیاهان زراعی و باغی یا مختل می‌شود و یا به‌طور کامل متوقف می‌گردد. هدف از پژوهش حاضر بررسی کاربرد مدل‌های ‌شوری‌زدایی به‌منظور ارائه برنامه تناوب زراعی اصلاح و بهسازی خاک‌های شور و سدیمی است. بدین منظور آزمایشی با دو تیمار و سه تکرار در اراضی به مساحت ٤٥٠٠٠ هکتار واقع در استان خوزستان که کلاس شوری و سدیمی بودن آن در کلاس S4A3 قرار داشت انجام شد. در تیمار نخست از هیچ‌گونه ماده اصلاح کننده استفاده نگردید و فقط با کاربرد یک متر عمق آب آبشویی در چهار تناوب 25/0 متری اجرا شد. لیکن در تیمار دوم، گچ با درجه خلوص 78% به اندازه ده تن در هکتار استفاده و سپس عملیات آبشویی به روش غرقاب متناوب و یک متر عمق آب آبشویی انجام گردید. نمونه‌های خاک پیش، حین و پس از کاربرد هر تناوب آبیاری از اعماق25-0، 50-25، 75-50، 100-75، 125-100، 150-125 سانتی‌متری برداشت و تجزیه‌های فیزیکی و شیمیایی مورد نظر بر روی آن‌ها اعمال شد. نتایج نشان داد که از میان مدل‌های مورد بررسی، مدل لگاریتمی از کارآیی بهتری برای تخمین مقدار آب مورد نیاز برای اصلاح خاک‌های شور و سدیمی برخوردار است. بر اساس مدل به‌دست آمده، مقدار خالص آب لازم برای کاهش مقدار شوری اولیه خاک محاسبه و در نهایت برای بهسازی خاک‌های شور و سدیمی، برنامه تناوب زراعی اصلاحی اراضی در دو گزینه ارائه گردید. گزینه نخست با آبشویی مقدماتی و کشت جو در استمرار آبشویی در اولویت بود و گزینه دوم با آبشویی مقدماتی و کشت یونجه در استمرار آبشویی در اولویت‌ بعدی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که گنجاندن یک برنامه‌ی تناوب زراعی به همراه آب آبشویی، ضمن آبشویی مؤثر نمک‌های محلول از نیمرخ خاک، موجب صرفه‌جویی قابل‌توجه در میزان آب مصرفی می‌گردد. Manuscript profile

روابط آب و خاک به قدری پیچیده هستند که پیشرفتهترین مدلهای ریاضی نیز به سختی قادر به شبیهسازی دقیق آنها میباشند. منحنی رطوبتی و هدایتهیدرولیکی غیراشباع، از جمله عوامل مهم در بررسی حرکت آب در خاک هستند. بهعلت تغییرپذیری بالا و پیچیدگی خاک، بدست آوردن ویژگیهای هیدرولیکی خاکبهطور مستقیم دشوار، وقتگیر و هزینهبر بوده و بنابراین لازم است با استفاده از روشهای غیرمستقیم تخمین زده شوند. هدف از این پژوهش، تعیین بُعد فرکتالیمنحنی رطوبتی خاک با استفاده از مدلهای فرکتالی و بررسی رابطه بین بُعد فرکتالی منحنی رطوبتی با پارامترهای هیدرولیکی، درصد رس، سیلت و شن خاک در یکپهنه 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 ازمدلهای فرکتالی میتوان پارامترهای آن را بهصورتی کمّی بیان کرد. همچنین نتایج نشان داد که هر چه مقدار شن در خاک افزایش یابد، بُعد فرکتالی کاهش مییابد،لیکن درصد رس با بُعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft رابطهای مستقیم و خطی دارد. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش مقدار رس در خاکهای مورد مطالعه،مقدار بُعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft ( Dm ( افزایش و با افزایش مقدار شن، بُعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft ( Dm ( کاهش مییابد. Manuscript profile

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 کیفیبیان می شود، یکی از روش های نسبتاً نوین برای توصیف کمّی ساختمان خاک، کاربرد مفهوم هندسه فرکتالی است. با به کار بردن هندسه فرکتالی در تعیین پایداریساختمان خاک و مقایسه آن با روش های کلاسیک، می توان به درکی بهتر از ساختمان خاک دست یافت. هدف از این پژوهش، کمّی سازی ساختمان خاک با استفاده ازمدل 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 روشالک 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 وSposito ، تعداد اندازه - Mandelbrot و جرم اندازه - Tyler و Wheatcraft بُعد فرکتالی نمونه ها بدست آمد. نتایج نشان داد که دامنه بُعد فرکتالی مدل جرم اندازه - Rieuو 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 بُعد جرم اندازه مدل - Rieu و Sposito بود. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش بُعد 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. Manuscript profile

ماده آلی خاک به دلیل تاثیر بر روی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک به عنوان شاخصی از کیفیت خاک و حاصلخیزی آن محسوب می‌گردد. هدف از این پژوهش بررسی اثر رطوبت بر رفتار طیفی خاک به‌منظور برآورد مقدار ماده آلی با استفاده از روش طیفی‌سنجی مرئی- مادون‌قرمز نزدیک بود. همچنین عملکرد روش‌های مختلف پیش‌پردازش در مدل‌سازی مقایسه شد. به همین منظور تعداد 50 نمونه خاک از لایه سطحی (0 تا 30 سانتی‌متر) به‌صورت تصادفی از برخی از شهرستان‌های استان تهران جمع‌آوری شد. نمونه‌ها هوا خشک شده و از الک 2 میلی‌متری عبور داده شدند. مقدار ماده آلی و بافت خاک در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. برای اندازه‌گیری بازتاب طیفی، نمونه‌های خاک در آون خشک (105 درجه، به مدت 24 ساعت) و با سطوح 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی (گرم آب/ گرم خاک) رطوبت‌دهی شدند. سپس بازتاب طیفی نمونه خاک‌های موردمطالعه با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی در دامنه طول‌موج مرئی- مادون‌قرمز نزدیک (2500-350 نانومتر) در تاریکخانه اندازه‌گیری شد.نتایج حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که روش پیش‌پردازش 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. Manuscript profile

آلودگی زدایی خاک های آلوده به مواد نفتی برای حفاظت بهینه از منابع آب و خاک بسیار ضروری است. هرگونه آلودگی زدایی چنین خاک های مستلزم ارزیابی کمی ویژگی های هیدرولیکی خاک در حضور این آلاینده ها می باشد. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی نگهداشت خاک و اثر مقدار NAPLبر توانایی نگهداشت خاک در شرایط سه فازی NAPL-آب-هوا بود. بدین منظور، منحنی های نگهداشت خاک در سه نسبت اولیه ی 75-25، 50-50 و 25-75 NAPL-آب بوسیله ی دستگاه ستون آویزان تعیین شد. سپس منحنی های نگهداشت خاک توسط سه مدل ون گنوختن، بروکس-کوری و کمپبل برآورد شد. همچنین، دقت مدل های هیدرولیکی بوسیله ی آماره های ME، RMSE، EF، CD وCRM آزموده شد. نتایج نشان داد که مقدار پارامترهای توزیع تخلخل و نقطه ورود هوا در مدل های هیدرولیکی با افزایش LNAPL در محیط سه فازی کاهش یافت. بنابراین شیب و مکش نقطه ورود هوا در منحنی های نگهداشت خاک در سیستم های سه فازی افزایش می یابد. همچنین در مقدار معینی فاز مایع، مکش بیشتری برای زهکشی مایع خاک در سیستم های سه فازی NAPL-آب-هوا نسبت به دو فازی آب-هوا لازم است. بنابراین خاک نگهداشت بیشتری برای سیستم های سه فازی دارد. همچنین مقدار آماره ها نشان داد که مدل ون گنوختن برآورد مناسب تری از منحنی نگهداشت NAPL در سیستم سه فازی دارد. Manuscript profile

ویژگی‌های هیدرولیکی خاک اهمیت زیادی در چرخۀ آبی طبیعت دارند. هدف از انجام این پژوهش، امکان‌سنجی استفاده از اطلاعات طیفی خاک در گستره مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی (2500-350 نانومتر) به‌منظور برآورد پارامتریک ویژگی‌های هیدرولیکی خاک بود. بدین منظور، بازتاب ابرطیفی نمونه‌های خاک با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر و به کمک روش‌های استاندارد اندازه‌گیری شد. پس از انجام پیش‌پردازش‌های طیفی، همبستگی بین مقادیر بازتاب در هر یک از طول موج‌های منحنی‌های حذف پیوستار طیفی با پارامترهای هیدرولیکی مدل معلم- ون‌گنوختن ( ، n و Ks*) مورد بررسی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش رگرسیون مرحله‌ای چندگانه، روابط ریاضی مربوطه پی‌ریزی و تحت عنوان توابع انتقالی طیفی پارامتریک (PSTFs) نامگذاری شدند. بر اساس نتایج، بیشترین ضریب همبستگی بین متغیرها در طول موج‌های نزدیک به 550 و 2300 نانومتر (برای پارامترهای و n ) و 1927 نانومتر (برای پارامتر Ks*) به‌دست آمد. توابع انتقالی طیفی دقت تقریباً یکسانی در برآورد پارامترهای (54/0=R) و n(58/0=R) نشان دادند. در حالی‌که این توابع، بهترین تخمین‌ها را برای پارامتر Ks*با ضریب همبستگی (R) برابر با 76/0 نشان دادند. با استفاده از توابع انتقالی طیفی، مقدار رطوبت خاک به ازای تمامی پتانسیل‌های ماتریک با متوسط RMSE برابر cm3 cm-3 017/0 برآورد شد. بر اساس نتایج این پژوهش، اگرچه پارامترهای هیدرولیکی تخمینی با دقت بسیار بالایی همراه نبودند، لیکن این رویکرد ضمن آن‌که می‌تواند به عنوان کاربرد نوینی از طیف‌سنجی خاک مطرح شود، می‌تواند به عنوان روشی غیرمستقیم برای برآورد پارامتریک ویژگی‌های هیدرولیکی خاک نیز معرفی شود. Manuscript profile

ویژگی‌های هیدرولیکی خاک اثری مهم بر جریان آب، انتقال املاح و گازها در محیط خاک داشته و اهمیتی بسیاردرمطالعات هیدرولوژیک دارند. اگرچه اخیراً اطلاعات طیفی خاک در گستره مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی به عنوان روشی کم هزینه، سریع و غیرمخرب در تخمین ویژگی‌های مبنایی خاک مورد استفاده قرار گرفته، لیکن مطالعات بسیار اندکی در مورد برآورد ویژگی‌های هیدرولیکی خاک به کمک داده‌های طیفی خاک صورت گرفته است. هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکرد داده‌های طیفی خاک در مقایسه با ویژگی‌های مبنایی خاک به عنوان متغیرهای ورودی توابع انتقالی در مطالعه وضعیت نگهداشت آب در خاک بود. بدین منظور، تعداد 174 نمونه خاک جمع‌آوری و منحنی‌های بازتاب طیفی آنها در گستره 2500-350 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی اندازه‌گیری شد. برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک به همراه مقادیر رطوبت در پتانسیل های ماتریک 330-، 1000-، 3000-، 5000-، 10000- و 15000- سانتی‌متر به روش صفحات فشاری اندازه‌گیری شد. چهار سناریو شامل توابع انتقالی طیفی (STFs)، توابع انتقالی خاک (PTFs)، توابع انتقالی مرکب (SPTFs) و توابع انتقالیRosetta مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. بر پایه نتایج به‌دست آمده، همبستگی بالا و معنی‌داری در سطح 1 درصد بین ویژگی‌های مبنایی و هیدرولیکی خاک با مقادیر بازتاب طیفی به‌ویژه در گستره مادون قرمز میانی مشاهده شد. STFsدر مقایسه با دیگر توابع انتقالی، دقت بیشتری (011/0=RMSR سانتی‌متر مکعب بر سانتی‌متر مکعب، 60/0<R2) در برآورد رطوبت خاک در همه مکش‌ها به ویژه در بخش میانی و انتهای خشک منحنی رطوبتی داشت. از طرفی، SPTFs و PTFs دقت تقریباً یکسانی داشتند، با این تفاوت که در انتهای مرطوب منحنی رطوبتی (330- و 1000- سانتی‌متر)، PTFs برآورد‌های نسبتاً بهتری ارایه کردند. تخمین‌های Rosetta در مقایسه با سه تابع انتقالی دیگر، دقتی کمتر در همه مکش‌ها به ویژه در انتهای مرطوب منحنی رطوبتی داشتند. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد داده‌های طیفی خاک می‌توانند به عنوان روشی غیرمستقیم در مطالعه وضعیت نگهداشت آب در خاک مورد استفاده قرار گیرند. Manuscript profile

توابع پارامتریک نگهداشت آب در خاک از پارامترهای مهم برای مدل های حفاظت آب و خاک می باشند. هدف از انجام این پژوهش، امکان سنجی استفاده از اطلاعات طیفی خاک به منظور اشتقاق توابع انتقالی طیفی برای برآورد مقدار نگهداشت آب در خاک بود. از این رو، بازتاب ابرطیفی خاک در گستره مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی (2500-350 نانومتر) با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر اندازه گیری و پس از انجام (پیش)پردازش های لازم، همبستگی بین باندها با مقدار رطوبت خاک به ازای پتانسیل های ماتریک 15000-، 10000-، 5000-، 3000- و 330- سانتی متر مورد بررسی قرار گرفت. سپس توابع انتقالی به روش های رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) و PLSR توأم با نمونه برداری مجدد (Bagging-PLSR) پی ریزی و تحت عنوان توابع انتقالی طیفی نقطه ای (PSTFs) نامگذاری شدند. نتایج نشان داد توابع انتقالی طیفی توانایی قابل قبولی برای برآورد مقدار نگهداشت آب در خاک دارند. توابع انتقالی طیفی حاصل از روش PLSR دارای دقت نسبتاً بیشتری (cm3 cm-3 022/0-012/0RMSE=) در مقایسه با توابع بدست آمده از روش Bagging-PLSR (cm3 cm-3 029/0-012/0RMSE=) برای برآورد مقدار رطوبت حجمی خاک در هر یک از پتانسیل های ماتریک خاک بودند. از طرفی، در هر دو روش مقدار رطوبت خاک در پتانسیل های ماتریک 15000- ، 10000- و 5000- با دقت بیشتری نسبت به مقدار رطوبت در پتانسیل های ماتریک 3000-، 1000- و 330- سانتیمتر برآورد شد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که توابع انتقالی طیفی می توانند به عنوان یکی از روش های غیر مستقیم برای مطالعه وضعیت نگهداشت آب در خاک به ویژه در مکش های بالاتر مورد استفاده قرار گیرند. Manuscript profile

برآورد صحیح مقدار تبخیر و تعرق اهمیت زیادی در حفاظت بهینه از منابع آب موجود در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. زیرا، تبخیر و تعرق بخش مهمی از بیلان آبی مناطق خشک و نیمه خشک است. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارآیی مدل SEBAL برای تخمین تبخیر و تعرق در یک منطقه نیمه خشک بود. این پژوهش در بخشی از حوزه آبخیز زنجان رود واقع در استان زنجان که کشت غالب آن گندم آبی و دیم است، انجام شد. با استفاده از تصاویر سنجنده های MODIS (Terra/Aqua)و TM (Landsat-5)، امکان استفاده از مدل SEBAL با داده های بدست آمده از سنجنده های مختلف طی ماه‌های خرداد تا مرداد 1387 بررسی شد. سپس تبخیر و تعرق روزانه برآورد شده توسط مدل SEBAL برای اراضی آبی و دیم زیر کشت گندم، با استفاده از ارقام دو تشتک تبخیر ارزیابی شد. نتایج آماره های ارزیابی نشان داد، مدل SEBAL از کارآیی مناسبی برای تخمین تبخیر و تعرق واقعی اراضی زیر کشت گندم آبی (25/1 -49/0RMSE= ) و دیم (48/2 -3/1RMSE= ) برخوردار است. این مدل، تبخیر و تعرق اراضی آبی را درمقایسهبااراضی دیم بادقتی مطلوب تر برآورد نمود. همچنین، نتایج نشان داد که دقت تصاویر سنجنده TM دو و نیم برابر بیشتر از تصاویر MODIS می باشد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که سنجنده TM مستقر بر ماهوارهLandsat می تواند با دقتی بیشتر نسبت به سنجنده MODIS مستقر بر ماهوارهTerra مقدار تبخیر و تعرق واقعی را برای منطقه مورد مطالعه برآورد کند. Manuscript profile

بررسی اثرات متقابل شوری و عناصرغذایی اهمیتی فراوان در مدیریت بهینه منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. هدف از این پژوهش، مدل‌سازی واکنش گیاه کلزا (Brassica napus L.) به شوری به هنگام وجود کمبود نیتروژن بود. بدین منظور، مدل‌های مبنایی باروری خاک شامل لیبیگ- اسپرنگل (LS) و میچرلیخ- بال (MB) که تنها برای پاسخ گیاه به یک عامل محدودکننده غذایی پیشنهاد شده‌اند، به گونه‌ای اشتقاق یافتند که بتوان از آنها برای تنش‌های توأمان شوری و کمبود ازت استفاده کرد. به منظور دستیابی به داده‌های مورد نیاز و آزمون مدل‌های پیشنهادی، آزمایشی پنج سطح شوری آب آبیاری شامل آب غیرشور، 3، 6، 9 و 12 دسی زیمنس بر متر و چهار سطح کود ازتی شامل 0، 75، 150 و 300 میلی‌گرم ازت در کیلوگرم خاک در سه تکرار انجام شد. نتایج حاصل از خروجی مدل‌ها با استفاده از آماره‌های خطای بیشینه (ME)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (CD)، کارآیی مدل (EF) و ضریب خطای تجمعی (CRM) با یکدیگر مقایسه شدند. تجزیه و تحلیل این آماره‌ها نشان داد که مدل پیشنهادی LS برای برآورد عملکرد نسبی دانه در سطوح نیتروژن خاک نسبت به سایر مدل‌ها مناسب‌تر است. حال آنکه مدل پیشنهادی MB در سطوح شوری آب آبیاری و ترکیب سطوح شوری و نیتروژن توانست نسبت به دیگر مدل‌ها برآوردی بهتر ارائه دهد. بدین‌ترتیب می‌توان نتیجه گرفت که مدل‌های پیشنهادی با دقتی مناسب قادر به پیش‌بینی اثرات متقابل شوری و کمبود نیتروژن می‌باشند. Manuscript profile

ارزیابی کمی ویژگی های هیدرولیکی خاک های آلوده به مشتقات نفتی برای حفاظت بهینه از منابع آب و خاک ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی اثر حضور نفت سفید بر ویژگی های هیدرولیکی خاک بود. بدین منظور، منحنی های نگهداشت و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک برای نفت سفید و آب به ترتیب به وسیله ی دستگاه ستون آویزان و روش بار ثابت تعیین شدند. پارامترهای منحنی های نگهداشت خاک، برای آب و نفت سفید بر اساس مدل های ون گنوختن، بروکس-کوری و کمپبل برآورد شد. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع به عنوان تابعی از پتانسیل ماتریک خاک به وسیله ی مدل های معلم-ون گنوختن، معلم - بروکس -کوری، بوردین - بروکس-کوری و کمپبل تعیین شد. نتایج نشان داد به دلیل کشش کمتر نفت سفید، این سیال نسبت به آب با نیروی کمتری در خاک نگهداشت می شود. همچنین، مقدار پارامترهای توزیع تخلخل تقریبا بدون تغییر و نقطه ورود هوا در سیستم دو فازی نفت سفید-هوا نسبت به آب-هوا افزایش یافت.نسبت پتانسیل ماتریک خاک برای نفت سفید 48/0 پتانسیل ماتریک خاک برای آب در یک حجم مایع خاک یکسان بود. مقدار فاکتور مقیاسی لورت 39/0 و فاکتور مقیاسی پیشنهاد شده در این پژوهش 49/0 بود که نشان می دهد فاکتور مقیاسی پیشنهادی با دقت بیشتری منحنی نگهداشت سیالات را برآورد می کند. همچنین به دلیل لزوجت بیشتر نفت سفید و نگهداشت کمتر خاک برای این سیال، هدایت هیدرولیکی اشباع و غیر اشباع خاک برای نفت سفید کمتر از آب بود. Manuscript profile

برآورد رطوبت خاک سطحی برای مدیریت بهینه منابع آب و خاک ضروری است. رطوبت خاک سطحی، متغیری مهم در چرخۀ آبی طبیعت است که نقش مهمی در تعادل جهانی آب و انرژی به واسطه تاثیر بر فرآینده های هیدرولوژیک، اکولوژیک و هواشناسی دارد. رطوبت خاک به دلیل تغییر پذیری ویژگی های خاک، توپوگرافی، پوشش گیاهی و پویایی نیوار در زمان و مکان تغییر می کند. اندازه گیری رطوبت خاک، به طور مستقیم با استفاده از روش های درجا مانند نوترون متر و TDR یا به طور غیر مستقیم به وسیله توابع انتقالی و یا سنجش از دور انجام می شود. از آنجا که اندازه گیری های درجا معمولا در پهنه های وسیع هم هزینه بر و هم زمان بر می باشند، برای برآورد رطوبت خاک در مقیاس های مکانی بسیار بزرگ، می توان روش هایی همچون سنجش از دور را به کار گرفت. هدف از انجام این پژوهش، برآورد رطوبت خاک سطحی با استفاده از شاخص های NDVI، NDMI و LST بود. بدین منظور با استفاده از تصاویر MODIS 1B شاخص های مورد نظر استخراج و با داده های زمینی رطوبت خاک واسنجی و اعتبارسنجی شدند. در این پژوهش، منطقه مورد مطالعه تشریح گردید و سپس با استفاده از شاخص های استخراج شده، مدل برآورد رطوبت خاک به دست آمد. نتایج نشان داد بین مقادیر رطوبت خاک سطحی با شاخص های NDVI، NDMI و LST همبستگی مناسبی (66%) وجود دارد. نتایج صحت سنجی مدل برآورد رطوبت خاک نیز نشان داد که این مدل با میانگین خطای کمتر از 018/0 ، قادر به پیش بینی رطوبت خاک سطحی است، این مقدار خطای اندک، نشان دهنده دقت زیاد مدل پیشنهادی برای برآورد رطوبت خاک سطحی می باشد. Manuscript profile

ساختمان خاک، شاخصی مهم برای مدیریت بهینۀ منابع خاک و آب می باشد. زیرا به گونه ای مستقیم، بر بسیاری از ویژگی های فیزیکی خاک همچون مقدار آب، هدایت آبی، گرما، تهویه ، جرم ویژۀ ظاهری و تخلخل خاک اثر می گذارد. لیکن به دلیل پیچیدگی ساختمان خاک، توصیف کمّی آن دشوار می باشد. یکی از روش های نوین برای توضیح کمّی ساختمان خاک، استفاده از مفهوم هندسۀ فرکتالی است. در این روش، با تعیین بُعد فرکتالی خاکدانه ها می توان وضعیت پایداری آنها را در مقیاس های مختلف به صورت کمّی بررسی کرد. هدف از این پژوهش، کمّی سازی ساختمان خاک با استفاده از شاخص های کلاسیک و مقایسۀ آن با بُعد فرکتالی به دست آمده برای خاکدانه های خاک در یک پهنۀ گسترده بود. بدین‌منظور، تعداد 41 نمونه خاک دست نخورده از یک منطقۀ زراعی برداشت و فراوانی نسبی اندازۀ خاکدانه ها، جرم ویژۀ ظاهری و فراوانی نسبی اندازۀ ذرات خاک اندازه گیری شد. سپس میانگین وزنی و میانگین هندسی اندازۀ خاکدانه ها در دو حالت تر و خشک با استفاده از روش سری الک ها اندازه گیری شد. آنگاه برای همان نمونه ها، بُعدهای فرکتالی Mandelbrot، Tyler-Wheatcraftو Rieu-Sposito برای هر دو حالت خشک و تر تعیین شد. نتایج نشان داد که بُعدهای فرکتالی مدل تعداد اندازۀ مندل برات در سری الک خشک و مدل تعداد اندازۀ ریو - اسپوزیتو در سری الک تر با دو شاخص تجربی قطر خاکدانه ها بیشترین همبستگی را دارند. Manuscript profile

مدیریت بهینه خاک‌های شور، اهمیتی فراوان در حفاظت درست از منابع آب و خاک دارد. تجمع نمک های محلول در ناحیه رشد ریشه از بزرگترین مشکلات خاک های مناطق خشک و نیمه خشک است. برای غلبه بر این مشکل، آبشویی نمک‌های محلول از این خاک‌ها ضروری است. مهم ترین چالش در برنامه های آبشویی، برآورد صحیح مقدار آب مورد نیاز برای اصلاح خاک های شور و شور- سدیمی است. هدف از این پژوهش، ارائه مدلی تجربی برای تعیین مقدار آب آبشویی و مقایسه نتایج با برخی مدل های تجربی موجود بود. بدین منظور، آزمایش‌هایی صحرایی در منطقه جفیر واقع در جنوب غرب خوزستان با مساحت 21285 هکتار و کلاس شوری و قلیائیت S3A2 انجام گرفت. آبشویی به روش غرقاب متناوب با استفاده از شش استوانه دوگانه در یک آرایش دایره ای شکل انجام پذیرفت. در کلیه آزمایش ها، 100 سانتی متر آب در چهار تناوب 25 سانتی متری به کار برده شد. آب مورد نیاز از رودخانه کارون تأمین شد. چهار مدل ریاضی به داده های مزرعه ای برازش و بهترین مدل بدست آمد. برای منطقه مورد مطالعه، مدل توانی با ضریب تبیین 83/0 و خطای استاندارد 44/0 به عنوان مدل برتر برگزیده شد. نتایج نشان داد که روابط تجربی ارائه شده به وسیله رجب زاده (2009)، هافمن (1980) و لفلار و شارما (1977) با نتایج حاصل از اجرای آزمون های صحرایی، تطابق مناسبی ندارد. روابط ارائه شده به وسیله ریو (1957) و پذیرا و کاواچی (1981)، در مقایسه با مدل نوین ارائه شده در تخمین مقدار آب آبشویی خاک ها دارای بیش برآوردی اندکی بود. روابط ارائه شده به وسیله ورما و گوپتا (1989)، پذیرا و کشاورز (1998)، اسدی و همکاران (2013) و دیلمان (1963) نیز در مقایسه با مدل نوین دارای کم برآوردی اندکی می‌باشند. Manuscript profile

بهسازی خا ک های شور از دیدگاه حفاظت بهینه منابع خاک و آب اهمیت فراوانی دارد. در خاک های شور، عملکرد گیاه مستقیماً از مقدار املاح محلول در نیمرخ خاک و موقعیت سطح ایستابی شور متاثر می شود. نخستین گام برای بهسازی این خاک ها، کاهش شوری خاک تا حد بهینه از راه آبشویی املاح و جلوگیری از ماندابی شدن آنها است. بهسازی خاک های شور به کیفیت آب کاربردی، مقدار آب کاربردی و وضعیت زهکشی خاک بستگی دارد. هدف از این پژوهش، ارائه مدلی تجربی برای شوری زدایی خاک های شور به گونه ای بود که تنها با تغییر برخی پارامترهای محیطی و محلی بتوان آب اصلاحی مورد نیاز و حد نهایی شوری را برآورد کرد. بدین منظور، منطقه ای به مساحت 3216 هکتار در استان خوزستان با کلاس شوری و سدیمی S4A3 انتخاب شد. آزمون های صحرایی مورد نیاز با استفاده از استوانه های دوگانه و با آرایشی دایره ای، با دو تیمار و دو تکرار اجرا گردید. در تیمار نخست از هیچگونه ماده اصلاحی استفاده نشد و تنها با کاربرد ١٠٠ سانتی متر آب آبشویی در چهار تناوب 25 سانتی متری اجرا شد. لیکن در تکرار دوم، پنج تن در هکتار اسید سولفوریک به کار رفت و ادامه آبشویی با استفاده از آب آبیاری انجام شد. نمونه های خاک پیش، حین و پس از کاربرد هر تناوب آبیاری از اعماق ٠-٢٥، ٢٥-٥٠، ٥٠-٧٥، ٧٥-١٠٠، ١٠٠-١٢٥ و ١٢٥-١٥٠ سانتی متری برداشت و تجزیه های فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز بر روی آنها انجام شد. پس از دستیابی به نتایج حاصل از آزمایشات، نسبت به برازش مدل های تجربی- ریاضی اقدام شد. نتایج نشان داد که از میان مدل های مورد بررسی، مدل لگاریتمی در مقایسه با دیگر مدل ها از کارآیی بهتری برای تخمین مقدار آب لازم برای بهسازی خاک های شور برخوردار است. در نهایت، مدل پیشنهادی با میانگین وزنی آب مورد نیاز آبشویی ٣٨ سانتی متر که کمترین مقدار نسبت به سایر مدل ها است به عنوان مدل برتر انتخاب گردید. این مدل از نظر صرفه جویی در مصرف آب مورد نیاز آبشویی در رتبه نخست قرار گرفت. Manuscript profile

بخش وسیعی از کشور پهناور ایران به دلیل واقع شدن در منطقه خشک و نیمه خشک، با کمبود آب رو به رو است. در این مناطق، نه تنها منابع آب محدودترند، بلکه عوامل جوی موثر بر تبخیر با شدت بیشتری اعمال می شوند. هدف از این پژوهش، شبیه سازی تبخیر غیرماندگار از سطح خاک بدون پوشش، با استفاده از مدل پارامتریک پیشنهادی Zarei و همکاران (2009)، در شرایط متغیر رطوبتی بود. شرایط رطوبتی شامل حضور یا عدم حضور زهکش، وجود لایه غیر قابل نفوذ و سطوح مختلف ایستابی در اعماق 75، 100، 120، 150 و 200 سانتی متر بودند. بدین منظور، لایسیمترهایی از خاک با این ویژگی ها تهیه شدند و مقدار تبخیر به روش وزنی سه بار در روز در آنها اندازه گیری شد. سپس، مقدار تبخیر با استفاده از مدل پارامتریک پیشنهادی Zarei و همکاران، به صورت تابعی از افت سطح ایستابی برآورد شد. ارزیابی مدل نشان داد که بیشترین (8/98) و کمترین (8/84) کارایی، به ترتیب مربوط به سطوح ایستابی 150 و 75 سانتی متر است. نتایج نشان داد که همبستگی مناسبی میان پیش بینی های نظری با اندازه گیری ها وجود دارد، لیکن نتایج حاصل از مدل اندکی کمتر از مقادیر واقعی است. کم برآوردی مدل را می توان به تبخیر ناشی از حرکت رو به بالای آب به صورت بخار، به هم خوردن ساختمان خاک در اثر کوبیدن آن و خطای اندازه گیری با ترازو نسبت داد. Manuscript profile