در سال‌های اخیر، بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین شیوه‌ای امیدوارکننده در بهبود پیش‌بینی‌‌های عملکرد محصولات زراعی بوده است. این پژوهش با هدف ارزیابی برآورد عملکرد محصول جو آبی و دیم و نیز عملکرد کل جو تولیدی در مراکز استان‌های کشور با استفاده از داده‌های سنجش از دور و روش‌های یادگیری ماشین شامل XGBoostو SVM انجام شد. نتایج نشان داد که با استفاده از داده‌های اقلیمی، شاخص‌های خشکسالی و شاخص‌های گیاهی سنجش از دوری و الگوریتم XGBoost و SVM می‌توان به‌طور قابل‌قبولی برآورد عملکرد محصول جو را در مناطق مختلف کشور با اقلیم‌های متفاوت انجام داد. میزان خطای RMSE برای هر دو مدل، در حد قابل‌قبول بین 41/0 تا 77/0 تن در هکتار قرار داشت. با توجه به مقادیر ضریب تعیین R2 که برای الگوریتم‌های XGBoost و SVR در مدل‌سازی عملکرد کشت دیم به‌ترتیب برابر 2/0 و 22/0، در عملکرد آبی برابر 52/0 و 55/0 و برای حالت ترکیبی جو آبی و دیم برابر 66/0 و 65/0 به‌دست آمده است، می‌توان گفت که نتایج برای هر دو الگوریتم در برآورد محصول دیم نامناسب‌تر از برآورد جو آبی و نیز ترکیب جو آبی و دیم بوده است. کرنل RBF به‌عنوان مناسب‌ترین کرنل برای استفاده در الگوریتم SVM انتخاب شد. هم‌چنین در این پژوهش ضمن بررسی اثرات تغییر نسبت تقسیم داده‌های مراحل آموزش و آزمون، پارامترهای بارش، دما و تبخیر و تعرق به‌عنوان مهم‌ترین پارامترهای مؤثر بر عملکرد محصول جو برای هر دو الگوریتم در حالت‌های مختلف موردبررسی تعیین شد.

این مطالعه با هدف افزایش بهره‌وری آب، غذا و انرژی اقدام به توسعه و اعتبارسنجی ابزاری برای ارزیابی استراتژی‌های مدیریتی کشاورزی در رابطه با پیوند امنیت آب، غذا و انرژی در دو مرحله انجام شد. در بخش اول با استفاده از چارچوب حسابداری آب WA+، با هدف آنالیز پارامترهای هیدروکلیماتولوژی اقدام به محاسبه کاربرگ‌های چهارگانه منابع پایه، تبخیر و تعرق، برداشت منابع آب و بهره‌وری حوضه آبریز پلاسجان و تعیین سناریوهای مدیریتی جهت افزایش بهره‌وری شد و در بخش دوم سناریوهای مدیریتی با رویکرد پیوندی موردارزیابی و اولویت‌بندی قرار گرفت. نتایج WA+ نشان داد که در حوضه پلاسجان حجم بالای تبخیروتعرق غیرمفید بود. در بخش دوم این پژوهش، بین چهار سناریوی اصلی (48 زیرسناریو) معرفی شده جهت بهبود بهره‌وری، سناریوهای تغییر رقم و تیمار آبیاری، تغییر سطح زیرکشت و کشت دیم با آبیاری تکمیلی دارای تأثیر مثبت در شاخص بهره‌وری آب، غذا و انرژی بودند. پس از اولویت‌بندی زیرسناریوهای تأثیرگذار با مدل تصمیم‌گیری چندمعیارهTOPSIS ، زیرسناریو رقم شش گندم با تیمار آبیاری کامل بیش‌ترین تأثیر مثبت در بهره‌وری آب، غذا و انرژی را داشته و به‌عنوان سناریو شاخص برای ارزیابی بهره‌وری در مدیریت کشاورزی شناسایی شد.

یکی از روش‌های کاهش مصرف و افزایش بهره‌وری آب استفاده همزمان از مالچ و کم‌آبیاری می‌باشد. بررسی اثر مالچ و سطوح مختلف آبیاری بر روی بهره‌وری آب گیاه ریحان، آزمایشی در قالب کرت‌های خردشده اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل 4 سطح مختلف آبیاری و دو عامل خاک در دو فصل کشت بود. برای تعیین حداکثر عملکرد محصول و بهره‌وری آب از تئوری الاستیسیته استفاده شد. در تئوری الاستیسیته با مشتق‌گیری از تابع تولید شاخص بازده مصرف آب حاشیه‌ای و شاخص الاستیسسیته تعیین می‌شود. نتایج در فصل اول کشت نشان داد که در شرایط حداکثر عملکرد محصول، عملکرد محصول در خاک مالچ‌دار حدود 19 درصد بیشتر از خاک معمولی می‌باشد، در حالی که مصرف آب نیز حدود 28 درصد در خاک مالچ‌دار کمتر شد و در کل حدود 50 درصد بهره‌وری آب افزایش پیدا کرد. در شرایط کم آبیاری بهترین عملکرد ماده خشک به میزان 118 گرم بر متر مربع، نیاز آبی به مقدار 67 میلی‌متر و بهره‌وری آب 67/1 گرم بر لیتر در پوشش خاک با مالچ بدست آمد. این در حالی است که این مقادیر برای خاک معمولی بترتیب 7/96 گرم بر متر مربع، 2/80 میلی‌متر و 21/1 گرم بر لیتر بدست آمد. نتایج در فصل دوم کشت نیز مشابه کشت اول بود و نشان داد عملکرد محصول، نیاز آبی و بهره‌وری آب در خاک مالچ‌دار ارتقاء پیدا کرده است. نتایج این آزمایش نشان داد استفاده از پوشش مالچ بر روی خاک و کم آبیاری موجب افزایش بهره‌وری آب و عملکرد محصول ریحان شد.

اضافه کردن سوپرجاذب به خاک می‌تواند نقش مؤثری در کاهش تلفات آب داشته باشد. با توجه به اهمیت تخمین نفوذ در طراحی و ارزیابی آبیاری سطحی، در این مطالعه چهار روش بهینه‌سازی چندسطحی، دونقطه‌ای الیوت واکر، IPARM و SIPAR-ID در شرایط حضور سوپرجاذب مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش‌ها در بهار و تابستان 1397 طی پنج نوبت آبیاری بصورت جویچه‌ای در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان در شرایط بدون کشت، جمعاً برروی 10 جویچه اصلی با دو نوع سوپر جاذب (A200 و استاکوزورب)، دو مقدار (16 و 30 گرم در مترمربع) و دو شدت جریان (3/0 و 6/0 لیتر بر ثانیه) انجام شد. نتایج نشان داد که اضافه کردن سوپرجاذب باعث افزایش حجم آب نفوذ یافته (در دبی کم از 9/5 تا 9/18 درصد و در دبی بالا از 5/5 تا 1/18 درصد) شد و هر چه مقدارسوپر جاذب بیشتر شد مقدار اثرگزاری افزایش داشت و در شدت جریان ورودی بالاتر این تأثیر کمتر بود. در مقایسه دو پلیمر، سوپرجاذب استاکوزورب بر افزایش مقدار نفوذ آب تأثیر بیشتری نسبت به A200 داشت (4/3 و 3/3 درصد در دبی کم و 5/0 و 7/1 درصد در دبی بالا). روش بهینه‌سازی چندسطحی با کمترین خطای نسبی، حدود 1% در برآورد پارامترهای معادله نفوذ بهترین عملکرد را ارائه داد. مدل IPARM و روش دونقطه‌ای الیوت واکر نیز عمکرد قابل قبولی داشتند. مدل SIPAR-ID با خطای نسبی بالا و نوسان زیاد عملکرد مناسبی در این مطالعه نداشت. همچنین با افزایش شدت جریان ورودی به جویچه‌ها، دقت مدل IPARM و روش دو نقطه‌ای کم شد.

هدف از این مطالعه، بررسی خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی و همچنین کارآیی مصرف آب گیاه شب‌بو در شرایط کم‌آبیاری و انواع بسترهای کشت بود. به همین منظور، آزمایشی به صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1398-1397 در گلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار بستر کشت (پرلیت، پرلیت+کود دامی غنی‌شده، پرلیت+زئولیت، پرلیت+ورمی‌کمپوست) و سه تیمار کم‌آبیاری (آبیاری 100 درصد (شاهد)، کم‌آبیاری 75 درصد نیاز آبی، و کم‌آبیاری 50 درصد نیاز آبی) بود. نتایج نشان داد که اثر بستر کشت بر روی ارتفاع گیاه، قطر ساقه، سطح برگ، وزن تر و خشک ریشه، وزن تر و خشک گیاه، و همچنین کارآیی مصرف آب در سطح یک درصد معنی‌دار بود و بستر مخلوط پرلیت و ورمی‌کمپوست منجر به بهبود این صفات می‌شد. همچنین، تیمار کم‌آبیاری شدید (50 درصد) دارای اثرات منفی بر روی پارامترهای رشد گیاه از جمله وزن تر و قطر ریشه بود، در حالی‌که تیمار کم‌آبیاری در سطح 75 درصد اثر مخرب بر روی گیاه نداشته و باعث افزایش معنی‌دار کارآیی مصرف آب در سطح یک درصد شد. بطوری‌که بستر مخلوط پرلیت و ورمی‌کمپوست با تیمار کم‌آبیاری 75 درصد، کارآیی مصرف آب را در حدود 8/1 برابر نسبت به شاهد در بستر پرلیت افزایش داد. با توجه به کاهش کیفیت خصوصیات رشدی محصول در کم‌آبیاری شدید (50 درصد)، تولید این گیاه در شرایط کم‌آبیاری 75 درصد نیاز آبی پیشنهاد می‌گردد.

سال‌های اخیر توجه زیادی به کشت بدون خاک یا هیدروپونیک در آب و محلول غذایی در گلخانه‌ها شده است. هدف از انجام این تحقیق مقایسه پارامتر بهره‌وری آب نرمال شده کاهو بین دو کشت خاکی و هیدروپونیک و همچنین ارزیابی مدل آکواکراپ در شبیه‌سازی عملکرد و کارایی مصرف آب گیاه کاهو در دو محیط کشت هیدروپونیک و کشت خاکی است. پارامتر بهره‌وری برای شبیه‌سازی رشد گیاه در مدل آکواکراپ استفاده می‌شود. آزمایش‌های دو کشت فوق به‌طور هم‌زمان طی دو دوره کشت در گلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران انجام شد. داده‌های کشت اول برای واسنجی پارامتر بهره‌وری آب نرمال شده و داده‌های کشت دوم برای صحت سنجی استفاده شدند. نتایج نشان داد که پارامتر فوق در دو کشت خاکی و هیدروپونیک متفاوت است و به ترتیب برابر 3/14 و 8/15 گرم بر مترمربع برای این دو نوع کشت می‌باشد. مدل آکواکراپ با استفاده از این مقادیر برای دوره دوم کشت اجرا شد و مقدار زیست‌توده در طی دوره رشد شبیه‌سازی شد و با مقادیر اندازه‌گیری شده مقایسه گردید. نتایج آماری نشان داد که مدل آکواکراپ با استفاده از مقادیر واسنجی شده بهره‌وری آب نرمال شده با دقت مناسبی عملکرد گیاه کاهو را طی دوره رشد شبیه‌سازی می‌کند. کارایی مصرف آب نیز در هر دو دوره کشت برای دو کشت هیدروپونیک و کشت خاکی اندازه‌گیری و شبیه‌سازی شد و نتایج نشان داد کارایی مصرف آب در کشت هیدروپونیک نسبت به کشت خاکی بیشتر می‌باشد و مدل نیز قابلیت خوبی در شبیه‌سازی کارایی مصرف آب در هر دو محیط کشت دارا می‌باشد. همچنین مقدار تاج پوشش برای هر دو محیط کشت، در هر دو دوره کشت اندازه‌گیری و توسط مدل شبیه‌سازی شد و نتایج نشان داد که مدل برای هر دو محیط کشت، مقدار تاج‌پوشش را به خوبی شبیه‌سازی می‌کند. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده در این تحقیق نتیجه گرفته شد، محیط کشت بر عملکرد کاهو تأثیرگذار می‌باشد و عملکرد و کارایی مصرف آب در کشت هیدروپونیک نسبت به کشت خاکی بیشتر است و مدل آکواکراپ نیز دارای دقت نسبتا بالایی در شبیه‌سازی عملکرد ، کارایی مصرف آب و همچنین شبیه‌سازی تاج‌ پوشش برای گیاه کاهو است.

بحران آب یکی از مهم‌ترین مشکلات در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند ایران می‌باشد. همچنین در این مناطق مصرف بی‌رویه کود عواقب زیست‌محیطی شدیدی را ایجاد نموده است. در چنین شرایطی ارزیابی واکنش گیاهان به تنش آبی و مقدار کود و تخمین تابع تولید جهت مصرف بهینه آب و کود اجتناب‌ناپذیر است. هدف از تحقیق حاضر تعیین ارتباط عملکرد، عمق آب آبیاری و کود نیتروژنه گیاه تربچه می‌باشد. بدین منظور یک پژوهش در سال 98 در یکی از گلخانه‌های تحقیقاتی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، به اجرا در آمد. آزمایش در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با دو تیمار عمق آب آبیاری و کود نیتروژن در سه تکرار انجام گرفت. در این تحقیق، چهار سطح آب آبیاری شامل 120(I1)، 100 (I2)، 80 (I3) و 60 (I4) درصد آب مورد نیاز گیاه تربچه استفاده شد. سطوح کود نیتروژن شامل 120 (N1)، 100 (N2)، 80 (N3) و 60 (N4) درصد نیاز کودی گیاه تربچه بود. در این تحقیق از چهار تابع خطی ساده، کاب داگلاس، درجه دوم و متعالی برای تعیین تابع تولید آب – نیتروژن گیاه تربچه استفاده شد. نتایج نشان داد که تابع تولید درجه دوم عملکرد خشک تربچه را با دقت بالاتری برآورد می‌نماید. همچنین نتایج نشان داد که با کاربرد تیمارهای آبیاری I3 (142 میلی‌متر) و کود نیتروژنی N2 (150 کیلوگرم در هکتار) بیشترین عملکرد و کارایی مصرف آب به دست آمد.

هدف از این مطالعه بررسی تأثیر استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب بر هیدرولیک جریان و نفوذ آب در آبیاری جویچه‌ای بود. به این منظور از دو نوع سوپرجاذب A200 و استاکوزورب با دو مقدار 16 و 30 گرم در مترمربع خاک، و تحت دو شدت جریان مختلف (0.3 و 0.6 لیتر بر ثانیه) استفاده شد. آزمایش طی پنج نوبت آبیاری و در شرایط بدون کشت در تابستان 1397 انجام شد. نتایج نشان داد که هر دو سوپرجاذب باعث افزایش زمان پیشروی و زمان پسروی شدند، و با افزایش مقدار سوپرجاذب‌های اعمال شده تأثیر آنها بیشتر شد. نتایج نشان داد که افزودن سوپر جاذب به خاک با کاهش رواناب و افزایش مقدار نفوذ همراه شد و هر چه مقدارسوپر جاذب بیشتری بکار برده شد، رواناب بیشتر کاهش یافته و و مقدار نفوذ بیشتر افزایش داشت. همچنین در شدت جریان ورودی بالاتر تأثیر سوپرجاذب‌ها بر روی پارامترهای نفوذ و زمانهای پیشروی و پسروی کمتر بود. در مقایسه دو پلیمر، سوپرجاذب استاکوزورب چه بر افزایش زمان‌های پیشروی و پسروی و چه بر افزایش مقدار نفوذ آب در خاک تأثیر بیشتری را نسبت به A200 نشان داد.

با توجه به بحران خشکسالی و مصرف بالای آب در اراضی شالیزاری، ارایه راهکارهایی جهت افزایش راندمان‌های آبیاری می‌تواند بسیار مفید باشد. از طرفی یکی از روش‌های افزایش بهره‌وری در کشاورزی توسعه کشت دوم و کشت راتون می‌باشد که بر اقتصاد خانوارهای روستایی نقش موثری دارد. بنابراین تعیین مقدار آب مورد نیاز کشت دوم برنج و کشت راتون برای برنامه‌ریزی منابع آب ضروری است. این پژوهش، در استان مازندران، منطقه خزرآباد شهرستان ساری، برای واریته زودرس طارم محلی طی دو فصل زراعی در سال‌های 1395 و 1396 همچنین کشت راتون در سال 1396 اجرا گردید. برای اندازه‌گیری دبی‌های ورودی و خروجی به تیمارها از سرریز مثلثی و برای تعیین نیاز آبی مزارع از سه عدد لایسیمتر استفاده شد. راندمان مصرف آب و بهره‌وری از آب در کل فصل زراعی در هر یک از تیمار‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان ‌داد که بیشترین راندمان مصرف در کشت راتون به میزان 61% اندازه‌گیری شد. میزان راندمان مصرف در کشت راتون به میزان39% نسبت به کشت دوم 1395و 42% نسبت به کشت دوم سال 1396 افزایش یافت. میزان بهره‌وری آب در کشت دوم سال های 1395 و 1396 و کشت راتون سال1396 به ترتیب 51%، 33% و40% محاسبه گردید. لذا در مناطقی که دارای میزان مناسبی از بارندگی در زمان کشت دوم و کشت راتون باشد می‌توان کشت دوم برنج و کشت راتون را توصیه نمود.

بیش از ۷۵ درصد اراضی زیر کشت برنج کشور در استان­های شمالی یعنی مازندران، گیلان و گلستان قرار دارند. در سال­های اخیر کشت دوم برنج توسعه یافته است بنابراین تعیین مقدار آب مورد نیاز کشت دوم برنج برای برنامه­ریزی منابع آب ضروری است. این پژوهش، در استان مازندران، منطقه خزرآباد شهرستان ساری، برای واریته زودرس طارم هاشمی طی دو فصل زراعی در سال­های 1395و 1396 انجام پذیرفت. در این پژوهش برای اندازه­گیری دبی­های ورودی و خروجی به تیمارها از سرریز مثلثی و برای تعیین نیاز آبی مزارع از سه عدد لایسیمتر استفاده شد. نیاز آبی از تفاضل ورودی که شامل میزان آب ورودی و همچنین بارندگی و خروجی که شامل (تبخیر-تعرق، نفوذ عمقی فرونشت جانبی و آب خروجی از زهکش) می­باشد، محاسبه شد. بدین ترتیب میزان کل نیاز آبی برای کشت اول (سال 1394) و کشت دوم (سال‌های 1395و1396) به­ترتیب، 381، 119 و 134 میلی­متر اندازه­گیری شد. همچنین ضریب­گیاهی سه مرحله رویشی، زایشی و رسیدن برای کشت اول سال 1394 به‌ترتیب 10/1، 5/1، 2/1 برآورد گردید. این ضریب برای کشت دوم سال 1395 به‌ترتیب 98/0، 4/1، 03/1 و ضریب گیاهی کشت دوم سال 1396 نیز به­ترتیب، 95/ ، 3/1، 01/1 برآورد گردید. نتایج نشان می­دهد میزان نیاز آبی در کشت دوم برای سال­های 1395و 1396 نسبت به کشت اول به­ترتیب به میزان 33% و 27% کمتر است. همچنین میزان میانگین ضریب گیاهی در سه مرحله رشد در کشت دوم برای سال­های 1395 و 1396 نسبت به کشت اول به‌ترتیب به میزان 10% و 12% کمتر است. لذا در مناطقی که دارای میزان مناسبی از بارندگی در زمان کشت دوم باشد می­توان کشت دوم برنج را توصیه نمود

نور یکی از فاکتورهای اصلی تنظیم کننده رشد و نمو گیاهی است. در بین جنبه‌های مختلف نور، شدت نور تأثیر عمده‌ای در تنظیم واکنش‌های گیاهی از جمله روابط آبی گیاه دارد. به‌منظور ارزیابی تاثیر شدت نور بر میزان عملکرد، تبخیر – تعرق، کارایی مصرف آب محصول کاهو آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تیمار و دوازده تکرار در پارک علم و فناوری پردیس ابوریحان دانشگاه تهران انجام شد. از آنجایی که طیف نوری آبی و قرمز طیف‌های اصلی دخیل در رشد و روابط گازی هستند، در آزمایش حاضر با استفاده از ترکیب نور قرمز:آبی با نسبت 70 درصد قرمز و 30 درصد آبی با چهار شدت مختلف شاملmol.m-2.S-1µ (T1) 75، mol.m-2.S-1µ (T2) 150، mol.m-2.S-1µ (T3) 300 وmol.m-2.S-1 µ (T4) 600 انجام شد. صفت‌های مورد مطالعه شامل خصوصیات رشدی مرتبط با کارایی مصرف آب بودند. براساس نتایج بدست آمده بیشترین وزن تر مربوط به شدت نور mol.m-2.S-1µ (T3) 300 و کمترین آن مربوط به شدت نور mol.m-2.S-1µ (T3) 75 به ترتیب برابر با 52/73 و 31/17 گرم بدست آمد. افزایش شدت نور موجب افزایش وزن خشک اندام هوایی و سطح برگ شد. همچنین بیشترین کارایی مصرف آب در تیمار mol.m-2.S-1µ (T4) 600 و کمترین آن در تیمار mol.m-2.S-1µ (T1) 75 مشاهده شد.

بحران آب ناشی از رشد جمعیت و توسعة اقتصادی مهم‎ترین تهدید برای جوامع انسانی است. دشت هشتگرد به دلیل توسعه فعالیت‌های اقتصادی- اجتماعی، با مسئله گسترش جمعیت، افزایش تقاضای آب و محدودیت منابع آب روبروست. به‌دلیل پیچیدگی مسائل مربوط به سیستم‌های منابع آب و دیگر سیستم‌های در تعامل با آن، برای مدیریت، برنامه‎ریزی، ارزیابی سیاست‌های مدیریت آب و شبیه‎سازی سیستم جامع منابع آب دشت هشتگرد، مدل دینامیک سیستم‎ها بر اساس نمودارهای حلقه‎های علت و معلولی در محیط نرم‎افزار Vensim PLE توسعه داده شد. این مدل، روابط بازخوردی بین زیرسیستم‌های هیدرولوژیکی، کشاورزی و اقتصادی- اجتماعی دشت هشتگرد را برقرار می‎کند. برای صحت‌سنجی مدل، داده‎های مشاهداتی 1380-1385 شمسی و دو آزمون تکرار رفتار و شرایط حدی استفاده شد. نتایج صحت‌سنجی مدل برای متغیرهای جمعیت، نیاز آب شرب، نیاز آب صنعت و ارزش افزوده نشان داد مدل به‌منظور بازسازی رفتار پارامترهای مختلف درون سیستم به‌خوبی واسنجی شده و نشان‌دهندة توانایی مدل در شبیه‎سازی سیستم‎های منابع آب دشت هشتگرد تحت سیاست‌های مختلف در دوره‌های آتی است. بنابراین، این مدل را می‎توان ابزار پشتیبان تصمیم در ارزیابی آثار تصمیم‌ها و اقدام‌های مختلف بر سیستم‎های منابع آب، کشاورزی و اقتصادی- اجتماعی دشت هشتگرد در مدیریت بحران آب موجود در منطقه به‌کار برد.

در مدیریت آبیاری سطحی، تابع نفوذ آب در خاک از اهمیت زیادی برخوردار است. شناخت کمی این پدیده، برای جلوگیری از فرسایش خاک و تلفات آب ضروری است. هدف اصلی این پژوهش برآورد ضرایب معادلات نفوذ کوستیاکوف–لوییز، فیلیپ و هورتون و ارزیابی حساسیت و عملکرد این معادلات در شرایط اولیه (رطوبت اولیه خاک) و مرزی (بار آبی سطح خاک) مختلف است. بدین منظور نفوذ دو بعدی آبیاری جویچه­ای با تغییر در رطوبت اولیه خاک (قبل از آبیاری) و بار آبی سطح خاک (هنگام آبیاری) با استفاده از حل معادله ریچاردز (مدل HYDRUS) شبیه­سازی شد. برای تعیین ضرایب معادلات نفوذ، خروجی مدل HYDRUS (نفوذ تجمعی نسبت به زمان) برازش داده شد. ارزیابی عملکرد معادلات نفوذ با شاخص­های ارزیابی آماری نشان داد که معادلات نفوذ تجربی (کوستیاکوف-لوییز و هورتون) نسبت به معادله فیزیکی (فیلیپ) عملکرد بهتری در برآورد نفوذ تجمعی در شرایط اولیه و مرزی مختلف داشتند. معادله کوستیاکوف-لوییز در تمامی حالات شبیه­سازی در برآورد نفوذ حایز رتبه نخست بود و معادلات هورتون و فیلیپ در رده­های بعدی ارزیابی قرار گرفتند. ارزیابی حساسیت ضرایب معادلات نشان داد که ضریب توانی (b) معادله کوستیاکوف-لوییز به عنوان حساس­ترین و ضریب سرعت نفوذ نهایی ( 15ff> ) معادله هورتون به عنوان کم حساس­ترین ضرایب شناسایی شدند. همچنین نتایج نشان داد که معادله هورتون به عنوان حساس­ترین معادله در ارزیابی حساسیت معادلات نفوذ است.

Infiltration is a complex process that changed by initial moisture and water head on the soil surface. The main objective of this study was to estimate the coefficients of infiltration equations, Kostiakov-Lewis, Philip and Horton, and evaluate the sensitivity of these equations and their coefficients under various initial conditions (initial moisture soil) and boundary (water head on soil surface). Therefore, one-and two-dimensional infiltration for basin (or border) irrigation were simulated by changing the initial soil moisture and water head on soil surface from irrigation to other irrigation using the solution of the Richards’ equation (HYDRUS model). To determine the coefficients of infiltration equations, outputs of the HYDRUS model (cumulative infiltration over time) were fitted using the Excel Solver. Comparison of infiltration sensitivity equations and their coefficients in one-and two-dimensional infiltration showed infiltration equations and their sensitivity coefficients were similar function but quantitatively in most cases sensitive two-dimensional equations and their coefficients were greater than one dimension. In both dimensions the soil adsorption coefficient Philip equation as the sensitive coefficient and Horton equation as the sensitive equation under various initial moisture soil and water head on soil surface were identified.

شور شدن خاک فرایندی است که طی آن تأثیر تجمع املاح محلول در قشر سطحی خاک بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله فشار اسمزی، نفوذ‌پذیری و هدایت هیدرولیکی، سبب اختلال جدی در رشد و نمو بیشتر گیاهان یا توقف کامل رشد آنها می‌شود. در این پژوهش، چهار مدل نظری آبشویی خاک شامل سری مخازن (SRM)، مدل نظری ستون پیوستۀ خاک (TPTM)، انتقال – انتشار (CDM) و روش حل عددی (NM) به‌منظور انتخاب و معرفی مناسب‌ترین مدل پیش‌بینی شوری نهایی خاک بررسی و نتایج با داده‌های واقعی به‌دست‌آمده از آزمایش‌های صحرایی مقایسه شد. به این منظور ابتدا 15 کرت به مساحت یک متر مربع ساخته و آماده شد و سپس در سه ردیف و هر ردیف شامل پنج عمق، آبشویی به‌مقدار20، 40، 60، 80 و 100 سانتی‌متر اعمال شد. نتایج نشان داد که به ازای عمق‌های مختلف آب، آبشویی مدل‌های مورد بررسی عملکرد‌های متفاوتی دارد، اما به‌طور کلی مدل سری مخازن، شوری نهایی را با دقت بیشتری برآورد می‌کند.

نگرانی در مورد آلودگی نیتراتی آب‌های سطحی و سیستم‌های پایین‌دست سبب توسعۀ سیستم‌های مدیریت آب کشاورزی با هدف کاهش تلفات نیترات در زهآب زهکشی زیرزمینی با استفاده از آبیاری زیرسطحی از طریق خطوط زهکشی موجود، در طول فصل رشد و کنترل زهآب‌ها خارج از فصل رشد شد. هدف اصلی این پژوهش، بررسی تأثیر زهکشی کنترل‌شده بر مقدار زهآب خروجی و تلفات نیترات از طریق شبیه‌سازی یک مدل فیزیکی به شرایط نسبتاً واقعی مزرعه است. طرح شامل شش تیمار، یک تیمار زهکشی آزاد(FD) با خروجی زهکش در عمق 80 سانتی‌متری از سطح خاک و دو تیمار زهکشی کنترل‌شده (CD1، CD2) بود. سطح ایستابی در زهکش‌های کنترل‌شده به‌ترتیب در عمق 45 و 25 سانتی‌متری از سطح خاک بود. هر یک اةیده را وارد کنید. کلیدواژگانتحلیل آماری؛ زهکشی آزاد؛ زهکشی کنترل‌شده؛ لایسیمتر؛ نیترات

روش نفوذسنج گلف یکی از روش­های مناسب جهت اندازه­گیری هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (Kfs) در بالای سطح ایستابی است. این مطالعه به وسیله دستگاه پرمامتر گلف مدل 1k2800، برای20 چاهک در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان انجام شد. بافت رسی خاک مزرعه تحقیقاتی با روش هیدرومتری مشخص گردید. دبی خروجی از پرمامتر در چهار مرحله تحت بار ثابت آبی (H) ، 5، 10، 15 و20 سانتی متر اندازه­گیری شد. سپس هدایت هیدرولیکی اشباع صحرایی (Kfs) و پتانسیل جریان ماتریک (Om)، بر اساس آزمایش­های موفق و توسط آنالیز دو عمقی گلف مورد ارزیابی قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده مشخص شد که در خاک­های سنگین افزایش عمق استغراق H2 نسبت به H1، راهکاری مناسب برای کاهش نتایج ناموفق آنالیز دو عمقی گلف جهت تعیین هدایت هیدرولیکی خاک می­باشد. در این مطالعه همچنین ضریب شکل چاهک (C) با پنج روش متفاوت محاسبه شد و تأثیر ضرایب C بدست آمده از راه حل­های مختلف در نتایج آنالیز دو عمقی گلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که وقتی اثر غیر اشباع در محاسبات قرار گیرد، امکان بدست آوردن مقادیر منفی Kfs و Om با استفاده از راه­حل زیانگ کمتر است و همبستگی بسیار زیادی بین مقادیر آنالیزهای موفق دو عمقی گلف که از دو راه حل زیانگ و عددی در تعیین ضریب C استفاده شده است، وجود دارد (98/0r=).

هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (KS)، یکی از مهمترین ویژگی های فیزیکی خاک است و تخمین آن در مطالعات آب و خاک اهمیت زیادی دارد. روشهای اندازه گیری KS به دو روش صحرایی و آزمایشگاهی انجام می شود. نفوذسنج گلف یکی از روشهای صحرایی نفوذسنج با بار ثابت است که هدایت هیدرولیکی اشباع صحرایی (kfs) را در بالای سطح ایستابی اندازه گیری می کند. یک پارامتر مهم در محاسبه (kfs) ضریب شکل چاهک ((C است که به گرادیان قشار جریان آب در خاک بستگی دارد. حل های تحلیلی تفریبی مانند حل پورشه، حل گلور و حل منبع نیمه برای آن ارائه شده است. حل عددی آن به صورت تفاضل محدود با روشهای عددی صورت گرفته و توسط زولفانگ ژانگ و همکاران معادلات کاربردی برای آن ارائه شده است. بسط تئوری جریان را تابع هدایت هیدرولیکی (kfs) و پتانسیل ماتریک خاک (?m) می داند که با آزمایش در دو عمق مختلف در یک چاهک هر دو پارامتر محاسبه می شوند. یکی از محدودیت های این روش، نتایج منفی و غیرقابل قبولی است که در بعضی از جواب ها مشاهده می شود. از این رو، آنالیزهای تک عمقی ریچاردز، تک عمقی لاپلاس و تک عمقی رگرسیون پایه ای ریچاردز ارائه شده است. در این تحقیق، پس از انجام آزمایش های مختلف با دستگاه گلف در دو عمق آب H1 و H2 (کمترین مقدار H1 پنج و بیشترین مقدار H2 20 سانتی متر) در ?? چاهک با شعاع سه و عمق ?? سانتی متر در شبکه ای مربعی به فواصل یک متری و در یک خاک لومی آنالیزهای دوعمقی و تک عمقی گلف با روشهای حل مختلف برای تعیین ضریب چاهک (C) به انجام رسید و هدایت هیدرولیکی اشباع مزرعه ای خاک (Kfs) محاسبه شد. نتایج نشان داد چنانچه در آنالیز دو عمقی گلف برای محاسبه هدایت هیدرولیکی از ضریب C با حل عددی استفاده شود، نتایج کمترین انحراف از مرکز را دارند. در این روش، به ترتیب استفاده از راه حل های پورشه، فشاری، یک طرفه، عددی و گلور بیشترین نتایج معتبر را در آزمایش دو عمقی ایجاد می کنند. آنالیز رگرسیون پایه ای ریچاردز با حل عددی C نزدیکترین نتیجه به روش دوعمقی را دارا بود. همچنین، مناسب ترین روش حل ضریب چاهک در آنالیز تک عمقی لاپلاس، ریچاردز و رگرسیون ریچاردز به ترتیب روشهای یک طرفه، گلور و عددی هستند.

روش نفوذسنج گلف یکی از روش­های اندازه­گیری هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در بالای سطح ایستابی است که در آن پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع (Kfs) و پتانسیل جریان ماتریک (fm) از طریق حل معادله آنالیز دو عمقی ریچارد به روش دستگاه معادلات دو مجهولی مربوط به دو عمق استغراق در یک چاهک، تعیین می­شوند. نتایج این روش در خاک­های همگن رضایت­بخش است اما در خاک­های مطبق درصد زیادی از نتایج Kfs و fm منفی و غیرمنطقی خواهد شد. آنالیز دو عمقی ریچارد بستگی زیادی به عمق­های استغراق H1 و H2 و مقادیر دبی ورودی به چاهک در این عمق­ها دارد. از این­رو، در این تحقیق تأثیر کاهش یا افزایش عمق استغراق H2 نسبت به H1 در ایجاد نتایج منفی و غیر منطقی Kfs و fm در خاک­های لومی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به­دست­آمده نشان داد که با افزایش نسبت H2/H1، ضمن کاهش قابل­توجه تعداد مقادیر منفی و غیر منطقی Kfs و fm، بین میانگین هریک از این مقادیر در سطح 5 درصد تفاوت معنی­داری ایجاد نخواهد شد.