مسعود داوری

فرسایش خندقی یک چالش زیست محیطی مهم بوده که می‌تواند باعث تخریب گسترده زمین و هدررفت خاک و منجر به اثرات مخربی بر اکوسیستم‌ها و جوامع محلی شود. شناسایی و پایش دقیق فرسایش خندقی برای مدیریت موثر زمین و استراتژی‌های کاهش فرسایش حیاتی است. زمانی‌که کار میدانی به‌تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، پهنه‌بندی فرسایش خندقی، زمان‌بر و دشوار است. در سال‌های اخیر، ادغام سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تکنیک‌های سنجش از دور با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، نویدبخش بهبود دقت و کارایی ارزیابی فرسایش خندقی و پهنه‌بندی آن بوده است. لذا، این پژوهش یک مطالعه نسبتاً جامع با هدف مدل‌سازی مکانی و استخراج نقشه فعالیت فرسایش خندقی با استفاده از سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تکنیک های سنجش از دور، با تمرکز ویژه بر حوضه آبخیز کلوچه واقع در شهرستان بیجار است. بدین منظور، با استفاده از منابع، اطلاعات و نقشه‌های موجود یا تهیه‌شده از DEM حوضه از جمله عکس‌های هوایی، نقشه شیب، نقشه جهت شیب، نقشه واحدهای هیدرولوژیک خاک و نقشه زمین‌شناسی، قسمت‌های نسبتاً همگن جدا و از خاک آن‌ها به صورت تصادفی طبقه‌بندی‌شده، نمونه‌برداری صورت گرفت. برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی از جمله توزیع اندازه ذرات خاک، بافت خاک، کربن آلی، آهک، EC و SAR در نمونه‌های خاک با روش‌های معمول تعیین گردید. جهت مدل‌سازی مکانی فرسایش خندقی، بررسی فعالیت خندق در طول زمان و تعیین حساسیت نقاط مختلف حوضه مورد مطالعه به فرسایش خندقی از تصاویر ماهواره‌ای سنتینل 1 و 2 (سال‌های 2016 تا 2023) به همراه خصوصیات خاک و پارامترهای مرتبط با ویژگی‌های توپوگرافی و شاخص‌های طیفی مستخرج از باندهای سنتینل 2 منطقه بهره گرفته شد. الگوریتم‌های مختلف یادگیری ماشین، مانند RF، SVM، و KNN، برای طبقه‌بندی ویژگی‌های فرسایش خندقی در منطقه مورد مطالعه استفاده گردید. این مدل‌ها با استفاده از داده‌های برچسب‌گذاری‌شده که مناطق خندقی و غیر خندقی را نشان می‌دهند، آموزش داده شده (70 درصد محدوده‌های آموزشی) و عملکرد آن‌ها (30 درصد محدوده‌های آموزشی) از طریق شاخص AUC و منحنی ROC ارزیابی گردید. علاوه بر تشخیص فرسایش خندقی، این تحقیق با تجزیه و تحلیل داده‌های سنجش از دور چند زمانه، تغییرات در بخش‌های مختلف مناطق خندقی در طول زمان را بررسی می‌نماید. جهت نیل به این هدف، فعالیت خندقی حوضه مورد مطالعه در دو بازه کوتاه مدت (8 ساله) و بلند مدت (تقریبا 45 ساله) و مقایسه تصاویر در ابتدا و انتهای هر دو بازه مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی بازه میان مدت از تصاویر سنتینل در بازه زمانی 2016 تا 2023 و در بررسی بلند مدت فعالیت خندقی، از تصاویر ماهواره کرونا در سال 1978 با قدرت تفکیک مکانی حدود 1 الی 2 متر و تصاویر سنتینل سال 2023 استفاده شد. به‌صورت کلی، نتایج نشان داد روش‌های یادگیری ماشین، بخصوص الگوریتم جنگل تصادفی در پهنه‌بندی فرسایش خندقی بسیار کارآمد بوده و پارامترهای مرتبط با توپوگرافی و شاخص‌های طیفی مورد استفاده نقش عمده‌ای دارند. علاوه بر این، تلفیق تصاویر سنتینل 2 به همراه ویژگی‌های خاکی (مخصوصاً pH و ماده آلی) با پارامترهای توپوگرافی و شاخص‌های طیفی سبب بهبود نتایج گردید. با توجه به نقشه حساسیت به‌دست آمده، قسمت قابل توجهی از منطقه مورد مطالعه در معرض خطر فرسایش خندقی بوده و میزان حساسیت این مناطق متوسط به بالا می‌باشد. همچنین مقایسه نقشه‌ خندق‌ها در طول زمان نشان داد توسعه خندق‌ها در قسمتهای مختلف حوضه کماکان با شدت زیادی ادامه داشته و در 45 سال گذشته خندق‌های اصلی و فرعی بزرگتر شده (عرض و عمق) و خندق‌های فرعی زیادی نیز تشکیل گردیده است. به‌طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور و بهره‌گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی و به کمک الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توان خندق‌های منطقه را در طول زمان پهنه‌بندی کرده و تغییرات آن را از جنبه‌های مختلف پایش نمود. این نتایج می‌تواند مدیران و برنامه‌ریزان مربوطه را جهت اخذ راهکارهای مناسب در کاهش یا کنترل فرسایش در منطقه، به‌خصوص فرسایش خندقی کمک نموده و همچنین هشداری جدی جهت رسیدگی به این مناطق برای مسئولین باشد.

فرسایش خندقی یکی از عوامل اصلی تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک است. خندق ها منابع آب و خاک را تهدید کرده و به اراضی کشاورزی، مراتع، زیرساخت ها و مناطق شهری آسیب می رسانند. بنابراین، تخمین و مدل سازی حساسیت به فرسایش خندقی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، از مدل تابع شواهد قطعی (EBF) در بستر سامانه های اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور برای پیش بینی و نقشه کردن حساسیت به فرسایش خندقی حوضه آبخیز کلوچه بیجار استفاده شده و نتایج آن نیز ارزیابی گردید. بدین منظور، با بهره گیری از عکس های هوایی، تصاویر گوگل ارث و بررسی های گسترده میدانی، موقعیت خندق های منطقه شناسایی گردید. سپس پلی گون های خندقی شناسایی شده به نقاطی (نقطه هدکت) تبدیل شدند. در مجموع 2502 هدکت خندق مشخص شدند که از این موقعیت نقاط به طور تصادفی 70% آن ها (یا 1774 خندق) برای تولید نقشه حساسیت به فرسایش خندقی و 30% آن ها (یا 717 خندق) برای اعتبارسنجی مدل ایجاد شده اختصاص یافتند. سپس بیست و هشت عامل ایجاد کننده فرسایش خندقی همچون ارتفاع، جهت شیب، شکل شیب، طول شیب، انحنای افقی، انحنای قائم، شاخص همگرایی، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، شاخص ناهمواری توپوگرافی (TRI)، شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI)، شاخص توان جریان (SPI)، میانگین بارندگی سالانه، MrVBF، MrRTF، سنگ شناسی، کاربری اراضی/پوشش اراضی (LU/LC)، عمق دره، فاصله از جاده ها، فاصله از گسل، تراکم آبراهه ها، NDVI و برخی ویژگی های خاکی (همچون درصد شن خیلی ریز، درصد سیلت، نسبت جذب سدیم (SAR)، هدایت الکتریکی (EC)، درصد رس، کربنات کلسیم معادل و جرم ویژه ظاهری خاک) شناسایی شده و نقشه های آن ها تولید و در ArcGIS 10.8 طبقه بندی شدند. رابطه بین موقعیت خندق ها و این عوامل با استفاده از مدل EBF تعیین و کمّی شد. در این راستا چهار تابع شامل قطعیت (Bel)، عدم قطعیت (Dis)، عدم اطمینان (Unc) و احتمال (Pls) محاسبه شد. با استفاده از تابع Bel نقشه حساسیت فرسایش خندقی ایجاد شد. به منظور اعتبار سنجی نقشه های تولید شده از سطح زیر منحنی مشخصه عملکرد گیرنده (AUROC) استفاده شد. نتایج نشان داد که مقدار AUC مدل EBF معادل 0.90 بود. بنابراین، مدل EBF از دقت پیش بینی عالی برخوردار است. نتایج همچنین بیان گر آن است که 47.41 درصد از منطقه مورد مطالعه در طبقات حساسیت بالا و بسیار بالا به فرسایش خندقی قرار دارند.

زمین لغزش و سیل از جمله بلایای طبیعی هستند که هر یک به نوبه خود باعث بروز خسارت و تلفات جانی و مالی فراوان می شوند. رخداد هم زمان این دو پدیده می تواند منجر به جریانهای واریزه ای (Debris flow) شود. در سال های اخیر، از داده های GIS و سنجش از دور برای انجام بسیاری از مطالعات در ارتباط با جریان واریزه ای در مناطق کوهستانی استفاده شده است. در بخش هایی از حوضه ننور بانه و در حوضه های مجاور آن جریان واریزه ای وجود داشته که سبب خسارت به جنگل های پایین دست آنها شده و همچنین سبب پرشدن آبراهه ها و مخازن بندهای اصلاحی شده است. لذا، هدف از این تحقیق تعیین مناطق در معرض جریان واریزه ای، پایش جریان های واریزه ای در چند سال اخیر و تعیین مناطق مختلف حوضه آبخیز از لحاظ حساسیت به جریان واریزه ای به کمک فن آوریهای سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه ننور بانه بود. همچنین کارایی بندهای اصلاحی احداث شده در بخش هایی از حوضه از لحاظ نگه داشت رسوبات معلق و رسوبات واریزه ای ارزیابی گردید. بدین منظور، با استفاده از منابع، اطلاعات و نقشه های موجود حوضه، 120 نقطه مشخص و از خاک آنها نمونه برداری صورت گرفت. برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی از جمله توزیع اندازه ذرات خاک، کربن آلی، آهک و MWD در نمونه های خاک با روشهای معمول تعیین گردید. در این پژوهش علاوه بر خاک حوضه، تعداد 88 بند مورد ارزیابی دقیق واقع شد و 57 نمونه رسوب از پشت بندهای اصلاحی جمع آوری گردید و توزیع اندازه ذرات رسوبات نیز در آزمایشگاه همچون نمونه های خاک تعیین گردید. جهت شناسایی، پهنه بندی و پایش جریان واریزه ای در ابتدا با مطالعات عرصه ای گسترده و عکس های هوایی نسبتاً جدید حوضه موردمطالعه، منشا و محل عبور جریان واریزه ای مشخص گردید. در این تحقیق از تصاویر ماهواره راداری سنتینل 1 و روشهای تشخیص تغییر همراه با PCA و نهایتاً طبقه بندی به کمک الگوریتم جنگل تصادفی (RF) و همچنین محاسبه displacement با استفاده از نرم افزار Snap بهره گرفته شد. علاوه براین، به کمک نرم افزار Flow-R، حساسیت بخش های مختلف حوضه موردمطالعه به جریان واریزه ای تعیین و پهنه بندی گردید. نتایج نشان داد با استفاده از تصاویر ماهواره ای به خصوص تصاویر راداری، قبل و بعد از رخدادهای بارندگی و تکنیک change detection در کنار روشهای ارتقای تصویر و طبقه بندی، می توان به شکل مناسبی مکانهای متاثر از جریان واریزه در حوضه مورد نظر را شناسایی و پهنه بندی نمود. بررسیهای مختلف نشان داد که استفاده از روشهای تداخل سنجی به خصوص تداخل سنجی تفاضلی و نهایتاً محاسبهdisplacement می تواند در شناسایی و تفکیک مکانهای رخداد فرسایش و رسوب جریان واریزه بسیار موثر باشد و به طور نسبی می توان بخشهای متاثر از این جریان را از لحاظ میزان شدت جریان واریزه بعد از هر رخداد بارندگی مشخص نمود. مقایسه نتایج نرم افزار Flow-R با واقعیت عرصه ای نشان داد که این مدل می تواند به شکل بسیار مناسبی بخشهای مختلف حوضه را از لحاظ حساسیت به جریان واریزه تقسیم بندی نماید. از میان عوامل خاکی نیز، شاخصMWDw ارتباط نسبتاً خوبی با مکانهای جریان واریزه داشت. همچنین نتایج نشان داد شدت بارندگی، شیب، جهت شیب، رطوبت خاک قبل از بارندگی، ارتفاع، پوشش گیاهی و عمق خاک عوامل بسیار تاثیرگذاری در وقوع جریان واریزه در این حوضه می-باشند. نتایج تجزیه و تحلیل رسوبات پشت بندهای اصلاحی نیز نشان داد اغلب بندهای اصلاحی در نگهداری رسوبات واریزه ای بسیار موثر بوده و مانع حرکت آنها به پایین دست شده اند. اما یکی از اهداف مهم احداث این بندها که نگهداشت رسوبات دانه ریز و عدم انتقال آنها به مناطق پایین دست بوده حاصل نگردیده است.

منحنی نگه‌داشت آب در خاک (SWRC) یکی از ویژگی هیدرولیکی بسیار مهم خاک بوده که کاربردهای چندی در کشاورزی، محیط زیست و مهندسی دارد. اندازه گیری مستقیم SWRC اغلب دشوار، زمان‌بر و پرهزینه است؛ از این رو، توابع انتقالی (PTFs) و مدل‌های تجربی و فرکتالی مختلفی برای توصیف آن اشتقاق یافته‌اند. بیشترPTF های توسعه یافته از ویژگی‌های زودیافت خاکی برای تخمین SWRC استفاده می‌کنند. مروری بر منابع نشان می‌دهد استفاده از ویژگی‌های عوارض زمین به عنوان برآوردگر در تخمین ویژگی‌های هیدرولیکی خاک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، در این پژوهش، ویژگی‌ زودیافت خاکی به‌همراه داده‌های عوارض زمین به‌عنوان برآوردگر در تخمین SWRC استفاده شد. ما PTFهایی نقطه‌ای و پارامتریک را بر اساس مدل‌های هیدرولیکی خاک بروکس-کوری (BC)، ون‌گنوختن (vG) و تیلور و ویت کرافت (TW) با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه گام به گام (SMLR) توسعه دادیم. بدین منظور، تعداد 131 نمونه خاک دست‌خورده و دست‌نخورده به‌طور تصادفی از دشت کشاورزی قروه- دهگلان جمع‌آوری شد. برخی از ویژگی‌های مبنایی این خاک‌ها با روش‌های استاندارد آزمایشگاهی اندازه‌گیری شد. همچنین مقدار رطوبت خاک در پتانسیل‌های ماتریک 10-، 33-، 50-، 100-، 300-، 500-، 1000- و 1500- کیلو پاسکال با دستگاه صفحات و غشاء فشاری تعیین شد. مدل های SWRC مورد‌مطالعه با استفاده از جعبه ابزار SOLVER نرم افزار Excel و یا نرم‌افزار RETC به داده‌های اندازه گیری شده برازش داده شدند. از آماره‌‌های ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطا (ME) برای ارزیابی و اعنبارستجی توابع انتقالی اشتقاقی استفاده شد. نتایج نشان داد که با در نظر گرفتن ویژگی‌های مبنایی خاکی و داده‌های عوارض زمین به‌عنوان برآوردگر، کارایی توابع انتقالی نقطه‌ای و پارامتریک در تخمین منحنی نگع‌داشت آب در خاک می‌تواند بهبود یابد. با توجه به نتایج، تخمین PTF های اشتقاقی با و یا بدون استفاده از داده‌های عوارض زمین در انتهای خشک منحنی نگه‌داشت آب در خاک در مقایسه با انتهای مرطوب آن دقیق‌تر بود. به طور کلی، نتایج این پژوهش بهره‌گیری از ویژگی‌های عوارض زمین را به‌عنوان ورودی به توابع انتقالی، هنگامی که ویژگی‌های مبنایی خاک در دسترس هستند، تایید می‌کند.

منحنی نگه داشت آب در خاک (SWRC) یکی از ویژگی هیدرولیکی بسیار مهم خاک بوده که کاربردهای چندی در کشاورزی، محیط زیست و مهندسی دارد. اندازه گیری مستقیم SWRC اغلب دشوار، زمان بر و پرهزینه است؛ از این رو، توابع انتقالی (PTFs) و مدل های تجربی و فرکتالی مختلفی برای توصیف آن اشتقاق یافته اند. بیشترPTF های توسعه یافته از ویژگی های زودیافت خاکی برای تخمین SWRC استفاده می کنند. مروری بر منابع نشان می دهد استفاده از ویژگی های عوارض زمین به عنوان برآوردگر در تخمین ویژگی های هیدرولیکی خاک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، در این پژوهش، ویژگی زودیافت خاکی به همراه داده های عوارض زمین به عنوان برآوردگر در تخمین SWRC استفاده شد. ما PTFهایی نقطه ای و پارامتریک را بر اساس مدل های هیدرولیکی خاک بروکس-کوری (BC)، ون گنوختن (vG) و تیلور و ویت کرافت (TW) با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه گام به گام (SMLR) توسعه دادیم. بدین منظور، تعداد 131 نمونه خاک دست خورده و دست نخورده به طور تصادفی از دشت کشاورزی قروه- دهگلان جمع آوری شد. برخی از ویژگی های مبنایی این خاک ها با روش های استاندارد آزمایشگاهی اندازه گیری شد. همچنین مقدار رطوبت خاک در پتانسیل های ماتریک 10-، 33-، 50-، 100-، 300-، 500-، 1000- و 1500- کیلو پاسکال با دستگاه صفحات و غشاء فشاری تعیین شد. مدل های SWRC مورد مطالعه با استفاده از جعبه ابزار SOLVER نرم افزار Excel و یا نرم افزار RETC به داده های اندازه گیری شده برازش داده شدند. از آماره های ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطا (ME) برای ارزیابی و اعنبارستجی توابع انتقالی اشتقاقی استفاده شد. نتایج نشان داد که با در نظر گرفتن ویژگی های مبنایی خاکی و داده های عوارض زمین به عنوان برآوردگر، کارایی توابع انتقالی نقطه ای و پارامتریک در تخمین منحنی نگع داشت آب در خاک می تواند بهبود یابد. با توجه به نتایج، تخمین PTF های اشتقاقی با و یا بدون استفاده از داده های عوارض زمین در انتهای خشک منحنی نگه داشت آب در خاک در مقایسه با انتهای مرطوب آن دقیق تر بود. به طور کلی، نتایج این پژوهش بهره گیری از ویژگی های عوارض زمین را به عنوان ورودی به توابع انتقالی، هنگامی که ویژگی های مبنایی خاک در دسترس هستند، تایید می کند.

فرسایش پذیری خاک (K) فاکتوری کلیدی در ارزیابی نرخ هدررفت خاک بوده و به‌عنوان ورودی مدل‌های فرسایشی خاک نیز مورد‌نیاز است. وجود این پارامتر برای مدیریت حفاظت از منابع خاک و آب ضروری است. فرسایش پذیری خاک تحت‌عنوان مقاومت خاک در برابر جدا شدن توسط ضربه قطرات باران و/یا جریان‌های سطحی تعریف می‌شود. در معادله جهانی هدر‌رفت خاک (USLE)، فرسایش پذیری K با استفاده از توزیع اندازه ذرات خاک، مقدار ماده آلی، نفوذپذیری و ساختمان خاک محاسبه می‌شود. پژوهش‌های چندی نشان داده‌اند که فرسایش‌پذیری خاک ممکن است تحت تاثیر دیگر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک قرار گیرد. در پژوهش حاضر که در خاک‌های آهکی استان کردستان در غرب ایران انجام شد تاثیر ویژگی‌های مختلفی خاکی بر فرسایش‌پذیری (K) و فرسایش‌پذیری بین‌شیاری(Ki) بررسی شد. افزون بر این، عوامل مهم موثر بر هدررفت خاک و رواناب، همراه با تاثیر نوع کاربری اراضی بر شاخص‌های فرسایش‌پذیری خاک نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، از یک شبیه‌ساز باران قابل حمل با سطحی معادل 33 × 33 سانتی‌متر که بر روی شیب حدود 9 درصد قرار می‌گرفت، استفاده شد. سپس مقدار هدررفت خاک، رواناب و Ki 100 پلات مورد‌مطالعه با اعمال بارشی با شدت 90 میلی متر در ساعت اندازه گیری شد. در این پژوهش ویژگی‌های مبنایی خاک شامل توزیع اندازه ذرات، چگالی ظاهری و حقیقی، مقدار مواد آلی، pH، EC، کربنات کلسیم معادل، پایداری خاکدانه‌ها و نفوذپذیری خاک نیز در نزدیکی هر کرت اندازه‌گیری شد. ابعاد فراکتالی خاکدانه‌ها با استفاده از دو مدل تایلر و ویت‌کرافت (DmT) و ریو و اسپوزیتو (Dn) تعیین شد. فاکتور فرسایش پذیری خاک نیز با استفاده از فرمول های USLE، EPIC و روش شیرازی و بویرسما (1984) (KSh-Bo) محاسبه شد. نتایج نشان داد که KUSLE با رس، سیلت، شن خیلی ریز، شن (2- 1/0 میلی‌متر)، کربن آلی خاک (SOC) و بعد فراکتال توزیع اندازه خاکدانه‌ها (DPSD) همبستگی معنی‌داری داشت. دیگر عامل فرسایش‌پذیری، یعنیKEPIC، نیز با سیلت، شن خیلی ریز، شن (2- 05/0 میلی‌متر)، SOC، DPSD و همچنین pH همبستگی معنی‌داری نشان می دهد، در حالی که KSh-Bo تنها با میانگین وزنی و هندسی قطر خاکدانه‌ها (به‌ترتیب MWD و GMD) رابطه معنی‌داری داشت. مقادیر DmT و Dn با KUSLE، KEPIC، KSh-Bo، هدر‌رفت خاک، رواناب و Ki همبستگی نداشتند، که خود بیان‌گر آن است این ابعاد فراکتالی شاخص‌های مناسبی برای کمّی کردن فرسایش خاک نیستند. همچنین نتایج نشان داد که بین Ki با رس، سیلت و DPSD همبستگی معناداری وجود دارد. هدررفت خاک و رواناب نیز با رس، شن خیلی ریز، شن، BD، SOC، KUSLE و KEPIC همبستگی قابل توجهی نشان دادند. سایر یافته‌ها نشان داد که نوع کاربری اراضی تاثیر معنی‌داری بر شاخص‌های فرسایش‌پذیری خاک نداشت. این یافته‌ها نشان می‌دهد که DPSD می‌تواند شاخص‌های کاربردی برای پیش‌بینی فرسایش خاک در انواع مختلف کاربری‌های اراضی باشد.

فرسایش خاک به وسیله آب یک تهدید جدی برای منابع خاک و آب استان کردستان در غرب ایران است. یکی از موثرترین راهکارها برای حفظ این منابع، اعمال مدیریت های صحیح برای کاهش فرسایش خاک و تولید بار رسوب است. اولین گام در اجرای این فرایندها، تعیین بار رسوب تولیدی و شناسایی مناطق حساس به فرسایش خاک حوضه های آبخیز است. کارآمدی مدل های MPSIAC، EPM و USLE، به عنوان سه مدل شناخته شده در ایران، در پژوهش های چندی نشان داده شده است. بنابراین هدف از این پژوهش، ارزیابی کارآیی این مدل ها در تخمین فرسایش خاک و بار رسوب تولیدی حوضه آبخیز پارسل A سد قشلاق با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS) بود. بدین منظور، 200 نمونه از عمق 30-0 سانتی متری خاک با استفاده از روش نمونه برداری تصادفی جمع آوری شد. برخی از ویژگی های مبنایی این نمونه خاک ها همچون توزیع اندازه ذرات، کربن آلی، میانگین وزنی قطرخاکدانه ها (MWD) و کربنات کلسیم معادل (CCE) در آزمایشگاه با روش های استاندارد اندازه گیری شد. برای تخمین و پهنه بندی شدت فرسایش خاک و تولید رسوب منطقه مورد مطالعه، نقشه پارامترهای ورودی به این مدل ها با استفاده از ArcGIS 10.7 و ENVI 5.1 ایجاد و در هم تلفیق شدند. نتایج نشان داد مقدار رسوب برآوردی حوضه توسط مدل های MPSIAC، EPM و USLE به ترتیب معادل 3.67، 10.70 و 3.07 تن در هکتار در سال است. در مقایسه با رسوب اندازه گیری شده در ایستگاه هیدرومتری، که معادل 25/3 تن در هکتار در سال بود، عملکرد مدل های MPSIAC و USLE به صورت قابل قبولی بهتر از مدل EPM بود. بر اساس مقدار رسوب اندازه گیری شده و نسبت تحویل رسوب (SDR) محاسبه شده، میانگین هدررفت خاک سالانه توسط مدل های MPSIAC، EPM و USLE به ترتیب معادل 12.23، 9.93 و 10.27 تن در هکتار در سال برآورد شد. این نتایج بدین معنی است که مدل های MPSIAC، EPM و USLE را می توان برای تخمین هدر رفت خاک در منطقه مورد مطالعه بکار گرفت. در مجموع، یافته های ما کاربرد مدل های تجربی مورد مطالعه را در تخمین بار رسوب و پهنه بندی هدررفت خاک در حوضه های آبخیز مناطق خشک و نیمه خشک پیشنهاد می کند.

تعیین مقدار فرسایش خاک و همچنین توزیع مکانی آن، می تواند اعمال مدیریت مناسب جهت کاهش مسائل و مشکلات ناشی از فرسایش را به طور موثری مهیا سازد. تعیین مستقیم فرسایش خاک مستلزم وقت و هزینه زیادی بوده و نتایج حاصل از آن نیز اغلب منطقه ای و محدود می باشد. این موضوع سبب گردیده که مدل های مختلفی جهت برآورد فرسایش خاک و تولید رسوب ارائه شود. به دلیل محدودبودن و کم بودن اطلاعات اکثر حوضه های آبخیز کشور، استفاده از مدل هایی که نیاز به ورودیهای نسبتاً کمی دارند نسبت به مدل های با ورودیهای زیاد، منطقی به نظر می رسد. از این رو، این تحقیق با هدف پهنه بندی میزان فرسایش خاک و بار رسوب با استفاده از مدل های USPED و Thornes به کمک سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS) در بخشی از حوضه آبخیز سد قشلاق سنندج انجام شد. بدین منظور، با استفاده از روش نمونه برداری تصادفی طبقه بندی شده 200 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری جمع آوری شد و پارامترهای بافت خاک، توزیع اندازه ذرات، کربن آلی، میانگین وزنی قطرخاکدانه ها (MWD) و کربنات کلسیم معادل خاک در آزمایشگاه با روش های معمول اندازه گیری گردید. جهت تعیین پارامترهای ورودی مدل های مورد بررسی از نتایج آزمایشگاهی، تصاویر ماهواره لندست 8 در طول یک دوره 6 ساله و برخی داده های هواشناسی استفاد شد. در نهایت به کمک نرم افزارهای ArcMap، Saga GIS و ENVI پارامترها و نقشه های مورد نیاز مدل ها تهیه و مدل های مورد بررسی اجرا گردیدند. جهت محاسبه نسبت تحویل رسوب SDR از یکی از مدل های محاسبه این پارامتر استفاده گردید. نتایج مدل USPED نشان داد 87.16 درصد از حوضه فرسایش خالص و 12.84 درصد از حوضه رسوبگذاری خالص داشته و میانگین فرسایش خالص حوضه 3.65 تن در هکتار در سال بود. همچنین، میانگین فرسایش برآوردی مدل Thornes، 0.76 میلی متر در سال یا 10.24 تن در هکتار در سال (با فرض جرم ویژه ظاهری 1.4 گرم بر سانتی متر مکعب) بوده و باتوجه به SDR محاسبه ای برای کل حوضه، میزان رسوب برآوردی توسط مدل 4.34 تن در هکتار در سال محاسبه گردید. نتایج مدل Thornes نشان داد که حساسیت این مدل به برخی پارامترها از جمله، تبخیر و تعرق پتانسیل و ظرفیت نگهداری آب بالقوه بسیار زیاد بوده و تغییرات کوچکی در این پارامترها سبب تغییر زیادی در نتایج شده که خود سبب کاهش کارایی مدل خواهد شد. باتوجه به مشاهدات عرصه ای و مشاهده وضعیت فرسایش و رسوب و همچنین برطبق آمار بلندمدت رسوب خارج شده از حوضه (2.60 تن در هکتار در سال بار معلق که با احتساب 20 درصد بار بستر، بار کل رسوب خارج شده از حوضه 3.25 تن در هکتار در سال بود) و براساس نتایج دو مدل، به نظر می رسد مدل USPED برآورد نسبتاً بهتری از وضعیت فرسایش و رسوب حوضه مورد مطالعه داشته است. یکی از دلایل این امر به نظر می رسد درنظرگرفتن ویژگیهای بیشتری از وضعیت حوضه از لحاظ توپوگرافی و ویژگیهای خاکی توسط مدل USPED باشد.

آتش سوزی به عنوان یکی از عوامل اصلی تخریب جنگل ها و مراتع، بسته به شرایط آن منجر به بروز تغییرات مختلفی در ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک می شود. سالانه سطح زیادی از جنگل ها و مراتع دنیا دچار آتش سوزی می شوند که می تواند باعث نابودی پوشش گیاهی، اختلال در فرآیندهای هیدرولوژیک و همچنین افزایش هدر رفت خاک و رواناب تولیدی از این مناطق شود. این پژوهش با هدف ارزیابی اثرات باقی مانده آتش سوزی بر ویژگی های فیزیکی، آب گریزی و هم چنین فرسایش خاک جنگل های شهرستان مریوان در استان کردستان انجام شد. بدین منظور تعداد سه ایستگاه به ازاء هر سال از مناطق سوخته و نسوخته در طول چهار سال (1393 تا 1396) انتخاب شد و سه نمونه خاک سطحی (0 تا 5 سانتی متری) در سال 1396 از هر یک از مناطق سوخته و نسوخته برداشت شد. سپس با استفاده از روش های استاندارد آزمایشگاهی توزیع اندازه ذرات خاک، جرم ویژ ظاهری، جرم ویژه حقیقی، پایداری خاکدانه ها، هدایت هیدرولیکی اشباع، ماده آلی، pH و هدایت الکتریکی نمونه های خاک های جمع آوری شده تعیین شد. شاخص آب-گریزی خاک نیز با استفاده از روش جذب پذیری ذاتی اندازه گیری شد. از یک دستگاه شبیه ساز باران قابل حمل برای تعیین برجای روان آب و هدر رفت خاک در مناطق سوخته و نسوخته استفاده شد. آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی متعادل با تکرارهای یکسان انجام شد. نتایج نشان داد که آتش سوزی تاثیر معنی داری بر ویژگی های خاکی اندازه گیری شده داشته است. مقدار ماده آلی، pH و هدایت الکتریکی خاک در اثر آتش سوزی افزایش یافتند. جرم ویژه ظاهری خاک نیز بعد از آتش سوزی افزوده شد، حال آن که از جرم ویژه حقیقی و تخلخل کل در خاک های سوخته در مقایسه با خاک های نسوخته کاسته شد. کلاس بافتی اغلب خاکهای سوخته به دلیل داستن مقادیر شن بالاتر، سبک تر گردید. افزون بر این، آتش سوزی سبب افزایش ضریب آب گریزی و کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک گردید. نتایج نشان داد رواناب و هدررفت خاکهای سوخته (به جز سال 1395) افزایش معنی داری نسبت به خاکهای نسوخته داشت. به طورکلی تاثیر آتش سوزی بر ویژگی های فیزیکی خاک اندازه گیری شده، آب گریزی خاک و فرسایش خاک در نخستین سال-های پس از آتش سوزی بیشتر بوده و این روند با گذشت زمان کاهش یافته است.

خاک به عنوان حلقه ارتباط بین اقلیم و سیستم های بیوژئوشیمیایی، نقشی مهم در توانایی اکوسیستم های خشکی برای تامین نیازهای متنوع بشری ایفا می کند. رشد بی رویه جمعیت در دهه های اخیر و تلاش بیشتر انسان برای کسب غذا و پوشاک، تخریب گسترده این منبع طبیعی را به دنبال داشته است. با تخریب و تغییر اراضی جنگلی و مرتعی به دیگر کاربری ها و کاهش سطح آن ها، در طول زمان فرسایش خاک انجام گرفته و در نتیجه کیفیت خاک به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد. با توجه به وسعت تغییرات کاربری اراضی در ایران به ویژه در استان کردستان، این پژوهش به منظور ارزیابی تغییر کاربری اراضی بر برخی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و هدررفت خاک در کاربری های مختلف اراضی در منطقه مریوان انجام شد. بدین منظور در سه کاربری جنگل، مرتع و باغ انگور سه ایستگاه به طور تصادفی انتخاب شد. در هر ایستگاه سه میکروپلات (مساحت هر میکروپلات یک متر مربع) برای اندازه گیری رواناب و هدررفت خاک نصب شد. سپس در هر ایستگاه از دو عمق 30-0 و 60-30 سانتیمتری سطح خاک نمونه های دست نخورده و بهم خورده در سه تکرار برداشته و سپس در آزمایشگاه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر کاربری اراضی از جنگل و مراتع به اراضی باغی سبب افزایش هدایت الکتریکی، واکنش خاک، فاکتور فرسایش پذیری، جرم مخصوص ظاهری و آب گریزی خاک شد. همچنین تغییر کاربری اراضی جنگلی و مراتع به اراضی باغی منجر به کاهش ماده آلی خاک، تخلخل کل خاک، پایداری خاکدانه ها، هدایت هیدرولیکی اشباع، میانگین هندسی و وزنی قطر خاکدانه ها، رطوبت نقطه پژمردگی دائم، رطوبت باقمیانده، رطوبت اشباع خاک و به تبع آن کاهش آب قابل دسترس گیاهان شد. با وجود اینکه تاثیر تغییر کاربری اراضی بر ظرفیت زراعی و پارامترهای n و α در معادله ون گنوختن معنی دار نبود اما در مجموع، تبدیل اراضی جنگلی و مرتعی به اراضی باغی سبب کاهش ظرفیت زراعی و همچنین افزایش مکش در نقطه ورود هوا به خاک شد. نتایج مقایسه میانگین داده های دانه بندی خاک نشان داد که بین کاربری های مختلف اراضی و عمق های مختلف از نظر رس، سیلت و شن اختلاف معنی داری وجود ندارد. همچنین نتایج نشان داد تغییر کاربری اراضی جنگلی و مراتع به باغ انگور موجب کاهش نفوذ آب در خاک و افزایش چشمگیر رواناب و درنتیجه افزایش هدررفت خاک می شود. درمجموع نتایج این پژوهش بیانگر آن است که تغییرکاربری اراضی می تواند با تحت تاثیر قرار دادن ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک و بهم زدن ساختمان خاک موجب کاهش کیفیت و افزایش هدررفت خاک شده وپیامدهای نامطلوبی به دنبال داشته باشد.

امروزه مدیریت و پایش مطلوب خاک ها با توجه به روند صعوی جمعیت و کاهش سطح زیر کشت، استفاده از تکنیک های نوین در نقشه برداری خاک ها را امری ضروری نموده است. با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در علوم خاک، بهره گیری از تکنیک های نقشه برداری رقومی و طیف سنجی می تواند گامی مهم و اثرگذار در نیل به تهیه آسان و مطلوب نقشه های خاک باشد. هدف از این پژوهش ارزیابی قابلیت استفاده از داده های طیفی خاک به عنوان داده کمکی در ارتقاء پیش بینی برخی خصوصیات خاک ها شامل هدایت الکتریکی، pH، SAR، کربنات کلسیم معادل، شن، سیلت و رس در منطقه قروه با وسعت تقریبی 37000 هکتار می باشد. 220 نمونه خاک از عمق 20-0 سانتی متری برداشت و در تمامی نمونه ها خصوصیات شوری، pH، SAR، کربنات کلسیم معادل، شن، سیلت و رس اندازه گیری شدند. داده های کمکی جهت پیش بینی این خصوصیات در قالب دو سناریو تعریف گردید که در سناریو اول داده های کمکی شامل پارامتر های سرزمین استخراج یافته از مدل رقومی ارتفاع، داده های تصاویر ماهوره ای لندست 8، نقشه طبقه بندی شده زمین شناسی، نقشه واحد های فیزیوگرافی و در سناریو دوم شامل داده های کمکی مورد استفاده در سناریو اول به علاوه داده های طیفی بودند. برای ایجاد ارتباط بین داده های کمکی با داده های مشاهداتی خاک از مدل جنگل تصادفی استفاده گردید. نتایج نشان داد که تکنیک فیلتر ساویتزکی و گلای مطلوب ترین روش پیش پردازش بر روی داده های طیفی می باشد. نتایج آنالیز حساسیت هم نشان داد که مهم ترین داده کمکی در سناریو اول جهت پیش بینی خصوصیات خاکی مورد مطالعه (شوری، pH، SAR، کربنات کلسیم معادل، شن، سیلت و رس) مشتقات مدل رقومی ارتفاع و داده های تصویر ماهواره ای بوده و در سناریو دوم داده های طیف سنجی مهم ترین داده کمکی بودند. مقادیر R2 در سناریو اول برای این خصوصیات به ترتیب 68/0، 52/0، 59/0، 46/0، 42/0، 45/0 و 43/0 و در سناریو دوم 76/0، 58/0 و 69/0، 51/0، 58/0، 57/0 و 58/0، مقادیر RMSE در سناریو اول به ترتیب 22/2، 95/0، 91/7، 12/11، 01/19، 58/10 و 11/11 و در سناریو دوم 19/1، 63/0، 55/4، 90/8، 48/14، 66/8 و 84/8 و مقادیر MAE در سناریو اول به ترتیب 27/1، 71/0، 18/5، 95/8، 76/18، 02/9 و 17/10 و در سناریو دوم 05/1، 50/0، 88/4، 88/6، 23/14، 01/7 و 98/7به دست آمد. به طور کلی نتایج نشان داد که سناریو دوم نسبت به سناریو اول دارای پیش بینی بهتری می باشد و استفاده از داده های طیف سنجی به عنوان داده کمکی می توانند منجر به دقت بیشتر نقشه ها گردند.

توسعه سیستم های کشاورزی پایدار در سال های اخیر مورد توجه بوده است. حفظ یا افزایش کیفیت خاک برای پایداری کشاورزی بسیار مهم است. کاربرد زئولیت به عنوان یک بهساز معدنی به تنهایی و یا همراه با دیگر اصلاح کننده های خاک (آلی و معدنی)، می تواند به طور مستقیم یا غیر مستقیم، بر شاخص های کیفیت خاک تاثیر بگذارد. این پژوهش با هدف بررسی اثر زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت بر برخی شاخص های کیفیت خاک و همچنین شاخص های رشد و تغذیه گیاه گندم انجام شد. بدین منظور، آزمایشی در قالب طرح کرت های خرد شده با پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه کردستان واقع در دهگلان طرح ریزی شد. تیمارهای مورد مطالعه در این پژوهش شامل زئولیت طبیعی در چهار سطح صفر، 5، 10 و 15 تن در هکتار به عنوان کرت های اصلی و مقادیر نیتروژن در پنج سطح صفر، 50، 100، 150 و 200 کیلوگرم در هکتار به عنوان کرت های فرعی بودند. شایان ذکر است که اصلاح کننده زئولیت در سال 1397 استفاده شده و با لایه سطحی خاک مخلوط گردید. این آزمایش در سال 1398 بدون اضافه شدن هیچ زئولیتی تکرار شد. این مزرعه در سال اول پژوهش تحت کشت سیب زمینی و در سال دوم تحت کشت گندم قرار گرفت. نتایج حاصل در سال دوم نشان داد که جرم مخصوص ظاهری (ρb)، جرم مخصوص حقیقی (ρp)، تخلخل کل (n)، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (Ks)، هدایت الکتریکی (EC) و واکنش خاک (pH) به طور قابل توجهی تحت تاثیر زئولیت، نیتروژن و همچنین بر همکنش آن ها قرار گرفتند. مشخص گردید که در مقایسه با سال اول پژوهش، ویژگی-های فیزیکی و شیمیایی خاک با کاربرد زئولیت در سال دوم نیز بهبود یافته است. نتایج همچنین نشان داد که کاربرد زئولیت و نیتروژن به تنهایی و یا در ترکیب با یکدیگر بر پروتئین دانه، وزن هزار دانه، تعداد سنبله، تعداد دانه، تعداد دانه در سنبله، عملکرد اقتصادی، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت اثر معنی داری داشته، و لیکن تاثیر آن ها بر غلظت کلروفیل معنی داری نبود. صفات زراعی بهبود یافته و افزایش پتانسیل تولید دانه ناشی از استفاده از زئولیت را می توان به بهبود شاخص های کیفیت خاک و همچنین افزایش جذب نیتروژن ارتباط داد. زئولیت احتمالاً باعث افزایش نگه-داشت –NH4+ N در خاک و جلوگیری از آبشویی –NO3‒ N به لایه های زیرین خاک می شود. به طور کلی، نتایج نشان داد که کاربرد ترکیبی زئولیت و نیتروژن در خاک باعث بهبود شاخص های کیفیت خاک و عملکرد دانه در گندم می شود.

امروزه کاربرد کودهای حیوانی، مواد زائد شهری و لجن های فاضلاب به عنوان کودهای آلی در کشاورزی، برای افزایش عملکرد محصولات زراعی یک راه حل مناسب و اقتصادی است. با این حال، این مواد آلی ممکن است حاوی آلاینده های سمی، فلزات سنگین و میکروب های بیماری زا نیز باشند که می تواند برای سلامتی انسان و زیست بوم مضر باشد. باکتری های بیماری زایی که داخل این مواد آلی وجود دارد به طور عمده شامل سالمونلا، اشرشیاکلی و ویبریو می باشند. برخی از این باکتری ها می توانند از بخش غیراشباع خاک عبور کرده و باعث آلودگی منابع خاک و آب شوند. از این رو، مدیریت کودهای آلی استفاده شده در کشاورزی به دلیل آلوده کردن منابع آب زیرزمینی، نیاز به داشتن آگاهی از جذب و حرکت این آلاینده های میکروبی در خاک دارد. در این پژوهش رفتارهای جذبی بیوچار اضافه شده به خاک شنی در جذب و واجذب باکتری اشریشیاکلی بررسی شد. دو نوع بیوچار مورد-استفاده شامل بیوچار کلش گندم و چوب گردو (تولید شده در دماهای 400، 500 و 600 درجه سلسیوس برای یک دوره زمانی دو ساعت) بود. تیمارهایی با نسبت های 1/0، 1، 10، 20، 50 و 100 درصد بیوچار تهیه گردید. سه نوع ایزوترم جذب سطحی نیز بر داده های اندازه گیری شده جذب باکتری بر روی تیمارهای بیوچار و خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ایزوترم جذب سطحی فروندلیچ در مقایسه با دو ایزوترم خطی و لانگ مویر تخمین های بهتری از جذب باکتری E.coli در خاک تیمار شده با بیوچار دارد. با توجه به نتایج، با افزایش مقدار بیوچار استفاده شده در خاک، جذب آلاینده های میکروبی نیز به طور معنی داری افزایش یافت. افزون بر این، ظرفیت و شدت جذب هر دو اصلاح کننده بیوچار با افزایش دما نیز افزایش یافت. این در حالی است که واجذب باکتری با افزایش مقدار بیوچار در خاک کاهش یافت. در مجموع نتایج نشان داد که بیوچار حاصل از چوب گردو در مقایسه با بیوچار حاصل از کاه و کلش گندم در جذب و نگه داشت باکتری E.coli کارآمدتر است.

آتش‎سوزی یکی از رخدادهای مهم و رایج در کلیه اکوسیستم‎های جنگلی است که تاثیرات بسیار پیچیده‎ای بر روی خصوصیات خاک دارد. تغییرات خصوصیات فیزیکی (تخریب ساختار و تخلخل خاک، افزایش رواناب و فرسایش)، شیمیایی (کاهش مواد آلی، تبخیر کاتیون‎ها، تغییر ذخایر عناصر غذایی و چرخه آن ها) و بیولوژیکی خاک (کاهش در گونه‎های میکرو و ماکروفون‎ها و تغییر جمعیت میکروبی) توسط آتش می‎تواند سبب تغییر در پوشش و فعالیت‎های گیاهی گردد. آتش سوزی در جنگل ها و مراتع ایران که دارای اقلیم و پوشش گیاهی متفاوتی است خسارت های فراوانی به جا می گذارد.در این پژوهش اراضی جنگلی حوزه آبخیز دریاچه زریبار که در طی 5 سال اخیر دچار آتش سوزی شده اند برای نمونه برداری انتخاب گردید. با استفاده از اطلاعات آتش سوزی های سال های 1391 تا 1396 موجود در اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان کردستان و اداره منابع طبیعی شهرستان مریوان، به ازای هرسال 2 ایستگاه گزینش و در هر ایستگاه یک نقطه به عنوان تیمار آتش سوزی و یک نقطه به عنوان شاهد انتخاب شد. برای اندازه گیری میزان رواناب، فرسایش خاک و تولید رسوب، از دستگاه شبیه ساز باران شرکت Eijkelkamp برای ایجاد بارشی متناسب با شرایط بارش غالب منطقه (2 میلی متر در دقیقه) و از پلات 3/0× 3/0 متر استفاده شد. میزان رواناب و رسوبات خروجی از پلات شبیه ساز باران، هر ده دقیقه یک-بار و به مدت یک ساعت توسط بطری های پلاستیکی یک لیتری جمع آوری شد. حجم رواناب با استفاده از روش وزنی و غلظت رسوب معلـق از روش برجا گـذاری و تخلیه آب تعیین شد. نمونه برداری از خاک در تیر 1396 انجام شد بدین ترتیب که در چهار طرف هر پلات، چهار نمونه خاک سطحی (0-5 سانتی متر) برداشت و با اختلاط آنها یک نمونه ترکیبی تهیه شد. در نمونه های خاک متغیرهای نیتروژن کل، نیترات، آمونیوم، فسفر کل، نسبت نیتروژن به فسفر، کلسیم، پتاسیم و نیز پتاسیم و در نمونه های رواناب، حجم رواناب، مقدار رسوب، نیترات محلول، آمونیوم محلول، نیتروژن کل محلول و فسفر کل محلول سنجش گردید. آنالیز آماری داده ها با آزمون پارامتری یک فاکتوری طرح کاملاً تصادفی و آزمون چند دامنه ای دانکن به کمک نرم افزار IBM SPSS Statistics 24 انجام شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که آتش سوزی باعث افزایش تراکم مواد غذایی حامل ترکیبات نیتروژن در خاک شده و درنهایت سبب افزایش میزان نیتروژن کل، همچنین افزایش بسیار زیاد مقدار فسفر کل خاک (286 درصد) بلافاصله پس از وقوع آتش سوزی و عدم بازگشت شرایط به حالت طبیعی حتی در درازمدت (پس از 4 سال از وقوع آتش سوزی) گردیده است. بررسی میزان نسبت نیتروژن به فسفر خاک در عرصه آتش گرفته در سال اول آتش سوزی (اثرات آنی) کاهش معنی داری نشان داد اما در سال های بعدی (اثرات میان مدت و بلندمدت) روند تغییرات عوض شده و افزایش نسبتاً ناچیزی را نشان داد. به همین ترتیب مقدار محلول نیتروژن کل، فسفر کل نیترات ((NO3-، آمونیوم (NH4)، کلسیم و پتاسیم در دو عرصه سوخته و طبیعی اختلاف معنی دار مشاهده شد. همچنین بررسی روند افزایشی تولید رواناب و تغییرات رسوب تولیدی طی بارش شبیه سازی شده در هر دو پلات سوخته و طبیعی بیانگر اختلاف میانگین 470 میلی لیتر رواناب و 25/2 گرم رسوب بین عرصه های سوخته و طبیعی است و روند افزایشی تولید رسوب در عرصه سوخته نسبت به عرصه طبیعی بسیار افزایشی تر است و اختلاف میزان رسوب تولیدی مرتباً بیشتر می شود.

در سال های اخیر، توسعه سیستم های کشاورزی پایدار مورد توجه قرار گرفته است که در این راستا کاربرد مواد معدنی طبیعی به منظور بهبود و اصلاح خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، توصیه شده است. زئولیت ها، موادطبیعی، غیرسمی و ارزان قیمت بوده که به دلیل ویژگی های منحصر به فرد، اصلاح کننده مناسبی برای خاک و یا حامل مناسبی برای مواد غذایی گیاه می باشند. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر زئولیت بر عملکرد سیب زمینی و برخی ویژگی های خاک در شرایط مزرعه می باشد. در این تحقیق آزمایش به صورت اسپلیت پلات در قالب بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه کردستان واقع در دهگلان (35 کیلومتری سنندج) در خرداد 1397 انجام شد. تیمارهای مورد نظر عبارتند از: مقادیر زئولیت در چهار سطح (صفر، 5، 10 و 15 تن در هکتار) به عنوان کرت اصلی و مقادیر نیتروژن در پنج سطح (صفر، 50، 100، 150 و200 کیلو گرم نیتروژن در هکتار) به عنوان کرت فرعی، که کرت ها به مدت 5 ماه تحت کشت سیب زمینی قرار گرفته و به صورت بارانی آبیاری شد. نتایج این آزمایش نشان داد که زئولیت باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری و حقیقی و افزایش pH، نیتروژن کل و ضریب آبگذری اشباع خاک شد ولی روی هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک تاثیر معنی داری نداشت. نیتروژن باعث افزایش هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک شد. همچنین تاثیر زئولیت و کود نیتروژن درگیاه باعث افزایش عملکرد غده، عملکرد بیولوژیک، متوسط وزن غده ها، ماده خشک غده، کربوهیدرات محلول کل غده و وزن غده های کمتر از 80 گرم، بین 80 تا 120 گرم، بین 120 تا 150 گرم و بزرگتر از 150 گرم شد. تاثیر تیمار زئولیت روی تعداد غده های کمتر از 80 گرم و بین 80 تا 120 گرم معنی دار شد ولی تاثیر تیمار کودی نیتروژن معنی دار نشد. همچنین تاثیر زئولیت و کود نیتروژن بر تعداد غده های بین 120 تا 150 گرم و تعداد غده های بزرگتر از 150 گرم معنی دار شد.

آبشویی عناصر غذایی از خاک باعث کاهش حاصل خیزی خاک، تسریع اسیدی شدن خاک، افزایش هزینه کود دهی برای کشاورزان، کاهش عملکرد و از همه مهم تر تهدیدی برای سلامتی محیط زیست خواهد شد. از این رو ارائه روش هایی موثر برای نگهداشت عناصر غذایی در خاک بسیار ضروری است. یکی از این روش ها برای کاهش آبشویی عناصر غذایی از خاک افزودن بیوچار به خاک است. بیوچار محصولی غنی از کربن می باشد که طی تجزیه حرارتیِ انواع چوب-ها، کودها، برگ ها، کاه و کلش و همچنین پسماندهای کشاورزی بدون حضور اکسیژن تولید می شود. هدف از این پژوهش ارزیابی تاثیر چند نوع بیوچار تولید شده از کاه و کلش گندم و شاخ و برگ هرس شدۀ درخت سیب بر روی آبشویی فسفات در ستون های خاک است. بیوچارها در دو دمای 300 و 550 درجه سلسیوس تهیه شد. 4 ستون خاک با بافت لوم شنی آماده و به هر کدام از ستون ها 2درصد وزنی از بیوچارهای تهیه شده اضافه شد و یک ستون خاک بدون اضافه کردن بیوچار به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. ستون ها به مدت 24 ساعت با آب دی یونیزه اشباع شد و سپس به ترتیب با حدود 15پوروالیوم آب دی یونیزه، 15 پوروالیوم محلول فسفات و پس از آن در مرحله آخر با حدود 10 پوروالیوم آب دی یونیزه آبشویی شدند. محلول خروجی به تمامی به صورت جزء به جزء از انتهای ستون های خاک جمع آوری شده و بلافاصله توسط کاغذ صافی 22/0 میکرومتر صاف شد؛ و سپس میزان فسفات هر عصاره اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که 3 نوع از 4 نوع بیوچار استفاده شده (بیوچارهای تولید شده با کاه و کلش گندم در دمای 550 درجه سلسیوس و چوب سیب در دمای (300 و 550 درجه سلسیوس) باعث کاهش جذب فسفات در خاک نسبت به خاک فاقد بیوچار (شاهد) شدند. تنها در ستون حاوی خاک تیمار شده با بیوچار تولید شده از کاه و کلش گندم در دمای 300 درجه سلسیوس جذب فسفات نسبت به ستون شاهد افزایش یافته است. میزان رها سازی فسفات در خاک در بیوچار تهیه شده با کاه و کلش گندم در دما 550 درجه سلسیوس از سایر بیوچارها بیشتر بود. از آنجایی که در بیشتر خاک ها فسفات در اثر جذب توسط کلوئیدهای خاک و یا رسوب آن به صورت ترکیبات نامحلول از دسترس گیاه خارج می شود، لذا این نوع بیوچارها را از این لحاظ می توان به عنوان یک عامل اصلاح کننده خاک در نظر گرفت. براساس نتایج به دست آمده نوع ماده گیاهی استفاده شده برای تهیه بیوچار و درجه حرارت استفاده شده در فرآیند تولید بیوچار عامل بسیار مهمی در جذب یا رها سازی فسفات هنگام استفاده از این نوع بیوچارها در خاک است.

منحنی نگه داشت آب در خاک به عنوان یکی از ویژگی های مهم هیدرولیکی خاک، در مدل سازی جریان آب و انتقال املاح در بخش غیر اشباع خاک کاربرد دارد. اندازه گیری مستقیم منحنی های نگه-داشت آب در خاک دشوار، زمان بر و پرهزینه می باشد؛ از این رو محققین روش هایی غیر مستقیم همچون مدل های تجربی و فرکتالی و توابعی انتقالی برای برآورد منحنی نگه داشت آب در خاک پیشنهاد کرده اند. در چند دهه اخیر، استفاده ازداده های طیفی خاک به عنوان روشی سریع، کم هزینه، و غیرمخرب در تخمین ویژگی های مبنایی خاک به مقدار زیادی مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این پژوهش تلاش شد امکان استفاده از داده های طیفی خاک در گستره مرئی- مادون قرمز نزدیک، به-عنوان متغیر ورودی توابع انتقالی، در برآورد مدل های فرکتالی و تجربی منحنی نگه داشت آب در خاک ارزیابی شود. بدین منظور، تعداد 100 نمونه خاک جمع آوری و منحنی های بازتاب طیفی آنها در گستره 2500-350 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی اندازه گیری شد. برخی از ویژگی های مبنایی خاک به همراه مقادیر رطوبت در پتانسیل های ماتریک 10-، 33-، 50-، 100-، 300-، 500-، 1000- و 1500- کیلو پاسکال با استفاده از صفحات فشاری و غشاء فشاری تعیین شد. پس از انجام پیش پردازش های طیفی، همبستگی بین مقادیر جذب در هر یک از طول موج های مورد مطالعه با ویژگی-های هیدرولیکی و نقاط مختلف نگه داشت آب در خاک بررسی شد. سپس با استفاده از روش-رگرسیونی خطی چندگانه گام به گام و بهره گیری از داده های مبنایی و طیفی خاک، روابطی ریاضی به-ترتیب تحت عنوان توابع انتقالی خاکی (PTFs) و طیفی (STFs) پی ریزی شد. به منظور ارزیابی دقت توابع پیشنهادی از آماره هایی همچون ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطا (ME)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی آماره ها نشان داد که PTFs پی ریزی شده جهت برآورد پارامتر های فرکتالی و هیدرولیکی و همچنین نگه داشت آب در خاک در مکش های 10 تا 1500 کیلو پاسکال از دقت پیش بینی خوبی برخوردار هستند. این در حالی است که STFs در مقایسه با این PTFs پیشنهادی در برآورد پارامترهای مورد مطالعه نیز، دارای نتایجی معقول اما به نسبت ضعیف تر بودند. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد که داده های طیفی خاک می تواند پارامترهای هیدرولیکی و فرکتالی خاک و وضعیت نگه داشت آب در خاک را در سطح وسیع با دقتی معقول و با سرعت بالا برآورد کند.

شوری و قلیایی بودن خاک یکی از مشکلات عمده ی مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. شور شدن خاک را می توان به عنوان یک خطر قابل توجه برای جوامع بشری در نظر گرفت که دامنه آن روز به روز در حال افزایش است. برای مدیریت خاک ها تحت تاثیر نمک اطلاعات زیادی لازم است و برای بدست آوردن اطلاعات نیاز به نمونه برداری زیادی می باشد. از آنجا که اندازه گیری مستقیم ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مشکل، زمان بر و پرهزینه است. لذا روش های سریع، کم هزینه و دقیق تعیین شوری خاک، می تواند یک اقدام بسیار ارزشمند برای مدیریت بلند مدت این خاک ها باشد،که طیف سنجی یکی از این روش هاست. بنابراین، هدف این پژوهش ارزیابی توانمندی طیف سنجی انعکاسی در برآورد شوری خاک و خصوصیات وابسته به آن در خاک های واقع در دشت شهرستان قروه در استان کردستان بود. در مجموع 100 نمونه خاک جمع آوری شد. نمونه ها به صورت دست خورده از عمق30 -0 سانتی متری سطح خاک به روش تصادفی طبقه بندی شده برداشته شد و پارامترهای بافت خاک، هدایت الکتریکی، اسیدیته، ماده ی آلی، پایداری خاکدانه، نسبت جذب سدیم، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربنات کلسیم معادل خاک در شرایط آزمایشگاهی اندازه گیری شد. آنالیز طیفی نمونه های خاک با استفاده از دستگاه طیف سنجی زمینی در گستره طول موج 2500- 350 نانومتر انجام شد. پس از ثبت طیف ها، تاثیر انواع مختلف روش های پیش پردازش بر طیف ها مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش های مختلف داده کاوی همچون رگرسیون خطی چندگانه گام به گام (SMLR) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با بهره گیری از داده های طیفی خاک، پارامتر های مورد مطالعه پیش بینی شدند. به منظور ارزیابی دقت مدل های پیشنهادی از آماره های مختلفی همچون ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (R2)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) استفاده شد. بهترین نتایج حاصل از آماره ضریب تبیین (R2) دو روش شبکه عصبی و رگرسیون خطی در قسمت صحت سنجی برای کربن آلی 68/0 و 66/0 و هدایت الکتریکی 88/0 و 45/0 بدست آمد. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد، استفاده از داده های طیفی خاک می تواند به عنوان روشی غیرمستقیم در برآورد برخی ویژگی های خاک های مبتلا به نمک مورد استفاده قرار گیرد.

آب گریزی خاک از ویژگی های مهم فیزیکی خاک بوده که می تواند مانع از نگه داشت، ذخیره، نفوذ و همچنین جریان آب در خاک شود. اندازه گیری مستقیم آب گریزی خاک درآزمایشگاه دشوار، زمان بر و پرهزینه است. لذا، استفاده از روش هایی غیرمستقیم، سریع و دقیق برای تعیین آب گریزی خاک، می تواند اقدامی ارزشمند برای مدیریت پایدار خاک باشد. بنابراین، هدف از این پژوهش ارزیابی توانمندی طیف سنجی انعکاسی در برآورد آب گریزی خاک بود. بدین منظور برخی از ویژگی های مبنایی 100 نمونه خاک سطحی حوزه آبخیز زریبار در استان کردستان با استفاده از روش های استاندارد آزمایشگاهی تعیین گردید. برای اندازه گیری شاخص آب گریزی خاک از روش جذب پذیری ذاتی استفاده شد. شاخص آب گریزی اصلاح شده (RIm) و زمان شکست آب گریزی (WRCT) نیز از رابطه نفوذ تجمعی آب در برابر ریشه مربعات زمان تعیین گردید. با استفاده از شاخص آب گریزی خاک (RI) و بهره گیری از رابطه زاویه تماس آب–خاک (Ѳ) محاسبه شد. تجزیه طیفی نمونه خاک ها با بهره گیری از دستگاه طیف سنجی زمینی و در گستره طول موج 2500-350 نانومتر انجام شد. پس از ثبت طیف ها، تاثیر انواع روش های مختلف پیش پردازش طیفی بر کارایی مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش های مختلف رگرسیونی همچون خطی چندگانه گام به گام (SMLR) و حداقل مربعات جزئی (PLSR) و بهره گیری از داده های طیفی خاک، شاخص های آب گریزی مورد مطالعه پیش بینی شدند. به منظور ارزیابی دقت و اعتبار مدل های پیشنهادی از آماره های مختلفی همچون ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، میانگین خطا (ME)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) استفاده شد. نتایج حاصل از این آماره ها بیان گر دقت بالای روش PLSR در برآورد شاخص آب گریزی و کربن آلی خاک بود. این در حالی است که برآوردهای شاخص آب گریزی اصلاح شده، زمان شکست آب گریزی و زاویه تماس آب–خاک ضعیف بود. نتایج همچنین بیان گر آن بود که توابع پیشنهادی با استفاده از روش PLSR در مقایسه با توابع انتقالی خاکی و طیفی پیشنهادی با استفاده از SMLR، در برآورد شاخص های آبگریزی خاک دارای نتایجی بهتر و دقیق تر بودند. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد، داده های طیفی خاک می تواند به عنوان روشی غیرمستقیم در برآورد آب گریزی خاک و کربن آلی مورد استفاده قرار گیرد.

نقش فرسایش خاک در کاهش حاصلخیزی خاک و تولید رسوب و پر شدن مخازن سدها از اهمیت فراوانی برخوردار است. به دلیل فقدان ایستگاه های هیدرولوژی در اکثر مناطق، خصوصاً ایران، به منظور محاسبه میزان فرسایش خاک و رسوب و رواناب تولید شده، از مدل سازی استفاده می شود. به همین منظور در این تحقیق میزان رواناب حوزه سد گاوشان با استفاده از مدل GeoWEPP در سه مقیاس زمانی الف) ماهانه ب) میانگین ماهانه در بلند مدت و ج) سالانه، شبیه-سازی شد. برای ارزیابی نتایج مدل از شاخص های نش ساتکلیف (NSE) و ضریب تبیین(R2) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل GeoWEPP در مقیاس ماهانه کارایی کمی در برآورد رواناب دارد، با این حال دقت آن در مقیاس میانگین ماهانه برای برآورد رواناب (59/1-NSE=، 14/0R2=) و رسوب (NSE<0) نسبت به مقیاس های دیگر بهتر بود. در گام بعد با توجه به تاثیر زیاد پارامترهای اقلیمی روی نتایج حاصل از مدل، مدل با استفاده از پارامترهای شدت بارندگی نیم ساعته و زمان پیک شدت بارش، واسنجی شد. نتایج بدست آمده حاکی از افزایش دقت مدل در هر سه مقیاس زمانی پس از واسنجی بود (NSE>0). در این حالت نیز کارایی مدل در مقیاس میانگین ماهانه برای رواناب (16/0NSE= و 45/0R2=) بیشتر از دیگر مقیاس ها بود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد در صورت انجام واسنجی می توان دقت قابل قبولی را از مدل GeoWEPP برای برآورد رواناب انتظار داشت.

تعیین دقیق هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) در مدل سازی جریان آب و انتقال املاح در خاک، طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی، مدل سازی آب های زیر زمینی و فرایندهای زیست محیطی ضروری است. در تعیین Ks از روش های صحرایی و آزمایشگاهی مختلفی استفاده می شود. این روش ها چه در صحرایی و چه آزمایشگاه، پر هزینه، زمان بر و دشوار بوده و معمولاً به دلیل غیرهمگن بودن خاک و خطاهای آزمایشگاهی غیرقابل اعتماد می باشند. یکی از راهکارهای جایگزین جهت غلبه بر این مشکل، استفاده از روش های غیرمستقیم همچون توابع انتقالی خاک می باشد. در این پژوهش کارایی شبکه های عصبی مصنوعی و رگرسیون های آماری، با بهره گیری از ویژگی های زودیافت خاکی و داده های عوارض زمین، در تخمین Ks ارزیابی شد. جهت اشتقاق توابع، برخی از ویژگی های زودیافت خاکی و همچنین هدایت هیدرولیکی اشباع 95 نقطه مطالعاتی از زیرحوزه های آبخیز چرداول - چمشیر در استان ایلام با استفاده از پرمامتر گوالف اندازه گیری شد. داده های عوارض زمین این نقاط نیز با استفاده از مدل رقومی ارتفاع استخراج گردید. سپس اعتبار توابـع اشـتقاق یافتـه در تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، با استفاده از جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطا (ME) و ضریب همبستگی پیرسون (r) ارزیابی شد. با توجه به نتایج، هدایت هیدرولیکی اشباع با میانگین هندسی قطر ذارت و مقدار شن دارای بیشترین همبستگی بود (به ترتیب دارای ضـرایب همبستگی 58/0 و 56/0). بین داده های عوارض زمین و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک همبستگی معنی داری (05/0p<) وجود نداشت. نتایج نشان داد که هدایت هیدرولیکی اشباع خاک می تواند با دقت متوسطی با استفاده از توابع انتقالی اشتقاقی توسط رگرسیون خطی چندگانه گام به گام برآورد شود (0.61 = r و RMSE=1.01 Ln (mm/hr)). نتایج همچنین بیان گر این موضوع بود که هدایت هیدرولیکی اشباع می تواند با استفاده از ویژگی های زودیافت خاکی توسط شبکه عصبی مصنوعی نیز پیش بینی شود (0.75 = r و RMSE=9.34 mm/hr). با توجه به نتایج، استفاده از داده های عوارض زمین به همراه ویژگی های زودیافت خاکی می تواند منجر به برآوردهایی دقیق تر از هدایت هیدرولیکی اشباع خاک گردد (0.86 = r و RMSE=4.09 mm/hr). این در حالی است که بهره گیری از داده های عوارض زمین به تنهایی در شبکه های عصبی برآوردهایی قابل قبول از هدایت هیدرولیکی اشباع خاک ندا

طیف سنجی مرئی - مادون قرمز نزدیک به عنوان روشی غیر مخرب، سریع، ارزان، دارای حداقل آماده سازی نمونه ها و بدون آسیب به زیست بوم می تواند جایگزین روش های مرسوم آزمایشگاهی شود. هدف از این پژوهش ارزیابی طیف سنجی انعکاسی در برآورد برخی ویژگی های خاک های دشت های کشاورزی قروه - دهگلان در استان کردستان می باشد. بدین منظور تعداد 120 نمونه خاک سطحی از منطقه مورد مطالعه جمع آوری شد. سپس ویژگی های فیزیکی و مکانیکی این نمونه ها شامل توزیع اندازه ذرات خاک، جرم ویژه ظاهری و حقیقی، پایداری خاکدانه ها، حدود آتربرگ، درصد کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربنات کلسیم معادل خاک در آزمایشگاه با روش های استاندارد اندازه گیری شد. آنالیز طیفی خاک ها با استفاده از دستگاه طیف سنجی زمینی با طول موج 2500- 350 نانومتر انجام شد. پس از ثبت طیف ها، تاثیر انواع روش های پیش پردازش بر طیف ها مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش های رگرسیون خطی چند گانه گام به گام (SMLR) و شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs) و بهره گیری از داده های طیفی خاک، پارامترهای مورد مطالعه پیش بینی شدند. به منظور ارزیابی دقت مدل های پیشنهادی از آماره های مختلفی همچون میانگین خطا (ME)، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، ضریب تبیین (R2)، شاخص بهبود نسبی (RI)، شاخص انطباق (d) و درصد انحراف نسبی (RPD) استفاده شد. با توجه به این آماره ها، دقیق ترین تخمین مدل های SMLR پیشنهادی برای ظرفیت تبادل کاتیونی و حد روانی و تخمین هایی قابل قبول برای رس، سیلت، شن، جرم ویژه ظاهری و حقیقی، تخلخل، میانگین و انحراف معیار هندسی قطر ذرات، میانگین وزنی و هندسی خاکدانه ها، حد خمیری، شاخص خمیرایی، فعالیت رس، کربن آلی و کربنات کلسیم معادل به دست آمد. نتایج همچنین نشان دادند که برآورد های ANNs از پارامترهای مقدار رس، جرم ویژه حقیقی، میانگین وزنی و هندسی قطر خاکدانه ها، حد خمیری و درصد کربن آلی قابل قبول و برآورد دیگر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مورد مطالعه دقیق می باشد. این نتایج بدین معنی است که شبکه های عصبی مصنوعی در مقایسه با مدل های رگرسیون خطی دارای نتایج بهتر و دقیق تر می باشند. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد، استفاده از داده های طیفی خاک می تواند به عنوان روشی غیرمستقیم برای برآورد ویژگی های فیریکی و مکانیکی خاک مورد استفاده قرار گیرد.

شاخص فرسایش پذیری خاک بیان کمی و کیفی حساسیت ذاتی ذرات خاک به جدا شدن و انتقال آن ها به وسیله عوامل فرسایشی است و در واقع بیانگر تاثیرگذاری بسیاری از خصوصیات خاک و تاثیرات متقابل آن هاست. هدف از تحقیق حاضر پهنه بندی رقومی فرسایش پذیری خاک در منطقه دهگلان استان کردستان با استفاده از داده های کمکی (سنجش از دور و پارامترهای سرزمین) و مدل شبکه عصبی مصنوعی می باشد. 100 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری لایه سطحی خاک منطقه مورد مطالعه به وسعت 48701 هکتار برداشت شد و سپس کلاس ساختمان خاک، درصد شن، سیلت، رس، شن ریز، آهک، ماده آلی، هدایت الکتریکی و pH در آزمایشگاه اندازه گیری شد. علاوه بر این نفوذپذیری پایه خاک در صحرا با استفاده از استوانه های مضاعف اندازه گیری شد. سپس از طریق معادله ویشمایر اسمیت مقدار فرسایش پذیری خاک منطقه مورد مطالعه محاسبه گردید. همچنین داده های کمکی از تصویر ماهواره ای لندست 8 و مدل رقومی ارتفاع استخراج گردید. در نهایت با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی، فرسایش -پذیری خاک منطقه برآورد و نقشه آن تهیه شد. مقدار فرسایش پذیری خاک بین 45/0-0 تن در هکتار ساعت بر هکتار مگا ژول میلی متر متغیر بود. نتایج نشان داد بیشترین مقادیر فرسایش پذیری خاک در مناطق مرتفع جنوبی حوزه با پوشش گیاهی کم و شیب زیاد، تخمین زده شد. همچنین در این مناطق شاخص NDVI شاخص رس، شاخص خیسی و شاخص MrVBF کمترین مقدار را داشتند. نتایج نشان دهنده ارتباط بین فاکتور فرسایش پذیری خاک با داده های کمکی بود. هم چنین نتایج نشان داد که با استفاده از تعدادی محدودی داده می توان برآورد نسبتاً دقیقی از میزان فرسایش پذیری خاک منطقه مورد مطالعه داشت.

اندازه گیری و براورد فرسایش خاک و تولید رسوب، به عنوان یکی از مشکلات مهم در سطح جهان و ایران، با هدف برنامه ریزی حفاظت خاک امری ضروری است. تنوع عوامل موثر بر فرسایش باعث شده است که برای برآورد فرسایش و تولید رسوب روش های متعددی در کشورهای گوناگون ارائه شود که هریک دارای معایب و محاسنی می باشند. هدف از این تحقیق بررسی و ارزیابی مدل-های RUSLE، RUSLE2، EUROSEM و WEPP به تناسب مدل در برآورد رواناب و رسوب ناشی از رخدادهای طبیعی در سطح کرت و زیرحوضه در حوضه های معرف و زوجی خامسان بود. یکی از ویژگی های خاص منطقه مورد مطالعه، وجود مقادیر قابل توجهی جزء سنگی در سطح و پروفیل خاک به ویژه در بخش های مرتعی حوضه است. در مقیاس کرت، مطالعه بر روی 18 کرت با ابعاد 24 متر طول و 8/1 متر عرض در شش دامنه در زیرحوضه های زوجی شاهد و نمونه (سه کرت در هر دامنه) صورت گرفت. رواناب و رسوب حاصل از 24 رخداد منجر به رواناب در طول سال های 1389 تا 1392 (1 ژانویه 2011 تا 1 ژانویه 2014) اندازه گیری شد. همزمان داده های ورودی مورد نیاز مدل ها از جمله ویژگی های خاک، پوشش گیاهی و پوشش زمین در طول این مدت بررسی و ثبت گردید. مدل های RUSLE و RUSLE2، با واسنجی و بدون واسنجی مورد ارزیابی قرار گرفتند. جهت واسنجی مدل های EUROSEM و WEPP، ابتدا تجزیه حساسیت انجام شده و بر اساس حساسیت پارامترهای موثر بر نتایج پیش بینی دو مدل، واسنجی صورت گرفت. جهت واسنجی پارامتر K مدل های RUSLE و RUSLE2، از 16 رخداد در طی سال های 1387 تا 1392 و برای واسنجی مدل های EUROSEM و WEPP از 8 رخداد در طول سال های 1389 تا 1392 بهره گرفته شد. از 16 رخداد باقیمانده در طول سال های 1389 تا 1392، برای اعتبارسنجی مدل ها استفاده شد. مدل های RUSLE و RUSLE2 به ویژه مدل RUSLE2، مقادیر میانگین سالانه هدررفت خاک را با وجود بیش برآوردی، نسبتاً به خوبی تخمین زدند. نتایج حاصل نشان داد که دو مدل قادر هستند تا مقادیر هدررفت خاک تک رخدادها به ویژه در بارندگی هایی که شاخص فرسایندگی پایین تری دارند را نیز به میزان نسبتاً قابل قبولی پیش بینی نمایند. واسنجی پارامتر فرسایش پذیری منجر به بهبودی تخمین هدررفت خاک به میزان قابل توجهی در دو مدل شد. مقایسه نتایج تخمین های دو مدل RUSLE و RUSLE2 نشان داد که در تمامی حالات مورد بررسی، مدل RUSLE2 نسبت به RUSLE، کارایی بالات

منحنی مشخصه رطوبتی خاک یکی از مهم ترین ویژگی های هیدرولیکی در مدل سازی انتقال آب و املاح در ناحیه غیر اشباع خاک است. از آنجا که اندازه گیری مستقیم منحنی مشخصه رطوبتی خاک، دشوار، زمان بر و پرهزینه بوده، روش هایی غیرمستقیم همچون توابع انتقالی و مدل های تجربی برای تعیین آن پیشنهاد شده است. در این پژوهش برای برآورد منحنی رطوبتی خاک از مدل های فرکتالی منحنی مشخصه رطوبتی بهره گرفته شده است. بنابراین، هدف از این پژوهش ارزیابی عملکرد برخی مدل های فرکتالی منحنی رطوبتی خاک همچون ریو و اسپوزیتو (1991)، تایلر و ویت کرافت (1990)، پرفکت (1999)، بیرد و همکاران (2000) و زو (2004) و مقایسه آن با مدل های تجربی بروکس و کوری (1964)، کمپل (1974) و ون گنوختن (1980) است. بدین منظور 52 نمونه خاک از اراضی کشاورزی دشت های قروه - دهگلان جمع آوری شده و کلاس بافتی آن ها شامل رس، لوم، لوم رسی، رس سیلتی، لوم رس سیلتی، لوم سیلتی و لوم شنی تعیین گردید. سپس معادله ی مختلف فرکتالی و تجربی نگه داشت آب در خاک بر داده های پتانسیل ماتریک و رطوبت حجمی هر نمونه خاک برازش داده شدند. برای ارزیابی کارایی معادله ها در تخمین رطوبت های حجمی از چهار آماره ی ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE)، شاخص کارایی نش-ساتکلیف (E) و آماره آکائیک (AIC) استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که همه ی مدل های مورد مطالعه در برآورد منحنی نگه داشت آب در خاک دارای عملکردی مطلوب می-باشند. به طوری که مقادیر میانه ضریب تبیین (R2) آنها برای کلاس های بافتی مختلف بین 75/0 تا نزدیک به 00/1 متغیر می باشد. با توجه به نتایج، مدل های ون گنوختن (1980) و بیرد و همکاران (2000) بر اساس ضرایب تبیین و شاخص های نش-ساتکلیف بیشتر و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده و آماره آکائیک کمتر به عنوان مناسب ترین مدل ها در برآورد منحنی رطوبتی خاک گزینش شدند. نتایج همچنین نشان داد مدل های ریو و اسپوزیتو (1991) و زو (2004) در برآورد منحنی رطوبتی خاک دارای ضعیف ترین عملکرد می باشند. هر چند باید در نظر داشت که میانگین R2 آن ها بیشتر از 75/0 و میانگین NRMSE آن ها نیز کمتر از 22 درصد می باشد. در مجموع با توجه به نتایج این پژوهش، دو معادله ی ون گنوختن (1980) و بیرد و همکاران (2000) برای پیش بینی منحنی رطوبتی خاک کلاس های بافتی رس، لوم، لوم رسی،

تغییرات غیر علمی و نا آگاهانه کاربری اراضی دارای اثراتی منفی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک می باشد. بنابراین، ارزیابی تاثیر تغییر کاربری اراضی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک جهت پرداختن به موضوع کشاورزی پایدار امری ضروری است. با توجه به گستردگی تغییرات کاربری اراضی در ایران به ویژه در استان کردستان، این پژوهش به منظور ارزیابی برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و اجزای کربن آلی خاک در کاربری های مختلف اراضی در منطقه بانه انجام شد. بدین منظور در سه کاربری مرتع، جنگل و اراضی زراعی سه ایستگاه به طور تصادفی انتخاب شد. در هر ایستگاه با کاربری معین، از دو عمق 15-0 و 30-15 سانتی متری خاک نمونه هایی دست خورده و دست نخورده در سه تکرار برداشت شده و در آزمایشگاه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر تغییر کاربری اراضی بر درصد شن، سیلت و رس چندان مشخص و معنی داری نمی باشد. این در حالی است که تغییر کاربری اراضی سبب افزایش جرم مخصوص ظاهری، کاهش تخلخل، کاهش هدایت هیدرولیکی خاک و کاهش پایداری خاکدانه ها شده است. تغییر کاربری اراضی همچنین موجب افزایش هدایت الکتریکی و واکنش خاک شده و با افزایش عمق مقدار آن ها نیز افزایش یافته است. بر اساس نتایج بررسی پایداری خاکدانه ها، با کاهش اندازه خاکدانه ها، درصد خاکدانه های پایدار و مقدار کربن آلی آن ها کاهش می یابد. نتایج همچنین نشان داد که خاکدانه های درشت در مقایسه با سایر خاکدانه ها دارای حساسیت بیشتری به تغییر کاربری اراضی می باشند. بیشترین درصد خاکدانه های درشت (0/25-8 میلی متر) در جنگل و بیشترین درصد خاکدانه های ریز (25/0-053/0 میلی متر) در اراضی زراعی مشاهده گردید. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که تغییر کاربری اراضی دارای تاثیر معنی دار و کاهشی بر مقدار کربن آلی خاک می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده متوسط کربن آلی در کاربری جنگل معادل 99/4 درصد و در اراضی زراعی و مراتع به ترتیب معادل 32/2 و 79/1 درصد می باشد. نتایج به دست آمده از بخش بندی اندازه ای کربن آلی خاک نشان داد در هر سه کاربری با کاهش اندازه ذرات از شن به رس، مقدار کربن آلی کاهش می یابد. بیشترین مقدار کربن آلی در ذرات هم اندازه شن در کاربری جنگل (62/4%) و کمترین مقدار آن در کاربری مرتع در بخش هم اندازه رس (7

سیب زمینی(Solanum tuberosum L.) به عنوان چهارمین محصول غذایی بعد از گندم، برنج و ذرت به شمار می رود. لذا تولید با کیفیت (بدون آلاینده) این محصول بسیار حائز اهمیت می باشد. کادمیم (Cd) یکی از آلاینده های خطرناک برای انسان است. افزایش غلظت این عنصر در خاک موجب تسهیل در جذب آن توسط غده های سیب زمینی و در نتیجه ورود مقادیر غیر مجاز آن در زنجیره غذایی انسان می شود. یکی از منابع ورود کادمیم به خاک، مصرف بی رویه و بدون نظارت کودهای فسفاتی وارداتی در بخش کشاورزی می باشد. به منظور بررسی تاثیر منابع مختلف کودهای فسفاتی )وارداتی و تولید داخل( بر تجمع کادمیم در غده های سیب زمینی، آزمایشی به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تیمار در سه تکرار در یکی از مزارع سیب زمینی شهرستان دهگلان (استان کردستان) در سال 1393 انجام گردید. نمونه مرکب خاک سطحی، آب آبیاری و منابع کودهای فسفاتی با استفاده از روش های متداول در موسسه تحقیقات خاک و آب مورد تجزیه قرار گرفتند. میزان فسفر، پتاسیم، روی و کادمیم قابل جذب خاک به ترتیب برابر با 8، 150، 0.75 و 0.15 میلی گرم در کیلوگرم و همچنین غلظت کادمیم در کودهای خاک فسفات آسفوردی، سوپرفسفات ساده و سوپرفسفات تریپل به ترتیب برابر با 2، 23 و 25 میلی گرم در کیلوگرم بود. در این آزمایش، تیمارها شامل تیمار اول (شاهد)= مصرف تمامی عناصر غذایی بر اساس نتایج تجزیه خاک بجز فسفر؛ تیمار دوم= تیمار اول + تامین فسفر از خاک فسفات آسفوردی (تولید داخل)؛ تیمار سوم= تیمار اول + تامین فسفر از سوپر فسفات ساده و تیمار چهارم= تیمار اول + تامین فسفر از سوپرفسفات تریپل وارداتی بود. نتایج این آزمایش نشان داد که: الف) در حالی که در قطعات شاهد، مقدار کادمیم غده ها 0.10 میلی گرم بر کیلوگرم بوده، بیشترین مقدار کادمیم در غده ها در بین سه منبع کودی فسفاتی، مربوط به تیمار سوپرفسفات تریپل وارداتی با غلظت کادمیم 0.29 و کمترین مقدار آن مربوط به تیمار خاک فسفات با غلظت کادمیم 0.13 میلی گرم بر کیلوگرم می باشد. همچنین غلظت کادمیم در تیمار سوپرفسفات ساده برابر 25/0 میلی-گرم بر کیلوگرم بود. نتایج نشان داد که با مصرف سوپرفسفات تریپل وارداتی بیشترین مقدار تجمع کادمیم و با مصرف خاک فسفات تولید داخل کمترین مقدار تجمع کادمیم در غده های سیب زمینی حاصل شده که در سطح یک درصد نیز معنی دار می باشد؛ ب) غلظ

اندازه گیری مستقیم منحنی رطوبتی سخت و زمان بر است. تلاش های زیادی جهت برقراری ارتباط میان پارامترهای زود یافت خاک مانند توزیع اندازه ی ذرات، مقدار ماده ی آلی و جرم مخصوص ظاهری و منحنی رطوبتی خاک انجام گرفته است. این رابطه تحت عنوان توابع انتقالی شناخته می شود. هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد برخی از توابع انتقالی بر اساس دقت پیش بینی آن ها در تخمین منحنی رطوبتی خاک است. هشت تابع جهت ارزیابی انتخاب شدند که هفت تابع از آن ها پارامترهای مجهول معادلات منحنی رطوبتی را پیش بینی می کردند، درحالی که یکی از این توابع مقدار رطوبت را در پتانسیل های ماتریک مشخصی تخمین زد. به منظور تعیین کیفیت پیش بینی ها از میانگین ریشه ی مربعات خطا (RMSE)، ضریب همبستگی پیرسون (R)، نسبت خطای هندسی (GMER) و قدر مطلق میانگین خطا (ME) استفاده شد. درنهایت توابع مورد ارزیابی بر اساس شاخص های ارزیابی رتبه بندی شدند. نتایج نشان دادند که در پتانسیل های ماتریک پایین توابع RETC و ساکستون بهترین تخمین را داشتند در حالی که توابع قربانی و کایی-هیو ضعیف ترین عملکرد را داشتند. در پتانسیل های ماتریک بالا توابعRETC و گوپتا بهترین تخمین را داشتند، در حالی که توابع کایی-هیو و راجکایی ضعیف ترین عملکرد را داشتند. در تمامی پتانسیل های ماتریک توابعRETC و ساکستون بهترین تخمین را داشتند، در حالی که توابع راجکایی و کایی-هیو ضعیف ترین عملکرد را داشتند.

منحنی نگه داشت آب در خاک به عنوان یکی از خصوصیات فیزیکی مهم خاک، رطوبت حجمی خاک را در مقادیر مختلف پتانسیل های ماتریک مختلف نشان می دهد. معادله های تجربی و تحلیلی مختلفی برای شبیه سازی این منحنی ارائه شده است. ویژگی های خاک پارامترهای تاثیرگذار خاک بر منحنی به صورت ضرایب ثابت در این معادله ها گنجانده شده اند. که ضرایب ثابت پارامترهای هیدرولیکی نامیده می-شوند. اندازه گیری مستقیم پارامترهای هیدرولیکی در آزمایشگاه نیاز به صرف وقت و هزینه ی زیادی دارد. روش متداولی که برای تخمین این پارامترها استفاده می شود، مدل سازی معکوس است. برای یکی از روش های برآورد این پارامترها روش مدل سازی معکوس است. در این پژوهش، پارامترهای هیدرولیکی 13 معادله ی منحنی نگه داشت آب خاک با استفاده از روش مدل سازی معکوس تخمین زده شد. برای این منظور، 17 نمونه ی خاک به صورت دست خورده و دست نخورده از زمین های زراعی دشت دهگلان-قروه تهیه شد. نمونه های دست خورده برای اندازه گیری بافت و برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک به کار گرفته شدند. نمونه های دست-نخورده با استفاده از دستگاه صفحات فشار برای اندازه گیری مقادیر رطوبت حجمی در نُه نقطه ی پتانسیلی مورد استفاده قرار گرفتند. 13 معادله ی منحنی نگه داشت آب خاک بر داده های پتانسیل ماتریک و رطوبت حجمی برازش داده شدند. جهت برازش معادله-ها از نرم افزارهای SWRC و Excel استفاده شد. داده های رطوبت حجمی و پتانسیل ماتریک اندازه گیری شده به عنوان داده های ورودی به نرم افزارها به کار برده داده شدند. برای ارزیابی دقت معادله ها در تخمین رطوبت های حجمی از چهار آماره ی R2، RMSE، Reff و AIC ضریب تعیین، جذر میانگین مربعات خطا، شاخص کارایی نش-ساتکلیف و معیار آکائیک استفاده شد. نتایج نشان داد که معادله های بروکس و کوری، فردلاند ژینگ و ون گنوختن بر اساس R2 و Reff بالاتر و RMSE و AIC پایین تر بهترین عملکرد را در بین سایر معادله ها داشتنددارند. در بین سه معادله ی مذکور، معادله ی فردلاند ژینگ برای تخمین رطوبت بافت های خاک لوم و لوم رسی و معادله ی بروکس و کوری برای خاک های لوم رسی سیلتی و رس سیلتی منطقه پیشنهاد شد. معادله های سیمونز بیقار، لیباردی ناسیمنتو و فارل لارسون نتایج مشابه و قابل قبولی را ارائه کردند. معادله ی روگوسکی در مرتبه ی بعد از لحاظ دقت تخمین قرار گرفت. معا

اکوسیستم های مختلف از جمله جنگل، جنگل دست کاشت و مرتع بر روی برخی پارامترهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی خاک تاثیرگذار هستند. اعمال مدیریت صحیح و کارآمد این اکوسیستم ها مستلزم داشتن اطلاعات جامعی از این پارامترها به عنوان شاخص هایی مناسب جهت ارزیابی وضعیت خاک از نظر پایداری، نفوذ، وضعیت حرکت آب و املاح در خاک، ایجاد رواناب، سیل و فرسایش می باشد. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر اکوسیستم های جنگل کاری شده بر روی برخی پارامترهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی خاک صورت گرفت. هدف از تحقیق حاضر مقایسه برخی پارامترهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی (نفوذپذیری، هدایت هیدرولیکی اشباع، رطوبت خاک، جرم مخصوص ظاهری خاک، pH خاک، EC خاک، فسفر خاک، نیتروژن کل خاک و کربن آلی خاک) اکوسیستم های جنگل دست کاشت و مرتع می باشد. به این منظور یک حوضه ی آبخیز مرتع و دو حوضه ی آبخیز جنگل کاری شده با تراکم خوب (445 اصله در هکتار) و متوسط (262 اصله در هکتار) در مجاورت آن با شرایط فیزیوگرافی مشابه واقع در جنگل های دست کاشت حسن آباد سنندج انتخاب شدند. برداشت نمونه های مربوط به درصد رطوبت خاک و جرم مخصوص ظاهری خاک هر دو هفته یکبار در سه نقطه از هر حوضه ی آبخیز از 23 اسفند ماه 1391 تا 21 مرداد ماه 1392 انجام شد. آزمایش مربوط به شدت نفوذپذیری منطقه مورد مطالعه در یک تکرار در سه نقطه از هر حوضه ی آبخیز صورت گرفت لازم به ذکر است که هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از آزمایش شدت نفوذپذیری مورد محاسبه قرار گرفت. به منظور بررسی پارامترهای pH، EC، کربن آلی خاک، فسفر قابل جذب و نیتروژن کل خاک، سه نمونه از عمق 20-0 سانتی متری در هر حوضه ی آبخیز در 6 تکرار به صورت ماهانه برداشت شد. داده های جمع آوری شده در قالب طرح کاملاً تصادفی با استفاده از نرم افزارهای SPSS و Excel مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بین سه حوضه ی مورد بررسی واقع در جنگل های دست کاشت سنندج از نظر جرم مخصوص ظاهری خاک و شدت نفوذپذیری اختلاف معنی داری وجود دارد و همچنین نتایج حاصل از تحقیقات نشان داد حوضه های آبخیز جنگل کاری شده با تراکم خوب با بیشترین شدت نفوذپذیری دارای بیشترین هدایت هیدرولیکی اشباع بوده و حوضه ی آبخیز مرتعی با کمترین شدت نفوذپذیری دارای کمترین هدایت هیدرولیکی اشباع است. میانگین درصد رطوبت جرمی خاک در اکثر زمان های اندازه گیری

برآورد دقیق از پتاسیم قابل دسترس موجود در خاک های آهکی مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت خاصی برخوردار است. پتاسیم قابل استخراج توسط استات آمونیوم در خاک های حاوی کانی های میکایی برآورد مناسبی از پتاسیم قابل استفاده گیاهان ارائه نمی دهد. روش های عصاره گیری مختلفی برای پیش بینی پتاسیم قابلیت استفاده پتاسیم و روابط کمیت – شدت در 19 نمونه از خاک های آهکی استان کردستان مطالعه شد. به منظور برقراری ارتباط بین پتاسیم قابل استخراج، عصاره گیرهای مختلف و جذب پتاسیم توسط گیاه، مطالعه ای گلخانه ای با استفاده از ذرت به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو سطح پتاسیم (صفر و 300 میلی گرم در کیلو گرم خاک با استفاده از سولفات پتاسیم) در سه تکرار انجام شد. میانگین پتاسیم قابل استخراج با عصاره گیرها از کمتر به بیشتر به ترتیب عبارت بود از: کلرید کلسیم 01/0 مولار (30 میلی گرم در کیلو گرم)، اسید سولفوریک 025/0 مولار (41 میلی گرم در کیلو گرم)، اسید نیتریک 1/0 مولار (127 میلی گرم در کیلو گرم)، استات سدیم یک مولار (163 میلی گرم در کیلو گرم)، کلرید سدیم یک مولار (213 میلی گرم در کیلو گرم)، کلرید باریم 1/0 مولار (220 میلی گرم در کیلو گرم) و استات سدیم یک مولار (237 میلی گرم در کیلو گرم) همبستگی مثبت و معنی داری بین پتاسیم جذب شده توسط گیاه با پتاسیم قابل استخراج با استات آمونیوم یک مولار (r=0.84، P≤0.01)، کلرید باریم 1/0 مولار (r=0.74، P≤0.01)، استات سدیم یک مولار (r=0.69، P≤0.01)، کلرید سدیم یک مولار (r=0.67، P≤0.01)، اسید نیتریک 1/0 مولار (r=0.64، P≤0.01) و کلرید کلسیم 01/0 مولار (r=0.55، P≤0.05) وجود داشت. دامنه مقادیر PBCK بین 28- 102 Cmol.kg-1 (mol/L)0.5 و به طور متوسط 40.7 Cmol.kg-1 (mol/L)0.5 و دامنه مقادیر ΔK0 در خاک های مورد مطالعه بین -0.47-0.44 سانتی مول بر کیلوگرم به طور متوسط 0.22 سانتی مول بر کیلو گرم متغیر بود. بر اساس مطالعات همبستگی می توان نتیجه گیری کرد که استات آمونیوم یک مولار می تواند به عنوان عصاره گیر مناسب برای پیش بینی پتاسیم قابل استفاده گیاه در خاک های آهکی استان کردستان معرفی گردد.

گسترش شهرنشینی و صنعتی شدن به ویژه در کشورهای در حال توسعه، سبب انباشت حجمی عظیم از زباله های شهری گردیده است. بررسی حرکت، انتقال، نشر و ترابری آلودگی فاز مایع زباله ها (شیرابه )، یکی از معضلات مهم زیست محیطی در دو دهه اخیر می باشد. خاک با دارا بودن ویژگی های بیوفیزیکوشیمیایی بسیار پیچیده، پتانسیل پالایش انواع آلاینده ها، از جمله آلاینده های موجود در شیرابه زباله شهری دارد. به همین منظور، آزمایشی در ستون های پلی اتیلنی در 5 دوره 20 روزه و در قالب طرح کاملاً تصادفی، با هدف بررسی روند تغییرات آنیون های کلر و بی کربنات، کاتیون های کلسیم و منیزیم، اسیدیته، شوری، نیتروژن کل و نیکل شیرابه تصفیه شده بی هوازی لندفیل در ستونهای خاک لوم رسی، لوم و لوم شنی به اجرا در آمد. مقدار معادل شیرابه مذکور با احتساب میزان دبی شیرابه حاصله از زباله انبار شده در منطقه به همراه مقدار آب محاسبه شده بر اساس میزان آمار 10 ساله بارندگی منطقه به ستون های خاک مذکور در شرایط غرقاب متناوباً اضافه گردید. اندازه گیری عناصر فوق الذکر از نمونه گیرهای تعبیه شده در عمقهای مختلف خاک، نشان داد که با روند زمانی تغییرات و با استمرار کاربرد شیرابه بر مقدار هر یک از پارامترهای مورد نظر (کلر و نیکل در خاک لوم و لوم شنی، EC در خاک لوم و نیتروژن کل در خاک لوم-شنی) در زه آب خروجی افزوده شده است، با این حال خاک نقش بسیار موثری را در بهبود کیفیت شیرابه ایفا کرده است به طوری که میانگین مقادیر سایر پارامترها (بی کربنات، شوری و اسیدیته در خاک های لوم رسی و لوم شنی، نیکل در خاک لوم-شنی و نیتروژن کل در خاک لوم رسی و لوم) در زه آب خروجی همواره کمتر از شیرابه ورودی به ستون های خاک بوده است. در نهایت، به نظر می رسد اثر خاک لوم-رسی در کاهش مقادیر پارامترهای ذکر شده بیشتر بوده و نقش بیشتری در پالایش شیرابه داشته است.

میوه انگور یکی از محصولات باغبانی است که از لحاظ سطح کشت، ارزش اقتصادی و قابلیت مصرف دارای ارزش بالایی می باشد. همچنین میوه انگور سرشار از ترکیبات ضد اکسایشی از قبیل ترکیبات پلی فنلی می باشد. تغذیه برگی یکی از روش های موثر کوددهی می باشد که می تواند عناصر غذایی را برای بهبود کیفیت میوه، بهتر و سریع تر در اختیار گیاه قرار دهد. کیفیت میوه انگور مجموعه ای از پارامترهایی است که تحت تاثیر تامین پتاسیم کافی قرار می گیرد. این آزمایش به منظور بررسی اثر محلول پاشی برگی سولفات پتاسیم بر کیفیت میوه و فعالیت آنتی اکسیدانی در انگور (Vitis vinifera) رقم رشه انجام گرفت. این آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 5 تیمار و 3 تکرار بر روی بوته های 7 ساله انگور مزرعه ای انجام گرفت. میوه انگور پس از رسیدن برداشت و در ازت مایع منجمد شدند و تا زمان استفاده در دمای 50- درجه نگهداری شدند. نتایج نشان داد که مساحت متوسط برگ و وزن خشک برگ تحت تاثیر محلولپاشی کود سولفات پتاسیم افزایش یافته است. تغذیه برگی سولفات پتاسیم همچنین باعث افزایش وزن خوشه، وزن حبه، حجم حبه، میزان مواد جامد محلول کل (TSS)، نسبت TSS/TA، کربوهیدرات محلول کل، میزان pH، آنتوسیانین پوست و گوشت شده است. میزان اسیدیته قابل تیتراسیون(TA)، کاهش یافته است. میزان پتاسیم حبه، فنل کل، ویتامین ث، ظرفیت ضداکسایشی کل(TAC)، پروتئین محلول کل، میزان آنزیم های پراکسیداز(POD) و پلی فنل اکسیداز (PPO)افزایش یافت.