منحنی مشخصه رطوبتی خاک یکی از مهمترین شاخص هایی است که ویژگی های بخش غیر اشباع خاک را به صورت کمی بیان می کند. اما از آنجا که اندازه گیری مستقیم آن چه در مزرعه و چه در آزمایشگاه پر هزینه و و قت گیر بوده، از این رو استفاده از روش های غیرمستقیم برای مدل سازی رابطه غیرخطی منحنی مشخصه رطوبتی خاک اجتناب ناپذیر است. یکی از مهمترین و دقیق ترین آنها مدل آماری ون گنوختن می باشد. بدست آوردن پارامترهای این مدل نیازمند روشی دقیق با تکنیک کارآمدی است که بتواند در زمانی کوتاه، بهترین جواب ها را به دست آورد. در این تحقیق از روش بهینه سازی sa که یک روش عددی با ساختار تصادفی هوشمند بوده و مبتنی بر شبیه سازی فرآیند فیزیکی آنیلینگ می باشد، استفاده شده است. بدین منظور از اطلاعات مربوط به یک خاک لوم شنی استان همدان در سه سطح خاک ورزی (بی خاک ورزیnt، خاک ورزی با گاوآهن قلمیcp و خاک ورزی با گاوآهن برگردان دار، mp) استفاده شد. در ادامه به منظور ارزیابی نتایج حاصل، از مدل retc استفاده شد. برای بررسی کارایی روش های بکار رفته از چند شاخص آماری استفاده گردید. شاخص های (rmse و ef) در روش sa، برای سه سطح خاک ورزی nt، cpو mp به ترتیب (013/0 و 97/0)، (016/0 و 97/0) و (021/0 و 96/0) بدست آمد که بیانگر کارایی بالای روش sa در تخمین پارامترهای swcc بود. ضریب تعیین هم در سه سطح به ترتیب 98/0، 98/0 و 97/0 بدست آمد که نشان دهنده همبستگی خوب بین مقادیر مشاهداتی و برآورد شده بود. نتایج بدست آمده از مدل retc با اختلاف ناچیز تقریباً مشابه روش sa بود. این نتایج نشان داد از آنجا که مدل retc در تخمین ضرایب از تکنیک شبکه عصبی استفاده می کند و پارامترهای بیشتری در برآورد منحنی رطوبتی تأثیر دارند، این مدل برتری نسبی به روش sa دارد. اما در شرایطی که خصوصیات بافت و ساختمان خاک در دسترس نباشد روش sa با پارامترهای ورودی کمتری (مقادیر مکش و رطوبت متناظر) می تواند با دقت خوبی پارامترهای منحنی رطوبتی را تخمین بزند. همچنین نتایج حاصل از سه تیمار خاک ورزی نشان داد که در شرایط مختلف ساختمان خاک روش sa می تواند در هر سطحی مقادیر پارامترها را به خوبی شبیه سازی کند.

از آن جائی که آبیاری شیاری یکی از رایج ترین انواع روش های آبیاری سطحی است، اگر به درستی طراحی و اجرا شود، برای زارعین یکی از بهترین روش ها محسوب می شود. اما چنان چه به خوبی طراحی، اجرا و مدیریت نشود، موجب کاهش راندمان کاربرد، افزایش تلفات آب آبیاری، عدم یکنواختی توزیع آب و در نتیجه کاهش محصول می گردد. به منظور ارزیابی، طراحی و یا شبیه سازی یک سیستم آبیاری شیاری در وحله ی اول نیاز به تعیین معادله نفوذ می باشد. هرچه این معادله دقیق تر ارزیابی گردد بهتر می توان سیستم آبیاری مورد نظر را ارزیابی، طراحی و شبیه سازی نمود. شناخت کمی این پدیده، جلوگیری از تخریب اراضی و منابع خاک و آب را به همراه خواهد داشت. برای استفاده بهینه از آب و افزایش راندمان آبیاری لازم است که پارامترهای معادله نفوذ با دقت خوبی تخمین زده شوند. در صورتی که پارامترهای معادله نفوذ با دقت مناسب و نزدیک به شرایط مزرعه ای تعیین نگردند ممکن است آبیاری بی رویه و در نتیجه فرونشت عمقی و رواناب انتهایی صورت پذیرد و یا آبیاری، کمتر از مقدار مورد نیاز انجام گیرد که در هر دو صورت، راندمان آبیاری کم خواهد بود. در این تحقیق، برای تعیین پارامترهای معادله نفوذ، از تلفیق معادله نفوذ لوئیس-کوستیاکف و ماسکینگام-کونژ استفاده شد. با استفاده از معادله ماسکینگام –کونژ شبیه آن چه در شیوه روندیابی سیل در رودخانه به کار می رود عمل نموده و به روندیابی جریان در شیار پرداخته شد. در این تحقیق، از روش saجهت تخمین پارامترهای معادله نفوذ لوئیس-کوستیاکف استفاده گردید و بدین منظور از آمار مربوط به سه سری جریان در شیاری واقع در مزرعه بازرویی چهارم 2-7 arc از مزارع تحقیقاتی مرکز تحقیقات نیشکر واقع در کشت و صنعت امیرکبیر در 45 کیلومتری جنوب اهواز از واحدهای هفت گانه شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی به اجرا در آمده بود، استفاده شد. دبی های ورودی و خروجی در سه تکرار اندازه گیری شده بود، که آمار دو سری برای کالیبراسیون پارامترها مورد استفاده قرار گرفت، سپس میانگین مقادیر بهینه به دست آمده برای پارامترها، جهت اعتبارسنجی درسری دیگر جایگذاری شد. در تحقیق حاضر با انجام تحلیل حساسیت در فرآیند بهینه سازی، مناسب ترین مقادیر پارامترهای sa، انتخاب گردید. جهت ارزیابی کارایی الگوریتم از شاخص های آماری ، ، ، و استفاده شد. که در مرحله اعتبارسنجی این شاخص ها به ترتیب (909/0، 36/1، 004/0، 4/0، 91/0) به دست آمدند. نتایج نشان داد روش sa، ابزاری موثر و کارآمد در بهینه سازی تعیین ضرایب معادله نفوذ لوئیس-کوستیاکف است که با صحت و دقت مناسبی، پاسخ های معتبری ارائه می نماید.

تعیین میزان نفوذپذیری خاک های زراعی در فرآیند طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی و عملکرد سازه های مرتبط با طرح های کشاورزی از اهمیت فراوانی برخوردار است. تنوع روش ها و معرفی روش های جدید تا اندازه ای کار انتخاب روش بهینه برآورد را دشوار ساخته و تعیین میزان دقت و اعتماد به آن ها نیازمند ارزیابی و مقایسه منظم و علمی است. هم چنین تجزیه و تحلیل الگوهای مکانی و تهیه نقشه های توزیع مکانی پارامتر های هیدرولیکی، راه کاری اثربخش برای مدیریت راهبردی منابع آب و خاک است. در همین راستا در پژوهش حاضر میزان نفوذپذیری خاک های زراعی حاشیه رودخانه ی قزل اوزن در مناطق طارم و ماهنشان در استان زنجان برآورد شده است. به طور کلی اهداف اساسی پژوهش عبارتند از: مقایسه و ارزیابی کارایی شبکه های عصبی مصنوعی، عصبی- فازی، عصبی- ژنتیک، k- نزدیکترین همسایگی و روش های مختلف زمین آمار در برآورد نفوذپذیری، تجزیه و تحلیل تغییرات مکانی این پارامتر به منظور تهیه ی نقشه های پهنه بندی نفوذپذیری خاک، تعریف سناریو های اطلاعاتی مختلف و تعیین میزان تاثیر نوع و تعداد پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک بر کیفیت عملکرد هر یک از روش ها و نیز شناسایی میزان تاثیر تلفیق الگوریتم ژنتیک و منطق فازی بر میزان بهبود عملکرد شبکه عصبی مصنوعی به تفکیک مناطق طارم و ماهنشان. روش پژوهش از نوع پیمایش صحرایی بوده، نمونه برداری ها به طور تصادفی در 60 سطح یک متر مربعی انتخاب و 11 پارامتر فیزیکی و شیمیایی مختلف آن ها اندازه گیری گردید. داده های مربوط به نفوذپذیری با استفاده از استوانه های مضاعف اندازه گیری شد. یافته-های پژوهش نشان می دهند کلیه روش های هوشمند عصبی، k- نزدیکترین همسایگی و زمین آمار به لحاظ آماره های خطا سنجی و مقایسه تفاوت میانگین ها در آزمونt، توانایی برآورد نفوذپذیری خاک های مناطق مورد مطالعه را در حد قابل قبولی دارند. با توجه به آماره های خطاسنجی و ضریب همبستگی، در منطقه طارم شبکه عصبی- ژنتیک بهترین روش برآورد و در منطقه ماهنشان شبکه عصبی مصنوعی بهترین عملکرد را نسبت به-سایر روش ها داشته است. افزایش داده ها در قالب مجموع داده های دو منطقه طارم و ماهنشان به طور میانگین موجب کاهش آماره های خطا سنجی rmse و mae در هر سه مدل هوشمند عصبی گردید. نتایج حاصل از برآورد نفوذپذیری از طریق روش k- نزدیکترین همسایگی حاکی از عملکرد مطلوب این روش بود. بررسی ساختار مکانی پارامتر نفوذپذیری نشان داد، مدل های نیم تغییرنمای منطقه طارم در مقایسه با منطقه ماهنشان از پیوستگی مکانی بالاتری برخوردارند. بهترین روش زمین آمار در منطقه طارم روش کریجینگ معمولی و در منطقه ماهنشان روش کوکریجینگ ساده بود.

مصرف کود و آب آبیاری زیاد منجر به شستشوی نیترات و آمونیوم از زمین های کشاورزی و بروز اثرات زیانبار آبشویی نیتروژن می گردد. یکی از راه های اصلاح مدیریت آبیاری و کوددهی استفاده از مدل های ریاضی است که روند حرکت آب و املاح را در سیستم آب-خاک و گیاه به صورت کمی شبیه سازی می کنند. مدل drainmod-n ii نسخه ی جدید drainmod-n و یکی از زیر مدل های drainmod می باشد که به منظور مدل کردن و سرنوشت نیتروژن در خاک هایی که دارای سیستم زهکشی مصنوعی هستند به کار می-رود. در این تحقیق به منظور شبیه سازی حرکت نیترات و آمونیوم در نیمرخ خاک، میزان هدررفت کود و جذب توسط گیاه، و پیش بینی رطوبت خاک در منطقه گسترش ریشه، با استفاده از مدل drainmod-n ii، از داده های مربوط به مزرعه arc2-14 از اراضی تحقیقاتی نیشکر در واحد امیرکبیر (از واحدهای هفتگانه طرح توسعه نیشکر) استفاده شد. عملیات اجرایی تحقیق در سال 86-1385 در منطقه مذکور انجام پذیرفته است. تیمارهای آبیاری اعمال شده شامل آبیاری کامل (i1)، 85 درصد (i2)، و 70 درصد (i3) از آبیاری کامل و مقادیر کود ازته شامل 150 (n1)، 250 (n2) و 350 (n3) کیلوگرم در هکتار کود اوره بود. مدل drainmod-n ii با مقایسه مقادیر اندازه گیری شده غلظت نیترات و آمونیوم و مقدار رطوبت در پروفیل خاک و مقادیر پیش بینی شده در طول دوره تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج آن با نتایج حاصل از مدل leachm که قبلاً توسط موسسه تحقیقات و آموزش توسعه نیشکر و صنایع جانبی خوزستان انجام شده بود، مقایسه گردید. پارامترهای مذکور به وسیله مدل از اردیبهشت تا شهریور 1386 مورد شبیه سازی قرار گرفت. دامنه تغییرات پارامترهای ae، rmse، و d برای برآورد غلظت نیترات در نیمرخ خاک به ترتیب در بازه های 462/0- 9/1- و 85/2-73/0 میلی گرم در کیلوگرم و 98/0-55/0 و برای آمونیوم به ترتیب در بازه های 91/0- 202/0 و 67/2- 45/0 میلی گرم در کیلوگرم و 97/0-5/0 و نیز برای برآورد رطوبت حجمی در پروفیل خاک به-ترتیب در بازه های 06/0- 01/0- و 07/0-035/0 سانتی متر مکعب بر سانتی متر مکعب و 49/0-32/0 می باشد. به طور کلی مدل مقادیر غلظت نیترات خاک را کمتر و مقادیر غلظت آمونیوم را بیشتر از مقدار واقعی برآورد کرده است. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل drainmod-n ii غلظت نیترات و آمونیوم خاک را با دقت خوبی پیش بینی کرده و در برآورد این دو پارامتر بهتر از برآورد رطوبت خاک عمل نموده است.

فاضلاب های صنعتی دارای آلاینده های بسیار مضر و خطرناک برای انسان و محیط زیست می باشند. یکی از مهمترین این آلاینده ها کادمیم است. جذب کادمیم دربدن انسان باعث بروز انواع بیـماری ها می گردد. انتقال کادمیم در خاک بیشتر از هر فاکتوری تابع ph و بافت خاک است. در خاک های با ph بیشتر از 6 مهمترین عامل در انتقال کادمیم بافت خاک خواهد بود. با توجه به نتایج تحقیقات پیشین هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر بافت های متفاوت خاک در حالت کشت و عدم کشت گیاه، بر جذب کادمیم در خاک و گیاه است. همچنین نحوه ی انتقال کادمیم به عنوان یک آلاینده فعال در لایه های خاک مورد بررسی قرار گرفت. سه نوع بافت خاک غالب استان همدان (لوم شنی، لومی و لوم رسی) در حالت کاشت و عدم کاشت گیاه ذرت با سه تکرار، تحت تیمار پساب حاوی کادمیم قرار گرفتند. از آنجایی که میزان ph در تمامی خاک های بکاررفته بیشتر از 6 بوده است. از این رو آشکارا در این پژوهش ساختمان و ویژگی های مربوط به بافت خاک بیشتر از سایر پارامترها در انتقال کادمیم در خاک اثر گذار هستند. در مجموع 7 دور آبیاری در طول فصل رشد انجام گرفت. پس از اتمام هر دور آبیاری زه آب خروجی از لایسیمترها جمع آوری و غلظت کادمیم موجود در آن ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری می گردید. نتایج حاصل تحت آزمایش فاکتوریل در غالب طرح کاملاً تصادفی به صورت اندازه های تکرار شده مورد تجزیه قرار گرفت. همچنین غلظت کادمیم تجمع یافته در اندام گیاهی و لایه های 0 تا 30 و 30 تا 60 سانتی متری خاک پس از اتمام فصل رشد اندازه گیری و تحت آزمایش فاکتوریل در غالب طرح کاملاً تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که غلظت کادمیم موجود در زه آب خروجی برای تمامی تیمارها در طول فصل رشد در محدوده استاندارد (شرب، کشاورزی، تخلیه به منابع سطحی و چاه جاذب) باقی مانده است. همچنین اندازه گیری کادمیم در اندام گیاهی نشان داد که در همه ی تیمارها مقدار کادمیم تجمع یافته در اندام گیاه ذرت (بلال، برگ، ساقه و ریشه) از حد مجازبرای مصرف انسان (1/0 میکروگرم بر گرم ماده خشک گیاهی) بیشتر بوده است و فقط در محدوده مناسب برای غذای دام (کمتر از 10 میکروگرم بر گرم ماده خشک گیاه) قرار دارد. اندازه-گیری غلظت کادمیم در لایه های بالایی خاک ( ارتفاع 0 تا 30 سانتی متری) نشان داد که در تمامی تیمارها غلظت کادمیم باقی-مانده بیشتر از حد استاندارد (5/1 تا 3 میلیگرم بر کیلوگرم) بوده است. این در حالی است که غلظت کادمیم باقی مانده در لایه های زیرین خاک ( ارتفاع 30 تا 60 سانتی متری) در تمامی تیمارها در محدوده استاندارد باقی مانده است و در پایان فصل رشد انتقال آلودگی به لایه های زیرین خاک افزایش چشمگیری را نداشته است. در مجموع در طول مدت آزمایش کمترین و بیشترین میزان اثرگذاری را در امر تصفیه فاضلاب به ترتیب خاک های دارای بافت لوم شنی و بافت لومی هردو در حالت کشت گیاه به همراه داشتند و بیشترین و کمترین غلظت کادمیم، در زه آب خروجی و همچنین در لایه های زیرین خاک به ترتیب در این دو بافت مشاهده شد. در نهایت با توجه به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک های استان همدان، برای رهاسازی پساب حاوی آلاینده های فعال نظیر کادمیم در منطقه، با هدف تغذیه مصنوعی آبخوان، نواحی دارای بافت لومی مساعدتر خواهند بود. همچنین به دلیل جلوگیری از نشت بیشتر آلودگی به سفره آب زیرزمینی کشت گیاه ذرت در این نواحی توصیه می-گردد. گیاهان کاشته شده پس از اتمام فصل رشد می تواند به عنوان غذای دام بکاررفته قرار بگیرد. از آنجایی که کمترین میزان کادمیم باقی مانده در خاک (در هر دو لایه بررسی شده) در تیمار با بافت لوم شنی در حالت عدم کاشت مشاهده گردید. در صورت رهاسازی پساب در نواحی دارای این بافت، کشت گیاه ذرت توصیه نمی گردد.

منحنی نگهداشت آب در خاک (swrc) اهمیت فراوانی در مطالعات آب و خاک مانند حفاظت خاک، برنامه¬ریزی آبیاری، زهکشی، انتقال املاح، رشد گیاهان و بررسی تنش آبی گیاهان دارد. در این پژوهش عملکرد 10 مدل منحنی نگهداشت رطوبتی خاک ( مدل سایمونز و همکاران (1979)، لیباردی و همکاران (1979)، کمپل (1974)، فارل و لارسون (1972)، ون¬گنوختن (1980)، بروکس و کوری (1964)، درایزن (1986)، نمایی بروس-لاکسمور (1986)، توانی بروس- لاکسمور (1986) و روگوسکی (1971)) با استفاده از مدل swrc 3.0 مورد بررسی قرار گرفت و پس از ارزیابی آماری مدل¬های مناسب انتخاب شدند. 73 نمونه خاک از چای¬کاری¬های شهرستان لاهیجان واقع در استان گیلان جمع¬آوری، کلاس بافتی آنها تعیین و گروه¬های بافتی از هم تفکیک شدند. مقدار رطوبت در 8 پتانسیل ماتریک مختلف اندازه¬گیری شد. با محاسبه شاخص¬های آماری ریشه میانگین مربعات خطا (rmse)، شاخص آکائیک (aic)، ضریب تبیین (r2)، شاخص ویلموت (d)، میانگین خطا (ae) و راندمان یا کارآیی مدل (ef) کیفیت برازش مدل¬ها مشخص گردید. نتایج نشان داد در همه¬ی کلاس¬های بافتی مدل سایمونز و همکاران با خطای (rmse) (از 0136/0 تا 0307/0 cm3 cm-3 )، راندمان ef (از 962/0 تا 984/0 )، شاخص ویلموت d (از 993/0 تا 996/0 )، ضریب آکائیک برابر با 1280- و حداکثر ضریب تبیین (از 96/0 تا 98/0) بهترین عملکردو مدل توانی بروس- لاکسمور با خطای (rmse) (از 372 /0 تا 0881/0 cm3 cm-3 )، ضریب آکائیک برابر با 879-، ضریب تبیین (از 81/0 تا 92/0)، راندمان ef (از 693/0 تا 883/0 ) و شاخص ویلموت d (از 93/0 تا 973/0) ضعیف¬ترین عملکرد را داشتند. مدل لیباردی و همکاران نیز بعد از مدل سایمونز و همکاران عملکرد قابل قبولی داشت و بهتر از سایر مدل¬ها شبیه¬سازی را انجام داد. به همین دلیل، استفاده از مدل سایمونز و همکاران و مدل لیباردی و همکاران برای خاک¬های با بافت متوسط و سنگین شهرستان لاهیجان توصیه می¬ شود.

نیاز فزاینده به تولید محصولات کشاورزی با توجه به نرخ رو به رشد جمعیت و نیز کاهش منابع آبی به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک از جمله ایران، باعث شده است تا کیفیت منابع آبی پایدار نبوده و سیر نزولی داشته باشد. لذا با توجه به مصرف بالای آب در بخش کشاورزی، برای جلوگیری از تشدید بحران آب، اتخاذ راهکارهای مدیریتی برای افزایش بهره وری مصرف آب و رسیدن به ثبات در عملکرد محصول را اجتناب ناپذیر کرده است. از جمله این راهکارها تکنیک های کم آبیاری و نیز استفاده از آب های شور است. مطالعات مزرعی و صحرایی به منظور بررسی مدیریت آبیاری و شوری و تأثیر آن بر عملکرد محصول بسیار سودمند هستند اما محدودیت های قابل توجهی دارند از جمله اینکه نتایج حاصل از این مطالعات به شرایط فیزیکی و مدیریتی که بررسی در آن انجام می شود محدود می گردد. در این راستا، استفاده از مدل های شبیه سازی، محدودیت های موجود در مطالعات صحرایی را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.در این پژوهش از مدل opdm برای بررسی عملکرد محصول نیشکر تحت سناریو های مختلف شوری و تنش آبی در شبکه آبیاری و زهکشی امیرکبیر اهواز طی سال های 1381 تا 1387 استفاده گردید. اصول عملکرد مدل opdmایجاد ارتباط بین داده های مربوط به مشخصات شبکه ی آبیاری و زهکشی ، ویژگی های مرتبط با گیاهان الگوی زراعی ، شرایط خاک و ویژگی های آب آبیاری می باشد. در این پژوهش، تیمارها با تغییر در حجم آب آبیاری، به صورت تیمار اول (i1) 100% و تیمار دوم و سوم، به ترتیب، (i2)، 85% و(i3)، 70% نیاز آبی نیشکر بوده است. همچنین تیمارهای شوری آب آبیاری به ترتیب (s1)، میانگین شوری اولیه ی رودخانه ی کارون،(ds/m)، s2=s1+2 و s3=s1+4 می باشد. نتایج آنالیزآماری نشان داد که شاخص rmse با مقدار 04/0 خطای کمی را در برآورد عملکرد محصول ارائه داده است. همچنین شاخص تطبیق d و کارایی مدل ef، به ترتیب از میزان 71/0 و 65/0 برخوردار بوده که حاکی از دقت بالای مدل در شبیه سازی عملکرد است. در بررسی تأثیر سطوح مختلف آبیاری بر عملکرد محصول، اختلاف در سطح 70% نیاز آبی بیشتر از سطح 85% نیاز آبی نسبت به آبیاری کامل بوده است. نتایج تأثیر توأمان تنش شوری و کم آبی بر عملکرد محصول نیشکر نیز با استفاده از مدل opdm حاکی از آن بود که بین سطوح مختلف آبیاری، تفاوت معنی داری در میزان عملکرد محصول نیشکر وجود دارد اما این تفاوت در سطوح مختلف شوری، کمتر است. همچنین با رسم تابع عملکرد محصول نیشکر، مشاهده شد که همبستگی بالایی بین مقادیر مختلف تبخیر و تعرق و میزان عملکرد محصول وجود دارد بطوری که افزایش در میزان تبخیر و تعرق باعث افزایش عملکرد می گردد.

با افزایش جمعیت جهان و نیاز به تأمین غذا، کشاورزان به استفاده از انواع کودهای شیمیایی و آلی روی آورده اند.کاربرد بی¬رویه این نهاده¬ها بدون در نظر گرفتن اثرات جانبی آن، مشکلات فراوانی از نظر زیست محیطی و به خطر انداختن سلامتی انسان ها را به همراه می¬آورد. مقدار بهینه آب و نیتروژن برای مدیریت عملکرد محصول در نواحی خشک و نیمه خشک اهمیت به سزایی دارد، زیرا مصرف آب زیاد، باعث شستشوی نیتروژن به ناحیه زیر ریشه می¬شود که از لحاظ اقتصادی به کشاورز زیان وارد می¬گردد. از سوی دیگر آلودگی آب¬های زیرزمینی به نیترات یک مشکل گسترده برای اقتصاد، اکوسیستم و سلامتی انسان است. به منظور شبیه¬سازی و ارزیابی اثر فعالیت¬های کشاورزی بر روی فرایند¬های گوناگون خاک نظیر آبشویی نیترات، تجمع و جذب آن، چندین مدل عددی مورد استفاده قرار گرفته است. دسته¬ای از این مدل ها نظیر hydrus برای شبیه¬سازی حرکت آب و انتقال املاح در ناحیه غیراشباع از حل معادله ریچاردز برای حرکت آب و معادله جابجایی- انتشار برای انتقال املاح استفاده می¬کنند. در این مطالعه برای بررسی آبشویی یون نیترات از سه تیمار آبیاری به صورت آبیاری کامل (i1)، آبیاری 85% (i2) و آبیاری 70% (i3) و سه تیمار کودی 150(n1)، 250 (n2) و 350 (n3) کیلوگرم در هکتار استفاده شده است. با استفاده از برنامه retc برازش داده¬های منحنی مشخصه آب از روی داده¬های مشاهداتی صورت می¬گیرد که با استفاده از مدل ون گنوختن معلم این برازش انجام می¬پذیرد. در این برازش ضریب تبیین برابر با 98/0 می¬باشد که نشان از دقت بالای این مدل در تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک دارد. شبیه-سازی¬ها حاکی از آن است که تغییرات رطوبت خاک شکل ثابتی ندارد و با افزایش عمق افزایش می¬یابد. با توجه به نتایج شبیه-سازی در زمان آبیاری در مواقعی که رطوبت موجود در خاک بالا می¬باشد سرعت انتقال نیترات نیز بیشتر بوده است. بیشترین مقدار نیترات با توجه به شبیه سازی صورت گرفته در لایه 60-30 در تیرماه و در تیمار i3n3 اتقاق افتاده است. با کاهش 30 درصدی مقدار آبیاری در تیمار n1 میزان نیترات تجمع یافته در عمق 120-90 در شهریورماه 40 درصد افزایش یافته است که بیان¬گر این مطلب می¬باشد که با کاهش میزان آبیاری رطوبت موجود در خاک کم شده و در پی آن نیز آبشویی نیترات کاهش پیدا کرده است. نتایج آنالیز حساسیت حاکی از آن بود که مدل نسبت به تغییرات ضریب انتشارپذیری طولی و مولکولی حساسیت کمی دارد و حساسیت مدل در برابر تغییرات رطوبت اشباع از درجه حساس می¬باشد. واسنجی ضرایب ثابت مدل سبب شد که دقت مدل در شبیه¬سازی افزایش یابد که به طور مثال در تیمار آبیاری 70% و در تیمار کودی n1 شاخص ویلموت (d) از میزان 33/0 به 87/0 ارتقاء یافت. با توجه به مطالب گفته شده به منظور کاهش تلفات کود نیتروژن، نیاز به شناسایی نرخ بهینه مصرف کود نیتروژن، نیاز دقیق مصرف گیاه، میزان آبیاری و خصوصیات هیدرولیکی خاک لازم می¬باشد تا بهترین مدیریت در زمینه مصرف کود نیتروژن با توجه به شرایط زیست محیطی ، اقتصادی و کاهش آلودگی آب¬های زیرزمینی لحاظ گردد.

تنش آبی یکی از مهم ترین پارامترهای محدود کننده تولید عملکرد می باشد و به همین دلیل مدیریت و برنامه ریزی آبیاری امری اجتناب ناپذیر می باشد. در روش های معمولی مقدار آب موجود در خاک به عنوان معیار سنجش وضعیت آب در اندام های گیاهی مورد استفاده قرار می گیرد و پارامترهای جوی و نوع گیاه در نظر گرفته نمی شود. به همین منظور جهت استفاده از کلیه ی پارامتر های موثر بر تبخیر و تعرق و جذب گیاه، استفاده از دمای پوشش سبز به عنوان شاخص برنامه ریزی آبیاری انتخاب شده است. جهت اندازه گیری دمای پوشش سبز از دماسنج مادون قرمز لیزری تستو مدل 831 و برای محاسبه شاخص تنش آبی گیاه از روش ایدسو استفاده گردید. جهت محاسبه cwsi دو حد مبنای بالایی (تنش 100 درصد) وپایینی (تنش صفر درصد) براساس اندازه گیری دمای پوشش سبز در آبیاری کامل و عدم آبیاری وجود دارد. مقدار عددی cwsi بین 1-0 است که صفر مبین عدم تنش و 1 حداکثر تنش را به گیاه نشان می دهد. این تحقیق بر روی گیاه چغندرقند رقم 4 اتجام شد. طرح آزمایشی در قالب بلوک کاملا تصادفی به صورت 4 تیمار در 3 تکرار در مزرعه آزمایشی در شهرستان بروجرد انجام گردید. تیمارهای آبیاری به صورت تیمار آبیاری کامل و تیمارهای 115، 85 و 70 درصد نیاز آبی بودند و دور آبیاری 7 روزه در نظر گرفته شد. همچنین به منظور بررسی حداکثر تنش وارد شده به گیاه تیماری به شکل صفر درصد آبیاری در نظر گفته شد. معادله خط مبنای پایینی به صورت (tc-ta)ll=1.679-0.071(vpd) و معادله خط مبنای بالایی به صورت tc-ta)ul=5.43 °c) محاسبه شدند. براساس تحلیل های آماری تیمار 85 درصد به عنوان مبنای برنامه ریزی آبیاری در نظر گرفته شد. برنامه ریزی آبیاری با روش cwsi به این صورت است که زمانی که cwsi اندازه گیری از مزرعه کم تر از 31/0 محاسبه شده در نتایج باشد یعنی زمان آبیاری فرا نرسیده و زمانی که cwsi اندازه گیری شده در مزرعه بیشتر از 31/0 باشد یعنی از زمان آبیاری گذشته است. عملکرد محصول در تیمار 85% از لحاظ وزن و قند تفاوت معنی داری با تیمار آبیاری کامل نداشت.

تراکم خاک با ایجاد فشار زیاد، فضای منافذ موجود در خاک را کاهش می دهد و خاکهایی که محتوای قابل توجهی رس و یا نسبت مساوی از تمام ذرات دارند به راحتی متراکم می شوند. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر نوع خاک و تراکم آن بر روی خصوصیات هیدرولیکی و نگه داشت آب در خاک و هم چنین انتخاب مناسب ترین مدل از بین مدلهای برازشی منحنی مشخصه رطوبتی خاک، در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل بر پایه بلوک کاملا تصادفی انجام گردید. در این تحقیق از سه نوع خاک رسی، لوم رسی و لوم شنی تحت سه نوع تراکم اصلاح شده، استاندارد و کاهشی استفاده گردید و تراکم ها در سه شرایط رطوبتی خشک، رطوبت بهینه و مرطوب انجام شد و نمونه دست نخورده هم به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. منحنی مشخصه رطوبتی توسط دستگاه صفحات فشاری به دست آمد و مدل های بروکس-کوری (1964)، ون گنوختن (1980)، فردلاند و زینگ چهار پارامتره و پنج پارامتره (1994) بر داده های تجربی برازش داده شدند؛ مدل retc به دلیل دقت بالا برای برازش مدل های بروکس-کوری (1964) و ون گنوختن (1980) استفاده گردید و از روش solver در excelبرای برازش مدل های فردلاند و زینگ چهار پارامتره و پنج پارامتره (1994) استفاده گردید. هدایت هیدرولیکی اشباع نیز توسط روش های بار افتان و ثابت اندازه گیری گردید و تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع توسط نرم افزار rosseta صورت گرفت. تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشگاهی توسط نرم افزار sas انجام شد و نتایج نشان داد که در تمامی پتانسیل ها تأثیر نوع خاک بر نگه داشت آب در خاک در سطح 0/01 معنی دار شد که نشان دهنده ی تأثیر نوع خاک و افزایش رس و پلاستیسته بر میزان نگه داشت می باشد. هم چنین نتایج نشان داد رطوبت خاک و نوع تراکم بیش ترین تاثیر را بر روی نگه داشت آب در خاک دارد به طوری که اگر رطوبت خاک بیش از رطوبت بهینه باشد و تراکم اصلاح شده که دارای بالاترین اثر تراکمی می باشد، روی خاک اعمال گردد؛ بیش ترین اثر گذاری را بر روی منحنی مشخصه رطوبتی و افزایش نگه داشت آب در خاک دارد. همه ی مدل ها تناسب رضایت بخشی در مقایسه با داده های تجربی ارائه کردند به طوری کهr2 و rmse به ترتیب بین 0/8تا 1 بین 0/00217 تا 0/0508 حاصل شدند؛ در تمام خاک ها، مدل فردلاند و زینگ 5 پارامتره بهترین برازش را با داده های تجربی ارائه داد در حالی که مدل بروکس-کوری ضعیف ترین عملکرد را نسبت به سایر مدل ها ارائه داد. هم چنین نتایج نشان داد، تراکم خاک موجب کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع می گردد و در خاک رسی با بیش ترین اثر تراکمی از جمله تراکم اصلاح شده- خشک، هدایت هیدرولیکی اشباع به کم تر از 7-10 سانتی متر بر ثانیه رسید؛ که در محل های دفن زباله از خاک رسی متراکم با هدایت هیدرولیکی کم تر از 7-10 سانتی متر بر ثانیه به عنوان پوشش کف و جداره(لاینر) استفاده می گردد. افزایش میزان نگه داشت آب در خاک و کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع در اثر تراکم خاک در خاک های رسی متراکم موجب بهبود عملکرد خاک رسی به عنوان لاینر در محل های دفن زباله می گردد و می توان نتیجه گرفت منحنی مشخصه رطوبتی برای پی بردن به عملکرد خاک رسی متراکم در محل های دفن زباله، اهمیت بالایی دارد.

نیشکر از جمله گیاهانی است که ماده تر زیادی تولید می کند و برای نیل به این هدف نیازمند مقادیر قابل توجهی آب و کود ازته می باشد. در این تحقیق به ارزیابی اثر هم زمان کاربرد مقادیر مختلف آب و ازت بر تجمع و حرکت نیترات و آمونیوم در پروفیل خاک، ارزیابی رطوبت در منطقه گسترش ریشه، تخمین میزان شستشو، دنیتریفیکاسیون و جذب نیتروژن توسط نیشکر و همچنین تعیین اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب نیشکر مورد پرداخته شد. این پژوهش در سال 86 - 1385 در مرکز تحقیقات کشت و صنعت امیرکبیر خوزستان صورت پذیرفت. تیمار اولi1 آبیاری کامل و بر حسب تبخیر از تشتک کلاس a تعیین شد و تیمارهای بعدی i2) و (i3 که به ترتیب 85 و 70 درصد تیمار i1 منظور گردیدند. دور آبیاری، دور معمول در منطقه بود. تیمار اول کوددهی مقدار 150 کیلوگرم در هکتار کود اوره (n1) ، تیمارهای دوم (n2) و سوم (n3) به ترتیب 250 و 350 کیلوگرم در هکتار در نظر گرفته شدند. کودهای ازته به صورت محلول و در دو مرحله به زمین داده شدند. نوع طرح آزمایشی کرتهای خرد شده و در قالب بلوکهای کامل تصادفی و در سه تکرار انجام گرفت. از مدل leachm جهت شبیه سازی مقادیر نیترات، آمونیوم و رطوبت در لایه های مختلف خاک و مقایسه آن با مقادیر مشاهده ای استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که میزان سطوح کود و آب کاربردی تاثیر بسزایی در تغییرات غلظت آمونیوم و نیترات داشتند. بیشترین مقدار نیترات در تیمار i3n3 و در آمونیوم در تیمارهای i3n3 و i3n2 در طول مطالعه به ثبت رسید. در طول زمان، نیترات به اعماق پایین تر شسته شد و در آخرین نمونه گیری در شهریور غلظت آن در همه تیمارها و در عمق 30-0 به صفر رسید. با تغییر مقادیر نیتریفیکاسیون، دنیتریفیکاسیون و تصعید، واسنجی مدل leachm برای سه سطح ازت انجام شد و کارایی مدل بعد از واسنجی به طور محسوسی افزایش یافت و ضریب ویلموت بعد از شبیه سازی و واسنجی در نیترات و آمونیوم به ترتیب در محدوده 56/0 تا 98/0 و 76/0 تا 96/0 به دست آمد. ضریب ویلموت مدل در شبیه سازی میزان رطوبت از 13/0 تا 82/0 متغیر بود. مدل مقادیر را کمتر از میزان اندازه گیری شده برآورد کرد. میانگین بیشترین و کمترین شستشوی نیترات به ترتیب در تیمارهای i1 با 17 درصد و i3 با 8 درصد به وقوع پیوست. حداکثر تلفات گازی اوره در تیمار i1n3 با 38 درصد و حداقل آن در تیمار i3n1 با 19 درصد رخ داد. بیشترین مقدار جذب نیترات مربوط به تیمارهای i2n1 و i1n1 با 63 و 56 درصد و کمترین مقدار در تیمارهای i1n3 و i3n3 با 35 و 37 درصد بود که نشان می دهد تیمار آبیاری کامل در سطوح بالای کود ازته با شستشوی نیترات و تیمار کم آبیاری با ایجاد تنش مانع جذب ازت توسط گیاه شدند. میزان نیترات در پروفیل خاک با توجه به افزایش مقدار کود مصرفی و کاهش سطوح آبیاری افزایش یافت که این امر وابسته به تغییرات لحظه ای و موقت در غلظت آمونیوم در پروفیل خاک به جهت کاربرد مقادیر مختلف کود و رژیم های آبیاری اعمال شده بود. کاربرد سطوح مختلف آب سبب اختلاف معنی دار و کاهش 22 و 21 درصدی عملکرد نی و شکر در تیمار i3 نسبت به تیمار i1 گردید. اختلاف معنی داری بین تیمارهایi1 و i2 مشاهده نشد. واکنش گیاه به سطوح ازت بیشتر از تیمارهای آبی بود. در تیمار n3 نسبت به n1 افزایش عملکرد نی و عملکرد شکر به ترتیب میزان 26 و 20 درصد مشاهده شد. ارتفاع ساقه، سطح برگ و کارایی مصرف آب نیز پارامترهایی بودند که تحت سطوح کود ازته به میزان معنی داری افزایش یافتند به طوری که کارایی مصرف آب در تیمار n3 نسبت به n1 افزایش 29 درصدی را از خود نشان داد. بیشترین مقدار کارایی مصرف آب به میزان 817/0 کیلوگرم شکر در متر مکعب در تیمار i3n3 مشاهده شد. کاهش سطح آب مورد نیاز نیز باعث افزایش کارایی مصرف آب گردید ولی این تاثیر معنی دار نبود و می توان گفت چون تنش آبی به میزان معنی داری بر کاهش عملکرد محصول تاثیر داشت بنابراین علی رغم کاهش سطح آب و افزایش درجه خلوص شکر، کارایی مصرف آب روند معنی داری به همراه نداشت. افزایش سطوح ازت به طرز معنی داری افزایش کارایی مصرف آب را به همراه داشت که اهمیت ویژه کاربرد ازت را در کنار آب آبیاری جهت ارتقاء سطح عملکرد می رساند.