نگهداری رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی و کاهش تلفات آب در محدود ه رشد ریشه، نقش کلیدی در توسعه برنامه های مدیریت آب و خاک دارند. روش های آبیاری زیر سطحی با همین هدف طراحی و معرفی شده اند. کپسول های رسی متخلخل نوعی از قطعات سفالی هستند که در اراضی کشاورزی مناطق خشک و نیمه خشک برای افزایش کارایی سیستم های آبیاری زیرسطحی قابل استفاده می باشد. در این قطعات، رطوبت خاک تحت تاثیر ویژگی های هیدرولیکی قطعات سفالی قرار دارد. با توجه به این که، خاک های آهکی در دما های بالای موجب ایجاد تخلخل مناسب تری در قطعات سرامیکی می شوند، لذا یک نوع خاک آهکی از روستای نصرآباد گرگان انتخاب شد و برای تولید قطعاتی با ویژگی های هیدرولیکی متفاوت، مقادیر 0، 20، 40، 60 و 80 درصد شن ریز با خاک ذکر شده مخلوط گردید که به ترتیب با علائم g0 ، g20 ، g40 ، g60 و g80 نامگذاری شدند. پس از ساخت، قطعات در دما های 600 و 980 درجه سانتی گراد به ترتیب به مدت 12 و 8 ساعت پخت شدند. آبدهی قطعات و توزیع رطوبت آنها در خاک به کمک دستگاه اتوماسیون دبی- فشار که به همین منظور طراحی و ساخته شده بود در فشار های هیدروستاتیکی 25، 50، 80 و 100 کیلوپاسکال اندازه گیری شد. به منظور پیش بینی آبدهی و توزیع رطوبت قطعات سفالی قبل از ساخت، آبدهی آنها به روش فازی و توزیع رطوبت به روش آنالیز ابعادی و رگرسیون غیر خطی مدلسازی شد. برای ارزیابی اعتبار این مدل ها از تحلیل خطای باقی مانده ها استفاده شد. در نهایت، قابلیت کپسول های رسی زیرسطحی در کاهش مصرف آب برای گیاهان آلوئه ورا (aloe barbadensis miller)، توت فرنگی(fragaria vesca) و انگور (vitis vinifera) در اراضی کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس مورد بررسی قرار گرفت و با روش قطره ای سطحی برای آلوئه ورا و توت فرنگی و روش فارو برای انگور مقایسه گردید. نتایج نشان داد که رابطه معنی داری بین آبدهی و درصد شن کپسول ها وجود دارد. همچنین آبدهی قطعات پخت شده در دمای 980 بیشتر از نمونه های مشابه پخت شده در دمای 600 درجه سانتی گراد بود. رابطه بین فشار هیدروستاتیکی و آبدهی قطعات پخت شده در دمای 980 درجه سانتی گراد برای g0 و g20 خطی و برای g40، g60 و g80 غیر خطی بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که آبدهی قطعات g0، g20 و g40 پخت شده در دمای 600 درجه سانتی گراد از روند خطی و افزایشی پیروی می کرد. درحالی که در این دما، قطعات g60 و g80 از روند غیر خطی برخوردار بودند. شکل توزیع رطوبت خاک تحت تاثیر چنین قطعاتی، به علت قابلیت آبدهی کم، تقریبا کروی بود. نتایج نشان داد شعاع و عمق خیسیدگی کپسول های رسی پخت شده در دمای 600 درجه سانتی گراد کمتر از 980 درجه سانتی گراد می باشد و همچنین بزرگترین پیاز رطوبتی خاک مربوط به g80 و کمترین آن مربوط به g0 بود. نتایج آنالیز خطای باقیمانده ها نشان داد مدل فازی دبی قطعات دقت بالایی در برآورد آبدهی قطعات داشت و تعیین شعاع خیسیدگی در قطعات پخت شده در دمای 980 درجه سانتی گراد به روش رگرسیون غیر خطی از دقت بیشتری نسبت به مدل آنالیز ابعادی برخوردار بود. درحالی که دقت مدل ابعادی عمق خیسیدگی نسبت به مدل رگرسیون غیر خطی بیشتر است. نتایج ارزیابی مصرف آب به روش سفالی در گیاهان آلوئه ورا، توت فرنگی نسبت به آبیاری قطره ای سطحی و در انگور به نسبت به آبیاری فارو نشان داد که تامین رطوبت زیر سطحی به روش سفالی با کاهش معنی دار مصرف آب همراه بود. بیشترین کاهش مصرف آب مربوط به گیاه آلوئه ورا و کمترین میزان آن مربوط به انگور بود. مقدار کاهش مصرف آب به روش سفالی برای گیاه آلوئه ورا، توت فرنگی و انگور به ترتیب برابر 70، 56 و 32 درصد بدست آمد. با عنایت به نتایج این تحقیق، استفاده از روش قطعات سفالی با هدف بهینه سازی مصرف آب برای گیاهان مختلف مناطق خشک و نیمه خشک توصیه می شود.

فرسایش خاک مهمترین مشکل تخریب زمین در سرتاسر جهان است. بنابراین بررسی فرآیند فرسایش خاک و تولید رسوب و ارزیابی عوامل حاکم بر آن از ضروریات مدیریت صحیح منابع موجود در یک حوزه آبخیز است. از طرفی فرسایش شیاری یکی از انواع مهم فرسایش آبی است و فرآیندهای تشکیل آن بسیار پیچیده است. این تحقیق به شناسایی عوامل موثر بر فرسایش شیاری و ارائه یک مدل مناسب برای پیش بینی فرسایش شیاری بین این عوامل می پردازد. نخست شیارهای آزمایشی انتخاب شد، عوامل مورفولوژیک آن ها اندازه گیری و خصوصیات خاک منطقه و درصد پوشش گیاهی تعیین شد. سپس در بخش اول تحقیق روان آب شبیه سازی شده 12 لیتر بر دقیقه به مدت 10 دقیقه با دو تیمار خشک و مرطوب در هر شیار اعمال شد. مقادیر سرعت روان آب و غلظت رسوب در طول شیار بررسی و تفسیر شد. در بخش دوم با کمک سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی، مدل بهینه برآورد غلظت رسوب فرسایش شیاری در هر دو تیمار پیشنهاد شد. نتایج نشان داد سرعت روان آب در تیمار مرطوب نسبت به تیمار خشک بیشتر است. اولین روان آب جاری شده در تیمار خشک با وجود حداقل سرعت جریان حداکثر مقدار غلظت رسوب را دارد. همچنین سرعت جریان در طول زمان و افزایش طول شیار افزایش یافت، اما توانایی حمل جریان کاهش و مقدار رسوب معلق کمتر شد. به علاوه نتایج مدل سازی غلظت رسوب نشان داد که عوامل بافت خاک و پوشش گیاهی مهمترین عوامل موثر بر فرسایش شیاری هستند. همچنین درصد شیب و تنش برشی بحرانی در تیمار خشک رابطه زیادی با فرسایش شیاری نشان دادند. عوامل درصد شیب، رس، پوشش گیاهی و تنش برشی با ضریب تبیین 697/0 غلظت رسوب را برآورد کردند. در تیمار مرطوب نیز درصد آهک عامل موثر بر فرسایش شیاری شناخته شد و همراه با درصد شن و درصد پوشش گیاهی با ضریب تبیین برابر 463/0 در این تیمار مدل شدند.

بخش وسیعی از اراضی ایران در منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده است. راندمان آبیاری در این مناطق به علت تبخیر سطحی زیاد و هدر رفت آب پایین است. لذا استفاده از روش های آبیاری زیرسطحی با هدف کاهش تلفات آب در جوار ریشه گیاهان می‎تواند نقش کلیدی در توسعه برنامه های مدیریت آب و خاک ایفا کند. آزمایش حاضر با هدف بهینه‎سازی رطوبت خاک برای گیاه چمن به روش آبیاری زیرسطحی با کپسول های رسی متخلخل در سال 93- 1392 در دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس به صورت آزمایش کرت های دو بار خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد. فاکتور اصلی شامل آبیاری بارانی (شاهد)، آبیاری زیرسطحی به روش کپسول های رسی متخلخل زیرسطحی، آبیاری تلفیقی (زیرسطحی + بارانی) و فاکتور فرعی و فرعی- فرعی به ترتیب کاربرد دو نوع سوپرجاذب و مرحله برداشت بوده است. در طول آزمایش حجم آب مصرفی، رنگ و تراکم چمن، ارتفاع شاخساره، وزن تر و خشک شاخساره و طول ریشه اندازه گیری شد. نتایج نشان داد تیمار آبیاری زیرسطحی بدون کاربرد پلیمر سوپرجاذب و تیمار آبیاری زیرسطحی با کاربرد پلیمر سوپرجاذب a200 با 41% و 51% کاهش نسبت به شاهد کمترین حجم آب مصرفی را داشته اند. همچنین آبیاری زیرسطحی منجر به افزایش وزن خشک و طول ریشه شد که این اختلاف نسبت به شاهد در سطح 5 درصد معنی دار بود. کاربرد سوپرجاذب‎ها نیز تاثیر معنی‎دار در سطح 5 درصد بر افزایش طول ریشه داشت. اما تفاوت شاخص های وزن تر، تراکم و رنگ، ارتفاع شاخساره در بین تیمارها معنی دار نبوده است. در این بین تیمار آبیاری زیرسطحی با کاربرد پلیمر سوپرجاذب به عنوان بهترین تیمار بوده است. بنابراین پیشنهاد می شود صرف نظر از کاهش حجم آب مصرفی، با انجام تحقیقات بیشتر از سیستم آبیاری زیرسطحی به روش کپسول های رسی متخلخل به عنوان یک روش کاربردی در آبیاری چمن استفاده شود.