منحنی رطوبتی خاک اهمیت فراوانی در فیزیک خاک دارد و برای بسیاری از مطالعات آب و خاک مانند حفاظت خاک، برنامه ریزی آبیاری، زهکشی و بررسی تنش آبی گیاهان مورد نیاز است. بیان کمّی این ویژگی در خاک های آماس پذیر به دلیل رفتار ویژه این خاک ها در شرایط رطوبتی متفاوت از اهمیت خاصی برخوردار است. خاک های آماس پذیر در مواجهه با نوسانات فصلی رطوبت، به صورت تناوبی منبسط و منقبض می شوند. با توجه به تغییر حجم خاک های آماس پذیر در اثر تغییرات رطوبت خاک و تأثیر منحنی انقباض حاصله بر آرایش ذرات و منافذ خاک، بیان کمّی و دقیق منحنی انقباض نیز اهمیت زیادی در مطالعات آب و خاک دارد. هدف از این پژوهش، ارزیابی برخی مدل های رطوبتی و انقباض در بیان منحنی رطوبتی و انقباض خاک های آماس پذیر و همچنین پی ریزی توابع برآوردکننده این ویژگی ها بود. بدین منظور 35 نمونه خاک از منطقه دشت زرین در استان چهار محال و بختیاری به گونه ای انتخاب شد که دامنه ای وسیع از انقباض خاک را پوشش دهند. ویژگی هایی همچون ضریب انبساط پذیری خطی، توزیع اندازه ذرات خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، جرم ویژه ظاهری خاک، کربنات کلسیم معادل، ماده آلی خاک، میانگین و انحراف معیار هندسی قطر ذرات خاک اندازه گیری شد. جهت اندازه گیری منحنی رطوبتی از دستگاه صفحات فشاری استفاده و مقدار رطوبت در مکش های ماتریک صفر، 30، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلوپاسکال اندازه گیری شد. برای تعیین منحنی انقباض خاک، رطوبت در مکش های فوق با استفاده از دستگاه صفحات فشاری و حجم کل خاک به روش پارافین اندازه گیری شد. سپس پارامترهای بهینه مدل های یادشده به روش حداقل سازی مجموع مربعات خطا به دست آمد. ارزیابی مدل ها بر اساس شاخص های آماری میانگین خطا، ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب همبستگی پیرسون، قدر مطلق میانگین خطا و شاخص اطلاعاتی آکایکه انجام شد. عملکرد برخی توابع انتقالی موجود در برآورد منحنی رطوبتی خاک های مورد مطالعه ارزیابی شد. توابع انتقالی جدید با استفاده از ویژگی های خا ک های مورد مطالعه و توسط رگرسیون چندگانه خطی به روش گام به گام پی ریزی شد و با شاخص های آماری یادشده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد خاک های مورد مطالعه، پتانسیل انبساط و انقباض بالایی دارند. مدل پنگ و هورن (2005) منحنی انقباض این خاک ها را با کارآیی بیشتری نسبت به سایر مدل ها برآورد کرد. به دلیل کاهش جرم ویژه ظاهری با افزایش رطوبت در این خاک ها، رطوبت واقعی به صورت رطوبت حجمی بر مبنای جرم ویژه ظاهری در هر مکش محاسبه شد. روند تغییرات جرم ویژه ظاهری خاک با مکش ماتریک توسط مدلی نمایی با ضریب تبیین 6/98? بیان شد. نتایج ارزیابی مدل های رطوبتی نشان داد مدل ون گنوختن (1980) در بیان منحنی رطوبتی بر اساس درجه نسبی اشباع، مدل بروکس-کوری (1964) در بیان منحنی رطوبتی جرمی، مدل فردلاند و زینگ (1994) در بیان منحنی رطوبتی حجمی بر مبنای جرم ویژه ظاهری خشک و مدل کمپبل (1974) در بیان منحنی رطوبتی حجمی بر اساس جرم ویژه ظاهری در هر مکش بیشترین کارآیی را داشتند. توابع پارامتریک نوع دوم خداوردی لو و همکاران (2011) بهترین عملکرد را در برآورد غیرمستقیم منحنی رطوبتی خاک های منطقه مورد مطالعه داشت. ارزیابی توابع انتقالی پی ریزی شده نشان داد که در برآورد منحنی رطوبتی و منحنی انقباض خاک به ترتیب توابع انتقالی نقطه ای و توابع پارامتریک مدل مک گری و مالافنت (1987) بهترین کارآیی را دارا می باشند.

منحنی رطوبتی و هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک از جمله مهم ترین ویژگی های هیدرولیکی خاک بوده که آگاهی از آنها در مدیریت آب و خاک نقش بسزایی دارد. از دیگر سو، این ویژگی ها به شدت تحت تاًثیر رفتار متقابل آب و خاک از جمله آب دوست یا آب گریز بودن خاک قرار دارند. اهداف این پژوهش شامل بررسـی جریـان یک بعدی آب درخاک آب گریـز و مطالعه کارآیی داده های اندازه گیری شده ی منحنی رطوبتی خاک با استفاده از دستگاه صفحات فشـاری در شبیه سازی حرکت آب در خاک آب گریـز بود. بنابراین، با استفاده از لجـن فاضـلاب شهری خاک های با درجـات مختلف آب گریـزی شامل آب گریزی صفر، کم و قوی تهیه شد. سپس، منحنی رطوبتی خاک ها با استفاده از دستگاه صفحات فشاری و دستگاه جعبه شنی اندازه گیری و به کمک آن پارامترهای مدل ون گنوختن-معلم به روش حداقل سازی مجموع مربعات خطا تعیین گردید. حرکت آب در خاک های با سطـوح مختلف آب گریـزی تحت سیستم تک بعدی، در جعبه شیشـه ای شبیه سازی گردید. همچنین، شبیه سازی جریان یک بعدی آب در خاک با استفاده از معادله ریچاردز و مدل ون گنوختن-معلم به کمک برنامه hydrus-1d انجام شد. از دیگر سو، با استفاده از داده های اندازه گیـری شده ی شبیه سـازی حرکت آب در ستون خاک و داده های کمـکی منحنی رطوبتـی، پارامتـرهای مدل ون گنوختن- معلم به روش معکوس تعیین شد. به منظور ارزیابی روش های ذکر شده در پیش بینی جریان یک بعدی آب در خاک از آماره های میانگین خطا، مجموع مربعات خطا و ریشه میانگین مربـعات خطا استفاده گردید. نتایج نشان داد که داده های اندازه گیـری شده ی منحنی رطوبتی با دستگاه صفحـات فشـاری در شبیه سازی حرکت آب در خاک آب گریز کارآیی نداشت، زیرا آب گریزی خاک با تأثیر بر زاویه تماس آب-خاک (نقطه ورود هوا) در طول تر و خشک شدن خاک منجر به تغییرات زمانی و مکانی جبهه رطوبتی و دو یا چند نمایی شدن منحنی رطوبتی این خاک ها گردید. بر اساس نتایج به دست آمده روش معکوس در صـورت وجود داده کافی (داده های نفوذ حاصل از ستون خاک) می تواند روش مناسبی برای برآورد ویژگی های هیدرولیکی و تغییرات زمانی آنها باشد. میانگین شاخص-های آماری نشان داد که کمترین خطا در خاک های آب دوست و آب گریزی کم (با rmse به ترتیـب برابر 0006/0 و 0044/0cm3cm-3) مربوط به داده های نفـوذ، داده های اندازه گیری شده منحنی رطوبتی در حالت خشک شدن به روش جعبه شنـی و رطوبـت تعادلی و در خاک با آب گریزی قوی مربوط به داده های نفوذ و رطوبت تعادلی با rmse برابر 005/0 cm3cm-3 بود. همبستگی بین درصد لجن فاضلاب با هدایت الکتریکی (99/0r =) و درصد ماده ی آلی خاک مثبت و با ph و جرم ویژه ظاهری خاک منفی و در سطح یک درصد معنی دار بود (01/0p<). از دیگر سو، همبستگی بین آب گریزی و شدت نفوذ (91/0r =) منفی و در سطح یک درصد معنی دار شد (01/0p<). خاصیت دفع آب خاک با تغییر در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، پیشروی جبهه رطوبتی و زمان نفوذ آب به خاک را تحت تأثیر قرار داد.

پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر آتش سوزی بر میزان فرسایش پاشمانی و برخی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک در مناطقی که طی سال های 1387، 1388، 1389 و 1390 در مراتع کرسنک دچار آتش سوزی شده اند، انجام گردیده است. نمونه برداری در سال 1391 انجام و از هر منطقه 32 نمونه (8 نمونه از منطقه سوخته شده در لایه سطحی و 8 نمونه از منطقه سوخته شده در لایه زیر سطحی و 8 نمونه به عنوان شاهد (سوخته نشده) در لایه سطحی و 8 نمونه به عنوان شاهد در لایه زیر سطحی در مجاور منطقه سوخته شده) از دو عمق 7-0 و 17-10 سانتی متری برداشته شد. فرسایش پاشمانی در 2 شیب 9 و 45 درصد با شدت بارش 120 میلی متر بر ساعت با استفاده از کاسه پاشمان چند متغیره اندازه گیری شد. همچنین واکنش خاک، هدایت الکتریکی خاک، کربنات کلسیم معدل خاک، ماده آلی خاک، ماده آلی ذره ای خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، میانگین هندسی قطر خاکدانه ها، درصد خاکدانه های ماکرو، درصد خاکدانه-های میکرو، درصد رس، درصد سیلت، درصد شن، درصد رس قابل پراکنش در آب، جرم ویژه ظاهری خاک و تنفس میکروبی اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل آماری داده ها توسط آزمون t مستقل در سطح 5 درصد انجام شد. نتایج نشان داد که خاک پاشمان شده در مناطق سوخته شده افزایش معنی دار در تیمار 1 سال پس از آتش سوزی در هر دو شیب 9 و 45 درصد و همچنین در تیمار 2 سال پس از آتش سوزی در شیب 45 درصد داشت. خاک پاشمان شده در شیب های 9 و 45 درصد تیمار 1 سال پس از آتش و در شیب 45 درصد تیمار 2 سال پس از آتش به ترتیب 22، 2/24 و 34/15 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت. همچنین مقایسه کل خاک پاشمان شده در تمام تیمار ها و شاهد ها در شیب 45 درصد در 1، 2، 3 و 4 سال پس از آتش نسبت به تیمار ها و شاهد ها در شیب 9 درصد افزایش معنی داری در سطح پنج درصد نشان داد. سایر ویژگی های اندازه گیری شده نیز (بجز کربنات کلسیم معادل) تحت تاثیر آتش سوزی قرار گرفته بود. همچنین بسیاری از ویژگی ها تنها در 2 سال اول پس از آتش سوزی دارای اختلاف معنی دار با مناطق شاهد بوده اند ولی در سال های سوم و چهارم پس از آتش سوزی به شرایط اولیه خود نزدیک گردیده اند. از بین ویژگی های اندازه گیری شده در لایه زیر سطحی تنها هدایت الکتریکی خاک تحت تاثیر آتش سوزی قرار گرفت و ویژگی های دیگر نسبت به مناطق شاهد اختلاف معنی داری نداشت