با توجه به تاثیر ساختمان خاک و پایداری خاکدانه ها بر فرسایش پذیری خاک و لزوم افزایش پایداری و مقاومت خاکدانه ها در برابر عوامل فرساینده ای مانند باد و آب، این تحقیق روی نمونه خاک سطحی (عمق20-0 سانتی متر) جمع آوری شده از اراضی زراعی حساس به فرسایش آبی واقع در جنوب استان فارس انجام شد. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با 10 تیمار شاهد (بدون افزودن ماده اصلاحکننده)، گچ خالص، کاه و کلش خرد شده گندم، کود دامی، کاه و کلش همراه با گچ، کود دامی همراه با گچ هر کدام به میزان یک درصد وزنی، سیمان به میزان 0.3، 0.6 و 0.9 درصد وزنی و گچ همراه با سیمان به میزان 0.9 درصد وزنی و در 3 تکرار اجرا گردید. یک، چهار و هفت ماه پس از اعمال تیمارها، میزان خاکدانه های با اندازه های 53 تا 4000 میکرومتر به روش الکتر اندازه گیری و میانگین وزن- قطر آنها محاسبه گردید. هفت ماه بعد از اعمال تیمارها، تیمارهای کاه و کلش، کاه و کلش همراه با گچ و کود دامی همراه با گچ، به ترتیب 2.7، 3.5 و 1.4 برابر باعث افزایش میانگین وزن- قطر خاکدانه ها در مقایسه با شاهد شدند. در مجموع، بر اساس نتایج این تحقیق می توان کاربرد کاه و کلش همراه با گچ، کاه و کلش تنها و کود دامی همراه با گچ را برای افزایش مقاومت در برابر فرسایش در خاک های مشابه با خاک مورد مطالعه پیشنهاد نمود.

سابقه و هدف: پایداری خاکدانه ها از مهم ترین ویژگی های فیزیکی خاک است که برآورد آن با استفاده از ویژگی های زودیافت از اهمیت شایانی برخوردار است. همچنین پایداری خاکدانه ها به عنوان شاخصی از فرسایش پذیری خاک ها محسوب می شود که آگاهی از آن می تواند ابزاری کارآمد جهت مدیریت خاک در برابر عوامل تخریب خاک باشد. باتوجه به اهمیت شناسایی ویژگی های فیزیکی خاک و ارزیابی تأثیرات کاربری اراضی بر روی وضعیت پوشش گیاهی و نیز مدل سازی آن در نتیجه این پژوهش پایه ریزی و عملیاتی شد. مواد و روش ها: این پژوهش در دو کاربری مرتعی و جنگلی واقع در حوضة آبریز دهدز در شمال شرق استان خوزستان انجام شد. برای استخراج شاخص های پوشش گیاهی، ابتدا تصاویر لندست 8 دریافت و سپس تصحیحات رادیومتریک به کمک نرم افزار ENVI 5. 1 بر روی تصویر اعمال شد. شاخص های پوشش گیاهی مورد بررسی شامل شاخص نسبت پوشش گیاهی (RVI)، شماره شاخص پوشش گیاهی (VIN)، شاخص پوشش گیاهی تغییریافته (TVI)، شاخص زردی پوشش گیاهی (YVI)، خط پس زمینة خاک (SBL)، شاخص پوشش گیاهی تفاضلی (DVI)، شاخص نرمال شدة تفاضلی سبزی (NDGI)، شاخص سرخی (RI)، شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال شده (NDVI)، شاخص پوشش گیاهی عمودی (PVI)، شاخص پوشش گیاهی اصلاح شده با خاک (SAVI) و شاخص مقاومت اتمسفری پوشش گیاهی (ARVI) می باشند. خصوصیات 50 نمونة خاک شامل درصد کربن آلی، درصد شن، سیلت، رس و میانگین وزنی قطر خاکدانهها (MWD) طبق روش های استاندارد آزمایشگاهی تعیین شد. برای بررسی ارتباط شاخص های پوشش گیاهی با شاخص MWD از آنالیزهای همبستگی پیرسون و اسپلاین رگرسیون تطبیقی چندمتغیرة (MARS) استفاده گردید. یافته ها: نتایج نشان می دهد که در کاربری مرتع، بین شاخص های VIN، TVI، MSAVI، RVI، SAVI، TSAVI، NDVI و PVI با شاخص MWD همبستگی معنی داری در سطح یک درصد وجود دارد. حال آنکه در کاربری جنگل بین شاخص های مورد بررسی هیچ گونه ارتباط معنی داری برقرار نبود. همچنین مدل سازی MARS نشان داد که مدل برازش یافته بر اساس شاخص های پوشش گیاهی در کاربری مرتع (Adjusted R-Sq. = 0. 55, RMSE = 0. 16) دارای قدرت و دقت پیش بینی بسیار بالاتری نسبت به مدل برازش یافته برای کاربری جنگلی (Adjusted R-Sq. = 0. 35, RMSE = 0. 36) است. نتیجه گیری: در مجموع یافته های این پژوهش نشان می دهد که عوامل کنترل کنندة پایداری خاکدانه ها در کاربری مرتع و جنگل متفاوت می باشد. همین امر سبب تفاوت همبستگی بین شاخص های پوشش گیاهی و MWD و به تبع آن نتایج مدل سازی شده است. سنجش ازدور، می تواند زمینه ای را جهت بهره گیری از فناوری های نوین به منظور مدیریت پایدار منابع خاک و آب فراهم سازد. بدین ترتیب استفاده از فناوری های نوین می تواند بسترساز عملیاتی شدن سناریوهای مدیریتی پایدار محور باشد که ماحصل آن صیانت از منابع طبیعی است.

یکی از مهمترین آلاینده ها ی آلی، هیدروکربن های نفتی هستند که غالباً از طریق صنایع نفت وارد محیط زیست پیرامونی می شوند. در این پژوهش تأثیرات زئوپلانت و زغال زیستی باگاس به عنوان اصلاح کننده های آلی-معدنی و آلی بر برخی از ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک های آلوده، در محدوده ی میدان نفتی اهواز-منطقه ی بهره برداری نفت و گاز کارون ارزیابی شد. پس از بازدید های میدانی و نمونه-برداری به روش سیستماتیک کاملاً تصادفی درون بلوک، نمونه های خاک مناطق آلوده به هیدروکربن های نفتی، به گلدان منتقل و سپس تیمارهای آزمایشی در سطوح 2، 4 و 6 درصد وزنی به خاک افزوده شدند. نمونه خاک های آلوده، برای مدت زمان 100 روز انکوباسیون شدند و در طول دوره ی انکوباسیون رطوبت خاک در سطح 25 و 50 درصد ظرفیت زراعی (FC) تنظیم گردید. پس از اتمام دوره ی انکوباسیون پارامتر های پایداری خاکدانه، شاخص تردی خاکدانه، حدود آتربرگ و کلاس آبگریزی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد در اثر افزودن زئوپلانت با سطح 6 درصد و رطوبت 50 درصد FC، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (MWD) از 3/1 میلی متر در تیمار شاهد به حدود 6/0 میلی متر کاهش یافته است. برای هر دو تیمار، با افزایش سطح تیمار، شاخص تردی افزایش یافت که این افزایش در سطح رطوبتی 50 درصد FC بیشتر بوده است؛ ولیکن در سطح 6 درصد، کاهش در شاخص تردی خاکدانه مشاهده شده است. افزودن زغال-زیستی در سطوح 2 و 4 درصد، MWD را کاهش داده است؛ درحالی که افزودن 6 درصد زغال زیستی منجر به افزایش MWD، به عنوان شاخص پایداری خاکدانه ای شده است. نتایج نشان داد که افزودن تیمارهای زئوپلانت و زغال زیستی باگاس سبب افزایش رطوبت حدروانی و حدخمیری خاک و در نتیجه کاهش شاخص خمیرایی (Plastic index, PI) شده اند. در مجموع، تیمارهای آلی-معدنی بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک تأثیرگذار بوده است. بدین ترتیب نیاز است مقدار و چگونگی افزودن تیمارها به خاک لحاظ شده و به عنوان راهکاری مدیریتی در هرم تصمیم گیری دیده شود.

بررسی ویژگی های فیزیکی ذرات معلق از موضوعات مهم در مطالعه رودخانه ها است. یکی از این ویژگی ها، توزیع اندازه ذرات رسوب معلق است، که بیان گر ارتباط بین منابع رسوب و فرآیندهای رسوب گذاری می باشد. هدف این پژوهش، بررسی تغییرات زمانی و مکانی توزیع اندازه ذرات رسوب معلق رودخانه پسیخان در استان گیلان می باشد. طی دوره زمانی هفت ماهه از مهر 1392 تا فروردین 1393، از دو ایستگاه هیدرومتری (مبارک آباد در بالادست و نوخاله در پایین دست) نمونه برداری صورت گرفت. به این منظور تعدادی نمونه رسوب معلق با فواصل زمانی 15 روزه به روش انتگراسیون عمقی در شرایط عادی و سیلابی دبی رودخانه برداشت و پس از آماده سازی، توزیع اندازه ذرات رسوب به روش پیپت اندازه گیری شد. میانگین وزنی قطر ذرات رسوب (MWD) و قطر ذرات با فراوانی 50 درصد (d50) در هر ایستگاه در تاریخ های نمونه برداری تعیین و منحنی توزیع اندازه ذرات رسم گردید. نتایج نشان داد که مقدار متوسط MWD و d50به ترتیب 062/0 و 052/0 میلی متر در ایستگاه مبارک آباد و 052/0 و 047/0 میلی متر در ایستگاه نوخاله بود. حداکثر MWD و d50به ترتیب 07/0 و 061/0 میلی متر در ایستگاه مبارک آباد مشاهده شد. هم چنین مطالعه توزیع اندازه ذرات رسوب نشان داد که ذرات کوچک تر از دو میلی متر در ایستگاه نوخاله بین 99-87 درصد و در ایستگاه مبارک آباد بین 94-83 درصد است. علاوه بر این در اکثر نمونه برداری ها، بین دبی جریان و اندازه ذرات رسوب معلق ارتباطی وجود نداشت که نشان دهنده طبیعت غیرهیدرولیکی و تأثیر متغیرهای متفاوت دیگر مثل منشاء رسوبات، تاریخ و انرژی انتقال، توانایی فرسایندگی، فرسایش پذیری و ته نشینی در اندازه ذرات رسوبات معلق در جریان رودخانه ای است. هم چنین براساس نتایج اندازه ذرات رسوب در ایستگاه مبارک آباد درشت تر از ایستگاه نوخاله می باشد که این موضوع را می توان به نوع فرسایش موجود در منطقه و برداشت شن از رودخانه نسبت داد. در نواحی بالادست به دلیل کوهستانی بودن احتمال وقوع فرسایش خندقی و زمین لغزش بیش تر، در حالی که در پایین دست فرسایش عمدتا پاشمانی و ورقه ای است. ضمن اینکه با کاهش شیب عمومی رودخانه، ذرات درشت تر قبل از رسیدن به ایستگاه نوخاله ته نشین می شوند.

علی رغم تاثیر قابل توجه قار چ ها و باکتری ها بر پایداری ساختمان خاک، تاثیر قارچ مایکوریزا گونه گلوموس موسه آ و باکتری ریزوبیوم بر ساختمان خاک، به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در دو مرحله گلخانه ای و مزرعه ای با کشت نخود اجرا شد. در شرایط مزرعه تیمارهای آزمایشی شامل قارچ مایکوریزا گونه گلوموس موسه آ، باکتری ریزوبیوم، ترکیب تیمار اول و دوم (مایکوریزا-باکتری ریزوبیوم) و شاهد (بدون تلقیح) و در شرایط گلخانه علاوه بر چهار تیمار فوق تیمار ماده زمینه سترون شده قارچ مایکوریزا و تیمار بدون گیاه، تیمارهای آزمایشی بودند. مقدار کربن آلی و پایداری خاکدانه ها در حالت تر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج گلخانه ای نشان داد که تیمار مایکوریزا نسبت به تیمار شاهد و شاهد بدون گیاه باعث افزایش معنی دار میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (به ترتیب 6/51 و 1/189 درصد) شد. در شرایط گلخانه مقدار کربن آلی دارای همبستگی بالا با میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (53/0R2=) بود و تیمار حاوی مایکوریزا باعث افزایش کربن آلی از 73/0 درصد در شاهد بدون گیاه به 02/1 درصد شد. در شرایط گلخانه تیمارمایکوریزا باعث افزایش خاکدانه های درشت و کاهش خاکدانه های ریز شد. همچنین استفاده همزمان باکتری و قارچ تاثیر کمتری بر پایداری خاکدانه ها نسبت به اثرات جداگانه آن ها داشت، زیرا استفاده همزمان، تاثیری بر رشد گیاه نداشت. در شرایط مزرعه تیمارها تاثیر معنی داری بر سایر کلاس اندازه خاکدانه ها نداشتند. نتایج نشان داد که همزیستی میکوریزی و باکتری ریزوبیوم به عنوان یک روش بیولوژیک و پایدار باعث ارتقای کیفیت ساختمان خاک شد.

فرسایش بادی و آبی از عوامل اصلی در آسیب به خاک و منابع طبیعی هستند. در تحقیقات پیشین تاکید زیادی بر نقش پایداری خاکدانه ها در کنترل فرسایش خاک و جلوگیری از حرکت و جابجایی آنها توسط عوامل فرسایشی شده است. بدین منظور، استفاده از مواد پلیمری به منظور کنترل فرسایش بادی مورد توجه قرار گرفته است اما مساله موجود میزان تاثیر و مدت زمان دوام این محصولات در خاک های مختلف است که می بایستی مشخص گردد. این پژوهش در راستای ارزیابی تاثیر امولسیون پلیمری بر پایه پلی وینیل استات (PVA) بر شاخص پایداری خشک خاک ها، تغییرات آن در طول زمان و انتخاب میزان بهینه در خاک های مختلف انجام شده است. بدین منظور پس از تهیه سه نمونه خاک با بافت سبک، متوسط و سنگین از نقاط مختلف و انجام آزمایش های تعیین رطوبت طبیعی نمونه ها، دانه بندی به طریق هیدرومتری و الک و تعیین حدود آتربرگ خاک بر روی آنها، با استفاده از سه نوع خاک با چهار سطح 0، 25، 40 و 50 گرم از ماده پلیمری در هر متر مربع خاک به ترتیب با غلظت های 0، 25، 40 و 25 گرم در لیتر، 12 تیمار آزمایشی تهیه گردید. سپس میانگین وزنی قطر خاکدانه خشک (MWD) هر تیمار در سه تکرار و در بازه های زمانی 1 روز، 1، 3 و 6 ماه پس از تهیه، اندازه گیری شد. نتایج تحلیل آماری نشان داد که در بیشتر بازه های زمانی مورد نظر، افزودن ماده پلیمری به صورت معنی داری میزان MWD خاک ها را نسبت به نمونه های تیمار شده با آب (شاهد) افزایش داده اند. همچنین، میزان ماده پلیمری و حجم امولسیون پلیمری اضافه شده تواما بر میزان پایداری خاکدانه تاثیر می گذارد. تاثیر تمام تیمارهای پلیمری بر میزان شاخص پایداری خاکدانه های ایجاد شده در ماسه بادی نسبت به تیمار شاهد حتی پس از 6 ماه هم کاملا چشمگیر است. مقادیر MWD خاک متوسط تمام تیمارها تا 3 ماه بالاتر از شاهد بوده و پس از 6 ماه، تنها تیمار 50 گرم بر متر مربع ماده پلیمری همچنان دارای مقادیر بزرگتری نسبت به تیمار شاهد است. در خاک سنگین تیمار شده با پلیمر نیز، تنها MWD تیمار 50 گرم بر متر مربع است که پس از 6 ماه با خاک شاهد در سطح 1 درصد تفاوت معنی دار داشته و همچنان دارای ابعاد بزرگتری نسبت به تیمار شاهد است. سرانجام تیمار با میزان 25 گرم پلیمر بر مترمربع خاک (با غلظت 25 گرم در لیتر) به دلیل آنکه کمترین میزان پلیمر و کمترین میزان حجم امولسیون اضافه شده به خاک را داراست به عنوان گزینه موثر انتخاب گردید.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک و شرایط آزمایش بر پایداری ساختمان خاک موثرند. در این پژوهش اثر شرایط آزمایش در کنار ویژگی های ذاتی بر پایداری خاکدانه های شماری از خاک های استان همدان به کمک روش الک تر و اندازه گیری مقاومت کششی خاکدانه ها بررسی شد. از دو شاخص میانگین وزنی قطر (MWD) و مقاومت کششی (Y) خاکدانه ها برای بیان پایداری ساختمان خاک استفاده شد. در روش الک تر و با استفاده از پیش - تیمار مرطوب کردن آهسته، سه زمان متفاوت (5، 10 و 15 دقیقه) الک کردن خاکدانه ها در آب به منظور اعمال تنش های مکانیکی - آبی در نظر گرفته شد. مقاومت کششی خاکدانه ها نیز در دو شرایط رطوبتی هوا - خشک و مکش ماتریک 500kPa به روش غیرمستقیم برزیلی اندازه گیری شد. با توجه به پایداری ساختمانی نسبتا ضعیف خاک های همدان که از ویژگی های مناطق خشک و نیمه خشک است، زمان های کوتاه الک کردن خاکدانه ها برای تشخیص تغییرات پایداری ساختمان ناشی از ویژگی های ذاتی مناسب تر بود. در بین ویژگی های موثر بر MWD، بیشترین نقش مربوط به ماده آلی بود. از سه ویژگی ذاتی ماده آلی، رس و کربنات کلسیم که اثر آنها بر Y خاکدانه ها بررسی شد، تاثیر ماده آلی به مراتب بیشتر از دو ویژگی دیگر بود. بالاترین ضریب تبیین (R2) برای رابطه Y خاکدانه ها با ویژگی های ذاتی خاک های مورد بررسی در مکش ماتریک 500kPa حاصل شد. نقش ماده آلی در این خاک ها در ایجاد خاکدانه های پایدار نسبت به سایر ویژگی های خاک بیشتر قابل توجه است. نتایج این پژوهش، زمان های کوتاه الک کردن (5 دقیقه در الک تر) و مکش ماتریک 500kPa را برای اندازه گیری مقاومت کششی برای ارزیابی پایداری ساختمان خاک های استان همدان توصیه می کند.

 برای بررسی عوامل تاثیرگذار بر قطره ها و شناخت روابط بین این عوامل و قطره ها, یک سری آزمایش در یک ستون پاششی با جریان غیرهمسو و متشکل از دو سیستم شیمیایی مختلف انجام گرفت. توزیع کننده ها در این ستون پاششی از نوع مجموعه نازل ها (set of nozzles) هستند. پس از بررسی نقش عوامل مختلف بر اندازه قطره ها, توسط آخرین نسخه در دسترس نرم افزارEviews ، روابط متعددی تخمین زده شد و در نهایت از بین آنها بهترین رابطه برای ماکزیمم قطر ساتر قطره ها بر حسب اعداد بی بعد که کمترین خطا و بیشترین همپوشانی با داده های تجربی را داشتند، انتخاب شد. لازم به ذکر است که این اولین تحقیقی است که بر مدلسازی ماکزیمم قطر متوسط قطره ها در یک ستون پاششی انجام گرفته است. مقایسه رابطه نهایی و داده های تجربی نشان داده است که این رابطه، خطای حدود 4.22درصد دارد که نشان از انطباق خوب داده های تجربی و رابطه مدل شده دارد.

از آنجایی که نوع پوشش گیاهی بر ذخیره کربن آلی خاک و خصوصیات کیفی خاک تاثیر بسزایی دارد، به منظور بررسی این تاثیر، دو منطقه با توده خالص دارتالاب و مخلوط صنوبر و توسکا در ایستگاه تحقیقاتی صفرابسته استان گیلان انتخاب شد. در هر توده پروفیل های خاک حفر و خصوصیات مورفولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی در آنها مطابق روشهای استاندارد مطالعه و اندازه گیری گردید. بررسیها نشان داد که میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، وزن مخصوص ظاهری و هدایت هیدرولیکی خاکها در دو قطعه تفاوت معنی داری (p<0.01) دارند. پایداری خاکدانه ها و هدایت هیدرولیکی اشباع در توده دارتالاب بیشتر از توده صنوبر و توسکا بود. توده دارتالاب به دلیل داشتن مقدار کربن آلی بیشتر، دارای وزن مخصوص ظاهری کمتری بود. درصد کربن آلی با اندازه خاکدانه ها رابطه مستقیم و با مقدار کربنات کلسیم رابطه معکوس نشان داد، به طوری که حداکثر تجمع کربن آلی در خاکدانه های با قطر بزرگتر از 6 میلی متر و حداکثر تجمع کربنات کلسیم در خاکدانه های با قطر 0.25 تا 0.6 میلی متر مشاهده شد. مقدار ذخیره کربن در لایه های آلی و معدنی توده صنوبر- توسکا به ترتیب 112.50 و 85.73 و در دارتالاب به ترتیب 123.08 و 102.97 تن در هکتار بود. یافته های تحقیق نشان داد که توده دارتالاب در مقایسه با توده مخلوط صنوبر و توسکا کربن آلی بیشتری در خاک ذخیره می کند و نوع پوشش گیاهی تاثیر معنی داری بر ترسیب کربن در خاک دارد و از این طریق خصوصیات کیفی خاک را کنترل می کند.

سطح یک خاک خاک ورزی شده مملو از خاک دانه ها و کلوخه هایی است که دارای اندازه های مختلف می باشند به گونه ای که اندازه آن ها از نظر کیفیت خاک ورزی و میزان مصرف انرژی در آماده سازی بستر بذر از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این پژوهش طبقه بندی کلوخه های حاصل از خاک ورزی از طریق بینایی استریو بر اساس طول، عرض و ارتفاع آن ها مورد توجه قرار گرفته است. از بین این ابعاد، محاسبه ارتفاع (ضخامت) کلوخه ها همواره با چالش روبه رو بوده است؛ چرا که محاسبه آن که در اصطلاح پردازش تصویر به عمق تصویر معروف است، با یک تصویر تکی غیرممکن و یا بسیار سخت می باشد که برای این به سه بعدی سازی تصویر نیاز است. در این مطالعه یک مجموعه داده تصاویر استریو از سطح خاک در زمین زراعی تهیه گردید. تعداد این زوج تصاویر استریو برابر 312 جفت بود که برای بازسازی سه بعدی آن ها به ترتیب عملیات کالیبراسیون، استخراج نقاط کلیدی از زوج تصاویر استریو، تطابق نقاط یافته شده و محاسبه مدل ابر نقطه ای روی آن ها انجام پذیرفت و تصاویر به شکل سه بعدی درآمدند. با به دست آمدن تصویر سه بعدی ارتفاع کلوخه ها محاسبه شدند و نهایتا با در اختیار داشتن این اطلاعات و نیز استفاده از مدل تحلیل تمییزی به عنوان یک دسته بند خطی، کلوخه ها با اندازه های گوناگون طبقه بندی شدند. بالاترین دقت طبقه بندی 2/96% و نیز دقت کلی طبقه بندی برابر 7/83% به دست آمد. نتایج این مطالعه نشان داد رویکرد بینایی استریو می تواند با تعیین ابعاد کلوخه ها به ویژه ارتفاع آن ها در کیفیت سنجی عملیات خاکورزی به صورت رضایت بخشی مورد استفاده قرار گیرد.