ایجاد توابع انتقالی نقطه‌ای برای برآورد منحنی رطوبتی خاک‌های گچی1

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

توضیح کمّی منحنی رطوبتی خاک برای مطالعة حرکت آب در بخش غیراشباع خاک ضروری است. یکی از روش‌های غیر مستقیم برای تخمین ویژگی‌های دیریافت خاک همچون منحنی رطوبتی از روی ویژگی‌های زودیافت آن، ایجاد توابع انتقالی است. در مناطق خشک و نیمه خشک، گچ از اجزای مهم تشکیل دهندة خاک‌ها است که بر ویژگی‌های هیدرولیکی آن تأثیر می­گذارد اما به هنگام تعیین بافت خاک، کل آن از خاک حذف می‌شود. هدف از این پژوهش، اشتقاق توابع انتقالی نقطه‌ای خاک های گچی به منظور برآورد نگهداشت رطوبت در پتانسیل‌های ماتریک صفر، 10-، 33-، 100-، 300-، 500- و 1500- کیلوپاسکال از ویژگی‌های زودیافت خاک بوده است. به همین منظور، 35 نمونة خاک دارای 8/3 تا 7/32 درصد گچ، انتخاب شد. توزیع اندازة ذرات به روش پوشش با سولفات باریم، مقدار گچ به روش استون، جرم ویژة ظاهری به روش حجمی، و منحنی رطوبتی با استفاده از دستگاه صفحات فشاری اندازه‌گیری گردید. به منظور اشتقاق توابع انتقالی نقطه‌ای، متغیرهای زودیافت به دو گروه تقسیم شدند. گروه اول شامل توزیع اندازة ذرات، جرم ویژة ظاهری و مقدار گچ بود. در گروه دوم، متغیر‌های جرم‌ ویژة ظاهری، مقدار گچ، میانگین و انحراف معیار هندسی قطر ذرات خاک قرار داشتند. برای اشتقاق توابع، از همبستگی خطی چندگانه به روش گام‌ به گام استفاده شد. با استفاده از این دو گروه متغیر، دو نوع تابع انتقالی نقطه‌ای ایجاد گردید. مقایسة نتایج نشان داد که متغیرهای گروه اول، برآوردی بهتر از نگهداشت رطوبت در پتانسیل‌های ماتریک صفر، 10-، 33-، 100-، 300-، 500- و 1500- کیلوپاسکال ارائه می‌دهند. همچنین مشخص شد که مقدار گچ، دومین عامل برآورد کنندة رطوبت در پتانسیل‌های ماتریک مورد بررسی برای خاک­های گچی است.

کلیدواژه‌ها


1-        Ahuja, L. R., Nasy J. W. and Williams R. D. 1984. Scaling to characterize soil water properties and infiltration modeling. Soil Sci. Soc. Am. J. 48, 970-973.

2-        Arya, L. M., and Dierolf. T. S. 1999. Predication soil moisture characteristics from particle size distribution. An improved method to calculate pore radii from particle radii. In: Van Genuchten M. Th., Leij, F. J. and Lund L. J. (Eds). Indirect Methods for Estimating the Hydraulic Properties of Unsaturated Soils, Riverside, California, 11-13 Oct. 1989. 115-124. 

3-        Arya, L. M., and Paris J. F. 1981. A physicoempirical model to predict soil moisture characteristics from particle-size distribution and bulk density data. Soil Sci. Soc. of Am. J. 45, 1023-1030.

4-        Bloemen, G. W. 1980. Calculation of hydraulic conductivities of soils from texture and organic matter content. Z. Pflanzernernaehr Bodenkd., 143(5), 581-615.

5-        Briggs, L. J., and McLane J. W. 1907. The moisture equivalent of soils. USDA Bureau of Soils Bulletin 45, 1–23.

6-        Briggs, L. J., and Shantz H. L. 1912. The wilting coefficient and its indirect measurement. Botanical Gazette 53, 20– 3.

7-        Brooks, R. H. and Corey A. T. 1964. Hydraulic Properties of Porous Media. Hdrology Paper No. 3 Colorado State Univ. Fort Collins, CO.

8-        Clapp, R. B., and Horenberger G. M. 1978. Empirical equation for some soil hydraulic properties. Water Resour. Res. 14, 601-604.

9-        Gupta, S. C., and Larson W. E. 1979. Estimating soil water retention characteristics from particle size distribution, organic matter content, and bulk density. Water Resour. Res. 15, 1633–1635.

10-    Hall, D. G. M., Reeve M. J., Thamasson, A. J. and Wright, V. F. 1977. Water retention, porosity and density of field soils. Soils Surve. Tech. Monogr. 9, 74 Harpewnden Rothamsted Experimental Station. UK.

11-    Haverkamp, R., and Parlange J. Y. 1986. Predicting the water retention curve from particle size distribution: 1. Sandy soils without organic matter. Soil Sci. Soc. Am. J. 142, 325- 339.

12-    Hesse, P. R. 1979. Particle size distribution in gypsic soils. Plant and Soil. 44, 241-247.

13-    Rawls, W. J., and Brakensiek, D. L. 1982. Estimating soil water retention from soil water properties. Trans. ASAE. 108 (IR2), 166-171.

14-    Ryan, B. F., and. Joiner, B. L. 1994. Minitab Handbook. Durbuy press. 483 pp.

15-    Salter, P. J., and Williams, J. B. 1965a. The influence of texture on the moisture       characteristics of soils: I. A critical comparison for determining the available water capacity and moisture characteristics curve of a soil. J. of Soil Sci. 16, 1-15.

16-    Salter, P. J., and Williams, J. B. 1965b. The influence of texture on the moisture characteristics of soils: II. Available water capacity and moisture release characteristics. J. of Soil Sci. 16, 310– 317.

17-    Salter, P. J., and Williams, J. B. 1969. The influence of texture on the moisture characteristics of soils: V. Relationships between particle-size composition and moisture contents at the upper and lower limits of available water. J. of Soil Sci. 20, 126– 131.

18-    Salter, P. J., Berry, G. and Williams, J. B. 1966. The influence of texture on the moisture characteristics of soils: III. Quantitative relationships between particle size, composition and available water capacity. J. of Soil Sci. 17, 93– 98.

19-    Schaap, M. G., Leij, F. J. and Van Genuchten, M. Th. 2001. Rosetta: A computer program for estimating soil hydraulic parameters with hierarchical pedotransfer functions. J. Hydrol. 251, 163-176

20-    Shirazi, M. A., and Boersma, L. 1984. A unifying quantitative analysis of soil texture.  Soil Sci. Soc. Am. J. 48, 142-147.

21-    Strik, G. B. 1957. Physical properties of soil of the lower Burdekin valley, North Queensland. CSIRO Division of Soil Divisional Report 1/57. CSIRO. Australia.

22-    Van Alphen, B. J., Booltink, H. W. G. and Bouma, J. 2001. Combining pedotransfer functions with physical measurements to improve the estimation of soil hydraulic properties. Geoderma. 103, 133-147.

23-    Van Genuchten, M. Th. 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 44, 892- 898.

24-    Veihmeyer, F. J., Hendrikson, A. H. 1927. Soil moisture condition in relation to cultivation and plant growth. Plant Physio. 2, 71-82. 

25-    Wosten, J. H. M., Finke, P. A. and Janes, M. J. W. 1995. Comparison of class and continuous pedotransfer functions to generate soil hydraulic characteristics. Geoderma. 66, 227-237.

26-    Wosten, J. H. M., Pachepsky, Ya. A. and Rawls, W. J. 2001. Pedotransfer functions: Bridging the gap between available basic soil data and missing soil hydraulic characteristics. J. Hydrol. 251, 123-150.