1-2-12-4- تحمل خشكی………………………………………………………………..13

1-2-12-5- بازیافت (بهبود) ……………………………………………………………..13

1-2-13- مكانیزم­های گریز از خشكی ………………………………………………….13

1-2-13-1- زودرسی یا دوره رشد كوتاه ……………………………………………….13

1-2-13-2- حساسیت به طول روز …………………………………………………….13

1-2-13-3- كنترل پنجه­دهی ……………………………………………………………13

1-2-14- مكانیزم­های اجتناب …………………………………………………………..14

1-2-14-1- سیستم ریشه­ای توسعه یافته …………………………………………..14

1-2-14-2- هدایت روزنه­ای …………………………………………………………..14

1-2-14-3- اندازه و فراوانی روزنه­ها ……………………………………………………..14

1-2-14-4- تجمع آبسیزیك اسید ………………………………………………………15

1-2-14-5- ضخامت كوتیكول و قشر مومی روی برگ ……………………………….15

1-2-15- مكانیزم­های تحمل خشكی …………………………………………………15

1-2-15-1- تنظیم فشار اسمزی ………………………………………………………15

1-2-15-2- تجمع پرولین ………………………………………………………………..16

1-2-15-3- جابجایی مواد پرورده ………………………………………………………16

1-2-16- صفات مورفولوژیك مرتبط با تنش اسمزی …………………………………..16

1-2-17- شاخص­های مقاومت …………………………………………………………..17

1-2-17-1- شاخص میانگین ریاضی تولید ……………………………………………18

1-2-17-2- شاخص هارمونیك …………………………………………………………..18

1-2-17-3- شاخص میانگین هندسی تولید …………………………………………19

1-2-17-4- شاخص تحمل به تنش …………………………………………………..19

1-2-17-5- شاخص TI…………………………………………………………………

1-2-18- صفات فیزیولوژیك مرتبط با تنش اسمزی …………………………………20

1-2-18-1- اثر تنش اسمزی بر فلورسانس كلروفیل ……………………………….20

1-2-18-2- اثر تنش اسمزی بر میزان پرولین ………………………………………21

1-2-18-3- اثر تنش اسمزی بر قند محلول ………………………………………..21

1-2-18-4- اثر تنش اسمزی بر میزان كلروفیل …………………………………….22

1-2-19- هیدروپونیك ………………………………………………………………..22

1-2-19-1- سیستم­های آب­كشتی (بدون محیط كشت جامد) …………………..22

1-2-20- اصلاح مقاومت به خشكی ………………………………………………..23

1-2-20-1- استفاده از تنوع ژنتیكی موجود ……………………………………..24

1-2-20-2- تلاقی­های درون و برون گونه­ای …………………………………………25

1-2-20-3- ایجاد تنوع ……………………………………………………………25

1-2-20-4- انتقال ژن ………………………………………………………………25

1-2-21- اهمیت تنوع ژنتیكی ……………………………………………………..26

1-2-22- روش­های براورد تنوع ژنتیكی ……………………………………………26

1-2-22-1- نشانگرهای مورفولوژیكی ………………………………………….26

1-2-22-2- نشانگرهای بیوشیمیایی ……………………………………………..26

1-2-22-3- نشانگرهای مولكولی …………………………………………………27

1-2-22-3-1- نشانگرهای رپید ………………………………………………….27

1-2-22-3-1-1- مزایای نشانگرهای رپید …………………………………………28

1-2-22-3-1-2- معایب نشانگرهای رپید ………………………………………….28

1-3- هدف و ضرورت تحقیق ………………………………………………………29

فصل دوم: مواد و روش­ها

2-1- مواد گیاهی و نوع طرح آزمایش ……………………………………………..31

2-2- كشت هیدروپونیك …………………………………………………………..31

2-2-1- كشت در ماسه …………………………………………………………..31

2-2-2- كشت در آب …………………………………………………………………31

2-3- اعمال تیمارها در سیستم هیدروپونیك ………………………………….32

2-3-1- اعمال تنش در سیستم آب­كشت ……………………………………..32

2-3-2- اعمال تنش در سیستم ماسه­كشت …………………………………..32

2-4- اندازه­ گیری صفات…………………………………………………………..34

2-4-1- اندازه­ گیری صفات مورفولوژیكی …………………………………..34

2-4-2- اندازه ­گیری صفات فیزیولوژیكی ……………………………………….34

2-4-2-1- اندازه­گیری فلورسانس و مقدار كلروفیل ……………………………34

2-4-2-2- اندازه­گیری پرولین …………………………………………………….34

2-4-2-3- اندازه­گیری قند محلول ………………………………………………..35

2-4-2-4- اندازه­گیری رنگیزه­های فتوسنتزی …………………………………..36

2-4-3- اندازه­گیری شاخص­های تحمل………………………………………….36

2-5- تجزیه و تحلیل داده­های كمی …………………………………………36

2-6- صفات مولكولی……………………………………………………………..37

فصل سوم: نتایج و بحث

3-1- تنش كم­آبی ……………………………………………………………….39

3-1-1- تجزیه واریانس داده­های ماسه كشت ……………………………….39

3-1-2- مقایسه میانگین صفات در سیستم ماسه كشت ماسه كشت……41

3-1-2-1- مقایسه میانگین صفات مورفولوژی در سیستم ماسه­ كشت…….41

3-1-2-2- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژی در سیستم ماسه ­كشت………47

3-1-2-3- مقایسه میانگین شاخص­های مقاومت در سیستم ماسه­ كشت ….54

3-1-2-3-1- تجزیه­ی خوشه ای لاین­های مورد مطالعه بر اساس شاخص­ها در سیستم ماسه­ كشت..55

3-1-3- تاثیر خشكی روی صفات مورد مطالعه در سیستم ماسه كشت …..57

3-1-4- تجزیه خوشه­ای لاین­های مورد مطالعه بر اساس صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم ماسه­ كشت..58

3-1-5- تجزیه به عامل­ها برای صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم ماسه­ كشت…..68

3-1-5-1- تجزیه به عامل­ها برای صفات مورفولوژی در سیستم ماسه­ كشت …..68

3-1-5-2- تجزیه به عامل­ها برای صفات فیزیولوژی در سیستم ماسه­ كشت………70

3-1-6- تجزیه واریانس داده­های آبكشت………………………………………………76

3-1-7- مقایسه میانگین داده­های آبكشت……………………………………………77

3-1-7-1- مقایسه میانگین صفات مورفولوژی در سیستم آب­كشت…………………77

3-1-7-2- مقایسه میانگین صفات فیزیولوژی در سیستم آب­كشت…………………..82

3-1-7-3- مقایسه میانگین شاخص­های مقاومت در سیستم آبكشت……………….87

3-1-7-3-1- تجزیه خوشه­ای لاین­های مورد مطالعه بر اساس شاخص­ها در سیستم آب­كشت……89

3-1-8- تاثیر خشكی روی صفات مورد مطالعه در سیستم آب كشت ……………91

3-1-9 – تجزیه خوشه­ای ارقام مورد مطالعه بر اساس صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم آب­كشت…92

3-1-10- تجزیه به عامل­ها برای صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم آب­كشت …….98

3-2- تجزیه مولكولی RAPD ………………………………………

3-2-6- رابطه بین داده­های مولكولی و صفات مورفوفیزیولوژی …………….102

3-2-6-1- رابطه بین داده­های مولكولی و صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم ماسه­ كشت………103

3-2-6-2- رابطه بین داده­های مولكولی و صفات مورفوفیزیولوژی در سیستم آب­كشت….105

3-3- نتیجه گیری كلی …………………………………………………….121

3-4- پیشنهادات……………………………………………………………122

منابع مورد استفاده………………………………………………………….123

چکیده:

2-12- آفات و بیماری­ها………………………………. 14

2- 13-روش­های اصلاحی در کلزا…………………… 17

2-14-جهش…………………………………………. 18

2-14-1- جهش­زاهای شیمیایی……………………. 18

2-14-2-جهش­زاهای فیزیکی……………………….. 19

2-14-3- نسل­های جهش……………………………. 20

2-14-4-موارد استفاده از به­نژادی جهشی………… 20

2-15- اهداف اصلاحی کلزا …………………………….21

2-15-1- کیفیت دانه………………………………….. 22

2-15 -2-اصلاح برای بهبود کیفیت روغن……………. 22

2-15-3-اصلاح برای کیفیت کنجاله بذر………………. 22

2-15-4- بهبود عملکرد………………………………… 23

2-15-5-اصلاح برای مقاومت به بیماری­ها و آفات…….. 23

2-15-6- اصلاح صفات زراعی…………………………. 23

2-16- تجزیه تحلیل های چند متغیره…………………. 24

2-16-1- همبستگی بین صفات……………………… 25

2-16- 2-رگرسیون گام به گام………………………..25

2-16-3- تجزیه و تحلیل ضرایب مسیر………………… 26

2-16-4- تجزیه به عامل ها…………………………….. 26

2-16-5- وراثت پذیری………………………………….. 27

2-16-6- ضریب تغییرات……………………………….. 28

فصل سوم: مواد و روش­ها ………………………………..30

3-1- مکان آزمایش…………………………………….. 30

3-2- عملیات زراعی……………………………………..30

3-3- مواد ژنتیکی و طرح آماری مورد استفاده……….. 31

3-4- خصوصیات مورد برررسی و نحوه اندازه گیری آن­ها…31

3-5- تجزیه آماری اطلاعات…………………………….. 31

فصل چهارم: نتایج و بحث……………………………… 34

4-1- تجزیه واریانس و مقایسه میانگین ها ……………34

4-1-1 روز تا گل­دهی……………………………………… 34

4-1-2- روز تا رسیدگی…………………………………… 36

4-1-3- ارتفاع بوته………………………………………. 37

4-1-4- وزن هزار دانه……………………………………. 38

4-1-5- تعداد غلاف در بوته…………………………….. 39

4-1-6- تعداد دانه در غلاف…………………………….. 40

4-1-7- عملکرد دانه در بوته……………………………. 40

4-2- همبستگی بین صفات…………………………… 44

4-3- رگرسیون مرحله ای………………………………. 46

4-4- تجزیه ضرایب مسیر………………………………… 48

4-5- تجزیه به عامل ها ……………………………………49

فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات………………….. 52

5-1- پیشنهادات………………………………………….. 53

منابع……………………………………………………….. 54

چکیده انگلیسی…………………………………………..66

چکیده:

کلزا (Brassica napusL.) به عنوان یکی از مهم­ترین گیاهان دانه روغنی از لحاظ عملکرد دانه، میزان و کیفیت بالای روغن وکنجاله و سازگاری با شرایط آب و هوایی اکثر نقاط کشورمان از اهمیت شایانی برخوردار است. به منظور ارزیابی صفات زراعی در لاین هایM3حاصل از القای موتاسیون و شناسایی لاین های موتانت مطلوب در کلزا، آزمایشی در سال زراعی 91-90 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزیدانشگاه صنعتی اصفهان، واقع در لورک نجف آباد به صورت طرح لاتیس ساده 10×10 با دو تکرار اجرا شد. در این آزمایش 94 لاین جهش یافته با دزهای 800، 1000 و1200 گری اشعه گاما بر روی ارقام ساریگل و RGS003 به همراه 6 ژنوتیپ شاهد مورد ارزیابی قرار گرفت. صفات زراعی شامل روز تا گلدهی، روز تا رسیدگی، ارتفاع بوته، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن هزار دانه و عملکرد دانه در بوته اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که لاین ها اختلاف بسیار معنی­داری(p<0/01) برای همه صفات مورد مطالعه داشتند. این اختلاف معنی­دار بیانگر وجود تنوع ژنتیکی زیاد بین لاین­های جهش یافته بوده که به نوبه­ی خود نشان دهنده­ی امکان کارائی بالای انتخاب برای افزایش عملکرد و بهبود بقیه صفات می­باشد. نتایج برآورد نشان داد که بیشترین وراثت پذیری متعلق به روز تا گلدهی (1/90%) و کمترین آن به وزن هزار دانه (8/10%) اختصاص داشت. تفاوت کمی بین ضرایب تغییرات فنوتیپی و ژنتیکی برای اکثر صفات مشاهده شد. نتایج همبستگی ساده بین صفات نشان داد که بین عملکرد دانه در بوته و صفات روز تا گلدهی، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و وزن هزار دانه همبستگی مثبت و معنی­داری وجود دارد. نتایج تجزیه رگرسیون گام به گام برای عملکرد دانه به عنوان متغیر تابع در برابر سایر صفات نشان داد که روز تا گلدهی، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و وزن هزار دانه 24 درصد از تنوع عملکرد دانه را توجیه نمودند. طبق نتایج تجزیه مسیر تعداد روز تا گلدهی بیشترین اثر مستقیم را بر عملکرد دانه داشت، در حالی که اثر غیرمستقیم آن از طریق وزن هزار دانه و تعداد دانه در غلاف ناچیز و مثبت بود. نتایج تجزیه به عامل ها، 4 عامل را مشخص نمود که 72 درصد از تنوع کل را توجیه کرد. این عامل ها به ترتیب عامل عملکرد بیولوژیک، عامل سرعت رشد، فنولوژی ومخزن نامیده شد. به طور کلی نتایج این بررسی نشان داد که تنوع ژنتیکی وسیعی در میان لاین های مورد ارزیابی وجود دارد که می­توان از آن برای دست­یابی به لاین های مطلوب بهره جست.

فصل اول: مقدمه

1-1- کلیات و اهمیت موضوع

2-3 پیشینه تحقیق در جهان…………………………………….. 16

3- فصل سوم……………………………………………………….. 21

3-1 مقدمه………………………………………………………….. 22

3-2 روش شناسی تحقیق………………………………………… 22

3-3 معرفی منطقه مطالعاتی…………………………………….. 22

3-4هواشناسی…………………………………………………… 25

3-4-1 بارندگی………………………………………………………. 25

3-4-2 دما…………………………………………………………… 26

3-4-3 رطوبت نسبی………………………………………………. 26

3-4-4 تبخیر و تعرق………………………………………………… 26

3-4-4-1 تبخیر و تعرق پتانسیل…………………………………… 27

3-4-5 منحنی آمبروترمیک………………………………………… 28

3-4-6 باد……………………………………………………………. 28

3-4-6-1 بادهای ناحیه ای………………………………………….. 28

3-4-7 اقلیم…………………………………………………………. 32

3-4-7-1 اقلیم نمای آمبرژه………………………………………. 32

3-5 زمین شناسی منطقه………………………………………… 33

3-5-1 کواترنری…………………………………………………….. 34

3-6 کاربری اراضی………………………………………………… 34

3-7 مطالعات خاک شناسی……………………………………… 35

3-8 تجزیه نمونه های خاک……………………………………….. 36

3-8-1 تعیین بافت خاک……………………………………………. 37

3-8-2 تعیین جرم مخصوص حقیقی………………………………. 38

3-8-3 تعیین جرم مخصوص ظاهری………………………………. 39

3-8-4 تعیین میزان تخلخل نمونه های خاک………………………. 39

3-8-5 تعیین هدایت الکتریکی (EC) خاک…………………………. 39

3-8-6 تعیین اسیدیته (pH) خاک…………………………………. 40

3-8-7 تعیین سدیم………………………………………………… 40

3-8-8 تعیین کلسیم و منیزیم………………………………………. 41

3-8-9 تعیین نسبت جذبی سدیم (SAR)………………………… 41

3-8-10 تعیین میزان %T.N.V (کلسیم کربنات یا آهک) نمونه های خاک….41

3-8-11 تعیین درصد مواد آلی خاک……………………………….. 41

3-8-12 اندازه گیری ازت (N) کل نمونه های خاک…………………. 42

3-8-13 اندازه گیری میزان فسفر (P) قابل جذب نمونه های خاک… 42

3-8-14 اندازه گیری میزان پتاسیم (K) قابل جذب نمونه های خاک…42

3-9 شاخصفرسایش پذیریبادی خاک (I)………………………. 42

3-10 منحنی رطوبتی خاک…………………………………………. 43

3-11 تجزیه و تحلیل آماری…………………………………………. 45

4- فصل چهارم………………………………………………………. 46

4-1 مقدمه………………………………………………………….. 47

4-2 بررسی بافت خاک……………………………………………. 51

4-3 بررسی میزان EC، pH و T.N.V……………………………….

4-4 بررسی میزان جرم مخصوص حقیقی (ρs)، ظاهری (ρb) و تخلخل خاک…..59

4-5 بررسی میزان کلسیم و منیزیم (Ca+Mg)، سدیم (Na) و نسبت جذبی سدیم (SAR)….64

4-6 بررسی میزان درصد مواد آلی (OM)، ازت کل (N)، فسفر قابل جذب (P) و پتاسیم قابل جذب (K)….68

4-7 بررسی شاخص فرسایش پذیری بادی (I) و میزان خاک دانه های بزرگ تر از 84/0 میلی متر (G)…..74

4-8 بررسی منحنی رطوبت خاک……………………………….. 76

4-9 ضرایب همبستگی بین شاخص های خاک……………….. 83

4-10 رگرسیون چندگانه………………………………………….. 85

4-10-1 شناسایی هم خطی چندگانه…………………………. 86

4-10-2 محاسبه ضرایب متغیرهای مستقل……………………. 87

4-11 روابط رگرسیونی مربوط به فرسایش پذیری بادی و منحنی رطوبتی خاک…..88

5- فصل پنجم……………………………………………………… 90

5-1 بافت خاک…………………………………………………….. 91

5-2 هدایت الکتریکی……………………………………………… 91

5-3 اسیدیته………………………………………………………..92

5-4 آهک……………………………………………………………. 92

5-5 جرم مخصوص حقیقی، ظاهری و تخلخل خاک……………. 92

5-6 کلسیم و منیزیم، سدیم و نسبت جذبی سدیم………….. 94

5-7 مواد آلی، ازت کل، فسفر قابل جذب و پتاسیم قابل جذب…..94

5-8 شاخص فرسایش پذیری بادی و میزان خاک دانه های بزرگ تر از 84/0 میلی متر….95

5-9 منحنی رطوبت خاک………………………………………….. 96

5-10 نتیجه گیری……………………………………………………. 97

5-11 آزمون فرضیات تحقیق………………………………………. 98

5-11-1 آزمون فرض اول…………………………………………….. 98

5-11-2 آزمون فرض دوم…………………………………………….. 98

5-12 پیشنهادات…………………………………………………….. 99

منابع………………………………………………………………… 100

چکیده:

این پژوهش باهدف بررسی اثر تبدیل اراضی حاشیه کویری به اراضی زراعی و پسته زار بر ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک و فرسایش پذیری بادی و ‏منحنی رطوبت خاک در منطقه چاه افضل واقع در کویر سیاه کوه استان یزد انجام گرفت. تیمارهای كاربری مورد بررسی شامل: 1) زمین های شور دست نخورده حاشیه كویر 2) اراضی زراعی 3) اراضی پسته زار خواهد بودند. در هر یك از كاربری های اراضی، سه پروفیل خاك (به عنوان سه تكرار) و از افق های 0-20، 20-40 و 40-60 سانتی متری یک نمونه خاك تهیه گردید. نتایج در قالب طرح بلوک کامل تصادفی تجزیه و تحلیل گردیدند. مقایسه میانگین خواص فیزیکی و شیمیایی و فرسایش پذیری خاك با استفاده از آزمون دانكن تعیین گردید. نتایج نشان داد که تغییر کاربری از اراضی حاشیه کویر به سمت اراضی زراعی و پسته زار سبب کاهش در میزان شن خاک، افزایش میزان سیلت خاک و عدم تفاوت معنی داری در میزان رس خاک گردیده است و همچنین تغییر محسوسی در بافت خاک حاصل نشده بطوریکه بافت خاک از نوع متوسط بوده و در کلاس لومی شنی قرار می گیرد. میزان هدایت الکتریکی در اراضی حاشیه کویر نسبت به اراضی زارعی و پسته زار بیشتر بوده است و دلیل این امر را هم می توان به شور بودن بیش از حد زمین های حاشیه کویر نسبت داد که پس از تغییر کاربری برای زراعت و پسته زار مقدار شوری آن ها پایین آمده است. بین میزان اسیدیته، آهک خاک و جرم مخصوص حقیقی خاک در کاربری های مختلف و همچنین عمق های مختلف خاک اختلاف معنی داری وجود نداشته است. هرچه از اراضی حاشیه کویر به سمت اراضی زراعی و پسته زار می رویم شاخص های جرم مخصوص ظاهری، میزان مواد آلی، ازت کل، فسفر قابل جذب، پتاسیم قابل جذب و میزان رطوبت خاک افزایش پیدا می کنند. تخلخل خاک در اراضی حاشیه کویری بیشتر بوده است و این تفاوت تنها در عمق 0-20 سانتی متری در کاربری اراضی حاشیه کویر نسبت به دو کاربری دیگر مشاهده گردید. هرچه از اراضی حاشیه کویر به سمت اراضی زراعی و پسته زار می رویم میزان کلسیم و منیزیم، سدیم، نسبت جذبی سدیم و همچنین شاخص فرسایش پذیری بادی کاهش پیدا می کنند.

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه

برنامه ریزی کاربری اراضی «علم تقسیم زمین و مکان برای کاربردها و مصارف مختلف زندگی» هست. برنامه ریزی کاربری زمین «مدیریت خردمندانه فضا به منظور بهینه سازی الگوی توزیع فعالیتهای انسان» است. رشد سریع جمعیت در دهه های اخیر و نیاز روزافزون انسان به مواد غذایی و تقاضا برای مواد خام در صنعت از مهم ترین چالش های بشر امروز هست و این امر علت اصلی گرایش به تغییر كاربری اراضی، كشاورزی با نهاده های فراوان، جنگل تراشی و استفاده از اراضی حاشیه ای شده است. از آنجایی كه این فعالیت ها به طور عمده بدون داشتن شناخت كافی از محیط خاك و در طول سالیان متمادی انجام گرفته است، باعث بروز اختلال و كاهش توانایی خاك در بازده مورد انتظار شده است. از این رو مسئله تخریب خاك یكی از مهم ترین و بحث انگیزترین مسائل دنیای امروز شناخته شده است به طوری که اكثر متخصصین بر این باورند كه تخریب خاك عامل اصلی كاهش تولیدات كشاورزی در واحد سطح و نیز تغییرات شدید بوم شناختی نظیر گرم شدن كره زمین، آلودگی های زیست محیطی و كاهش تنوع بومی زیستی هست (احمدی ایلخچی و همكاران، 1381).

تغییر کاربری زمین می تواند تبدیل از یک نوع کاربری به نوع دیگر یعنی تغییرات در ترکیب و الگوی کاربری های زمین در یک منطقه و یا اصلاح یک نوع خاص کاربری زمین باشد (مایر[1] و همکاران،1996). تحلیل تغییر کاربری زمین شامل دو پرسش اصلی مرتبط باهم است«چه علل و محرک هایی باعث تغییر کاربری زمین می شود» و اثرات تغییر کاربری زمین (زیست محیطی و اجتماعی- اقتصادی) چیست؟ (رفیعیان و محمودی، 1389).

در مناطق خشک و نیمه خشک با بارندگی­های کم یا متغیر (مستعد خشکی) که دارای بادهای شدید دوره­ای و تبخیر زیاد از سطح خاک می­­باشد، فرسایش خاک می­تواند به عنوان یک مشکل مطرح باشد. در چنین شرایطی خاک های نرم، خشک و عاری ازپوشش گیاهییا پوشش گیاهی تنک به راحتی توسط باد فرسایش می­یابد (نصیری محلائی و همکاران، 1383). بیش از یک سوم اراضی کره زمین دارای اقلیم خشک و نیمه خشک بوده و پدیده بیابان زایی در این مناطق در دهه های اخیر شدت یافته است. بخش عظیمی از کشور ایران را نیز بیابان ها تشكیل می دهند که معمولاً خاک آن ها شور بوده و بدون پوشش گیاهی یا دارای پوشش گیاهی خیلی کمی هستند. زمین های شور و نمکزار 113 هزار و 449 هکتار از اراضی استان یزد را به خود اختصاص داده است. زمین های شور در قسمت های خشک مرکزی ایران با ویژگی هایی مانند رطوبت و حاصل خیزی کم، شوری، تبخیر و تعرق زیاد شناخته می شوند. زیر کشت بردن این زمین ها ممکن است بر برخی از شاخص های کیفیت خاک تأثیر داشته باشد (فلاح زاده و حاج عباسی،1390).

2-1- تعریف مسأله

استان یزد دارای اقلیم های متنوعی می باشد که اقلیم فرا خشک و بیابانی بخش اعظمی از این استان را در بر گرفته است. کمی نزولات جوی و زیاد بودن تبخیر سالیانه در برخی از مناطق این استان، پیدایش خاک های شور را در پی داشته است. (فلاح زاده و حاج عباسی، 1390)/ اثر مدیریت های متفاوت و تغییر كاربری اراضی بر نحوه عملكرد خاك در اكوسیستم از طریق شناسایی و بررسی تغییرات شاخص های كیفی خاك امكان پذیر می باشد. شناسایی و كاربرد شاخص های مناسب كه منعکس کننده اثر مدیریت بر ویژگی های كیفی خاك در كوتاه مدت باشند، راه حل مفیدی برای شناخت مدیریت های پایدار در هر منطقه به منظور جلوگیری از تخریب خاك، ایجاد و تثبیت تولید پایدار و حفظ محیط زیست می باشد (محمدی و نائل، 1384).

از دهه 1950 ویژگی ها یا رفتارهای مختلف خاك به عنوان شاخص های كیفی مورد استفاده قرار گرفته است. شاید مهم ترین آن ها، میانگین وزنی قطر خاک دانه ها (MWD[1]) باشد كه اساساً برای توصیف كمی ساختمان خاك به كار می رود (كمپر[2] و روزنا[3]، 1986 و لی بیسونیس[4]، 1996 و لوی[5] و میلر 1997). از منحنی رطوبتی و به خصوص ارزیابی تغییرات شیب آن نیز به عنوان شاخص پایداری استفاده شده است (بای بوردی، 1372). مقایسه بین این شاخص های پایداری برای تعداد محدودی از خاک ها توسط صادقیان و همكاران (1386) نیز به عمل آمده است. منحنی رطوبتی خاک نیز مبین نبض رطوبتی خاک است، به طوری که در یک مزرعه با تعیین میزان رطوبت خاک می توان به پتانسیل آب خاک پی برده و میزان آب قابل استفاده گیاه را تعیین نمود. در حال حاضر جهت تعیین منحنی رطوبت خاک از روش صفحه فشاری[6] و روش کاغذ صافی[7] استفاده می شود (عبدالهیان نوقابی و برادران فیروز آبادی، 1380).

3-1- ضرورت انجام تحقیق

تغییر كاربری یقیناً مهم ترین عاملی است كه حفاظت از اكوسیستم­های طبیعی را تحت تأثیر قرار می دهد (ویتوسک[1]، 1997). الگوی كلی تغیر كاربری به طور وسیع می­تواند در دو گروه اصلی جای گیرد: گروه اول شامل افزایش اراضی كشاورزی در پی تخریب اكوسیستم­های طبیعی و به ویژه جنگل به دلیل رشد جمعیت و افزایش نیاز جهانی به غذا؛ و گروه دوم، بهبود و بازیافتن اكوسیستم­هایی كه تحت تأثیر اراضی كشاورزی حاشیه ای خطرناك قرار دارند (ایزکوریدو [2]و ریکاردو[3]، 2009). خاک های اراضی حاشیه کویر به علت دارا بودن مواد آلی بسیار کم و ساختمان نامناسب، مورد توجه نبوده اند، ولی تغییر در مدیریت و كاربری آن ها و اعمال خاك ورزی، عموماً تأثیر عمده ای بر میزان ماده آلی و دیگر ویژگی های فیزیكی و شیمیایی خاك می گذارد. لذا تغییر كاربری زمین های حاشیه کویر به اراضی كشاورزی و پسته زار موجب افزایش درصد ماده آلی خاك می شود. ماده آلی تأثیر عمده ای در افزایش تولید محصول دارد و بر خصوصیات فیزیكی، شیمیایی خاك نیز تأثیر مستقیمی بر جای می نهد. ماده آلی خاك مانع از فروپاشی خاک دانه (عمادی[4] و همکاران، 2009)، کاهش فرسایش پذیری خاک (کای[5]، 2000 و سلیک[6]، 2005)، افزایش ظرفیت نگهداری آب (رومپل[7]، 2009)، افزایش نفوذپذیری خاك (مولین[8] و همکاران، 2007)، بهبود ساختمان خاك و ممانعت از تشكیل سله (کاسترو فیلهو[9] و همکاران، 2002) و بسیاری عوامل دیگر خواهد شد كه نتیجه نهایی آن ها در خاك، كاهش فرسایش (یوسفی فرد[10] و همکاران، 2004 و بهوپیندرپال[11]، 2007) است. از این رو تخریب خصوصیات فیزیكی خاك به دنبال كاهش ماده آلی روی می دهد.

لذا با توجه به موارد مذکور و با توجه به این که زمین های شور بخش عظیمی از قسمت­های مرکزی ایران را در بر گرفته اند و تاکنون پژوهشی در مورد اثر احیاء و تغییر كاربری اراضی شور بر فرسایش پذیری و منحنی رطوبتی خاك در این مناطق انجام نشده است این تحقیق جهت بررسی اثر تبدیل اراضی منطقه چاه افضل واقع در حاشیه کویر سیاه کوه به اراضی زراعی و پسته زار بر فرسایش پذیری بادی و ‏منحنی رطوبت خاک انجام شد.

[1] – Vitousek

[2] – Izquierdo

[3] – Ricardo

[4] – Emadi

18

1-9-3- فرآیند تغذیه…………………………………………………………………………………….. 19

1-9-3-1- نفوذ…………………………………………………………………………………………… 19

1-9-3-2- سطح صفر جریان……………………………………………………………………………. 19

1-9-3-3- عمق ناحیه ریشه………………………………………………………………………….. 20

1-9-3-4- نفوذ خالص، زهکشی یا نفوذ عمقی……………………………………………………. 20

1-9-3-5- ناحیه غیر اشباع…………………………………………………………………………….. 20

1-9-4- عوامل موثر بر میزان تغذیه ……………………………………………………………………. 21

1-9-4-1- عوامل اقلیمی ……………………………………………………………………………….. 21

1-9-4-2 – زمین شناسی و خاک……………………………………………………………………… 22

1-9-4-3- توپو گرافی ……………………………………………………………………………………. 22

1-9-4-4- هیدرولوژی……………………………………………………………………………………. 22

1-9-4-5-پوشش گیاهیو کاربری اراضی……………………………………………………………. 23

1-9-5- روش­های تخمین میزان تغذیه ………………………………………………………………….. 24

1-9-5-1- مدل­های بیلان آب در ناحیه غیر اشباع……………………………………………………… 25

1-9-5-1- 1- مدل­های حل معادله بیلان در ناحیه ریشه………………………………………………. 25

1-9-5-1- 2- مدل­های حل معادله بیلان بر اساس معادله ریچارد…………………………………….. 26

1-9-5-2- مدل­های حوزه آبخیز…………………………………………………………………………… 27

1-9-5-3- مدل­های آبهای زیرزمینی……………………………………………………………………. 27

1-9-5-4- اندازه گیری مستقیم…………………………………………………………………………. 28

1-9-5-5- استفاده از ردیاب های شیمیایی………………………………………………………….. 28

1-9-5-6- استفاده از ردیاب گرمایی ………………………………………………………………….. 28

فصل دوم – سابقه تحقیق

2- سابقه تحقیق بطور مختصر…………………………………………………………………………. 30

2- 1- تحقیقات انجام شده در خصوص ریز مقیاس­نمایی مدل­های جهانی به منظور شبیه سازی متغیرهای اقلیمی در خارج از کشور…..30

2- 2- تحقیقات انجام شده در خصوص ریز مقیاس­نمایی مدل­های جهانی به منظور شبیه سازی متغیرهای اقلیمی در داخل کشور…..33

2-3- تحقیقات انجام شده در خصوص اثر سناریوهای تغییر اقلیم روی منابع آب خصوصا آب­های زیرزمینی در خارج از کشور……35

2-4- تحقیقات انجام شده در خصوص اثر سناریوهای تغییر اقلیم روی منابع آب خصوصا آب­های زیرزمینی در داخل کشور…..39

2-2- جمع بندی ……………………………………………………………………………………….. 40

فصل سوم – مواد و روشها

3-1- موقعیت جغرافیایی و سیاسی منطقه…………………………………………………………. 42

3-2- ویژگیهای طبیعی دشت کرمان………………………………………………………………….. 42

3-3- موقعیت آبخوان کرمان …………………………………………………………………………… 43

3-4- کاربری اراضی در آبخوان کرمان ………………………………………………………………… 44

3–5- بررسی متغیر­های اقلیمی دشت کرمان …………………………………………………….. 44

3-6- وضعِیت منابع آبِی محدوده مطالعاتِی………………………………………………………….. 47

3-2- روش تحقیق …………………………………………………………………………………… 47

3-2-1- داده مورد استفاده در این تحقیق ………………………………………………………… 47

3-2-1-1- داده­های هوا شناسی و هیدرولوژی ………………………………………………….. 47

3-2-1-2- داده های خاکشناسی ………………………………………………………………… 47

3-2-2- مدل­های مورد استفاده در این رساله…………………………………………………….. 48

3-2-2-1- مدل گردش عمومی جو – اقیانوس CGCM_{1………………………………………..}

3-2-2-2- مدل گردش عمومی جو – اقیانوس HadCM3………………………………………

3-2-2-3- مدل SDSM…………………………………………………………………………….

3-2-3- مدل HHELP……………………………………………………………………………..

3-2-3- انتخاب دوره پایه و دوره­های آتی……………………………………………………… 52

3-2-4- داده­های هواشناسی در دوره پایه (1990- 1961) ………………………………… 53

3-2-5- داده­های متغیرها پیش­بینی­کننده ( مدل­های جهانی و NCEP)……………………… 53

3- 2-6- ریزمقیاس­نمایی خروجی مدل­های جهانی با استفاده ازمدل ریزمقیاس­نمایی…… 54

3-2-7- ریز مقیاس­نمایی دما، بارش و تشعشعات خورشیدی ………………………….. 57

3-2-7-1- منوی تنظیمات………………………………………………………………………. 58

3-2-7-2-کنترل کیفیت داده­ها………………………………………………………………… 59

3-2-7-3- تبدیل داده ………………………………………………………………………….. 60

-2-3-7-4- انتخاب متغیرها…………………………………………………………………….. 60

3-2-7-5- مرحله­ی کالیبراسیون وارزیابی مدل……………………………………………… 61

3-2-8- بهینه سازی تعداد دفعات شبیه سازی ……………………………………………… 62

3-2-9- شبیه سازی- متغیرهای اقلیمی در دوره­های آینده……………………………….. 63

3-2-10- مقایسه گرافیکی داده ها……………………………………………………………. 63

3-2-11- آنالیز مقادیر حداکثر………………………………………………………………….. 63

3-2-11-1- توزیع تجربی……………………………………………………………………… 64

3-2-11-2- مقادیر حداکثر تعمیم یافته……………………………………………………. 64

3-2-11-3- توزیع گمبل……………………………………………………………………… 65

3-2-11-4- تابع نمایی توسعه یافته(Streched Exponential)………………………….. 66

3-2-12- بزرگ­مقیاس­نمایی………………………………………………………………….. 66

3-2-13- روش ارزیابی مدل……………………………………………………………….. 67

3-2-14- معیار ارزیابی روش …………………………………………………………… 67

3-2-15- معادلات کریجنگ و عکس فاصله ……………………………………………. 67

3-2-16- تخمِین مِیزان تغذِیه با استفاده از مدل HELP……………………………….

3-2-17- داده­های موردنیاز مدل HELP ………………………………………………..

3-2-18- بررسی پارامترهای نگهداشت رطوبت خاک در مدل HElP……………….

3-2-19- ضریب هدایت هیدرولیکی خاک غیراشباع ………………………………… 72

3-2-20- ضریب هیدرولیکی در منطقه دارای پوشش گیاهی………………………. 74

3-2-21- محاسبه ضریب تبخیر………………………………………………………… 74

33-2-22- ویژگی رطوبتی و هدایت هیدرولیکی برخی خاک­ها مورد استفاده در مدل HELP….

3-2-23- تعیین شاخص سطح برگ و حداکثر عمق تبخیروتعرق…………………… 75

3-2-24- نحوه اندازه گیری داده های خاک شناسی مورد نیاز مدل در این تحقیق…. 76

3-2-24-1- تعیین بافت خاک………………………………………………………….. 77

3-2-24-2- اندازه گیری رطوبت ظرفیت مزرعه و نقطه پژمردگی…………………… 80

3-2-24-3- اندازه گیری جرم مخصوص ظاهری……………………………………… 81

3-2-24-4- تخلخل خاک………………………………………………………………… 83

3-2-24-5- اندازه گیری ضریب نفوذ پذیری خاک(k)………………………………….. 83

3-2-25- حل معادلات در مدل HELP……………………………………………………

3-2-25-1- پیش­بینی یخزدگی خاک………………………………………………….. 87

3-2-25-2- ذوب و انباشت برف……………………………………………………… 88

3-2-25-3- گیرش گیاهی……………………………………………………………… 90

3-2-25-4- محاسبه تبخیروتعرق پتانسیل…………………………………………….. 91

3-2-25-5- تبخیر از سطح…………………………………………………………… 93

3-2-25-6- نفوذ ……………………………………………………………………….. 96

3-2-25-7- تبخیر از آب درون خاک……………………………………………………… 97

3-2-25-8- تعرق از طریق گیاه ………………………………………………………… 99

3-2-25-9- تبخیر و تعرق ………………………………………………………………… 99

3-2-25-10- رشد گیاه :…………………………………………………………………… 100

3-2-25-11- حرکت آب در لایه­های زیرین خاک ……………………………………….. 104

3-2-25-12- حرکت عمودی آب …………………………………………………………… 106

3-2-325-13- میزان زهکشی از لایه های خطی خاک( با نفوذ پذیری کم)……….. 108

3-2-25-14- جریانهای زیر سطحی ……………………………………………………….. 109

3-2-25-15- دلایل انتخاب مدلHELP دراین تحقیق……………………………………….. 109

فصل چهارم – نتایج

4-1- شبیه سازی متغیر­های اقلیمی……………………………………………………. 111

4-1-1- شاخص­های دمایی……………………………………………………………… 111

4-1-1-1- انتخاب متغیرهای مستقل جهت پیش­بینی شاخص­های دمایی…………… 111

4-1-1-2- کالیبره كردن مدل SDSM …………………………………………………….

4-1-1-3- بهینه سازی تعداد دفعات شبیه سازی……………………………………. 113

4-1-1-4- ارزیابی مدل برای شاخص های دمایی…………………………………….. 113

4-1-1-5- بررسی مقایر حدی شاخص های درجه حرات …………………………. 124

4-1-1-6- شبیه سازی شاخص های دمایی در دوره ارزیابی ……………………. 128

4-1-1-7- شبیه سازی شاخص­های دمایی در دوره پایه با استفاده از داده­های بازسازیشده…..129

4-1-1-8- شبیه سازی شاخص های دمایی در دورة پایة…………………………. 129

4-1-1-9- شبیه سازی شاخص های دمایی در دوره­های آتی ……………….. 135

4-1-1-10- انتخاب مناسب­ترین مدل و سناریو به منظور شبیه سازی درجه حرارت……139

4-1-2- شبیه سازی بارش …………………………………………………………. 141

4-1-2-1- انتخاب متغیر های پیش­بینی­کننده مناسب …………………………….. 143

4-1-2-2- کالیبره كردن مدل SDSM ……………………………………………….

4-1-2-3- بررسی معیار­های توانایی مدل در شبیه­سازی در دوره ارزیابی………… 147

4-1-2-3- 1- معیارهای گرافیکی……………………………………………………….. 147

4-1-2-3- 2- ویژگی­های آماری داده­ها دوره ارزیابی…………………………………. 148

4-1-2-4- شبیه سازی بارش در دوره پایه (1990-1961)……………………….. 150

4-1-2-5- شبیه سازی بارش در دوره های آتی ……………………………………. 151

4-1-2-6- انتخاب مدل و سناریو مناسب …………………………………………….. 153

4-1-3- شبیه سازی تشعشات خورشیدی ……………………………………. 153

4-1-3-1- انتخاب متغیرهای پیش­بینی کننده مناسب…………………………. 156

4-1-3-2- کالیبره كردن مدل SDSM ……………………………………………….

4-1-3-3- بررسی معیار­های ارزیابی مدل در دوره ارزیابی …………………….. 159

4-1-3-3- 1- معیارهای گرافیکی…………………………………………………… 159

4-1-3-3-2- ویژگی­های آماری دوره ارزیابی……………………………………….. 161

4-1-3-4- شبیه سازی تشعشات در دوره پایه و دوره­های آتی………………. 162

4-1-3-5- انتخاب سناریوی مناسب برای شبیه سازی تشعشات خورشیدی… 164

4-2 – بررسی ویژگی­های هیدرولوژیکی دشت و آبخوان کرمان ……………….. 166

4-2-1- بررسی روند تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت کرمان …………….. 167

4-2-1-2- بررسی تغییرات مکانی عمق سطح ایستابی آبخوان کرمان………. 171

4-2-2 – بررسی وضعیت عمق سنگ بستر در دشت کرمان ………………….. 175

4-3- بررسی میزان تغذیه در دشت کرمان………………………………………. 177

4-3- 1- بررسی ویژگی­ پروفیل­ها و لایه­های خاک……………………………… 179

4-3-2- بررسی رابطه بین ضریب هیدرولیکی و بافت خاک …………………… 180

4-3-3- محاسبه میزان تغذیه در هریک از پروفیل­ها …………………………….. 180

4-3-4- بررسی میزان تغذیه تحت سناریوهای مختلف عمق تبخیر وتعرق و شاخص سطح برگ…..185

4-3-5- بررسی تغییرات مکانی تغذیه ………………………………………….. 188

4-3-6- محاسبه میانگین وزنی تغذیه ………………………………………….. 194

فصل پنجم – بحث، نتیجه گیری و پیشنهادات

5- بحث و نتیجه گیری………………………………………………………………. 199

5-1- ریزمقیاس­نمایی و شبیه سازی شاخص­های دمایی ………………………. 200

5-2- ریزمقیاس­نمایی و شبیه سازی بارش …………………………………… 202

5-3- ریزمقیاس­نمایی و شبیه سازی تشعشات خورشیدی……………………. 204

5-4- بررسی روند تغییرات سطح آب زیر زمینی …………………………………….. 204

5-5- بررسی میزان تغذیه در دشت کرمان در شرایط فعلی و آتی………………… 205

5-6- نتیخه گیری نهایی………………………………………………………………. 210

5-6- پیشنهادات ………………………………………………………………………. 210

فهرست منابع مورد استفاده …………………………………………………………. 212

چکیده:

در مناطق خشک و نیمه­خشک میزان زیادی از آب مورد نیاز بخش­های مختلف از طریق منابع آب زیرزمینی تامین می­شود. در چند دهه اخیر بهره­برداری بی­رویه باعث کاهش کمیت وکیفیت این منابع شده است. با گرم شدن تدریجی کره زمین و وقوع پدیده تغییر اقلیم بر شدت این معضل افزوده خواهدشد. بنا براین پیش­بینی اثر تغییر اقلیم بر میزان تغذیه آب­های زیرزمینی نقش بسیار مهمی درمدیریت این منابع در آینده خواهد داشت. در این تحقیق از دو مدل جهانی گردش عمومی جو، CGCM1 و HadCM3 تحت سناریوی A2 و B2 به منظور بررسی اثر تغییر اقلیم بر میزان تغذیه آب­های زیرزمینی آبخوان کرمان در دهه­های 2020، 2050 و2080 نسبت به دهه پایه 1970 استفاده شد. به منظور ریز مقیاس نمایی از مدل SDSM استفاده شد. نتایج حاصل از ریز مقیاس نمایی در دوره پایه نشان داد، داده­های حاصل از سناریوی A2 مطابقت بیشتری با داده­های مشاهده­ای دارند. تحت این سناریو در منطقه مورد مطالعه متوسط درجه حرارت سالانه در دهه­های آتی نسبت به دوره پایه به ترتیب 5/1، 8/2 و 5/4 درجه سانتی­گراد افزایش و بارش سالانه 1/8-، 1/15- و 18- درصد کاهش می­یابد. به منظور شبیه سازی میزان تغذیه در دوره پایه و دوره­های آتی از مدل HELP استفاده شد. همچنین جهت بررسی تغییرات مکانی تغذیه از سیستم اطلاعات جغرافیایی و روش زمین آماری کریجینگ بهره گرفته شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد، میزان تغذیه در دوره پایه و دهه­های آتی به ترتیب برابربا 86/1، 68/1، 58/1 و56/1 میلیمتر در سال است. درصد تغییرات تغذیه در دوره­های آتی مذکور نسبت به دوره پایه به ترتیب 6/9-، 1/15- و 6/15- درصد می­باشد. تغییرات مکانی تغذیه در آبخوان مذکور در دوره پایه و دوره­های آتی­ به­ترتیب از ( 12-0) و (5/8-0) میلیمتر در سال، معادل( 5/8 – 0) و (4/7-0) درصد کل بارش سالانه متغیراست. میزان تغذیه در این آبخوان از سمت جنوب و جنوب غربی به سمت شمال و شمال شرقی کاهش می­یابد.

فصل اول: کلیات

1-1- مقدمه

در چند دهه اخیر رشد جمعیت، افزایش فعالیت­های اقتصادی، توسعه صنایع و کارخانه­ها از یکطرف و تغییر کاربری اراضی خصوصا تخریب جنگل­ها و مراتع ازطرف دیگر باعث افزایش گازهای گلخانه­ای شده­است. افزایش گاز­های گلخانه­ای به دنبال خود تغییرات اقلیمی خصوصا گرم شدن کره زمین را درپی خواهدداشت (صمدی و همکاران، 2011). افزایش درجه حرارت ازسال1860 تاکنون حدود 6/0 درجه سانتی­گراد می­باشد و پیش­بینی می­شود در آستانه سال 2100 میلادی دمای کره زمین بین 2 تا 4 درجه سانتی­گراد نسبت به دوره 1850تا1950 افزایش یابد }هیئت بین دول تغییر اقلیم IPCC)[1]) ،2007}. یکی از مهمترین عواقب تغییر اقلیم اثراتی است که در اکوسیستم های طبیعی می­گذارد. این خود سبب تغییر در میزان تولید و خدمات این منابع و در نهایت منافع حاصل ازآنها می­گردد. از جمله می­توان به تغییر درکیفیت وکمیت منابع آب، وضعیت جنگل ها و مراتع، فضای سبز ،حیات وحش، آبزیان و… اشاره نمود (جانا و ماجومدِیر[2]، 2010) . یکی از نگرانی­های اصلی متخصصین شاخه های مختلف علوم، در خصوص تغییر اقلیم، اثراتی است که بر منابع آب دارد چرا که این ماده حیاتی در کلیه فعالیت های انسانی مورد نیاز است (فانگ[3] و همکاران، 2011 ). با توجه به اهمیت این پدیده در سطح جهان در سال 1988 هیئت بین دول تغییر اقلیم (IPCC) توسط سازمان هواشناسی جهان ([4]WMO ) و برنامه محیط زیست سازمان ملل ([5]UNEP) تاسیس شد. وظیفه این هیئت، شناخت تمام جنبه­های پدیده تغییر اقلیم در سطح جهان است ((IPCC.,2007. تاثیرات منفی این پدیده در آینده به سبب نگرش جوامع بر توسعه سریع صنعت، اقتصاد و همچنین توجه كمتر به محیط­زیست می­تواند با نرخ رشد بیشتری نسبت به گذشته افزایش یابد. مهمترین متغیرهای اقلیمی که بطور مستقیم تحت تاثیرتغییر اقلیم قرار می­گیرند، عبارتند از بارش، درجه حرارت و تشعشات خورشیدی (صمدی و همکاران، 1388). از آنجا که این متغیرها مهمترین ورودی­های اکوسیستم های طبیعی، خصوصا حوزه­های آبخیز می­باشند، هر نوع تغییری در این متغیرها می­تواند میزان عملکرد و ساختار اکوسیستم­ها طبیعی را تحت تاثیر قرار دهد. بدون شک میزان آب قابل دسترس در یک حوزه آبخیز از نظر اقتصادی، اجتماعی، زیست محیطی و… حساسترین و با اهمیت­ترین فاکتوری است که تحت تاثیر تغییر اقلیم قرار می­گیرد. بنابراین بررسی اثر تغییر اقلیم روی این ماده حیاتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. آب­های زیرزمینی یکی از عمده ترین منابع آب شیرین جهان هستند. این منابع بعد از یخچالها دومین منبع آب شیرین در جهان محسوب می­شوند. نیاز آبی حدود یک سوم جمعیت جهان وابسته به این منبع آبی است و بیش از ٧٠ درصد آن نیز به مصرف کشاورزی می رسد (هیلی[6]، 2010). در مناطق خشک و نیمه­خشک دسترسی به منابع آب عمدتا از طریق آب های زیر زمینی (در بعضی مناطق مانند جنوب شرق ایران بیش از 90 درصد آب مورد استفاده در بخش­های مختلف ازمنابع آب زیر زمینی تامین می شود) امکان پذیر است (شرکت سهامی آب منطقه­ای کرمان، 1390). اما استفاده بی رویه از مخازن آب زیرزمینی باعث شده است كه میزان تغذیه آبخوانها جوابگوی برداشت نباشد. امروزه افت شدید سطح آب­های زیرزمینی در اکثر نقاط جهان ، بویژه آفریقای شمالی، آسیای مرکزی و جنوبی ، خاور میانه ، شمال چین ، آمریکای شمالی و استرالیا و بطور محلی در دیگر مناطق جهان مشاهده می­گردد. کسری حجم مخزن آب زیرزمینی جهان سالانه بین ٧٥٠ تا ٨٠٠ میلیارد متر مکعب گزارش شده است (سبزواری، 1389). افت سطح آب های زیر زمینی در مناطق خشک و نیمه خشک کشورایران بسیارنگران کننده است. بطوری که در استان کرمان افت آب زیرزمینی بالغ بر یک متر در سال است. بعنوان مثال در دشت های رفسنجان، سیرجان ،کرمان وزرند، متوسط افت سالانه آبهای زیر زمینی بین8/0تا 5/1متر در سال می­باشد. افت آب های زیر زمینی علاوه بر کاهش منابع آبی عوارض متعددی از قبیل نشست زمین، خشک شدن باغات کشاورزی،کاهش کیفیت منابع آبی (شور شدن) مهاجرت روستائیان و…را در پی خواهد داشت (شرکت سهامی آب منطقه­ای استان کرمان، 1387). در منطقه رفسنجان و سیرجان به ازای هر 10 متر افت سطح آب زیرزمینی، سطح زمین بترتیب حدود 42 و27 سانتیمتر نشست می نماید (شرکت سهامی آب منطقه ای کرمان، 1381). بنا براین بررسی و پیش­بینی وضعیت مِیزان تغذِیه منابع آب زیر زمینی تحت تاثیر تغییر اقلیم با توجه به شکننده بودن این اکوسیستم ها از اهمیت دوچندانی برخوردار است. اهمیت این موضوع تا حدی است که سایت اخبار علمی روز در تاریخ 23 آوت 2007 اعلام کرد که “تغییر اقلیم به زیر زمین می رود”. در سال 2007 هیئت بین دول تغییر اقلیم عدم توجه اثر تغییر اقلیم روی منابع آب زیرزمینی را گزارش نمود، به همین دلیل در چند سال اخیر بررسی اثر تغییر اقلیم روی منابع آب زیرزمینی در دستور کار محققین در اقصی نقاط جهان قرار گرفته­است (کروسبی[7]و همکاران، 2013). در همین راستا هدف از این تحقیق بررسی روند تغییرات بارش، دما و تشعشات خورشیدی تحت تاثیر سناریوهای تغییر اقلیم و همچنین بررسی اثر تغییرات این متغیرها در میزان تغذیه آبهای زیر زمینی ( ناشی از بارش مستقیم) در دشت کرمان به عنوان نماینده مناطق خشک و نیمه خشک می­باشد. که نتایج آن می­تواند چراغ راهی برای کلیه برنامه ریزان و سیاست گذاران بخش آب ،کشاورزی و منابع طبیعی به منظور سازگاری و مقابله با پدیده تغییر اقلیم در آِینده باشد.

2-1- تغییر اقلیم

1-2-1- تعریف تغییر اقلیم

هر نوع تغییر دراز مدت در متغیرهای اتمسفری ناشی از هر گونه پدیده­ای طبیعی یا غیرطبیعی که بازه زمانی آن بین چندین دهه تا میلیون ها سال طول بکشد تغییر اقلیم می­نامند (جانا و ماجومدیر، 2010). در تعریفی دیگر افزایش گازهای گلخانه­­ای نظیر دی اکسید کربن، متان، اکسید ازت کلرو فلور، بخارآب،ناشی از فعالیت­های انسانی و در نتیجه گرم شدن کره زمین را به تغییر اقلیم تعبیر می نمایند (فانگ و همکاران، 2011؛ مساح­بوانی، 1385). آنچه که مهم است تغییر اقلیم را نباید با خشکسالی یا تغییر متغیرهای آب و هوایی در یک مدت زمان کوتاه اشتباه گرفت، آنچه که در تعریف تغییر اقلیم مهم است همان تغییر دراز مدت متغیر­های اقلیمی می­باشد. بعنوان مثال حداقل مدت زمان برای اینکه ببینیم تغییر اقلیم صورت گرفته است یا نه یک دوره 30ساله است (فانگ و همکاران، 2011).

2-2-1- عوامل موٌثر در تغییر اقلیم

2-2- پری بیوتیک­ها………………………………………………. 19

2-2-1- اثر پری بیوتیک­ها بر عملکرد جوجه­های گوشتی…….. 20

2-2-2- اثر پری بیوتیک­ها بر قابلیت هضم و جذب مواد مغذی… 21

2-2-3- اثر پری بیوتیک­ها بر جمعیت میکروبی روده…………… 23

2-2-4- اثر پری بیوتیک­ها بر میزان کلسترول سرم…………….. 24

2-2-5- اثر پری بیوتیک­ها بر مرفولوژی روده……………………. 25

2-2-6- اثر پری بیوتیک­ها بر آلودگی­های محیطی……………… 26

2-3- پروبیوتیک­ها………………………………………………… 27

2-3-1- تعریف پروبیوتیک ………………………………………..27

2-3-2- مکانیسم عمل پروبیوتیک­ها…………………………… 28

2-3-3- خصوصیات و مزایای پروبیوتیک­ها………………………. 29

2-3-4- تفاوت آنتی بیوتیک­ها با پروبیوتیک­ها…………………… 30

2-3-5- تأثیر پروبیوتیک­ها بر عملکرد جوجه ­های گوشتی…….. 31

2-3-6- اثر پروبیوتیک­ها بر وزن نسبی اندام­های گوارشی و طول رودة كوچك….33

2-3-7- اثرپروبیوتیک­ها برکاهش کلسترول سرم………………. 33

2-3-8- اثر پروبیوتیک­ها برسیستم ایمنی………………………. 34

2-3-9- اثر پروبیوتیک ها برمرفولوژی روده…………………….. 36

2-4- چای کامبوچا……………………………………………… 38

2-4-1- طرز تهیه چای کامبوچا………………………………… 42

2-4-2- خواص ضد میکروبی چای کامبوچا…………………… 44

2-4-3- اثر چای کامبوچا بر سیستم ایمنی…………………. 46

2-5- چای سبز…………………………………………………. 47

2-5-1-ترکیبات شیمیایی برگ سبز چای…………………….. 50

2-5-1-1-کاتشین­ها………………………………………………. 53

2-5-1-2- میرستین، کوئرستین و کامپفرول………………….. 54

2-5-1-3- تانن­ها………………………………………………….. 55

2-5-1-4- تئانین………………………………………………….. 55

2-5-2- خواص آنتی اکسیدانی چای سبز …………………….56

2-5-3- خواص ضد باکتریایی چای سبز………………………. 57

2-5-4- خواص ضد ویروس چای سبز …………………………..58

2-5-5- اثر چای سبز در کاهش سطح کلسترول پلاسما…… 59

2-5-6- اثر چای سبز بر وزن اندام­های گوارشی و خصوصیات لاشه…61

2-5-7- اثر چای سبز بر عملکرد طیور………………………….. 62

2-5-8- اثر چای سبز روی کیفیت تخم مرغ…………………… 66

فصل 3…………………………………………………………….. 68

مواد و روشها…………………………………………………….. 68

3-1- مکان و زمان آزمایش……………………………………… 68

3-2- آماده سازی سالن………………………………………… 68

3-3- مدیریت پرورش……………………………………………… 68

3-4- ترکیب جیره…………………………………………………. 69

3-5- تیمارهای آزمایش اول……………………………………. 70

3-6- متغییرهای اندازه گیری شده در آزمایش اول…………… 70

3-7- تیمارهای آزمایش دوم………………………………………. 70

3-8- کلیاتی در مورد نحوه اجرای آزمایش…………………….. 71

3-9- متغیرهای اندازه گیری شده در مزرعه برای آزمایش دوم…71

3-9-1- افزایش وزن بدن………………………………………….. 71

3-9-2- خوراک مصرفی…………………………………………… 72

3-9-3- ضریب تبدیل غذایی……………………………………… 72

3-9-4- تلفات……………………………………………………… 72

3-9-5- کشتار جهت تفکیک لاشه ……………………………..73

3-9-6- تهیه نمونه برای بررسی­های مرفولوژی روده و تثبیت نمونه ­های روده….73

3-9-6-1- محلول ثابت کننده کلارک (Clark’s Fixative)………..74

3-9-6-2- محلول بافر فسفات سالین (P.B.S)…………………. 74

3-9-7- تزریق گلبول قرمز گوسفند و خونگیری جهت تعیین پاسخ سیستم ایمنی…74

3-9-8- خونگیری جهت تعیین کلسترول، تری گلیسیرید و HDL سرم…..74

3-9-9- تهیه جیره­های حاوی مارکر به منظور تعیین قابلیت هضم ایلئومی……75

3-9-10- جمع آوری نمونه مدفوع جهت تعیین قابلیت هضم ایلئومی مواد مغذی…75

3-10- متغییرهای اندازه گیری شده در آزمایشگاه…………… 75

3-10-1- اندازه گیری کلسترول سرم…………………………… 75

3-10-2- اندازه گیری تری گلیسیرید…………………………… 75

3-10-3- اندازه گیری کلسترول-HDL……………………………..

3-10-4- تعیین عیار پادتن تولید شده علیه گلبول قرمز گوسفند………76

3-10-5- تجزیه شیمیایی نمونه ­ها………………………….. 76

3-10-6- ماده خشک………………………………………….. 77

3-10-7- انرژی خام………………………………………………. 77

3-10-8- پروتئین خام…………………………………………….. 77

3-10-9- اندازه گیری اکسید کروم در نمونه خوراک و مدفوع…..78

3-10-9-1- وسایل لازم…………………………………………. 78

3-10-9-2- مواد شیمیایی لازم ……………………………….78

3-10-9-3- روش کار…………………………………………….. 79

3-10-9-4- محاسبات………………………………………….. 79

3-10-10- اندازه گیری قابلیت هضم ظاهری مواد مغذی……..79

3-10-11- اندازه گیری ابعاد پرزهای رودة كوچك و عمق كریپت ها………80

3-10-12- محلول رنگ آمیزی PAS……………………………

3-11- مدل آماری طرح……………………………………….. 81

فصل 4………………………………………………………….. 82

نتایج و بحث …………………………………………………… 82

آزمایش اول…………………………………………………….. 82

4-1- عملکرد جوجه­ های گوشتی………………………….. 82

4-2- پارامترهای خونی………………………………………. 88

4-3- وزن نسبی اندم­های گوارشی درسن 42 روزگی…….91

4-4- نتیجه گیری……………………………………………… 92

آزمایش دوم……………………………………………………..93

4-5- عملکرد جوجه­ های گوشتی…………………………… 93

4-5-1- وزن بدن……………………………………………….. 93

4-5-2- مصرف خوراک…………………………………………. 97

4-5-2- مصرف خوراک …………………………………………100

4-6- پارامترهای خونی……………………………………….. 103

4-7- قابلیت هضم و جذب مواد مغذی………………………. 107

4-8- ارزیابی سیستم ایمنی………………………………… 109

4-9- وزن نسبی اندام­های گوارشی…………………………. 112

4-10- اثر گروه­های آزمایشی بر روده باریک…………………. 114

4-10-1- ارتفاع پرز، عرض پرز، عمق کریپت و نسبت ارتفاع به عمق کریپت…..114

4-10-2- وزن و طول نسبی روده باریک……………………… 120

4-11- نتیجه گیری…………………………………………….. 124

4-12- پیشنهادات………………………………………………. 125

فصل 5…………………………………………………………… 126

منابع…………………………………………………………….. 126

چکیده:

با توجه به آزمایش مقدماتی به منظور تعیین بهترین سطح استفاده از چای کامبوچا بر عملکرد و تعیین سطح 20 درصد به عنوان سطح مطلوب، مطالعه حاضر به منظور ارزیابی اثرات چای کامبوچا به همراه آنتی بیوتیک، پروبیوتیک، پری بیوتیک و چای سبز بر عملکرد، فراسنجه­های خونی، قابلیت هضم مواد مغذی، سیستم ایمنی، مرفولوژی روده، وزن و طول نسبی قسمت­های مختلف روده باریک و وزن نسبی ارگان­های جوجه­های گوشتی در قالب طرح کاملاً تصادفی با 6 تیمار و 4 تکرار و 10 جوجه در هر پن به اجرا در آمد. جیره­های آزمایشی شامل 1) جیره شاهد (فاقد هرگونه افزودنی)، 2) جیره شاهد+15 میلی گرم در کیلوگرم آنتی بیوتیک ویرجینیامایسین، 3) جیره شاهد+1 گرم در کیلوگرم پروبیوتیک گالیپرو،4) جیره شاهد+1 گرم در کیلوگرم پری بیوتیک فرمکتو، 5) جیره شاهد+2/1 گرم محلول کامبوچا 20 درصد به ازاء هر گرم جیره و 6) جیره شاهد+10 گرم در کیلوگرم پودر چای سبز بودند. لازم به ذکر است که به گروه­های شاهد، آنتی بیوتیک، پروبیوتیک، پری بیوتیک و چای سبز به ازاء هر گرم جیره 2/1 گرم آب اضافه گردید. نتایج این آزمایش نشان داد جوجه­های تغذیه شده با آنتی بیوتیک و چای کامبوچا از افزایش وزن بالاتری در مقایسه با گروه­های شاهد و چای سبز برخوردار بودند (p<0/01). همچنین در کل دوره استفاده از آنتی بیوتیک، کامبوچا و پری بیوتیک به طور معنی داری مصرف خوراک را افزایش داد (p<0/01). در این آزمایش جوجه­های که چای سبز دریافت کرده بودند، به طور معنی داری سطوح کلسترول و تری گلیسیرید پایین­تری در مقایسه با گروه شاهد داشتند (p<0/01). هر­چند که استفاده از آنتی بیوتیک سطوح کلسترول (p<0/01) و HDL (p<0/05) را بطور معنی داری افزایش داد. استفاده از آنتی بیوتیک در این آزمایش سبب بهبود در قابلیت هضم پروتئین شد (p<0/05). کاربرد پری بیوتیک در این آزمایش ارتفاع پرز و نسبت ارتفاع به عمق کریپت دوازدهه را افزایش داد (p<0/05).

فصل اول: مقدمه

1- مقدمه

پرورش طیورگوشتی با توجه به جایگاه خاصی که در تأمین پروتئین حیوانی مورد نیاز کشور دارد به یک صنعت عظیم و پویا تبدیل شده است. ویژگی­های غذایی گوشت سفید از جنبه تغذیه و سلامتی، بازده اقتصادی، محدودیت­های افزایش گوشت قرمز از جمله دلایل رشد کمی این صنعت در کشور هستند. علاوه بر توسعه کمی، توجه به افزایش راندمان و عملکرد در واحد­های موجود پرورش طیور گوشتی می­تواند پاسخگوی نیاز کمبود پروتئین حیوانی باشد. اجرای تحقیقات مداوم پیرامون نیازهای تغذیه­ای، آنها را ضروری ساخته است. در این راستا افزودنی­های غذایی به عنوان محرک رشد از جایگاه ویژه­ای در قسمت تغذیه برخوردار هستند. افزودنی­های مغذی به عنوان عناصری با طبیعت غیر­مغذی شناخته شده­اند که رشد و یا سایر اشکال تولیدی را تحریک نموده، یا کارایی استفاده غذایی را بهبود می­بخشند و یا ممکن است برای سلامت و اعمال متابولیکی دام مفید باشند. شناخت نقش دستگاه گوارش به عنوان محلی برای هضم و جذب غذا و اهمیت آن برای رسیدن به وزن مورد نظر و بهبود راندمان تولید ضروری است.

لولة گوارش پرندگان به هنگام تفریخ كاملاً استریل می­باشد. جوجه­ها بلافاصله پس از تفریخ شروع به نوك­زدن و خوردن مواد درون آشیانه یا بقایای پوسته می­كنند. در این زمان میكروب­های آشیانه یا محل جوجه­كشی به سرعت در روده جایگزین می­شوند. در رودة كوچك جمعیت باكتریایی مشابه با پرندگان بالغ، ظرف دو هفته پس از تفریخ ظاهر می­شود. این زمان برای سكوم­ها تا بیش از 30 روز به طول می­انجامد. این توسعه آهسته به نظر می­رسد كه به علت تفریخ در شرایط بسیار بهداشتی و همچنین شرایط پرورش تجارتی جوجه­ها و عدم تماس با مرغ مادر باشد. بنابراین میكروفلور بالغ به سهولتی كه در دنیای وحش حاصل می­شود، در شرایط پرورش تجارتی به دست نمی­آید. مجرای معدی-روده­ای حیوانات مهره­دار، متراكم­ترین محل استقرار میكروارگانیسم­ها است. این مجموعة میكروبی دارای تأثیر قوی بر میزبان خود می­باشند. در ماكیان میكروب­های بسیار متنوعی در طول روده زندگی می­كنند. تعداد سلول­های میكروبی موجود در دستگاه گوارش ماكیان (به صورت متصل به سطوح مخاطی یا ذرات غذا و یا به صورت آزاد در حفرة گوارشی)، حاوی چند صد گونة میكروبی به تعدادی افزون بر سلول­های بدن میزبان می­باشند (مید، 2000).

میكروفلور طبیعی روده را می­توان در سه دسته جای داد، که عبارت از: گروه عمدة غالب ( بیش از 90 درصد و مطلقاً بی­هوازی هستند نظیر لاكتوباسیلوس­ها، بیفیدوباكتری­ها و باكتریوئیدها)، گروه میكروفلور همراه (كمتر از 5 درصد، بی­هوازی اختیاری مانند ای. كولای و انتروكوكسی­ها) و گروه فلور باقیمانده (كمتر از 1 درصد، نظیر كلستریدیا و استافیلوكوك­ها). گونه­های باکتریایی از نظر ترجیح مواد غذایی و احتیاجات رشد با یکدیگر متفاوت هستند.

فلور میکروبی طبیعی دستگاه گوارش، نقش بسیار مهمی در سلامتی و سالم بودن پرندگان ایفا می­کند. در حیوانات سالم نسبت میكروارگانیسم­های مختلف مهم می­باشد. ساز و کارهایی را که میکروارگانیسم­های مضر به وسیله آنها میزبان را تحت تأثیر قرار می­دهند، شامل تولید سم، مصرف مواد غذایی ضروری برای رشد پرنده و جلوگیری از فعالیت میکروب­هایی می باشند که ویتامین و یا دیگر عوامل رشد را برای میزبان تولید می­کنند (ادلمن، 2005). تنوع در گونه­های باکتریایی در دستگاه گوارش یکی از مهمترین عوامل برای ایجاد یک اکوسیستم پایدار در دستگاه گوارش می­باشد. هنگامی که تعداد گونه­های باکتریایی در دستگاه گوارش بالا باشد، به نظر می­رسد که اکوسیستم دستگاه گوارش پایدارتر است (تیمرمن و همکاران، 2004). بهداشت زیاد، درمان آنتی بیوتیكی و تنش به عنوان عوامل مهم مؤثر در ایجاد اختلال در توسعة میكروفلور محافظ و پایدار در روده مطرح شده­اند.

آنتی بیوتیک­ها به میزان زیادی برای پیشگیری و درمان بیماری در پرندگان مصرف شده­اند. آنتی بیوتیک­ها همچنین برای سالیان زیادی در تغذیه طیور به عنوان افزودنی در خوراک برای افزایش رشد و بهبود عملکرد گله، بوده است. آنتی بیوتیک­ها سبب افزایش وزن جوجه­های گوشتی، کاهش ضخامت دیواره روده، کاهش تعداد میکروارگانیسم­های مضر در روده، بهبود ضریب تبدیل خوراک، کاهش مرگ و میر به همراه کاهش جمعیت میکروبی مضر دستگاه گوارش و افزایش مواد غذایی قابل دسترس می­شوند. مکانیسم عمل، شامل کاهش تولید ترکیبات سمی توسط باکتری­ها، تغییر شکل دیواره روده، کاهش فعالیت میکروبی در دستگاه گوارش، کاهش میزان وقوع عفونت­های تحت بالینی و جلوگیری از تشکیل کلنی میکروب­های بیماریزا می­باشد. بنابراین تأثیر آنتی بیوتیک­ها بر رشد جوجه­های گوشتی از اثر مثبت آنها بر جمعیت میکروبی دستگاه گوارش ناشی می­گردد (تاج بخش ، 1383).

استفاده از آنتی بیوتیک­ها معایبی به همراه دارد. فلور طبیعی روده را تغییر می­دهد که ممکن است سبب حساسیت حیوان نسبت به برخی عوامل بیماریزا گردد. با مصرف آنتی بیوتیک­ها، باکتری ها­به آنها مقاوم شده و می­توانند این مقاومت را از طریق ژنتیکی و پلاسمیدها به باکتری­های نسل بعد انتقال دهند. باقی ماندن این داروها در محصولات دامی مانند گوشت و تخم مرغ و مصرف آنها توسط انسان، امکان انتقال به انسان را فراهم می­کند. این امر باعث می­شود که پاتوژن­های بدن انسان به آنتی بیوتیک­ها مقاوم گردند، به طوری که در موقع بروز بیماری یا عفونت در افراد، مصرف آنتی بیوتیک­ها مؤثر واقع نگردد. کارایی هضم در طیور بستگی به میکروارگانیسم­هایی دارد که به طور طبیعی در دستگاه گوارش یافت می­شوند. بنابراین هنگام استفاده از آنتی بیوتیک­ها در خوراک یک خطر بالقوه وجود دارد و لازم است میزان این خطر، در برابر فایده­ای که از انجام آن حاصل می­شود، محاسبه و مقایسه شود.

روش­های بسیاری برای کاهش مصرف آنتی بیوتیک به عنوان محرک رشد گسترش یافته است. امروزه افزودنی­های خوراکی جایگزین شونده آنتی بیوتیک­ها شامل پروبیوتیک­ها، پری بیوتیک­ها، آنزیم­ها، مواد محرک سیستم ایمنی، روغن­های گیاهی، اسیدهای آلی و فرمالدئید به میزان زیادی مصرف می­شوند.