تحلیل تغییرات مکانی هدایت هیدرولیکی اشباع و عوامل موثر بر آن در لایه‌های مختلف نیمرخ خاک شالیزارها

تحلیل و آگاهی از تغییرات مکانی ویژگی های هیدرولیکی خاک برای موازنه آب-خاک و مدیریت آبیاری شالیزار ها مهم است. هدف این پژوهش تعیین تغییرات مکانی هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) و عوامل موثر بر آن (بافت خاک، کربن آلی و رطوبت اشباع خاک) در شالیزارها بود. با الگوی نمونه برداری شبکه ردیفی تصادفی،  از 120 نیمرخ در زمین های آبیاری غرقابی نمونه برداری شد. در هر نیمرخ، از لایه های گلخراب رویی، کفه شخم فشرده، و خاک غیراشباع زیر این کفه نمونه برداری شد. در این نمونه ها، ویژگی های بافت، کربن آلی، چگالی ظاهری، رطوبت اشباع و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (به روش بار افتان) اندازه گیری شد. بیشترین غیریکنواختی با ضریب تغییرات (cv) بالا، چولگی مثبت و توزیع لوگ نرمال در داده های ks مشاهده شد که نشان دهنده جریان ترجیحی ناشی از وجود منافذ زیستی و ترک های تنش های خشکی پیشین است. نتایج تجزیه زمین آمار نشان داد که متغیر ks در لایه های گلخراب و خاک غیراشباع زیر کفه شخم از مدل های دارای سقف کروی و نمایی با ساختار مکانی به ترتیب متوسط تا ضعیف، و در کفه شخم فشرده از مدل خطی با شیب کم پیروی نمود. ضریب تغییرات ks در کفه شخم 299% بود که از لایه های بالایی 121% و پایینی 284% بیشتر بود. نزدیک بودن رفتار ks به متغیرهای تصادفی در این افق عمدتاً ناشی از وقوع پیشامدهایی مانند وجود منافذ زیستی و کانال هایی از ریشه گیاه و حرکت جانوران است که منجر به جریان ترجیحی می گردد. باوجود ضعیف تا متوسط بودن ساختار مکانی متغیرها، روش درون یابی کریجینگ برای ks در مقایسه با وزن دادن عکس فاصله، صحت بیشتری داشت. الگوی توزیع مکانی ks در لایه گلخراب رویی نشان داد که مقادیر زیاد ks در این لایه در نقاطی با مقدار رس کم وجود دارد، اما در خاک های کفه شخم واقع در نیمه غربی ناحیه موردمطالعه، باوجود زیاد بودن مقدار رس به علت وجود منافذ زیستی، مقدار ks هم زیاد بود. این نتیجه نشان می دهد که در شرایط این پژوهش، کفه شخم فشرده نمی تواند نقش کلیدی خود را برای کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع و نگهداری آب در خاک اجرا نماید. الگو و اندازه تغییرات مکانی ks و عوامل موثر بر آن به مدیریت آبیاری ویژه هر مکان وابسته است.

investigating spatial variability of saturated hydraulic conductivity and the factors affecting it in different layers of soil profile of paddy fields

spatial variability of soil hydraulic properties is important for soil-water balance and irrigation management in paddy fields. the objective of this study was to determine the spatial variability of saturated hydraulic conductivity (ks) and the factors affecting it. soil samples from 120 profiles were collected using random stratified sampling scheme. soil samples were taken from top soil, compacted plow pan, and non-saturated subsoil. in these samples, soil texture, organic carbon, bulk density, saturated moisture, and saturated hydraulic conductivity were measured (by the falling head method). the most heterogeneity with a maximum coefficient of variation (cv), positive skewness, and lognormal frequency distribution for ks indicated preferential flow caused by the presence of biological pores and cracks from previous drought stress. the results of the geostatistical analysis showed that hydraulic conductivity followed spherical and exponent semi-variogram model in puddled top soil and the non-saturated subsoil, respectively. this variable followed linear semi-variogram model with low slope in plow pan. the cv of ks in plow pan (299%) was 121% and 284% higher than, respectively, the upper and the lower layers. the closeness of the behavior of ks to random variables in this layer was mainly due to the existence of biological pores and root channels and the movement of animals, which lead to preferential flow. despite the weak and moderate spatial structure of the variables, the kriging interpolation method was more accurate for ks compared to inverse distance weighting. the spatial distribution pattern of ks in puddled top layer was inversely related to clay content. despite the high clay content in the west half of the study area, the ks values in this region were high due to the presence of biopores. these results indicate that the compacted plow pan cannot play its key role for reducing hydraulic conductivity and retaining water in the soil. the magnitude and spatial variability of soil hydraulic conductivity and the factors affecting it depend on the site-specific irrigation management.