پژوهش های خاک
سال:1396 | دوره:31 | شماره:1 الف |تعداد مقالات:14

به منظور بررسی اثر مدیریت مصرف نیتروژن بر کارائی نیتروژن در گندم دیم، آزمایشی با سه نحوه مصرف نیتروژن شامل کل نیتروژن در پائیز، 3/2 در پائیز + 3/1 در بهار، و 2/1 در پائیز + 2/1 در بهار به عنوان کرت اصلی و پنج سطح نیتروژن شامل 0، 30، 60، 90 و 120 کیلوگرم در هکتار با استفاده از اوره نشان دار 8 و 6 اتم درصد اضافه به عنوان کرت فرعی با سه تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی به صورت کرت های یک بار خرد شده در سال زراعی 92-1391 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی قاملو کردستان اجرا شد. نتایج نشان داد که اثر نحوه مصرف بر عملکرد دانه، برداشت نیتروژن در سطح آماری پنج درصد معنی دار بود. اثر مقادیر نیتروژن بر عملکرد دانه، برداشت کل نیتروژن، Ndff%، برداشت نیتروژن و کارایی نیتروژن در سطح یک درصد و پروتئین دانه در سطح پنج درصد معنی دار بود. با مصرف نیتروژن، عملکرد دانه و درصد پروتئین دانه نسبت به شاهد به ترتیب 35 و 33 درصد افزایش نشان دادند. با افزایش مصرف نیتروژن از 30 تا 120 کیلوگرم در هکتار، Ndff% از 11 تا 39 درصد افزایش یافت که این مقادیر به ترتیب با کارایی نیتروژن-15، 21 تا 28 درصد مرتبط بود. بیشترین کارایی (31 درصد) با مصرف 90 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حاصل شد. از کل نیتروژن جذب شده توسط اندام هوایی گندم، 70 درصد مربوط به دانه بود. بهترین عملکرد دانه با بیشترین کارایی نیتروژن در تیمارهای مصرف کل در پائیز، 3/2 در پائیز + 3/1 در بهار و 2/1 در پائیز + 2/1 در بهار به ترتیب با مصرف 69، 60 و 51 کیلوگرم نیتروژن در هکتار برآورد شد.

با توجه به لزوم افزایش مواد آلی در اراضی کشاورزی (از طریق برگرداندن بقایای محصولات زراعی به خاک) و انجام فرایند غیرمتحرک شدن نیتروژن و کمبود موقتی منابع نیتروژنی، تحقیق و پژوهش در رابطه با افزایش بهره مندی هر چه بیشتر از این منابع امری بدیهی خواهد بود. در این راستا به منظور بررسی اثرات بازدارنده DMPP تحت سطوح مختلف کاه گندم و پاسخ آن در تجمع نیترات و آمونیوم در خاک و افزایش عملکرد و کارایی مصرف کود در گندم، آزمایش گلخانه ای در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با آرایش فاکتوریل شامل سه سطح کاه گندم (صفر، پنج و ده تن کاه در هکتار) و فاکتور دوم در سه سطح بدون کود، کود سولفات آمونیوم نشاندار و کود سولفات آمونیوم نشاندار به همراه DMPP در سه تکرار و در طی دو سال زراعی (1393 و 1394) انجام شد. نتایج موید این مطلب بود که با استفاده از بازدارنده DMPP می توان تبدیل آمونیوم به نیترات را حدود یک ماه و نیم به تاخیر انداخت. کاربرد کاه گندم در تیمار بدون بازدارنده منجر شد تا میزان عملکرد و کارایی مصرف کود کاهش یابد. افزودن DMPP به کود سولفات آمونیوم روند فوق را تغییر داد و سبب شد تا عملکرد افزایش یافته و کارایی مصرف کود نیز سیر صعودی پیدا نماید. با افزایش بازدارنده (DMPP) غلظت آمونیوم مشتق شده از کود در خاک افزایش یافته و ریزجانداران تجزیه گر با منبع تغذیه ای آمونیومی مواجه شده اند. با توجه به ترجیح جذب آمونیوم به نیترات جهت تغذیه این موجودات، به نظر می رسد حضور مقادیر زیادی از آمونیوم، رشد آنان را تحت تاثیر قرار داده و لذا از رقابت با گیاه کاسته می گردد. بدین ترتیب برآیند فرایند فوق به نفع گیاه تمام شده و روند کاهش عملکرد و کارایی مصرف کود (به واسطه غیرمتحرک شدن نیتروژن) تا حدودی خنثی (و یا تعدیل) گردیده است.

به منظور بررسی تاثیر میزان و زمان مصرف نیتروژن بر عملکرد کمی و کیفی بادام، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار به مدت سه سال بر روی درختان بادام رقم مامایی (Prunus dulcis) انجام شد. فاکتورهای این آزمایش شامل نیتروژن در چهار سطح (N1=150، N2=300، N3=450 و  N4=600گرم نیتروژن خالص از منبع نیترات آمونیم برای هر درخت) و زمان های مختلف مصرف: T1: مصرف یک مرتبه، :T2 مصرف در دو قسط، :T3 مصرف در سه قسط و :T4 مصرف در چهار قسط بود. نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثر سال بر وزن 100 عدد میوه، قطر تنه درخت، درصد تشکیل اولیه و نهایی میوه و عملکرد درخت تفاوت معنی دار ایجاد نمود. اثر مقدار مصرف نیتروژن بر صفات مورد مطالعه معنی دار شد. بیشترین میزان وزن 100 عدد میوه، عملکرد درخت، وزن 100 عدد مغز، درصد تشکیل اولیه و نهایی میوه و درصد پروتئین برای هر درخت به ترتیب به مقدار 403.6 گرم، 3.78 کیلوگرم، 120.5 گرم، ، 34، 23 و 20.7 درصد از تیمار N3 حاصل شد. حداکثر طول شاخه، قطر شاخه و قطر درخت به ترتیب به میزان 31.5، 0.92 و 7.8 میلیمتر از تیمار N4 حاصل شد. زمان های مختلف مصرف باعث تفاوت معنی دار در در صفات مورد مطالعه شد. حداکثر صفات مطالعه شده از تیمار T3 حاصل شد. اثر متقابل میزان در زمان مصرف نیتروژن بر وزن 100 عدد میوه، وزن 100 عدد مغز، قطر تنه درخت و درصد پروتئین مغز معنی دار شد. بیشترین مقادیر این صفات از تیمار N3T3 حاصل شد. با توجه به نتایج این آزمایش، تیمار N3T3 برای افزایش عملکرد کمی و کیفی بادام در مناطق بادام کاری استان چهارمحال و بختیاری و مناطق با شرایط خاک و اقلیم مشابه پیشنهاد می شود.

بهره برداری صحیح از منابع موجود در بخش کشاورزی با بررسی روابط بین گیاه، خاک و عوامل محیطی موثر بر آن امکان پذیر است. بررسی الگوی تغییرات مکانی عناصر غذایی در خاک و گیاه و تهیه نقشه های پراکنش آن ها راهکاری اثربخش در راستای توسعه کشاورزی پایدار است. در این راستا در پژوهش حاضر به بررسی ساختار مکانی عناصر غذایی فسفر، پتاسیم، روی، مس، منگنز و بور در خاک و برگ و عنصر نیتروژن در برگ و کربن آلی در خاک با استفاده از مدل های نیم تغییر نما در تاکستان های شهرستان خدابنده در استان زنجان پرداخته شد. پس از تهیه بهترین مدل نیم تغییر نما با استفاده از روش های میان یابی شامل کریجینگ، کوکریجینگ و وزن دهی عکس فاصله با توان های 1-5 و روش کرنل عناصر برآورد و نقشه های پهنه بندی تهیه گردید. نتایج نشان داد بیشتر ویژگی ها در گروه خاک و برگ تاکستان ها از پیوستگی مکانی متوسط به بالایی برخوردار هستند. بیشترین شعاع همبستگی در نمونه های خاک به عنصر منگنز و در نمونه های برگ به عنصر فسفر تعلق داشت. به طور میانگین دامنه شعاع همبستگی در عناصر خاک بیشتر از عناصر برگ بود. نتایج حاصل از ارزیابی روش های میانیابی با آماره های خطاسنجی ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین مطلق خطا (MAE) و ضریب کارایی (EF) بیان گر برتری روش کوکریجینگ در برآورد عناصر خاک و برگ تاکستان های مورد مطالعه بود. بهترین برآورد با روش کوکریجینگ در عنصر روی در خاک و در نمونه های برگ هم در عنصر روی با روش کرنل بدست آمد. همچنین نتایج بررسی پراکنش عناصر غذایی در خاک و برگ منطقه مورد مطالعه نشان داد که بیشتر خاک های تاکستان این منطقه از لحاظ کربن آلی، فسفر، آهن و روی کمبود دارند.

به منظور بررسی اثر منابع مختلف گوگرد و کود دامی به همراه تلقیح باکتری تیوباسیلوس بر فراهمی گوگرد و فسفر خاک و رشد ذرت در خاک آهکی، آزمایش گلخانه ای بر مبنای طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار انجام شد. تیمارها شامل،S (گوگرد عنصری)، SIB (گوگرد بنتونایتی ایرانی)،  SDB(گوگرد بنتونایتی خارجی)،  S+M(گوگرد عنصری با کود دامی) و IN (شاهد) در 3 سطح کودی S0،S1  و S2 (صفر، 25 و 50 میلی گرم گوگرد بر کیلوگرم خاک) بودند. پس از اعمال تیمارها، بذور ذرت کشت و بعد از 8 هفته برداشت شد. نتایج نشان داد که تیمار S+M و S فراهمی فسفر و سولفات خاک را نسبت به شاهد به طور معنی داری افزایش دادند. اثر اصلی همه تیمارها سبب افزایش جذب گوگرد و فسفر، عملکرد، مقدار کلروفیل، ارتفاع و شاخص سطح برگ ذرت در مقایسه با شاهد شدند. نتایج نشان می دهد که کاربرد گوگرد همراه با ماده آلی در نمونه خاک آهکی مورد استفاده به طور معنی دار (P<0.01) سبب افزایش فراهمی فسفر و گوگرد و بهبود خصوصیات رشد ذرت شده است.

هدایت هیدرولیکی اشباع یکی از خصوصیات مهم هیدرولیکی در علوم مرتبط با آب، خاک و کشاورزی می باشد که در مدلسازی حرکت املاح و آب در خاک بسیار اهمیت دارد. اندازه گیری آزمایشگاهی و صحرایی آن دشوار، وقت گیر و پرهزینه بوده و امکان شناسایی تغییرپذیری مکانی و زمانی آن در مقیاس وسیع عملا وجود ندارد. امروزه با استفاده از روش های غیرمستقیم مانند توابع انتقالی می توان آن را با دقت بالایی برآورد نمود. پژوهش حاضر با هدف استفاده از روش های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی به عنوان دو روش کارآمد از توابع انتقالی، در برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع انجام شد. در این مطالعه هدایت هیدرولیکی اشباع 80 نمونه خاک با سه تکرار به روش آزمایشگاهی بررسی شد. خصوصیات زودیافت خاک (بافت، میانگین هندسی قطر ذرات و انحراف معیار آن، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، هدایت الکتریکی، pH، ماده آلی و کربنات کلسیم) که به عنوان ورودی در توابع استفاده شد به دو دسته آموزش (80%) و آزمون (20%) تقسیم شدند. به منظور مدل سازی هدایت هیدرولیکی اشباع از مدل های رگرسیون چند متغیره خطی (MLR)، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) و شبکه عصبی تابع پایه شعاعی (RBF) استفاده شد. همچنین برای ارزیابی اعتبار توابع توسعه یافته از شاخص های ضریب تبیین (R2)، میانگین مجذور مربعات خطا (RMSE) و ضریب همبستگی همگام (CCC) استفاده شد. نتایج نشان از برتری مدل پرسپترون شبکه عصبی با دو لایه مخفی با تابع فعال سازی سیکموئیدی با R2، RMSE و CCC به ترتیب معادل 0.871، (cm/h) 1.02 و 0.869 نسبت به سایر مدل ها در منطقه مورد مطالعه داشته است. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت، مدل بهینه دارای بالاترین حساسیت نسبت به تغییرات پارامترهای جرم مخصوص ظاهری، pH و تخلخل دارد و در مقابل نسبت به پارامتر شوری کمترین حساسیت را نشان داد. به نظر می رسد که استفاده از شبکه عصبی پرسپترون با دو لایه مخفی روش کارآمدی برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع در منطقه باشد و بتواند با صرفه جویی در زمان و هزینه، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک را برآورد کند. نتایج این تحقیق به علت کمبود تعداد نمونه ها اعتبار کافی را نداشته، لذا می تواند به عنوان شروعی برای انجام تحقیقات بعدی استفاده شود.

آرسنیک ازجمله فلزهای سنگینی است که آلودگی خاک و آب های زیرزمینی توسط آن شایع و نگران کننده است لذا کاهش غلظت اجزاء متحرک آرسنیک بسیار حائز اهمیت است چرا که این اجزاء ارتباط مستقیمی با زیست فراهمی این فلز دارند. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی جاذب های نانوذرات هماتیت و کوپلیمر مالئیک انیدرید-استایرن- اکریلیک اسید در غیرمتحرک کردن آرسنیک و تاثیر آن ها بر توزیع آرسنیک در اجزاء مختلف آن در خاک انجام شد. بدین منظور یک آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با دو نوع جاذب نانوذرات هماتیت و کوپلیمر مالئیک انیدرید- استایرن- اکریلیک اسید در سطح 0.2 درصد و در خاک آلوده شده با سطح 96 میلی گرم آرسنیک بر کیلوگرم از منبع نمک آرسنات سدیم (Na2HAsO4.7H2O) در سه تکرار انجام شد. خصوصیات نانوذرات هماتیت (a-Fe2O3) سنتزشده به وسیله تکنیک های XRD، SEM و TEM بررسی گردید. تاثیر جاذب ها بر غیرمتحرک نمودن و توزیع آرسنیک در خاک با روش عصاره گیری دنباله ای و با استفاده از دستگاه پلاسمای جفت شده القایی (ICP) بررسی شد. تصویربرداری از نانوذرات هماتیت نشان داد که متوسط قطر آنها 32.69 نانومتر و مورفولوژی آنها کروی است. نتایج نشان داد که تاثیر نوع جاذب بر غلظت آرسنیک بصورت غیراختصاصی و اختصاصی جذب شده، آرسنیک پیوند شده با اکسیدهای آهن و آلومینیوم آمورف و بلوری و آرسنیک باقیمانده معنی دار بود و کاربرد هر دو نوع جاذب سبب کاهش غلظت آرسنیک بصورت غیراختصاصی و اختصاصی جذب شده گردید و نانوذرات هماتیت کارایی بیشتری از خود نشان داد. میزان کاهش غلظت آرسنیک قابل جذب خاک با کاربرد سطح 0.2 درصد جاذب های نانوذرات هماتیت و پلی مر اکریلیکی نسبت به شاهد به ترتیب %65.31 و %62.53 بود. غلظت آرسنیک پیوند شده با اکسیدهای آهن و آلومینیوم آمورف و بلوری با افزودن نانوذرات هماتیت و غلظت آرسنیک باقیمانده با افزودن پلیمر بشدت افزایش یافت. جاذب ها با تغییر توزیع آرسنیک در خاک، این فلز سمی را غیرمتحرک نمودند.

در چند دهه اخیر استفاده از روش های زمین آمار برای نقشه برداری شوری و سدیمی خاک و بررسی تغییرات آن توسعه پیدا کرده است. هدف از این پژوهش استفاده از روش کریجینگ شاخص برای تهیه نقشه های احتمال شوری و سدیمی خاک بود. بدین منظور، در 178 نقطه از منطقه مورد مطالعه تعداد 356 نمونه خاک از دو عمق 30-0 و 60-30 سانتی متری خاک های منطقه قروه استان کردستان به روش هایپرکیوب برداشت شد و خصوصیات هدایت الکتریکی، pH، سدیم، کلسیم، منیزیم و نسبت جذب سطحی سدیم اندازه گیری شد. با استفاده از روش کریجینگ شاخص، نقشه های احتمال شوری و سدیمی خاک در هر دو عمق بر اساس دو شاخص آستانه شوری 4 دسی زیمنس بر متر و 13 SAR میلی مول بر لیتر تهیه شد. نتایج نشان داد نقشه های احتمال در عمق 30-0 سانتی متری برای شوری و SAR خاک به ترتیب با شاخص کاپای 0.53 و 0.94 دارای سطح دقت متوسط و عالی و در عمق 60-30 سانتی متری هم با شاخص کاپای 0.64 و 0.80 دارای سطح دقت خوب و عالی می باشند. بخش مرکزی منطقه احتمال شوری و سدیمی بیشتری (بیشتر از شاخص های آستانه) نسبت به سایر بخش ها دارد. این بخش از اراضی دارای فیزیوگرافی پست و سفره آب زیرزمینی با کیفیت نه چندان مناسب نزدیک به سطح خاک بود.

یکی از روش های نوین پایش آلودگی خاک به فلزات سنگین، استفاده از مغناطیس سنجی به عنوان یک روش ارزان، ساده، موثر و سریع الاجرا می باشد. در این مطالعه کارایی پذیرفتاری مغناطیسی برای پایش عناصر مغذی گیاه شامل آهن، منگنز، روی و مس در فاز قابل جذب خاک، به همراه همبستگی آن ها با ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک گلخانه های دو شهرستان استان اصفهان (دهاقان و شهرضا) بررسی گردید. 40 نمونه از خاک سطحی (عمق 20-0 سانتی متری) گلخانه های موردنظر در تابستان 1393 برداشت و پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها در دو فرکانس پایین (clf) و فرکانس بالا (chf) توسط دستگاه Bartington MS2 dual frequency sensor اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد در کل منطقه مورد مطالعه بین پذیرفتاری مغناطیسی خاک و عناصر مس، روی و منگنز در فاز قابل دسترس همبستگی معنی دار آماری وجود ندارد. این امر می تواند به دلیل عدم ورود آن ها به شبکه ساختمانی کانی های فرو مگنتیت باشد. همبستگی منفی میان فلز آهن و پذیرفتاری مغناطیسی خاک نشان می دهد که افزایش غلظت این عنصر در فاز قابل جذب، لزوما دلیل بر بالا بودن این عنصر در ساختار کانی های مغناطیسی خاک نبوده و تاثیری مثبت بر مغناطیس نخواهد داشت. به علاوه، بافت رسی و سیلتی با خاصیت مغناطیسی خاک همبستگی معنی دار مثبت و بافت شنی همبستگی معنی دار منفی نشان داد. همچنین، میزان پایین پذیرفتاری مغناطیسی در بخش قابل جذب (30.30±7.89´10-8 مترمکعب بر کیلوگرم) بیانگر اثر غالب سنگ بستر و ویژگی های ذاتی خاک بر غلظت فلزات در منطقه می باشد. بر اساس این مطالعه می توان نتیجه گرفت که به منظور پایش فلزات سنگین در بخش های قابل جذب خاک و همچنین در مناطقی که تحت تاثیر منبع مشخصی از آلودگی نباشد سنجش پذیرفتاری مغناطیسی کارایی بالایی ندارد.

رقابت تثبیت پتاسیم و آمونیوم در برخی از خاک های شمالی و جنوبی استان خوزستان از اعماق 30-0 و 60-30 سانتی متری در سیستم های کشت نیشکر، تناوب، نخلستان و بایر تعیین شد. از غلظت های 1000-800-600-400-200-100-50-0 میلی گرم بر کیلوگرم از پتاسیم و آمونیوم استفاده گردید. مقایسه میانگین ها با آزمون دانکن نشان داد که در همه تیمارها با افزایش غلظت از صفر به 1000 میلی گرم بر کیلوگرم پتاسیم و آمونیوم، مقدار تثبیت در همه سیستم ها و اعماق افزایش یافت. میانگین تثبیت آمونیوم در سیستم های کشت برای لایه سطحی و زیرسطحی بترتیب 2007.50 و 1952.08 میلی گرم بر کیلوگرم بود در حالیکه در زمین های بایر برای دو عمق سطحی و عمقی 1880.62 و 1941.87 میلی گرم بر کیلوگرم بود و برخلاف لایه خاک سطحی، در عمق اختلاف چندانی نداشت. در تثبیت پتاسیم چنین روند افزایشی ملاحظه نشد. همچنین تمایل به تثبیت آمونیوم به دلیل وجود کانی های رسی اسمکتایت و ایلایت تخلیه شده بیشتر از تثبیت پتاسیم بود. نتایج ضرایب همبستگی نشان داد که میزان ماده آلی و رس بر تثبیت هر دو کاتیون اثر منفی داشته و این اثر از لحاظ آماری معنی دار نبود. میزان پ هاش، آهک و شن بر تثبیت آمونیوم اثر منفی و غیرمعنی دار به ترتیب -0.034، -0.029 و -0.021 داشت و ظرفیت تبادل کاتیونی و درصد سیلت بر تثبیت پتاسیم اثر منفی و غیرمعنی دار به ترتیب به میزان -0.068 و -0.017 نشان داد.

بررسی توزیع غلظت فلزات سنگین، برای پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت آن امری ضروری است. در این پژوهش، تغییرات غلظت سرب در خاک سطحی زمین های حاشیه بزرگراه دزفول- اهواز بررسی و ویژگی های خاک موثر بر آن تعیین شد. بدین منظور، نمونه برداری خاک از عمق 0 تا 10 سانتی متر بر روی خط مجاور با محور بزرگراه با سه نمونه یکسان به فواصل 15، 40 و 100 متری از حاشیه جاده انجام شد (مجموعا 135 نمونه). سپس در هر نمونه خاک، غلظت کل سرب، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل، اسیدیته، قابلیت هدایت الکتریکی (EC) و توزیع اندازه ای ذرات خاک (درصد رس، سیلت، شن ریز و خیلی ریز و درصد کل شن) اندازه گیری گردید. مدل سازی با استفاده از روش ماشین های بردار پشتیبان (SVMs) و رگرسیون خطی چندمتغیره (MLR) انجام شد. برای بررسی کارایی مدل ها نیز از برخی شاخص های آماری نظیر ضریب همبستگی (r)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و شاخص کارایی مدل (MEF) بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده، استفاده گردید. بررسی نتایج حاصل از انتخاب متغیر به روش SVMs نمایان گر آن بود که در فاصله 15 متری از جاده، پارامتر درصد کربنات کلسیم معادل، در فاصله 45 متری، درصد رس و در فاصله 45 تا 100 متری، pH  و سپس میزان درصد شن بیشترین ضریب اهمیت را در جذب سطحی سرب داشتند. ضریب r و شاخص MEF برای برآورد سرب با استفاده از مدل SVM به ترتیب برابر 0.86 و 0.70 درصد بود، در حالی که مقدار آن ها برای مدل MLR برابر 0.62 و 0.38 درصد بود. بنابراین؛ بر اساس نتایج این پژوهش به نظر می رسد بتوان از ماشین های بردار پشتیبان برای تعیین عوامل موثر بر دریافت سرب در خاک حاشیه جاده ها و مدل سازی تغییرات غلظت آن در خاک استفاده نمود.