پژوهش های خاک
سال:1397 | دوره:32 | شماره:3 الف |تعداد مقالات:12

پایش شاخص تغذیهنیتروژن یا NNI(Nitrogen Nutrition Index) در طول فصل رشد نیازمند آزمایش های پر هزینه و زمانبر است. به دلیل اهمیت تعیین NNI در بهبود کارایی مصرف کود و آب و کاهش خطرات زیست محیطی، اخیراً در سطح دنیا مطالعاتی به منظور تخمین غیر مستقیم آن توسط پارامترهای مختلف گیاهی انجام شده است. هدف اصلی از این مطالعه، تخمین NNI در طول فصل رشد ذرت با استفاده از یک روش غیر تخریبی بود. دو پارامتر مورد نیاز برای تخمین NNI عملکرد ماده خشک و میزان جذب واقعی نیتروژن توسط گیاه در طول دوره رشد است که به ترتیب توسط دو مدل AquaCrop و HYDRUS-2Dتخمین زده شدند. در این مطالعه از معادله نیتروژن بحرانی ارائه شده برای کشت ذرت تابستانه در ایران استفاده شد. نمونه های گیاهی و خاک برای واسنجی و صحت سنجی دو مدل مذکور در طول دو سال زراعی برداشت شدند. نتایج بدست آمده نشان دادند که مدل AquaCrop با دقت خوبی قادر است عملکرد ماده خشک ذرت را طی دوره کشت تخمین بزند (R2 =0. 995, NRMSE= 14. 21 %). همچنین دقت برآورد میزان جذب نیتروژن از مدل HYDRUS نسبتاً قابل قبول بود (R2 >0. 907, NRMSE< 28. 20 %). در نهایت شاخص تغذیه نیتروژن در طول دو فصل، یکبار با استفاده از داده های اندازه گیری شده از مزرعه محاسبه (NNIo) و بار دیگر با استفاده از مقادیر شبیه سازی شده توسط دو مدل مذکور تخمین زده شد (NNIp). مقایسه پراکنش نقاطNNIp در برابر NNIo نشان داد که میزان درستی تخمین بر اساس معیارهای R2 >0. 638 و NRMSE< 20. 86 % برای هر دو سال قابل قبول بود.

در دهه اخیر استفاده از بیوچار به عنوان اصلاح کننده خاک، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. محققان متعددی به مطالعه اثرات اصلاح کنندگی بیوچار بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک پرداخته اند. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر بیوچار (زغال زیستی) حاصل از پوسته شلتوک برنج بر برخی از ویژگی-های فیزیکی خاک و رشد گیاه ذرت می باشد. برای این منظور گلدان های آزمایشی با سه تکرار حاوی مخلوط خاک لومی و بیوچار در سه سطح کاربرد صفر (شاهد)، 2 و 4 درصد وزنی به مدت سه ماه تحت کشت گیاه ذرت رقم سینگل کراس 704 قرار گرفتند. بیوچار پوسته شلتوک برنج تحت دمای ° C 500 طی فرآیند تجزیه حرارتی در کوره الکتریکی تولید شد. ویژگی های فیزیکی خاک پس از اتمام دوره رشد گیاه اندازه گیری شدند. جمع آوری داده های مربوط به ارتفاع گیاه نیز به طور هفتگی انجام شد. همچنین گسترش ریشه نیز پس از پایان دوره رشد ارزیابی شد. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار با کاهش جرم مخصوص خاک، افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع، افزایش تخلخل کل و همچنین افزایش مقدار آب قابل دسترس خاک، سبب بهبود ویژگی های فیزیکی خاک می شود. ارتفاع گیاه در هفته نهم از دوره رشد به طور معنی-داری از 75 سانتی متر در خاک شاهد به 85 سانتی متر در خاک حاوی بیوچار 4% رسید. همچنین وزن خشک اندام هوایی گیاه نیز در خاک بیوچار 2% و 4%، به ترتیب 7/154 و 8/156 گرم بود که نسبت به خاک شاهد (8/148) افزایش معنی داری داشت. افزودن بیوچار تأثیر معنی داری بر سطح ریشه، وزن خشک ریشه، قطر ریشه و طول ریشه نداشت. به طور کلی می توان نتیجه گیری کرد که افزودن بیوچار سبب ایجاد تغییرات در برخی ویژگی های فیزیکی خاک مانند جرم مخصوص ظاهری، تخلخل، محتوای آب در دسترس خاک و همچنین هدایت هیدرولیکی اشباع می شود. همچنین نتایج نشان داد که افزایش سطح کاربرد بیوچار از 2 به 4 درصد، دارای اثرات مثبت به مراتب قوی تری در خاک خواهد بود. انجام آزمایش هایی در مقیاس بزرگتر قطعاً به تصدیق یافته های این پژوهش کمک شایانی خواهند نمود. همچنین بررسی اثرات طولانی مدت بیوچار در خاک نیز ضروری است.

سیستم تلفیقی تشخیص و توصیه (DRIS) و روش انحراف از درصد بهینه(DOP) برای تفسیر نتایج حاصل از تجزیه برگ استفاده می شود. در این تحقیق نمونه های برگ از 98 مزرعه گندم در منطقه مغان استان اردبیل در سال زراعی94-93جمع آوری شد. غلظت عناصر غذایی نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، کلسیم (Ca)، منیزیم (Mg)، روی (Zn)، آهن (Fe)، منگنز (Mn)، مس (Cu) و بور (B) اندازه گیری شد. پس از گروه بندی مزارع نمونه برداری شده به دو گروه عملکردی بالا و پایین با استفاده از میانگین عملکرد، شاخص-هایDOP و DRIS محاسبه شدند. بر اساس میانگین شاخص ها، ترتیب نیاز عناصر غذایی برای مزارع با عملکرد پایین در روش DOP به صورت Zn > Cu > Fe > Mn > P > N > K = Ca > Mg > B و در روش DRIS به صورت Zn > Cu = Fe = Mn > P = N > B > K > Mg > Ca تعیین گردید. با توجه به منفی شدن شاخص های عناصر غذایی کم مصرف (Zn, Fe, Mnو Cu) در مزارع گندم، آزمون اعتبارسنجی مزرعه ای با محلول پاشی این عناصر در قالب آزمایش فاکتوریل با طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار در دو مزرعه با تعداد کل 96 کرت در سال زراعی 95-1394 اجرا گردید. نتایج آزمون نشان داد که شاخص های DRISو DOP به طور چشم گیری کاهش پیدا کردند و عناصر غذایی کم مصرف از اولویت های اول نیازمندی به اولویت های انتهایی منتقل شدند که نشان دهنده افزایش غلظت این عناصر غذایی در بافت های گیاهی و متعادل تر شدن غلظت عناصر غذایی بود. بعد از محلول پاشی عناصر کم مصرف ترتیب نیاز به عناصر غذایی در روش DRIS به صورت Mg > P > N = K > Fe = B > Mn = Zn > Ca = Cu و در روشDOP ترتیب Mg > N >Mn > P > K = Fe = Cu > Zn = B > Ca حاصل گردید. تیمار عناصر غذایی کم مصرف در آزمون اعتبارسنجی با متعادل سازی عناصر غذایی منجربه افزایش 28 درصدی در عملکرد شد. چون در منطقه مغان عناصر غذایی کم مصرف به ویژه Zn در اولویت های نخست کمبود قرار دارند، بنابراین، برای گندم در این منطقه، همراه با مصرف کودهای فسفر و نیتروژن، عناصر غذایی کم مصرف نیز باید مورد استفاده قرار گیرد.

به منظور مطالعه اثرات تلقیح میکوریزایی، محلولپاشی کلسیم و کاربرد کود مرغی بر عملکرد و مقدار عناصر غذایی در برگ های انار، پژوهشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در یکی از باغات انار شهرستان داراب در سال 1394انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل ترکیبی از دو سطح 0 و 500 گرم میکوریزا به ازای هر درخت، سه سطح 0، 250 و 500 گرم کود مرغی برای هر درخت و محلولپاشی کلسیم در دو سطح بدون محلولپاشی و محلولپاشی با غلظت 5 درهزار از منبع کلرید کلسیم در دو مرحله بود. مصرف میکوریزا و کود مرغی قبل از گلدهی ولی محلول پاشی کلسیم در دو مرحله قبل و بعد از گلدهی انجام شد. نتایج نشان داد که اثرات اصلی تلقیح میکوریزایی، محلولپاشی کلسیم و کاربرد کود مرغی بر بیشتر صفات مورد مطالعه معنی دار بود. بالاترین عملکرد میوه انار به میزان 24 کیلوگرم در هر درخت (42 درصد افزایش نسبت به تیمار شاهد)، بیشترین میانگین وزن تک میوه، بیشترین وزن دانه در میوه و همچنین بالاترین غلظت کلسیم، فسفر، آهن و مس در برگ از کاربرد توأم 500 گرم میکوریزا، 500 گرم کود مرغی و محلول پاشی کلسیم حاصل شد. بر پایه این نتایج می توان محلولپاشی کلسیم را همراه با کاربرد 500 گرم میکوریزا و 500 گرم کود مرغی در شرایط مشابه توصیه نمود. اما با توجه به یکساله بودن آزمایش، حصول نتایج قابل اطمینان تر نیاز به بررسی بیشتر دارد.

هدف از این پژوهش، توسعه فناوری مناسب مقاوم سازی و پایداری خاک و بررسی کارایی آن در آزمایشگاه و عرصه برای استفاده در منطقه یادشده بود. آزمون اثر روش های ابداعی روی آبدوی، کاهش رسوب و دستیابی به نوع و مناسب ترین روش برای پایداری جداره جانبی کانال های شبکه آبیاری و زهکشی و کاهش فرسایش صورت گرفت. در این پژوهش، استفاده از روش های مختلف تثبیت خاک و مطالعه تغییرات آبدوی و مقاومت فرسایشی خاک دیواره ی کانال های زهکش و عرصه طبیعی به صورت آزمایشگاهی و صحرایی با استفاده از باران ساز صورت گرفت. افزودنی های متعدد موردبررسی قرار گرفت. حداقل 340 آزمایش (با 15 نوع افزودنی اصلاح کننده) بر روی نمونه خاک منطقه انجام شد و تأثیر روش های بکارگیری شده آنالیز و ویژگی های مختلف اندازه گیری شد. در مطالعات آزمایشگاهی برای همه آزمایش ها، مقدار 25 کیلوگرم نمونه خاک در داخل تشتک های فلزی (به طول100 و عرض 35 سانتی متر) قرار داده و به صورت دستی با اعمال فشردگی لازم تا رساندن به جرم مخصوص ظاهری خاک در طبیعت، فشرده شد. تیمارها در فلوم هایی با شیب 1 به 25/1 (مشابه شیب جانبی زهکش ها) و تحت بارندگی 30، 50 و 80 میلی متر بر ساعت (تداوم حداکثر نیم ساعت) شبیه سازی و سپس آزمون های مکمل به صورت صحرایی انجام شد. نتایج آزمایش نشان داد که بهبود دهنده ها منجر به کاهش 90 درصدی رسوب ناشی از باران شد. دو نوع از اصلاح کننده هایLP و PC دارای بیش ترین تأثیر در کاهش میزان فرسایش از جداره کانال های زهکش بود. هم چنین، مشخص شد افزایش غلظت تثبیت کننده های مورداستفاده در تمامی تراکم ها، تا سطح آستانه مشخصی در کاهش میزان رسوب خروجی تأثیر مثبت داشته است. اندازه گیری مقدار رواناب و هدررفت خاک نشان داد که افزودنی های مورداستفاده موجب توقف کامل هدررفت خاک و افزایش تولید رواناب نسبت به تیمار شاهد شد. کاربرد الیاف پلی پروپیلن در ترکیب با افزودنی پلیمری LP منجر به خود متراکم سازی و پایداری خاک های ناپایدار شد و حتی با تداوم بیش از شش برابری زمان بارش بیشینه (تا سه ساعت)، همچنان پایدارماند. فناوری مطالعه شده در این پژوهش به عنوان یکی از راه حل های بهینه کاهش و کنترل فرسایش و پایدار کردن خاک معرفی شد.

مصرف کودهای فسفاتی در خاک های آهکی با مشکلاتی روبرو است زیرا فقط 10 تا 25 درصد از کودهای فسفاتی اضافه شده به خاک، برای گیاه قابل جذب بوده و بقیه آن (75 تا90 درصد) در خاک به صورت فسفات کلسیم رسوب می کند. تحقیقات نشان داده است که در مناطقی که به مدت طولانی کود فسفاتی مصرف شده است، در اثر تجمع فسفر یک سری مشکلات محیط زیستی، از جمله کاهش کیفیت آب های سطحی، پدید آمده است. به نظر می رسد در برخی از مناطق ایران از جمله پارس آباد مغان که قطب کشاورزی بوده و از آب های سطحی به عنوان آب شرب ساکنین آن منطقه استفاده می شود، بررسی وضعیت این عنصر در خاک به وسیله شاخص های عملکرد محیط زیستی ضروری باشد. به همین منظور این آزمایش در سال زراعی 1395 انجام شد. ابتدا برای محدوده های زراعی تحت کشت آبی، یک شبکه نمونه-برداری به فواصل 3×3 کیلومتر رسم گردید. به کمک دستگاه GPS از نقاط مورد نظر نمونه برداری از خاک سطحی انجام شد. در تمام نمونه خاک ها، بافت خاک، کربن آلی، اسیدیته، درصد آهک معادل، فسفرکل و فسفر قابل جذب اندازه گیری شد. در 90 مزرعه مورد مطالعه، شاخص عملکرد محیط زیستی فسفر با استفاده از فرمول و روش ارائه شده توسط بال استر و همکاران (2014) تخمین زده شد. سپس با استفاده از نرم افزارهایSPSS و GS+ نیم تغیرنمای تجربی برای متغیرهای فسفرکل، فسفر قابل جذب و شاخص محیط زیستی، رسم و همبستگی مکانی آنها بررسی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که دراین منطقه مقدار فسفرقابل جذب خاک ها از 7 تا 40 میلی گرم بر کیلوگرم و فسفرکل خاک ها از 718 تا 2315 میلی گرم بر کیلوگرم متغیر است. حداقل، حداکثر و میانگین شاخص محیط زیستی به ترتیب 40، 72 و 55 بود و بیان گر آنست که تقریبا تمام مزارع این منطقه در ریسک پذیری متوسطی قرار دارد. در خاک هایی با فسفرکل کمتر از 1200 میلی گرم برکیلوگرم، با افزایش فسفر خاک، شاخص عملکرد محیط زیستی فسفر تدریجاً افزایش پیدا کرده و بعد از آن، روند افزایش شدیدتر می شود.

نیترات، آنیونی است که ممکن است به نیتریت تغییر شکل داده و با آمین ها و آمیدها برای تشکیل ترکیبات نیتروزآمین واکنش نشان دهد. این ترکیبات، به افزایش احتمال ابتلا به سرطان معده منجر می شوند. پژوهش حاضر با هدف تعیین غلظت نیترات در برخی سبزیجات استان زنجان اجرا گردید. این مطالعه توصیفی-مقطعی با نمونه برداری به صورت تصادفی در فصل برداشت و در دو سال (94-1393)، روی 614 نمونه از 23 نوع از سبزیجات متفاوت تولیدی (تره، برگ چغندر، جعفری، شاهی، اسفناج، شوید، کرفس، گشنیز، شنبلیله، ریحان، نعناع، مرزه، برگ ترب، هندوانه، خربزه، گوجه فرنگی، خیار، سیب زمینی، پیاز، سیر، تربچه، نخودفرنگی و باقلا) انجام گردید. غلظت نیترات در نمونه های سبزیجات و آب آبیاری، به روش اسپکتروفتومتری تعیین شد و تجزیه و تحلیل آماری با نرم افزار SPSS و SAS انجام شد. نتایج به دست آمده، اختلاف معنی داری (p≤ 0. 001) بین میانگین غلظت نیترات در سبزیجات برگی با دیگر گروه سبزیجات ( غده-ای، جالیزی و دانه ای) نشان داد. از بین سبزیجات برگی تحت مطالعه، بیشترین میانگین غلظت نیترات به ترتیب درسبزیجات شاهی، اسفناج و شوید، 3/689، 368 و 5/317 میلی گرم در کیلوگرم وزن تر به دست آمد. به طور کلی، میانگین غلظت نیترات در همه ی نمونه ها در دو سال این پژوهش، کمتر از حد استاندارد ملی ایران (1392) بود.

در این تحقیق معادله تک بعدی حرکت آب در خاک اشباع-غیر اشباع به روش حجم محدود و روش گسسته سازی ضمنی حل شد و ارتباط رطوبت غیر اشباع و بار فشار با استفاده از توابع هیدرولیکی وان گنوختن و بروکز-کوری تعیین شد. نتایج صحت سنجی مدل نشان داد که مدل با دقت بسیار خوبی مقادیر بار فشار را برآورد می کند. جذر میانگین مربعات خطا بار فشار برای توابع هیدرولیکی وان گنوختن و بروکز-کوری به ترتیب برابر 0181/0 و 0439/0 متر به دست آمد. پس از اطمینان از نتایج مدل تاثیر سه روش مختلف بر آورد پارامترهای هیدرولیکی خاک در نرم افزار ROSETTA بر منحنی مشخصه رطوبتی بررسی شد. در روش اول مدل کامل ROSETTA، در روش دوم تنها بافت خاک و در روش سوم علاوه بر بافت خاک پارامتر توزیع خلل و فرج (l=0. 5) نیز در نظر گرفته شد. مقایسه نتایج مدل حاضر با مدل Hydrus 1D نشان داد که مدل تهیه شده از دقت بسیار خوبی در تمامی روش ها برخوردار است. همچنین نتایج نشان داد که با گذشت زمان و خشک شدن بیشتر خاک، بدلیل تأثیر خصوصیات فیزیکی و خلل و فرج خاک تفاوت بین سه روش بیشتر می شود.

نیاز روز افزون به داشتن اطلاعات دقیق از خاک و همچنین لزوم به روز رسانی آسان این اطلاعات در جهت تعیین روابط بین خاک و زمین نما به یکی از مباحث مهم در علوم خاک تبدیل شده است. تکنیک های نقشه برداری رقومی خاک به دلیل توانایی در بدست آوردن اطلاعات دقیق در مورد انواع خاک ها در مناطق وسیع و همچنین مقرون به صرفه بودن، به عنوان یک راه حل قابل طرح است. هدف از مطالعه حاضر، تهیه نقشه رقومی خاک در منطقه آبیک استان قزوین با استفاده از مدل جنگل های تصادفی است. بدین منظور، با استفاده از روش مکعب لاتین مشروط از منطقه نمونه برداری شد و پس از انجام آنالیزهای آزمایشگاهی، با استفاده از مدل جنگل های تصادفی و متغیرهای کمکی مستخرج از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک مکانی 30 متر و تصاویر ماهواره لندست 8، نقشه خاک منطقه با مدل سازی تهیه شد. از مجموع 7261 هکتار اراضی مطالعه شده، بیشترین وسعت مربوط به فامیل Loamy-skeletal, mixed, superactive, thermic Typic Calcixerepts بود. نتایج حاصل نشان داد که مدل سازی خاک با استفاده از الگوریتم جنگل های تصادفی توانست کلاس های خاک منطقه را با دقت بالایی (ضریب کاپای 83/0 ) پیش بینی کند.

شوری و کمبود مواد آلی از مشکلات اساسی خاک در مناطق خشک و نیمه خشک است. استفاده از بقایا در حضور شوری می تواند اثرات متفاوتی بر ویژگی های خاک داشته باشد. در این تحقیق اثر کاربرد صفر، 5/1%، 3% و 5/4 درصد بقایای پسته و اثر هدایت الکتریکی (شوری)آب در سه سطح 4، 8 و 12 دسی-زیمنس بر متر بر آب گریزی در سه خاک رس سیلتی، لومی و شن لومی بررسی شد. آب گریزی های ایستا و پویا به ترتیب با روش های اندازه گیری زاویه تماس تعادلی و مدت زمان نفوذ قطره آب به خاک تعیین شدند. میانگین زاویه تماس تعادلی آب با خاک در خاک های رس سیلتی، لومی و شن لومی مورد مطالعه به ترتیب حدود 5/2± 70، 6/2± 65 و 4/3± 62 درجه و مدت زمان لازم برای نفوذ قطره آب به این خاک ها به ترتیب 6/2± 35، 6/1± 26 و 6/0± 18 ثانیه بود. به طور کلی، نتایج نشان داد که آب گریزی ایستا در خاک ریزبافت به ترتیب 7% و 13% و آب گریزی پویا نیز به ترتیب به میزان 24% و 95% بیشتر از خاک های متوسط و درشت بافت مورد مطالعه بود. شوری اثر معنی داری بر آب گریزی ایستا و پویای خاک نداشت. اما در شوری 12 دسی زیمنس بر متر، آب گریزی ایستای خاک رس سیلتی به میزان7% در مقایسه با شوری 4 دسی-زیمنس بر متر بیشتر بود. کاربرد همه سطوح بقایای پسته آب گریزی ایستا و پویای خاک ها را افزایش داد، به جز در خاک رس سیلتی که اثر بقایا بر آب گریزی ایستا معنی دار نبود. به طور کلی، سطوح شوری آب بر میانگین هر دو آب گریزی ایستا و پویای خاک اثر معنی داری نداشت در حالی که کاربرد بقایا (به جز 5/4% ) سبب افزایش معنی دار هر دو آب گریزی ایستا و پویای خاک شد. البته با توجه با اینکه در مدت زمان استفاده شده در این پژوهش ممکن است بقایا کاملاٌ پوسیده نشده باشند بنابراین پیشنهاد می شود در پژوهش های آتی اثر کاربرد بقایا بر ویژگی های خاک در زمان های طولانی تر یا در زمان های مختلف پس از کاربرد نیز بررسی شود.

امروزه آلودگی خاک به فلزات سنگین یک تهدید جدی برای سلامت محیط و شهروندان است. این آلودگی می تواند از طریق بلع و یا استنشاق تصادفی خاک و گردوغبار آلوده به ویژه در اماکن عمومی همچون فضای سبز شهری (که افراد بخشی از اوقات فراغت خود را در آن جا می گذرانند)، انسان را در معرض خطر قرار دهد. لذا، این پژوهش با هدف تعیین غلظت کل فلزات سنگین روی، سرب، کادمیم و مس در خاک سطحی پنج بوستان شهر همدان در سال 1396 انجام شد. 60 نمونه خاک سطحی از بوستان های باباطاهر، ارم، مدنی، شهروند و پردیس جمع آوری شد. نمونه ها در آزمایشگاه آماده سازی شد و بعد از هضم آن ها توسط اسید کلریدریک و اسید نیتریک، غلظت عناصر در نمونه ها به روش طیف سنجی نشری پلاسمای جفت شده القایی (ICP-OES) خوانده شد. نقشه های توزیع مکانی عناصر در خاک توسط نرم افزار ArcGIS با استفاده از روش وزن دهی معکوس فاصله(IDW) تهیه شد و همچنین پردازش آماری داده ها توسط نرم-افزار SPSS انجام یافت. نتایج نشان داد که میانگین غلظت فلزات سنگین روی، سرب، کادمیم و مس در نمونه های خاک به ترتیب برابر با 30/4 ± 95/7، 10/1 ± 34/2، 07/0 ± 06/0 و 10/1 ± 10/3 میلی گرم در کیلوگرم و برای همه عناصر کم تر از غلظت های مجاز آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا و اتحادیه اروپا بود. یافته دیگر این که به جز در مورد عنصر سرب، میانگین غلظت سایر عناصر در نمونه های خاک سطحی بوستان های واقع در نیمه شمالی شهر از بوستان های واقع در نیمه جنوبی کم تر بود. هرچند نتایج محاسبه شاخص های زمین انباشتگی (Igeo)، آلودگی (CF) و بار آلودگی (PLI) بیان گر کیفیت قابل قبول خاک بوستان های شهری مورد مطالعه بود، ولی افزایش روزافزون تخلیه آلاینده ها به محیط و احداث بوستان های شهری در مجاورت جاده ها و یا نواحی پرترافیک، می تواند منجر به آلودگی خاک سطحی این اماکن شود.