پژوهش های خاک
سال:1390 | دوره:25 | شماره:4 الف |تعداد مقالات:12

تولید کودهای شیمیائی در ایران از سال 1324 با راه اندازی کارخانه ای در کرج آغاز شد و نخستین گزارش پژوهشی در باره کاربرد آنها در کشاورزی مربوط به سال 1340 یعنی یک سال پس از تاسیس «اداره کل حاصلخیزی خاک»، به کمک سازمان جهانی خوار و بار کشاورزی (فائو) است. هدف های اصلی تحقیقات کودی در آن سال ها عبارت بودند از: الف) معرفی فایده های کاربرد کود های شیمیائی و ب) تشویق کشاورزان به مصرف هرچه یشتر کودهای شیمیائی برای افزایش محصول. اما پس از آنکه اثرهای زیانبار کاربرد بی رویه کودهای شیمیائی بر سلامت انسان و جانوران و نیز بر پایداری زیست بوم آشکار شد هدف ها بازتعریف شده و به سوی کاربرد کمتر کودهای شیمیایی و استفاده از کودهای دامی، زیست جامدها، کودهای زیستی، و مانند اینها رفت که گمان می رود مواد کم خطرتری برای زیست بوم باشند. این مقاله مروری است اجمالی بر روند فعالیت های پژوهشی در این زمینه که با استفاده از گزارش های تحقیقاتی منتشر شده بوسیله دانشوران علوم خاک ایران در دوره 50 ساله فعالیت در زمینه کودهای شیمیائی تهیه و تنظیم شده است. دستاوردها، کمبودها، و موانع بر سر راه پژوهش مشخص گشته و سعی شده تا با استفاده از تجربه گذشته نقشه راهی برای آینده تحقیقات در این زمینه ارائه شود.

مدیریت نامناسب زراعی و استفاده طولانی مدت از ادوات کشاورزی سنگین سبب ایجاد لایه های متراکم در خاک می گردد، از طرف دیگر شوری خاک و آب افزون بر کاهش عملکرد گیاهان، اثرات نامطلوب زیادی بر تحمل گیاهان به تنشهای مختلف می گذارد. با اینحال تاثیر تراکم خاک بر رشد و عملکرد محصولات در خاک های شور کمتر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور مطالعه تاثیر متقابل تراکم و شوری خاک بر جذب عناصر پرمصرف توسط گندم، آزمایشی گلدانی با خاک لومی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد، تیمارها شامل دو سطح شوری خاک (خاک شور (EC=6 dS m-1) و غیرشور) و پنج سطح تراکم (شاهد، تراکم 5 درصد، تراکم 10 درصد، تراکم 15 درصد و تراکم  20درصد) بودند. سطوح مختلف تراکم در رطوبت 15 درصد با استفاده از وزنه دو کیلوگرمی که از ارتفاع 30 سانتی متری بر سطح خاک درون گلدان ها رها گردید ایجاد شد، همچنین برای اعمال شوری موردنظر (6 dS m-1) از آب شور طبیعی استفاده شد. پس از برداشت گندم، مقدار عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم اندازه گیری و مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد تراکم خاک تاثیر معنی داری بر مقدار نیتروژن، فسفر و پتاسیم در دانه گندم (احتمال یک درصد) داشته است، به طوری که با افزایش تراکم خاک توانایی جذب نیتروژن، فسفر و پتاسیم توسط دانه گندم کاهش یافته است. شوری خاک بر مقدار نیتروژن، فسفر و پتاسیم دانه تاثیر معنی داری (به ترتیب در سطح احتمال پنج درصد، یک درصد و یک درصد) گذاشته است، به طوری که در تیمارهای شور مقدار نیتروژن، فسفر و پتاسیم دانه نسبت به تیمارهای غیرشور کاهش یافته است. همچنین اثر متقابل معنی داری بین تیمارهای تراکم و شوری بر مقدار نیتروژن و پتاسیم دانه (در سطح یک درصد) وجود داشت و با افزایش تراکم در شرایط شور مقدار این عناصر به شدت کاهش یافته است، لیکن این اثر بر مقدار فسفر معنی دار نبوده است.

مواد آلی به علت اثرات سازنده ای که بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک دارند بعنوان یکی از ارکان مهم حاصلخیزی خاک ها شناخته می شوند. به علت پایین بودن درصد مواد آلی در خاک های استان بوشهر، آزمایشی بصورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی شامل 15 تیمار و در 3 تکرار به مدت 5 سال به مرحله اجرا در آمد. فاکتور اصلی طرح شامل منابع مواد آلی (در 8 سطح) و فاکتور سطح مصرف مواد آلی (در 2 سطح) که در سال اول به خاک افزوده شدند، بود. مواد آلی بکار رفته شامل: M1) شاهد، M2) کود پوسیده گاوی، M3) کود مرغی، M4) کود سبز شبدر، M5) کمپوست برگ خرما، M6) کمپوست بقایای کنجد، M7) بقایای گیاه سالیکورنیا و M8) کمپوست پسماند شهری بود. سطوح بکار رفته از هر یک از تیمارها به ترتیب عبارت بودند از (7.5 و 15)، (2.5 و 5)، (1- پس از 3 چین زیر خاک، 2- تماما زیر خاک)، (5 و 10)، (5 و 10)، (2.5 و 5) و (10 و 20) تن در هکتار. در سال اول کشت شبدر انجام شد و در سالهای بعدی به ترتیب پیاز، باقلا، اسفناج و کلزا که از کشت های متداول منطقه است کشت شدند. بررسی نتایج نشان داد که مصرف مواد آلی تاثیر معنی داری بر عملکرد گیاه تا سه سال اول آزمایش داشته است. در پایان آزمایش، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک نیز اندازه گیری شد. هدایت الکتریکی و درصد رطوبت اشباع خاک، در تیمارهای مختلف نسبت به شاهد افزایش معنی داری داشت ولی وزن مخصوص ظاهری کاهش نشان داد. سایر خصوصیات خاک مانند درصد کربن و ازت آلی، مقدار فسفر و پتاسیم قابل جذب و همچنین میزان آب قابل استفاده در خاک، تفاوت معنی داری نسبت به شاهد نداشتند.

پتانسیل احیایی و pH از جمله خواص شیمیایی مهم و موثر بر حلالیت و قابلیت دسترسی عناصر غذایی خصوصا مس می باشد. در این تحقیق اثر غرقابی کردن بر شکلهای مختلف مس در 4 خاک مختلف از نظر pH بررسی شد. جهت کاهش شدیدتر پتانسیل احیایی خاکها از پودر خشک شده یونجه استفاده شد. نمونه های خاک شامل یک خاک اسیدی از مزرعه توتون، یک خاک خنثی از یک شالیزار اطراف مرداب انزلی و دو خاک آهکی از مزارع گندم و یونجه بودند. نمونه های خاک با مقادیر 0 و 2 درصد بقایای گیاهی بصورت پودر یونجه تیمار شد و در دو شرایط هوازی (60 درصد ظرفیت نگهداری آب خاک) و بی هوازی (سوسپانسیون 1:2.5 خاک به آب) به مدت 12 هفته در دمای 25 درجه سلسیوس نگهداری شد. نمونه های فرعی پس از 1 و 12 هفته برداشته شد و شکلهای مختلف مس با روش عصاره گیری دنباله ای تعیین شد. نتایج نشان داد که تقریبا در همه خاکها در هر دو شرایط هوازی و بی هوازی، مس محلول و تبادلی در اثر کاربرد بقایای گیاهی ابتدا افزایش و سپس تا حدودی کاهش یافت. افزودن بقایای گیاهی در شرایط بی هوازی در همه خاکها به جز خاک شالیزار غلظت مس متصل به اکسیدهای آهن بی شکل را به طور معنی داری افزایش و در شکل تتمه کاهش داد. تغییرات کم شکلهای مس در خاک شالیزار ممکن است به خاطر مقدار مواد آلی بیشتر و نیز شرایط غرقاب اولیه در مقایسه با سایر خاکها باشد. این تیمار همچنین سبب افزایش غلظت مس در شکل کربناتی تنها در دو خاک آهکی شد.به هر حال کاهش پتانسیل احیایی در اثر غرقابی نمودن خاکهای اسیدی و آهکی سبب افزایش شاخص تحرک مس شد که نشاندهنده افزایش قابلیت دسترسی مس در این شرایط می باشد.

هدف این تحقیق بررسی اثر مصرف همزمان نفت خام و شکل های نیتروژن بر دینامیک کربن و تعیین تاثیر ویژگی های خاک شنی بر روند آن بود. آزمایش به صورت فاکتوریل (4×3) و در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در سه تکرار و در شرایط آزمایشگاهی طی 126 روز انجام شد. برای این منظور، ابتدا نمونه های خاک شنی توسط سطوح صفر، 5 و 10 درصد نفت خام آلوده شده و سپس از نمک های نیتروژن دار نیترات پتاسیم، کلرید آمونیوم و مخلوطی از این دو نمک استفاده گردید. نمونه ها تا پایان آزمایش در دمای 1±25 درجه سلسیوس در داخل انکوباتور نگهداری شدند. سپس هر هفت روز یکبار نمونه های خاک به منظور انجام آزمایش تنفس میکروبی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد افزودن نیتروژن به خاک شنی سبب تحریک جوامع میکروبی خاک می شود. افزودن همزمان نفت خام و نیتروژن به خاک، اثرات تحریک کنندگی زیادی بر معدنی شدن کربن خاک داشت به طوری که تیمار NH4 و سطح %10 نفت خام بیشترین میزان معدنی شدن کربن را به خود اختصاص دادند. به طور خلاصه، نفت خام پس از اضافه شدن به خاک با جامعه خاکزیان اثرات متقابل مثبت و منفی برقرار می کند. با این حال، کاربرد نیتروژن در شکل مناسب در خاک های آلوده به نفت خام ممکن است سبب کاهش اثرات مضر ترکیبات هیدروکربنی بر جامعه ریزجانداران خاک گردد.

بررسی توزیع غلظت فلزات سنگین جهت پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست ضروری است. این تحقیق با هدف تهیه نقشه توزیع مکانی غلظت فلزات سنگین مس، کروم، آرسنیک و آنتیموان در استان همدان به وسعت 19546 کیلومتر مربع انجام شد. بدین منظور با استفاده از روش نمونه برداری سیستماتیک تصادفی طبقه بندی شده 286 نمونه خاک سطحی (20-0 سانتیمتری) جمع آوری گردید و غلظت کل این فلزات، خصوصیات خاک شامل pH، ماده آلی، درصد رس، سیلت و شن در آنها اندازه گیری شد. نقشه پهنه بندی غلظت فلزات آنتیموان، مس و کروم با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی و فلز آرسنیک با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل کروی، تهیه شد. تجزیه و تحلیل نقشه پهنه بندی فلزات سنگین مورد مطالعه ونقشه های کاربری اراضی و زمین شناسی منطقه، نشان داد عناصر آرسنیک، آنتیموان، مس و کروم عمدتا منشا زمین شناسی دارند.

وفور ارسنیک در خاکهای آهکی حوزه آبخیز دشت قروه به عنوان قطب کشاورزی استان کردستان آلودگی محصولات کشاورزی و تشدید آلودگی منابع آب منطقه را موجب می گردد. به منظور تعیین میزان تاثیر خصوصیات مختلف فیزیکو شیمیائی خاکهای منطقه بر حلالیت و در نتیجه سمیت ارسنیک، تعداد 8 پروفیل خاک در آلوده ترین منطقه حوزه آبخیز دشت قروه مورد نمونه برداری قرار گرفتند. تحلیل نتایج آزمایشات انجام شده بر روی 37 نمونه خاک نشان داد که تشکیل ارسنات به عنوان عمده ترین فراکسیون کمتر سمی ارسنیک دارای روابط معناداری با میزان شن، سیلت، کربن آلی، اکسیدهای آزاد آهن، نیترات و فسفات است. مقایسه این روابط مشخص کرد که معنادارترین این روابط مربوط به رابطه میان ارسنات و میزان اکسیدهای آزاد آهن (a=0.01 و r=0.748) می باشد که با توجه به مقادیر اندک اکسیدهای آزاد آهن در خاکهای مورد مطالعه اقداماتی نظیر اضافه کردن کودهای آهن و یا کاربرد نمکهای آهن به همراه اصلاح pH خاک در کنار محدود نمودن مصرف کودهای فسفاته و نیتراته می توانند به عنوان موثرترین راهکارهای کنترل آلودگی ارسنیک در منطقه به کار گرفته شوند.

اندازه گیری برخی از ویژگی های مهم خاک، ممکن است دشوار، بسیار وقت گیر و پرهزینه باشد. بنابراین، تخمین این گونه از ویژگی های خاک با استفاده از ویژگی های زودیافت خاک، می تواند مفید باشد. به این روابط، توابع انتقالی خاک (PTFs) می گویند. این پژوهش به منظور ایجاد توابع انتقالی خاک برای برآورد گنجایش زراعی (FC)، نقطه پژمردگی دائم (PWP) و گنجایش تبادل کاتیونی خاک (CEC) برای خاک های استان کرمان انجام شد. بنابراین، تعداد 100 نمونه خاک از مناطق مختلف استان کرمان (کرمان، بردسیر، رفسنجان، شهربابک، سیرجان و ارزوئیه بافت) و از لایه صفر تا 30 سانتی متر گرفته شد. سپس ویژگی های دیریافت (FC،PWP  و CEC) و زودیافت (درصد رس، سیلت، شن، آهک، ماده آلی و گچ) خاک ها اندازه گیری گردید. در روش رگرسیون، برای FC درصد رس، شن و گچ، برای PWP درصد رس و برای CEC درصد رس و ماده آلی، اثرات معنی داری در مدل های ایجادشده نشان دادند. ضرایب تبیین (R2) به ترتیب برای FC،PWP  و CEC برابر 0.86، 0.45 و 0.94 محاسبه شدند. بهترینPTFs ها توسط شبکه عصبی مصنوعی برای FC،PWP  و CEC با 6 لایه پنهان و در نظر گرفتن تمامی ورودی ها به دست آمد (ضریب تبیین به ترتیب برابر 0.98، 0.93 و 0.99). دقت در روش شبکه عصبی نسبت به روش رگرسیون بیش تر بود. نتایج نشان داد که اگر تعداد ویژگی های زودیافت اندازه گیری شده زیاد نباشند، می توان از مدل های رگرسیونی با دقت قابل قبولی استفاده کرد. اگر تعداد ویژگی های زودیافت اندازه گیری شده زیاد بود، آن گاه مدل شبکه عصبی، نتایج بسیار دقیق تری ارائه می نماید. دقت مدل شبکه عصبی با کاهش تعداد پارامترهای زودیافت (ورودی ها)، کاهش یافت.

فرآیندهای تخریب خاکدانه ها و پاشمان ذرات خاک از مهم ترین پیامدهای برخورد قطرات باران بر سطح خاک می باشند. این تحقیق به منظور بررسی تغییرات زمانی فرآیندهای تخریب و پاشمان در خاک بکر مارنی در استان زنجان انجام گرفت. آزمایش در هشت تیمار زمان بارندگی با سه تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی در سال 1389 انجام شد. برای این منظور پس از جمع آوری خاکدانه های با قطر 6 تا 8 میلی متر، خاکدانه ها در 24 جعبه مسطح به ابعاد 30 سانتی متر در 40 سانتی متر قرار داده شدند. جعبه ها در فواصل زمانی مختلف (7.5، 15، 22.5، 30، 37.5، 45، 52.5 و 60 دقیقه) زیر دستگاه شبیه ساز باران با شدت ثابت 40 میلی متر بر ساعت قرار گرفتند. میزان تخریب با مقایسه میانگین وزنی قطر خاکدانه ها قبل و بعد از بارندگی به روش الک خشک و میزان پاشمان از جمع آوری ذرات خاک پراکنده شده در اطراف جعبه ها طی هر رخداد بارندگی و تعیین وزن خشک آن ها به دست آمد. بر اساس نتایج رابطه مثبت معنی داری بین زمان بارندگی و تخریب خاکدانه (R2=0.99, p<0.01) و نیز پاشمان ذرات خاک (R2=0.95, p<0.05) وجود داشت. در ابتدای بارندگی (7.5) دقیقه میزان تخریب خاکدانه ها بیشتر از پاشمان ذرات خاک بود. با تداوم بارندگی، میزان پاشمان نیز به دنبال تخریب خاکدانه ها افزایش یافت و در زمان 45 دقیقه به دلیل تخریب بیشتر خاکدانه ها، سله در سطح نمایان شد. در این زمان، میزان تخریب و پاشمان تقریبا به اوج رسید. پس از این زمان، تشکیل سله از تخریب بیشتر خاکدانه ها و تا اندازه ای از پاشمان بیشتر ذرات جلوگیری کرد. بین میزان پاشمان ذرات و تخریب خاکدانه ها رابطه مثبت معنی دار (R2=0.98, p<0.05) وجود داشت.

به منظور بررسی اثر باکتریهای محرک رشد گیاه (PGPR) در افزایش عملکرد و بهبود برخی خواص کیفی قارچ دکمه ای (Agaricus bisporus) در بسترهای مختلف حاصل از ضایعات صنعتی و کشاورزی آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی به اجرا در آمد. تیمارهای مورد استفاده در این آزمایش شامل بسترهای حاوی کاه گندم به عنوان ماده اصلی و مکملهای پودر ضایعات ماهی، ضایعات کشتارگاه، ضایعات زیتون، کود گاوی و کود مرغی و دو سطح تلقیح با مخلوط باکتریهای باسیلوس و سودوموناس و شاهد (بدون تلقیح) بودند. نتایج نشان داد اثر نوع بستر، تلقیح باکتری و نیز اثرات متقابل آنها در سطح یک درصد بر وزن تر، درصد ماده خشک، غلظت عناصر غذایی و میزان پروتئین قارچ دکمه ای معنی دار بود، ولی بر میزان خاکستر و تعداد قارچ دکمه ای معنی دار نبود. قارچهای رشد یافته در بستر حاوی کود گاوی تلقیح شده با باکتریهای محرک رشد بیشترین وزن تر (751.5 گرم در واحد آزمایشی) و قارچهای پرورش یافته بر بسترهای حاوی ضایعات کشتارگاه بدون تلقیح باکتری کمترین وزن تر (592.6 گرم در واحد آزمایشی) را داشتند. همچنین بسترهای حاوی کود مرغی همراه با باکتری، بیشترین ماده خشک (7.1 درصد) و در مقابل بسترهای حاوی ضایعات ماهی بدون تلقیح باکتری کمترین میزان ماده خشک (4.43 درصد) را تولید کردند. بیشترین میزان پروتئین مربوط به بستر حاوی ضایعات ماهی تلقیح شده با باکتری (29.25 درصد) و کمترین میزان پروتئین مربوط به بستر حاوی کودگاوی بدون تلقیح (17.27 درصد) بود. قارچهای پرورش یافته در بستر حاوی ضایعات ماهی که با باکتریهای محرک رشدگیاه تلقیح شده بودند، بیشترین غلظت نیتروژن، فسفر، منیزیم و روی و مس را دارا بودند. درحالیکه بیشترین میانگین در مورد عنصر آهن مربوط به ضایعات زیتون تلقیح شده با باکتری بود. در این آزمایش تاثیر باکتریهای محرک رشد بر وزن تر، وزن خشک و میزان پروتئین قارچ دکمه ای مثبت و معنی دار بود.