نشریه پژوهشهای خاک (علوم خاک و آب)
سال بیست و ششم شماره 2 (تابستان 1391)

تحلیل 50 ساله روند تغییرات سطح زیر کشت، تولید و منابع آب دشواری افزایش سطح زیرکشت و تمرکز بر تولید بیشتر در واحد سطح برای تامین غذای مورد نیاز جمعیت رو به رشد را نشان می دهد. این امر موجب فشار بیشتر بر منابع خاک و به مخاطره افتادن دستیابی به تولیدپایدار و امنیت غذا بوده و توجه به حاصلخیزی خاک به عنوان کلید پایداری را بیش از پیش آشکار می نماید. مصرف بهینه کود (شیمیایی، آلی و زیستی) و تغذیه متعادل گیاه به عنوان مهمترین عوامل حاصلخیزکننده خاک از مهمترین دغدغه های بخش کشاورزی است. در این راستا دو مقوله توصیه وبرآورد کود به عنوان حلقه های اولیه و پایه ای نظام توصیه، برآورد، تامین، توزیع و مصرف کود در کشور مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ملاک های تشخیص وضعیت عناصر غذائی در خاک و گیاه و ارزیابی نتایج بیش از 20000 نمونه خاک نشان داد بالای 50 درصد خاک های کشور دچار کمبود یک یا چند عنصر غذایی می باشند. فقر مواد آلی از جمله مهمترین موانع پایداری حاصلخیزی خاک ها و تولید پایدار می باشد. از میان چهار راهبرد توصیه کود براساس آزمون خاک مشخص گردید تاکنون روش محدوه کفایت بیشترین سهم را در توصیه کودی کشور داشته و بدلیل کمبود اطلاعات سایر راهبردها شامل «انباشت تدریجی خاک از عناصر غذائی»، «نگهداشت عناصر غذایی خاک در یک محدوده معین» و «برقراری تعادل کاتیونی خاک» مورد توجه قرار نگرفته اند. بررسی روند توصیه کود بیانگر گذار از توصیه عمومی و منطقه ای به آزمون خاک همگام با تکمیل ساختار تحقیقاتی و آزمایشگاهی دارد به گونه ای که از دهه 70 شمسی بستر سازی برای توصیه بر مبنای آزمون خاک آغاز گردیده است. علاوه بر آزمون خاک به عنوان پایه توصیه کودی، اهمیت لحاظ سایر شرایط اقلیمی (خشکی، گرما)، خاکی (شوری) و گیاهی (کارائی ارقام) و مدیریت های زراعی (تناوب زراعی) در توصیه کودی نشان داده شد. خوشبختانه گام های اولیه برای تلفیق این عوامل در مدل کامپیوتری توصیه کودهای شمیائی و آلی برداشته شده که نیاز به پژوهش های تکمیلی دارد. از میان پنج مدل معرفی شده برای برآورد کود در ایران برآوردها عمدتا مبتنی بر مدل گیاه محور بوده و روندی تکاملی را با توجه به افزایش اطلاعات از وضعیت حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه طی می کند. مجموع برآوردها طی دهه های اخیر بیانگر نیاز بیشتر به کود در کشور بوده و بایستی میان نیاز به کل کود و نحوه مصرف آن در خاک تمایز قائل شد. لذا سیاست استفاده بهینه (مصرف متناسب با نیاز خاک و گیاه) همچنان سیاست محوری در مصرف کود بوده و بایستی بسترهای لازم برای تحقق بیش از پیش آن فراهم گردد. تحقیقات آزمون خاک و اجرای آن با مشکلاتی مواجه است که نیازمند یک برنامه ملی در سطح کشور برای بکارگیری جدی آزمون خاک از طریق آزمایشگاه های خاک و آب کشور و توزیع و مصرف علمی کود می باشد. بدین ترتیب سیاست مصرف بهینه قابل تحقق بوده و می توان به حفظ حاصلخیزی خاک، عملکرد مناسب و حفظ محیط زیست نائل گردید.

بالا بودن میزان آهک خاک علاوه بر نقشی که بر pH خاک دارد می تواند به صورت مستقیم یا غیر مستقیم بر قابلیت استفاده عناصر غذایی مورد نیاز گیاه تاثیر بگذارد. اکسیداسیون گوگرد با تولید اسید سولفوریک می تواند باعث کاهش pH خاک و در نتیجه انحلال و آزاد شدن برخی عناصر غذایی شود. به منظور بررسی تاثیر کود میکروبی گوگرد بر عملکرد و جذب عناصر غذایی توسط سویا و برای تعیین دقیق مقدار گوگرد مورد نیاز به منظور اجتناب از به هم خوردن تعادل عناصر غذایی در خاک یک آزمایش با سه تیمار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی (RCBD) در سه تکرار در ایستگاه تحقیقات قراخیل استان مازندران به صورت مزرعه ای انجام شد. گوگرد عنصری به صورت پودری در سه سطح S0، S1.5 و S3 که به ترتیب معادل 0، 5/1 و 3 تن در هکتار بود که در همه سطح ها مایه تلقیح تیوباسیلوس مصرف گردید. برای اندازه گیری میزان عناصر در برگ سویا، نمونه برگ در زمان گلدهی تهیه و پس از کامل شدن دوره رشد گیاه، میزان عملکرد نیز محاسبه شد. نتایج نشان داد که اثر سطوح گوگرد بر عملکرد دانه و غلظت فسفر در برگ در سطح یک درصد معنی دار است و بیشترین میزان عملکرد (2429 کیلوگرم در هکتار) و غلظت فسفر برگ (59/0 درصد) از مصرف سه تن گوگرد در هکتار بدست آمد. نتایج نشان داد که گوگرد اثر معنی داری بر افزایش غلظت آهن، منگنز، روی و مس برگ دارد و بیشترین غلظت این عناصر از مصرف سه تن گوگرد در هکتار بدست آمد که به طور معنی داری بیشتر از تیمار شاهد بود. افزایش سطوح گوگرد باعث کاهش pH خاک شد.

فرسایش خندقی از مهم ترین چالش های تهدید کننده تهیه غذا، سلامت انسان ها و بوم نظام است و این تاثیر در مناطقی که تغییرات کاربری اراضی و اقلیم وجود دارد مشهود تر است. هدف از تحقیق حاضر بررسی نقش عوامل ریخت شناسی، پوشش گیاهی و بارندگی بر پیشروی خندق در مراحل مختلف اندازه گیری است. روش تحقیق به صورت نمونه برداری در طی دو سال آبی1387-1389 و بعد از وقایع بارندگی 24 ساعته بیش از ده میلی متر است. بدین منظور با نصب شاخص در مقاطع مختلف خندق و در فاصله های صفر، 25، 50 و 70 درصدی از سرخندق، بعد از هر واقعه بارندگی، مشخصات ریخت شناسی و میزان پیشروی خندق اندازه گیری شد. نتایج نشان دادند که توسعه ی خندق به صورت غار مانند و از بخش میانی تا تحتانی در اثر لایه های سست و شکننده و وجود املاح و عناصر انحلال پذیر در این بخش و در نتیجه فرو ریختن سقف خندق بوده است. نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که از عوامل مورد بررسی همگی نقش مهمی در پیشروی خندق داشتند، به طوری که ضریب همبستگی بین سطح اعتماد 87 تا 92 درصد مشاهده شد. ترسیم نمودارهای پیشروی خندق در مراحل مختلف اندازه گیری در بعد از وقایع بارندگی نیز نشان داده است که خندق ها در مراحل دو و سه، گسترش بیشتری نسبت به مرحله اول داشته اند. هم چنین، وجود رس در خاک، خندق-های منطقه را تایید نمود، به طوری که میزان رس در لایه های B و C بیشتر از افق A بود که با توجه به خاصیت تورپذیری رس و تشکیل لایه دوگانه سبب دور شدن ذرات رس از یکدیگر و در نتیجه گسترش خندق شد. از نتایج حاصل از تحقیق چنین استنباط شد که شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک، پوشش گیاهی و بارندگی در کندن خاک و پیشروی خندق چه از نظر طولی و چه از نظر عرضی موثر بوده است.

در این تحقیق اثرات تنش شوری بر رشد و تثبیت بیولوژیک نیتروژن سه رقم گیاه سویا در شرایط گلخانه ای مورد بررسی قرار گرفت. ارقام سویای استفاده شده عبارت بودند از: سحر،گرگان 3 و جی کا. سطوح شوری بکار برده شده شامل آب هایی با شوری (شاهد(1 دسی زیمنس بر متر)،2/4، 5 و 8/5 دسی زیمنس بر متر) بودند. بدین منظور 48 عدد گلدان تهیه شد که در هر کدام4 کیلوگرم خاک آهکی با بافت لوم ریخته شد. سپس بذور سویایی که از قبل جوانه دار شده بودند به داخل حفرات ایجاد شده در گلدان ها منتقل شدند لازم به ذکر است که درون این حفرات از قبل باکتری Brady rhizobium japonicum ریخته شده بود. بعد از گذشت 10 روز و مستقر شدن گیاه تنش های شوری اعمال گردید. پس از گذشت یک ماه گیاهان مورد نظر برداشت شدند و مورد تجزیه قرار گرفتند. طرح آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب کاملا تصادفی در 4 تکرار انجام شد. نتایج حاصله حاکی از آن بود که تنش شوری سبب کاهش معنی دار از لحاظ آماری در ارتفاع اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و زیست توده کل و تعداد گره، درصد نیتروژن در اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی و جذب نیتروژن شد و این فاکتورها را کاهش داد.

کادمیم (Cd) از جمله آلاینده های خطرناکی است که امروزه با مصرف بی رویه کودهای شیمیایی فسفاته، غلظت آن در خاک های زراعی رو به افزایش می باشد. گیاه پالایی که همانا استفاده از گیاهان برای جذب، تجمع و سمیت زدایی آلاینده های خاک از طریق فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می باشد؛ از جمله راه کارهای کم هزینه و مطمئنی است که همواره برای حذف و یا کاهش غلظت های عناصر سنگین در خاک توصیه می گردد. یکی از معایب این روش رشد کم گیاهان منتخب برای زیست پالایی می باشد. استفاده از باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه (PGPR) بالاخص انواع مولد آنزیم ACC د آمیناز می تواند محدودیت رشد ناشی از وجود (Cd) را تعدیل بخشیده و با بهبود شاخص های رشد به زیست پالایی بهتر کادمیم در خاک کمک نماید. لذا به منظور بررسی تاثیر باکتری های محرک رشد بر کارایی زیست پالایی Cd توسط کلم زینتی (Brassica oleraceae var. viridis)، آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس در سال 1388 اجرا شد. در این آزمایش فاکتورهای تلقیح شامل، (1) تیمارشاهد بدون تلقیح، تیمار (2) تلقیح باکتری Pseudomonas fluorescens strain 169؛ تیمار (3) تلقیح باکتری P. putida strain 108؛ تیمار (4) تلقیح باکتری P. putida strain 11 تیمار (5) تلقیح باکتری P. putida strain 159؛ تیمار (6) تلقیح باکتری P. putida strain 4 و فاکتور غلظت Cd شامل سطوح صفر، 5، 10، 15، 30، 50 و 100 میلی گرم در کیلوگرم بود. پس از تلقیح باکتری ها با بذر و کشت آنها در خاک، مدیریت داشت در گلخانه انجام گرفت. پس از هفت ماه، برداشت اندام هوایی و ریشه کلم زینتی به طور مجزا انجام و در تمامی نمونه ها میزان Cdبا استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه-گیری گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که فاکتورهای تلقیح و غلظت Cd تاثیر معنی داری (P<0.01) بر رشد و تجمع غلظت Cd دراندام هوایی، ریشه و همچنین فاکتور جذب داشتند. با افزایش غلظت Cd، رشد اندام هوایی و ریشه کاهش یافت. تلقیح با باکتری ها به خصوص تیمار 5 توانست تا حدی این اثر را تعدیل کند. حداکثر غلظت Cd در ریشه 136 و در اندام هوایی 58 میلی گرم در کیلوگرم بر مبنای وزن خشک در بالاترین غلظت Cd (100 میلی گرم در کیلوگرم) با تیمار 6 بدست آمد. در حالی که حداکثر وزن خشک ریشه 96/1 گرم و وزن خشک اندام هوایی 53/12 گرم به ترتیب مربوط به تیمارهای 3 و 4 باکتریایی و سطوح 15 و 30 میلی گرم در کیلوگرم Cd خاک بود. در مجموع با توجه به تاثیر مایه تلقیح ها در افزایش جذب Cd توسط کلم زینتی، استفاده از مایه تلقیح می تواند به عنوان گزینه ای برای پالایش خاک های آلوده به Cd در غلظت های کم تا متوسط (کمتر از 50 میلی گرم در کیلوگرم خاک) باشد. در خاک های با غلظت بالای آلاینده، به علت افت زیاد قدرت انتقال Cd به شاخساره حتی در حضور باکتری، کاشت کلم زینتی توصیه نمی شود.

با توجه به نقش ارزنده کودهای زیستی (بیولوژیک) در بهبود خصوصیات فیزیکوشیمیایی و حاصلخیزی خاک ضرورت دارد تا در راستای کشاورزی پایدار نسبت به تامین سطح معقول این مواد در خاک جهت دستیابی به عملکرد بالقوه اقدام شود. لذا بدین منظور آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار، طی سالهای 86-1385 در ایستگاه ملی تحقیقات لوبیا خمین، با دو عامل: الف – سویه باکتری ریزوبیوم همزیست لوبیا شامل: 1- (L-216) 2- ((L-120 3- (L-39) 4- (L-58) 5- (L-109) 6- تیمار کودی مصرف 100 کیلو گرم نیتروژن در هکتار از منبع اوره و 7- تیمار بدون مصرف کود و ریزوبیوم (شاهد) و ب- رقم لوبیا قرمز شامل: 1- گلی 2- اختر و 3- D81083 اجرا گردید. در تمامی تیمارها مقدار 20 کیلوگرم در هکتار نیتروژن به عنوان استارتر مصرف شد. نتایج نشان داد که کاربرد ریزوبیوم تاثیر معنی داری بر ارتفاع بوته و تعداد غلاف در بوته، به ترتیب در سطح 1 و 5 درصد داشته است. در بین ارقام مورد آزمون نیز از نظر تعداد روز تا گلدهی، تعداد روز تا رسیدگی، ارتفاع بوته، وزن صد دانه، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، تعداد دانه در بوته، عملکرد دانه و غلظت نیتروژن دانه، در سطح 1 درصد معنی دار بود. همچنین اثر متقابل سویه های ریزوبیوم و ارقام لوبیا قرمز از نظر تعداد غلاف در بوته و درصد سطح سبز، به ترتیب در سطح 1 و 5 درصد معنی دار بود. در بین سویه های ریزوبیوم، سویه L-120 با میانگین عملکرد 2950 کیلوگرم در هکتار، بیشترین مقدار را به خود اختصاص داد که نسبت به تیمار کودی و شاهد به ترتیب 495 و 525 کیلوگرم در هکتار برتری داشت، ولی همان طور که ذکر گردید این برتری معنی دار نبود. در مورد رقم گلی، بیشترین عملکرد با متوسط 3190 کیلوگرم در هکتار از کاربرد سویه L-39، در مورد رقم اختر، بیشترین عملکرد با متوسط2692 کیلوگرم در هکتار از کاربرد سویه L-120 و در مورد لاین D81083، بیشترین عملکرد با متوسط 2678 کیلوگرم در هکتار از کاربرد سویه L-58، حاصل گردید.

باکتری های سودوموناس فلورسنت از مهمترین باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه می باشند که از طریق سازو-کارهای متعدد می توانند سبب افزایش رشد و عملکرد گیاهان شوند. در این تحقیق 40 سویه از سودوموناس های فلورسنت از نظر توان انحلال نمک های مختلف روی شامل ZnO، ZnS و ZnCO3 مورد ارزیابی قرار گرفتند. سویه-های حل کننده روی از نظر صفات محرک رشدی نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که 20 درصد سویه-های مورد آزمایش توان انحلال نمک های ZnCO3 و ZnO را دارا بودند و هیچ یک از سویه های باکتریایی نتوانستند ZnS را به صورت محلول درآورند. تمامی سویه های حل کننده روی توانایی تولید اکسین، سیدروفور و انحلال ترکیبات نامحلول فسفر را در محیط جامد و مایع دارا بودند. در بین سویه های مورد آزمایش تنها سویه 1P توان تولید آنزیم ACC-دآمیناز داشت. آزمایش تولید سیانید هیدروژن نشان داد که در بین 8 سویه تنها GRP3 توانایی تولید سیانید هیدروژن را دارد. تاثیر سویه های منتخب در بهبود جذب روی در یک آزمون گلخانه ای مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصله، سویه ی 19P به عنوان کارآترین سویه توانست در غلظت 500 میلی گرم در گیلوکرم نمک ZnCO3، غلظت روی را تا 1/50 میلی گرم در کیلوگرم اندام هوایی افزایش دهد. با توجه به آهکی بودن اکثر خاک ها در ایران، بخش عمده کودهای محلول روی به صورت غیرقابل استفاده در می آید. استفاده از این باکتری ها می تواند در افزایش کارایی کودهای شیمیایی روی در خاک موثر باشد.

تجمع نمک در خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک یکی از مهمترین تنش های غیر زنده ای است که به طور گسترده ای بر تولید گیاهان زراعی تاثیر می گذارد. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر سودوموناس های فلورسنت تولید کننده آنزیم ACC- دآمیناز بر رشد و میزان جذب عناصر غذایی کلزا در سطوح مختلف شوری اجرا شد. آزمایش بصورت فاکتوریل در پایه طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار در شرایط کنترل شده و در گلخانه صورت گرفت. فاکتور باکتری شامل سودوموناس فلورسنس، سویه های11 و 108 و سودوموماس پوتیدا سویه های 169 و 196 و یک تیمار بدون باکتری به عنوان شاهد، فاکتور شوری شامل شوری های 335/0 (به عنوان شاهد)، 5، 10و15 دسی-زیمنس بر متر از منبع آب شور طبیعی بود. نتایج نشان داد که تلقیح با باکتری های منتخب در تعدیل اثرات مضر شوری در دوره رشد رویشی و زایشی کلزا موثر بوده است. با افزایش در شوری جذب پتاسیم و کلسیم کاهش ولی، غلظت سدیم و کلر افزایش یافت. مقایسه میانگین نتایج نشان داد که در هر سطح شوری مورد مطالعه، تلقیح با سویه-های منتخب باکتری باعث کند شدن روند کاهش در میزان عناصر غذایی ضروری، زیست توده و عملکرد دانه در اثر شوری بوده است. به طوری که تلقیح باکتری های با توان تولید ACC دآمیناز، توانست مقدار جذب عناصر غذایی و عملکرد کلزا را در شرایط شور بهبود بخشد.