فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال ششم شماره 2 (پیاپی 16، تابستان 1395)

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال ششم شماره 2 (پیاپی 16، تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/08/02
  • تعداد عناوین: 10
|
  • علی اکبر صفری سنجانی، سیما نورمحمدی شفق صفحات 1-23
    سابقه و هدف
    کاربرد پلی اکریل آمید آنیونی همانند یک بهساز آلی به تنهایی و یا همراه با مواد آلی می تواند ویژگی های خاک را بهبود دهد. هدف از این پژوهش بررسی پیامد برخی از بهسازهای آلی بر میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و درصد رس پخش شونده در خاک بود.
    مواد و
    روش
    نمونه های لایه 30 سانتی متری رویین دو خاک شنی و رسی با مانده های یونجه و گندم (کوچکتر از 2 میلی متر) به اندازه 50 گرم در کیلوگرم وزن خشک خاک تیمار شدند. پلی اکریل آمید آنیونی نیز به گونه محلول به اندازه 0، 1/0، 2/0 و 4/0 گرم از بهساز در کیلوگرم خاک افزوده شد. سپس نمونه ها در رطوبت گنجایش کشاورزی در آزمایشگاه در تاریکی نگهداری شدند. در زمان های 1، 5، 10، 20، 30، 45، 60، 75 و 90 روز از خاک ها نمونه برداری شد و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و درصد رس پخش شونده اندازه گیری شد. میانگین داده های بدست آمده از نمونه های 1 و 5 روزه برای هفته نخست جداگانه آزمون شدند و نمونه های 10 و 20 روزه برای بازه زمانی 10 تا 20 روز، و به همین گونه بازه زمانی 30 تا 45 روز، بازه زمانی 60 تا 75 روز نیز جداگانه آزمون شدند. داده های بدست آمده از نمونه های برداشت شده در زمان 90 روز برای زمان 90 روز جداگانه آزمون شد. برای هر یک از بازه های زمانی یادشده فاکتورهای آزمایش در طرح کاملا تصادفی، مانده گیاهی در سه سطح و پلی اکریل آمید در چهار سطح بود.
    یافته ها
    افزودن مانده های گیاهی و پلی اکریل آمید به خاک، مایه کاهش درصد رس پخش شونده در هر دو خاک رسی و شنی شد. پیامد این بهسازهای آلی بر کاهش درصد رس پخش شونده خاک ها هم کردار بود و کمترین درصد رس پخش شونده در کاربرد همزمان آنها در خاک اندازه گیری شد. میانگین وزنی قطر خاکدانه ها در هر دو خاک، با افزودن مانده های گیاهی به گونه چشم گیری افزایش یافت که این پیامد سودمند در تیمار کاه گندم، بیشتر بود. در هر دو خاک دیده شد که در خاک بدون مانده گیاهی، کاربرد پلی اکریل آمید مایه افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه ها شد. دربرابرآن در خاک سنگین تیمار شده با کاه گندم و کاه یونجه، کاربرد پلی اکریل آمید پیامد زیانباری بر میانگین وزنی قطر خاکدانه ها داشت، ولی این پیامد زیانبار در خاک شنی لومی دیده نشد. میانگین وزنی قطر خاکدانه ها در خاک رسی در همه تیمارها از هفته نخست تا بازه زمانی 10 تا 20 روز افزایش و سپس دوباره کاهش یافت. درصد رس پخش شوند روندی وارونه داشت و کمترین آن در بازه زمانی 10 تا 20 روز اندازه گیری شد. دگرگونی زمان میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و درصد رس پخش در خاک شنی همانند آن در خاک رسی بود ولی زمان رخداد بیشترین میانگین وزنی خاکدانه و کمترین درصد رس پخش شونده کمی دیرتر (بازه 30-45 روز) بود.
    نتیجه گیری
    هر چند کاربرد جداگانه مانده های گیاهی و پلی اکریل آمید مایه افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه ها می شود، ولی کاربرد همزمان آنها پادکردار است. کاربرد پلی اکریل آمید در خاک سنگین تیمار شده با کاه گندم و کاه یونجه میانگین وزنی قطر خاکدانه ها را کاهش داد. مانده های گیاهی از راه زیستی و پلی اکریل آمید بویژه در خاک های رسی از راه فیزیکوشیمیایی مایه پیدایش و پایداری خاکدانه ها می شود. بنابراین پیامد کاربرد آنها هم کردار نیست. این رخداد شاید وابسته به واکنش پلی اکریل آمید با رس های خاک باشد که در خاک های تیمار شده با مانده های گیاهی از برهم کنش سودمند زیستی رس ها و ماندهای گیاهی در خاکدانه سازی جلوگیری کرده است.
    کلیدواژگان: پلی اکریل آمید، رس پخش شونده، مانده های گیاهی، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها
  • عزیز مجیدی صفحات 25-44
    گوگرد، عنصری پرمصرف و ضروری بوده که بر رشد گیاه، کیفیت و سلامت محصولات کشاورزی موثر است. این تحقیق ، با هدف بررسی اثر مقادیر و منابع گوگرد بر رشد و کیفیت میوه سیب رقم زرد در استان آذربایجان غربی انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار به مدت چهار سال زراعی (86-1382) انجام گرفت. هر درخت با دو منبع گوگرد (آلی و معدنی) در سه سطح صفر، دو و چهار کیلوگرم مورد تغذیه قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر سطوح گوگرد بر pH خاک و قابلیت استفاده عناصر فسفر، آهن و روی در خاک معنی دار بود. کمترین pH و بیشترین قابلیت استفاده فسفر، روی و آهن با مصرف چهار کیلوگرم گوگرد بدست آمد. نتایج تجزیه برگ مشخص کرد که رابطه بین سطوح گوگرد و غلظت عناصر غذائی به جز کلسیم و منیزیم، معنی دار بود. تغذیه گوگرد، غلظت عناصر نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز، روی و مس را در برگ نسبت به شاهد افزایش داد. گوگرد مصرفی تاثیری بر سفتی بافت میوه نداشت. با این وجود بالاترین وزن، درصد مواد جامد محلول و اسیدیته کل میوه در تیمار مصرف چهار کیلوگرم گوگرد از منبع آلی حاصل شد. مقدار کلروفیل بطور معنی داری با سطوح گوگرد افزایش یافت. بیشترین میزان کلروفیل در تیمار دو کیلوگرم گوگرد از منبع آلی بدست آمد. نتایج این تحقیق پیشنهاد می کند که گوگرد به عنوان یک عنصر غذائی کلیدی، نقش مهمی در تعادل تغذیه ای، بهبود کمیت و کیفیت سیب در خاک های آهکی دارد.
    کلیدواژگان: سیب (Malus domestica L، )، کلروفیل، عناصر غذائی برگ، pH خاک، کوددهی گوگرد
  • رضا قربانی نصرآبادی صفحات 45-64
    سابقه و هدف
    تثبیت بیولوژیک نیتروژن فرآیندی زیستی است که منجر به تبدیل نیتروژن مولکولی هوا به شکل قابل استفاده گیاه شده نیاز نیتروژنی گیاهان را برطرف کرده و می تواند تا اندازه زیادی جایگزین کودهای شیمیایی شود. از سوی دیگر، خاک های آهکی به-دلیل pH بالا معمولا حاوی مقادیر کمی از عناصر غذایی قابل استفاده گیاه می باشند و استفاده از باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه می تواند قابلیت استفاده عناصر غذایی را بهبود بخشد.. تشکیل گره به وسیله باکتری های ریزوبیومی در سویا و برقراری همزیستی آن ها متاثر از عوامل مختلفی در خاک است. هدف از این پژوهش جداسازی و غربالگری باکتری های ریزوبیومی همزیست با گره های ریشه ای سویا، ارزیابی توان مقاومت به برخی از تنش ها و توان تولید برخی متابولیت های محرک رشد و بازدارنده عوامل بیماریزا در باکتری های منتخب بود.
    مواد و روش ها
    گره های ریشه ای سویا از 21 مزرعه در نقاط مختلف استان گلستان جمع آوری شدند. گره های ریشه ای سالم با استفاده از اتانول 95 درصد (30 ثانیه) و سپس غوطه ورکردن آنها در هیپوکلریت سدیم 5/2 درصد به مدت 3-2 دقیقه ضدعقونی سطحی شده و در نهایت 7 بار با استفاده از آب مقطر استریل شستشو شدند. گره های استریل با استفاده از یک میلی لیترآب استریل در لوله های آزمایش له شده و سوسپانسیون حاصل در محیط کشتYMA حاوی کنگو رد کشت داده شد. پلیت های تلقیح شده در دمای 28 درجه سلسیوس به مدت 6-3 روز خوابانیده شدند. آزمون گره زایی گیاه با استفاده از 21 جدایه ریزوبیومی و در گلدان های شنی انجام پذیرفت. جدایه های مختلف ریزوبیومی از نظر تحمل به تنش ها (شوری، خشکی، دما،)، مقاومت به علف کش ها و آنتی بیوتیک ها، تولید آنزیم های هیدرولیتیک، سیدروفور و سیانید هیدروژن غربالگری شدند.
    یافته ها
    تست گره زایی نشان داد که تنها 11 جدایه از 21 جدایه مورد بررسی بر روی ریشه های گیاه سویا گره تشکیل دادند. فقط سه جدایه سیدروفور تولید نموده و هیچ یک از جدایه ها توان تولید سیانید هیدروژن را نداشتند. نتایج نشان داد که همه جدایه ها تا 5 درصد NaCl را تحمل نمودند. ارزیابی تحمل دمایی نشان داد که تنها جدایه های شماره 2 و 16 به دمای 42 درجه سلسیوس حساس بوده و بقیه جدایه ها به خوبی در این دما رشد نمودند. همه جدایه های مورد بررسی به آنتی بیوتیک تتراسایکلین حساس بوده در حالی که آنتی بیوتیک-های کلرامفنیکل و استرپتومایسین اثر بازدارندگی بر رشد جدایه های رایزوبیومی نداشتند.. اثر بازدارندگی علف کش تریفلورالین بر رشد جدایه های رایزوبیومی بیشتر از سوپر گالانت بود. تنش خشکی اعمال شده به وسیله پلی اتیلن گلیکول تاثیر منفی بر رشد جدایه های رایزوبیومی داشت و شدت آن به سطح خشکی و جدایه رایزوبیومی بستگی داشت. توانمندی ترشح آنزیم های هیدرولیتیک نشان داد که 2/14، 8/42 و 6/47 در صد از جدایه ها به ترتیب آنزیم های آلفا-آمیلاز، سلولاز و پروتئاز تولید نمودند.
    نتیجه گیری
    ویژگی های افزاینده رشدی گیاه در جدایه های باکتریایی بررسی شده در این پژوهش نشان داد که برخی از جدایه ها توانایی بهره گیری بالقوه به عنوان باکتری افزاینده رشد گیاه را دارا می باشند. آن دسته از جدایه های توانمند در تولید سیدروفور و ترشح آنزیم های پروتئاز، آمیلاز و سلولاز وهم چنین جدایه های توانمند جهت رشد تحت شرایط تنشی مختلف می توانند به عنوان جدایه های بالقوه در تولید مایه تلقیح جهت بررسی توانمندی تثبیت نیتروژن آنها در سیستم همزیستی سویا-ریزوبیوم در کشت گلدانی و مزرعه ای مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: سیدروفور، سیانید هیدروژن، آنتی بیوتیک، علف کش، سلولاز
  • وحیدرضا جلالی، ابراهیم باباییان صفحات 65-82
    سابقه و هدف
    مقدار کربن آلی خاک به عنوان یکی از مهمترین ویژگی های خاک، اهمیت بسیاری در توسعه و مدیریت پایدار کشاورزی دارد. مقدار مواد آلی خاک که عموما بر اساس مقدار کربن آلی آن اندازه گیری می شود، معمولا به عنوان شاخص کلیدی کیفیت و عملکرد خاک قلمداد می گردد (24). وجود مواد آلی مکفی خاک، تاثیرات مثبتی بر باروری خاک، ظرفیت نگهداشت آب خاک و ترسیب کربن دارد (35؛ 26؛ 25؛ 30). تحقیقات اخیر نشان داده است که فعالیت های انسانی همانند عملیات مکانیکی کاشت و فعالیت های توسعه ای اقتصادی منجر به درخطر افتادن محتوای مواد آلی خاک شده است (23؛ 22). بنابراین پایش مستمر میزان کربن آلی خاک می تواند نقشی مهمی در کنترل کیفیت و عملکرد خاک داشته باشد. از آنجا که روش های معمول آزمایشگاهی اندازه گیری کربن آلی خاک، به ویژه در مقیاس های مکانی بزرگ، عمدتا پرهزینه و زمان بر هستند به همین دلیل، روش های ارزیابی سریع، کم هزینه و با دقت میزان کربن آلی خاک، می تواند یک اقدام بسیار ارزشمند برای مدیریت بلندمدت خاک باشد. هدف از انجام این پژوهش مطالعه رفتار طیفی خاک به منظور برآورد مقدار کربن آلی خاک با استفاده از روش های رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) و رگرسیون حداقل مربعات جزئی توام با بازنمونه گیری (bagging-PLSR) و نیز بررسی اثر روش های مختلف پیش پردازش داده های طیفی بر دقت برآورد کربن آلی خاک بود.
    مواد و روش ها
    تعداد 200 نمونه خاک در مقیاس حوزه آبخیز (داده های واسنجی) و 40 نمونه در مقیاس مزرعه (داده های اعتبارسنجی) از دو عمق خاک (صفر تا 10 و 10 تا 30 سانتیمتر خاک) به صورت نمونه برداری مرکب در یک شعاع 10 متری جمع آوری و پس از هوا خشک کردن از الک 2 میلی متر عبور داده شد. برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. پس از آن، بازتاب طیفی خاک در گستره مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی (2500-350 نانومتر) با استفاده از دستگاه اسپکترو رادیومتر اندازه گیری و ارتباط بین 2000 باند با مقدار کربن آلی خاک مورد بررسی قرار گرفت.
    یافته ها
    بر اساس نتایج به دست آمده، بهترین روش های پیش پردازش به منظور واسنجی مدل PLSR شامل حذف روند به روش موجک (94/1=RPD) و SNV توام با فیلتر میانه (92/1=RPD) بود. تعداد فاکتور مناسب مدل های تخمینگر در دو روش PLSR و bagging-PLSR برابر 17 بدست آمد. نتایج اعتبارسنجی مدل ها به ازای تمامی روش های پیش پردازش نشان داد، روش های PLSR و bagging-PLSR به ترتیب با گستره مقادیر RMSE برابر با % 11/1-167/0 و % 03/1-142/0 در برآورد مقدار کربن آلی خاک همراه بودند. همچنین، به ازای مقادیر کربن آلی >2/1 درصد، دقت تخمین در هر دو روش کاهش یافت.
    نتیجه گیری
    یافته های پژوهش نشان داد که استفاده از بازتاب طیفی خاک در محدوده مرئی، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز میانی(VIS، NIR و SWIR) می تواند مقدار کربن آلی خاک را مورد مطالعه قرار دهد. همچنین منحنی های طیفی خاک های مختلف سه مشخصه جذب در طول موج های 1414، 1913 و 2207 نانومتر را نشان داد که مربوط به مقدار آب موجود در شبکه کانی های رسی خاک و رطوبت هیگروسکوپی خاک بوده و می تواند به عنوان مشخصه های منحصربه فرد هر خاک محسوب شود. این باندها اهمیت زیادی در برآورد مقدار کربن آلی خاک دارند. پیش پردازش داده های طیفی خاک و انتخاب مناسب ترین روش پیش پردازش، یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر دقت روش های رگرسیون حداقل مربعات جزئی(PLSR) و رگرسیون حداقل مربعات معمولی با بازنمونه گیری(bagging-PLSR) در برآورد مقدار کربن آلی خاک بود. بر اساس نتایج به دست آمده، روشbagging-PLSR نسبت به روش PLSR دقت بالاتری در برآورد مقدار کربن آلی خاک نشان داد.
    کلیدواژگان
    بازتاب طیفی خاک؛ پیش پردازش طیفی؛ رگرسیون حداقل مربعات جزئی؛ کربن آلی خاک
    عنوان مقاله [English]
    Estimating Soil Organic Carbon Using Hyperspectral Data in Visible، Near-infrared and Shortwave-infrared (VIS-NIR-SWIR) Range
    چکیده [English]
    Background and objectives: Soil organic carbon is a main soil property and particularly important for development and sustainable management of agricultural systems. Soil Organic Matter content، which is typically measured in the form of soil organic carbon SOC content، is commonly regarded as a key indicator of soil quality and utilization (Liu et al.، 2015). The presence of SOM has been proved to be beneficial for soil productivity، water holding capacity، and carbon sequestration (Prescott et al.، 2000; Munson and Carey، 2004; Seely et al.، 2010; Six and Paustian، 2014). Earlier studies showed that SOM is vulnerable to anthropogenic activities such as farming practices، and other economic development activities (Huang et al.، 2007; Kissling et al.، 2009; Mao، et al.، 2014). Conventional laboratory analyses for measuring soil organic carbon، especially in large scale، are expensive and time consuming. For this reason، fast and accurately assess the amount of organic carbon can be a very valuable measure for long-term management of soil. The objectives of this study were: i) studying of proximal spectral reflectance of soils for estimating soil organic carbon by PLSR and bagging-PLSR methods and ii) investigating the effects of different preprocessing methods on performance of estimated soil organic carbon.
    Materials and methods: A total of 200 composite soil samples on watershed scale (calibration data) and 40 soil samples on farm scale (validation data) from two different depth (0-10 and 10-30 cm) collected within a radius of 10 meters and after air drying، they were passed through 2 mm sieve. Some physicochemical characteristics of soils were measured in the laboratory. Consequently، proximal spectral reflectance of the soil samples within the VIS-NIR and SWIR (400-2500 nm) range was measured using a handheld spectroradiometer apparatus and correlation between 2000 bands and soil organic carbon were determined.
    Results: Results indicated that the best preprocessing methods to calibrate PLSR model were wavelet deterending (RPD=1.94) and SNV with median filter (RPD=1.92). The best PLSR and bagging-PLSR model for the estimation was obtained with 17 factors. Bagging-PLSR method has high performance (RMSE=0.142-1.03 %) than PLSR method (RMSE=0.167-1.11 %) for estimating soil organic carbon. In both methods، the accuracy was decreased while soil organic carbon was bigger than 1.2 percent.
    Conclusion: Using the soil spectral reflectance in the range of VIS، NIR and SWIR can examine the soil organic carbon. The spectral curves of different soils showed three absorbance properties at wavelengths 1414، 1913 and 2207 that was the amount of water in clay network and soil hygroscopic water، so they can be considered as a unique characteristics for each soil. These spectral bands are very important to estimate the amount of soil organic carbon. Soil spectral data pre-processing and selection of the most suitable pre-processing method was one of the most important factors affecting the accuracy of bagging-PLSR and PLSR method to estimate the amount of soil organic carbon. Based on the results، the method of bagging-PLSR showed higher accuracy than the PLSR method to estimate the amount of soil organic carbon.
    کلیدواژگان [English]
    Soil spectral reflectance، Spectral preprocessing، PLSR، Soil organic carbon
    سابقه و هدف
    مقدار کربن آلی خاک به عنوان یکی از مهمترین ویژگی های خاک، اهمیت بسیاری در توسعه و مدیریت پایدار کشاورزی دارد. مقدار مواد آلی خاک که عموما بر اساس مقدار کربن آلی آن اندازه گیری می شود، معمولا به عنوان شاخص کلیدی کیفیت و عملکرد خاک قلمداد می گردد (24). وجود مواد آلی مکفی خاک، تاثیرات مثبتی بر باروری خاک، ظرفیت نگهداشت آب خاک و ترسیب کربن دارد (35؛ 26؛ 25؛ 30). تحقیقات اخیر نشان داده است که فعالیت های انسانی همانند عملیات مکانیکی کاشت و فعالیت های توسعه ای اقتصادی منجر به درخطر افتادن محتوای مواد آلی خاک شده است (23؛ 22). بنابراین پایش مستمر میزان کربن آلی خاک می تواند نقشی مهمی در کنترل کیفیت و عملکرد خاک داشته باشد. از آنجا که روش های معمول آزمایشگاهی اندازه گیری کربن آلی خاک، به ویژه در مقیاس های مکانی بزرگ، عمدتا پرهزینه و زمان بر هستند به همین دلیل، روش های ارزیابی سریع، کم هزینه و با دقت میزان کربن آلی خاک، می تواند یک اقدام بسیار ارزشمند برای مدیریت بلندمدت خاک باشد. هدف از انجام این پژوهش مطالعه رفتار طیفی خاک به منظور برآورد مقدار کربن آلی خاک با استفاده از روش های رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) و رگرسیون حداقل مربعات جزئی توام با بازنمونه گیری (bagging-PLSR) و نیز بررسی اثر روش های مختلف پیش پردازش داده های طیفی بر دقت برآورد کربن آلی خاک بود.
    مواد و روش ها
    تعداد 200 نمونه خاک در مقیاس حوزه آبخیز (داده های واسنجی) و 40 نمونه در مقیاس مزرعه (داده های اعتبارسنجی) از دو عمق خاک (صفر تا 10 و 10 تا 30 سانتیمتر خاک) به صورت نمونه برداری مرکب در یک شعاع 10 متری جمع آوری و پس از هوا خشک کردن از الک 2 میلی متر عبور داده شد. برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. پس از آن، بازتاب طیفی خاک در گستره مرئی، مادون قرمز نزدیک و میانی (2500-350 نانومتر) با استفاده از دستگاه اسپکترو رادیومتر اندازه گیری و ارتباط بین 2000 باند با مقدار کربن آلی خاک مورد بررسی قرار گرفت.
    یافته ها
    بر اساس نتایج به دست آمده، بهترین روش های پیش پردازش به منظور واسنجی مدل PLSR شامل حذف روند به روش موجک (94/1=RPD) و SNV توام با فیلتر میانه (92/1=RPD) بود. تعداد فاکتور مناسب مدل های تخمینگر در دو روش PLSR و bagging-PLSR برابر 17 بدست آمد. نتایج اعتبارسنجی مدل ها به ازای تمامی روش های پیش پردازش نشان داد، روش های PLSR و bagging-PLSR به ترتیب با گستره مقادیر RMSE برابر با % 11/1-167/0 و % 03/1-142/0 در برآورد مقدار کربن آلی خاک همراه بودند. همچنین، به ازای مقادیر کربن آلی >2/1 درصد، دقت تخمین در هر دو روش کاهش یافت.
    نتیجه گیری
    یافته های پژوهش نشان داد که استفاده از بازتاب طیفی خاک در محدوده مرئی، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز میانی(VIS، NIR و SWIR) می تواند مقدار کربن آلی خاک را مورد مطالعه قرار دهد. همچنین منحنی های طیفی خاک های مختلف سه مشخصه جذب در طول موج های 1414، 1913 و 2207 نانومتر را نشان داد که مربوط به مقدار آب موجود در شبکه کانی های رسی خاک و رطوبت هیگروسکوپی خاک بوده و می تواند به عنوان مشخصه های منحصربه فرد هر خاک محسوب شود. این باندها اهمیت زیادی در برآورد مقدار کربن آلی خاک دارند. پیش پردازش داده های طیفی خاک و انتخاب مناسب ترین روش پیش پردازش، یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر دقت روش های رگرسیون حداقل مربعات جزئی(PLSR) و رگرسیون حداقل مربعات معمولی با بازنمونه گیری(bagging-PLSR) در برآورد مقدار کربن آلی خاک بود. بر اساس نتایج به دست آمده، روشbagging-PLSR نسبت به روش PLSR دقت بالاتری در برآورد مقدار کربن آلی خاک نشان داد.
    کلیدواژگان: بازتاب طیفی خاک، پیش پردازش طیفی، رگرسیون حداقل مربعات جزئی، کربن آلی خاک
  • محسن سیلسپور، احمد گلچین، محمود رضا روزبان صفحات 83-100
    شوری یکی از مهمترین فاکتورهای محدودکننده تولید محصولات کشاورزی است، چرا که بیشتر گیاهان زراعی و باغی نسبت به شوری حساس هستند. از طرف دیگر، سطح قابل توجهی از اراضی جهان تحت تاثر شوری است و این سطح روز به روز در حال افزایش است. به منظور ارزیابی تحمل به شوری در دو رقم زیتون زرد و میشن، آزمایشی با پنج سطح شوری (صفر، 4، 8، 12و 16 دسی زیمنس بر متر) در محیط کشت بدون خاک با 10 تیمار و چهار تکرار به صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی اجرا شد. وزن خشک اندام های هوایی و ریشه، نسبت وزن خشک اندام های هوایی به ریشه و طول شاخساره در هر دو رقم در اثر شوری به طور معنی داری کاهش یافت و این کاهش در رقم زرد به طور معنی داری بیشتر بود. وزن خشک ساقه، برگ و ریشه در سطح شوری 16 دسی زیمنس بر متر، به ترتیب 80، 80 و 69 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش معنی داری نشان دادند. از بین شاخص های مختلف رشد، سطح برگ بیشترین و طول میانگره کمترین حساسیت به شوری را نشان دادند. کاهش 25 درصدی سطح برگ در رقم زرد در شوری 3/2 دسی زیمنس بر متر و در رقم میشن در شوری 0/5 دسی زیمنس بر متر اتفاق افتاد. کاهش 25 درصدی عملکرد نسبی وزن خشک ساقه، وزن خشک برگ و ریشه در رقم زرد به ترتیب در شوری های 8/2، 9/2 و 4/4 دسی زیمنس بر متر و در رقم میشن در شوری های 3/5، 1/6 و 9/6 دسی زیمنس بر متر اتفاق افتاد. سطح نسبی ، تعداد نسبی ، رطوبت نسبی و شاخص نسبی کلروفیل برگ های جدید با شوری رابطه رگرسیونی داشتند. شیب خط برازش در مورد این صفات نیز در رقم زرد منفی تر از رقم میشن بود که موید کاهش بیشتر متغیرهای وابسته سطح نسبی، تعداد نسبی، رطوبت نسبی و شاخص نسبی کلروفیل برگ های جدید با متغیر مستقل شوری در این رقم بود. کاهش 25 درصدی سطح نسبی، تعداد نسبی و رطوبت نسبی برگ های جدید و شاخص نسبی کلروفیل برگ های جدید در رقم میشن در شوری های 06/5، 51/5، 39/20 و 5/11 و در رقم زرد در شوری های 33/2، 81/2، 15 و61/8 اتفاق افتاد که حاکی از حساسیت بیشتر شاخصهای رشد در رقم زرد نسبت به شوری بود. از بین شاخص های مختلف رشد، سطح برگ بیشترین و طول میانگره کمترین حساسیت به شوری را نشان دادند. در مجموع، اگر عملکرد نسبی وزن خشک کل گیاه را به عنوان شاخص تحمل به شوری گیاه در نظر بگیریم، شیب خط برازش این شاخص با شوری در رقم زرد منفی تر از رقم میشن بود که موید حساسیت بیشتر این رقم به شوری بود. هم چنین کاهش 25 درصدی عملکرد نسبی وزن خشک کل گیاه در رقم میشن در شوری 0/7 و در رقم زرد در شوری 6/3 دسی زیمنس بر متر اتفاق افتاد. در مجموع، ارزیابی شاخص های رشد و بررسی حساسیت آنها به شوری نشان داد که رقم میشن در مقایسه با رقم زرد از تحمل بیشتری نسبت به شوری برخوردار است و برای کشت در نواحی با آب و خاک شور قابل توصیه است.
    کلیدواژگان: تحمل، حساسیت، رگرسیون، زیتون، شوری
  • نگار یزدانی جهرمی، محمد هادی فرپور، مصطفی کریمیان اقبال صفحات 101-118
    سابقه و هدف
    زئولیت از جمله کانی های رسی آلومینوسیلیکات آبدار آنیونی با فرم ساختمانی سه بعدی است که کاربردهای فراوانی در رفع آلودگی خاک ها، رسوبات و منابع آب از عناصر سنگین دارد. این پژوهش با هدف بررسی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، کانی شناسی رسی و میکرومورفولوژیکی خاک های برش طولی رفسنجان- سرچشمه در قالب یک ردیف پستی بلندی و مواد مادری انجام گرفت.
    مواد و روش ها
    منطقه مورد مطالعه از پدیمنت های پوشیده واقع در جنوب غربی رفسنجان شروع و تا 65 کیلومتری جنوب غربی این شهر یعنی منطقه سرچشمه امتداد دارد. رژیم های رطوبتی و حرارتی منطقه به ترتیب اریدیک و مزیک می باشند. در این پژوهش ابتدا با استفاده از نقشه های توپوگرافی، نقشه های زمین شناسی و تصاویر ماهواره ای گوگل ارت، اشکال اراضی و سازندهای زمین شناسی موجود در منطقه شناسایی شدند. اشکال مختلف اراضی شامل پدیمنت پوشیده (خاکرخ 1)، پدیمنت سنگی (خاکرخ های 2 و 3) و کوه (خاکرخ های 4، 5، 6 و 7) هستند. شکل اراضی پدیمنت پوشیده از رسوبات سنگریزه ای جوان، پدیمنت سنگی از آرکوزها و توف ها و کوه از سنگ های تراکی-بازالتیک و دولریتیک تشکیل شده اند. در مجموع هفت خاکرخ متاثر از سازندهای مختلف زمین شناسی در اشکال اراضی فوق الذکر حفر، نمونه برداری و تشریح گردید. خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، کانی شناسی رسی و میکرومورفولوژی نمونه های خاک تعیین و در نهایت خاک ها با استفاده از سیستم های رده بندی آمریکایی و طبقه بندی جهانی رده بندی شدند.
    یافته ها
    بر اساس بررسی های صحرایی و آزمایشگاهی، افق های مشخصه کلسیک، ژیپسیک، آرجیلیک و کمبیک در این خاک ها شناسایی شدند. زیرگروه های تیپیک هاپلوکلسیدز، تیپیک کلسی آرجیدز، تیپیک توری ارتنتس و تیپیک هاپلوکمبیدز بر اساس سامانه رده بندی آمریکایی جدا شدند. در سامانه رده بندی جهانی خاک ها در گروه های مرجع کمبی سول، کلسی سول و رگوسول جای گرفتند. تشکیل افق Btk در خاکرخ های 4 و 5 به اقلیم مرطوب گذشته نسبت داده شد. بررسی مقاطع نازک کانی خاکستری زئولیت به شکل کاملا شعاعی (مخروطی شکل) با خاموشی موازی را نشان داد. عوارض خاک ساخت کربنات کلسیم به صورت پوشش، پوشش های زیرسطحی و نودول، عوارض خاک ساخت گچ به صورت عدسی شکل و صفحات در هم قفل شده و رس به صورت پوشش های رسی در مقاطع نازک شناسایی شدند. کانی شناسی بخش رس خاک های منطقه مورد مطالعه حاکی از وجود کانی های رسی کائولینیت، ایلیت، پالی گورسکیت و اسمکتیت می باشد. سازندهای حاوی زئولیت منطقه حضور شابازیت با پیک های رده اول، دوم و سوم 0/64، 0/59 و 0/29 نانومتر و ناترولیت با پیک های رده اول و دوم 0/42 و 0/3 نانومتر را همراه با ناخالصی های کلسیت و کوارتز نشان دادند. زئولیت نوع ناترولیت در خاک های منطقه مورد مطالعه شناسایی شد که در خاک نسبت به فاصله از سازند زمین شناسی حاوی زئولیت روند کاهشی نشان داد. منشا کانی زئولیت در خاک-های منطقه مورد مطالعه به ارث رسیده از مواد مادری می باشد.
    نتیجه گیری
    نتایج تحقیق نمایانگر نقش مهم پستی بلندی و مواد مادری در تغییرپذیری خصوصیات خاک ها می باشد.
    کلیدواژگان: اقلیم گذشته، ایران مرکزی، پستی بلندی و مواد مادری، شابازیت، ناترولیت
  • یاسر صفری، محمد امیر دلاور، عیسی اسفندیارپور بروجنی، محمدحسن صالحی، حمیدرضا اولیایی صفحات 119-133
    سابقه و هدف
    همگام با رشد روزافزون صنعت و فناوری، ورود آلاینده های زیست محیطی و در صدر آنها فلزات سنگین به خاک ها، موجب نگرانی رو به رشد جامعه ی جهانی در رابطه با خطرات احتمالی آلودگی خاک شده است. درک الگوی توزیع مکانی آلاینده ها و شناسایی عوامل موثر بر آن و تعیین منابع احتمالی ایجاد آلودگی، از اساسی ترین اهداف مطالعات آلودگی های زیست محیطی به شمار می روند. پژوهش حاضر می کوشد تا با مدل سازی روند تغییرپذیری مکانی شاخص بار آلودگی (PLI) فلزات آلاینده، به اطلاعات سودمندی در راستای تفکیک نقش عوامل طبیعی و یا انسانی ایجاد آلودگی در شهرک صنعتی روی زنجان دست یابد.
    مواد و روش ها
    برای انجام این پژوهش، 85 نمونه ی خاک سطحی (20-0 سانتی متر) در قالب یک الگوی شبکه ای منظم برداشت شد و غلظت کل فلزات روی، سرب، کادمیوم، نیکل و مس آنها با استفاده از اسید نیتریک و به کمک دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. برای ارزیابی شدت آلایندگی فلزات سنگین در خاک های مورد مطالعه، عامل آلودگی (CF) فلزات سنگین محاسبه شد و بر این اساس، نقاط مشاهده ای در کلاس های مختلف آلودگی خاک طبقه بندی شدند. به منظور ارزیابی هم زمان وضعیت کلی آلودگی خاک به عناصر آلاینده ی اندازه گیری شده، شاخص بار آلودگی فلزات سنگین محاسبه شد. سپس با مد نظر قرار دادن آن به عنوان یک متغیر محیطی، مقادیر این شاخص در نقاط نمونه برداری نشده با استفاده از تخمین گر کریجینگ معمولی درون یابی گردید.
    یافته ها
    مقایسه ی میانگین غلظت کل فلزات سنگین مورد بررسی با حدود مجاز آنها در خاک های کشور نشان داد که خاک های منطقه به عناصر روی، سرب و کادمیوم آلوده هستند؛ در حالی که آلودگی خاک به نیکل و مس مشاهده نشد. ضرایب تغییرات غلظت کل فلزات سنگین روی، سرب و کادمیوم در خاک های مورد مطالعه نسبتا بالا و از 5/140 درصد برای کادمیوم تا 6/185 درصد برای سرب متغیر بود. این مشاهده می تواند نشانه ای از این حقیقت باشد که غلظت کل عناصر مزبور در خاک های منطقه توسط فعالیت های انسانی کنترل می شود. از سوی مقابل، با توجه به پایین بودن نسبی ضریب تغییرات عناصر نیکل (1/78 درصد) و مس (3/80 درصد)، به نظر می رسد که عوامل طبیعی، کنترل کننده ی توزیع آنها در خاک های منطقه هستند. طبقه بندی مشاهدات بر اساس عامل آلودگی هر یک از فلزات سنگین مورد بررسی، نشان داد که اغلب نقاط نمونه برداری از نظر عناصر روی و سرب در کلاس آلودگی خیلی زیاد قرار دارند (به ترتیب 9/65 و 2/68 درصد)؛ حال آن که از لحاظ عناصر کادمیوم، مس و نیکل، بیش از نیمی از نقاط در کلاس آلودگی متوسط واقع شده اند (به ترتیب، 7/57، 8/51 و 2/68 درصد). ترسیم روند تغییرپذیری مکانی شاخص بار آلودگی فلزات سنگین حاکی از آن بود که پهنه های دارای بیشترین مقادیر بار آلودگی در اطراف شهرک تخصصی روی متمرکز شده اند.
    نتیجه گیری
    به طور کلی، فعالیت های صنعتی مربوط به فرآوری فلز روی، موجب ورود هم زمان چندین فلز سنگین به خاک های اطراف و کاهش کیفیت اراضی منطقه شده است. نظر به ناکارآمدی نقشه های تک عنصری فلزات سنگین در انعکاس کیفیت کلی خاک از نقطه نظر آلاینده های زیست محیطی، مدل سازی تغییرات مکانی شاخص بار آلودگی فلزات سنگین، راهکاری سودمند در راستای درک الگوی توزیع مکانی آلاینده ها و اثرات آنها بر تنزل کیفیت خاک می باشد.
    کلیدواژگان: آلاینده های خاک، پراکنش مکانی، عامل آلودگی، عناصر سنگین
  • ابراهیم ادهمی، نجیبه جهانگیرزاده، علی اصغر نقی ها، حمیدرضا اولیایی صفحات 135-150
    انحلال فسفر توسط ریزموجودات حل کننده فسفر به شرایط محیط و ترکیب بستر کشت بستگی دارد. مطالعه حاضر برای بررسی تاثیر دو گونه قارچی، رطوبت و مقدار خاک فسفات بر فسفر محلول، pH و تغییرات وزن محیط کشت در بستر پوسته شلتوک برنج در طی زمان انجام شد. قارچ های مورد استفاده Aspergillus niger و یک جدایه از معدن فسفات کوه لار یاسوج بودند. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه عامل خاک فسفات (در سه سطح صفر، 1:8 و 1:4 خاک فسفات: پوسته شلتوک)، رطوبت (در دو سطح 100 و 200 درصد وزنی) و قارچ در سه سطح (شاهد، جدایه و A.niger) با سه تکرار به صورت بسته ای در یک دوره 60 روزه انجام شد. در زمان های 10، 30 و 60 روز پس از انکوباسیون فسفر محلول، pH و جرم محیط کشت (کاهش وزن محیط کشت در طول زمان) اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که حضور خاک فسفات نه تنها فسفر محلول را افزایش نداد بلکه حتی با کاهش آن همراه بود. به صورت کلی در رطوبت 200 درصد وزنی فسفر محلول بیشتر بود. بیشترین فسفر محلول در تیمار قارچ A.niger در رطوبت 200 درصد و سطح 1:8 خاک فسفات به دست آمد. فسفر محلول در تیمارهای مربوط به قارچ جدایه بیشتر روند کاهشی داشت هرچند این قارچ رشد بیشتری نسبت به A.niger نشان داد. روند تغییرات pH با فسفر محلول معکوس بود و با کاهش pH فسفر محلول افزایش یافت. نتایج نشان داد که ترکیب محیط کشت برای تهیه کودهای زیستی فسفر اهمیت بسزائی داشته و تحقیقات بیشتری را می طلبد.
    کلیدواژگان: pH، نسبت خاک فسفات، کلرید کلسیم
  • احمد گلچین، فاطمه رخش، بهنام سالوند، امین وطنی صفحات 151-166
    به منظور بررسی سرعت تجزیه ویناس چغندرقند و تاثیر آن بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی دو خاک آهکی و اسیدی یک آزمایش با 15 تیمار و در 3 تکرار به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی به اجرا در آمد. در این آزمایش ترکیب فاکتوریل پنج سطح مختلف ویناس (صفر، 5، 10، 20 و 40 تن در هکتار) و سه زمان نمونه برداری (10، 20 و 30 روز بعد از افزودن ویناس به هر دو نوع خاک)، به عنوان تیمارهای آزمایشی لحاظ گردیدند. نتایج نشان داد که تاثیر زمان نمونه برداری بر میزان رس قابل انتشار در هر دو نوع خاک آهکی و اسیدی در سطح احتمال یک درصد معنی دار است و با گذشت زمان میزان رس قابل انتشار هم در خاک اسیدی و هم در خاک آهکی افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که اثر مقدار ویناس مصرفی نیز در هر دو نوع خاک اسیدی و آهکی بر میزان رس قابل انتشار در سطح یک درصد معنی دار است و کاربرد ویناس در خاک اسیدی باعث افزایش میزان رس قابل انتشار نسبت به تیمار شاهد گردید ولی در خاک آهکی کاربرد ویناس باعث کاهش میزان رس قابل انتشار نسبت به تیمار شاهد شد که با گذشت زمان میزان رس قابل انتشار افزایش یافت. همچنین نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که تاثیر زمان نمونه برداری از خاک، بر pH خاک اسیدی و آهکی معنی دار نمی باشد. تاثیر میزان ویناس مصرفی بر pH خاک اسیدی در سطح یک درصد معنی دار بود و کاربرد ویناس باعث کاهش pH خاک نسبت به شاهد گردید ولی نتایج نشان داد که تاثیر مقدار ویناس مصرفی بر pH خاک آهکی معنی دار نمی باشد، البته یک روند کاهشی در pH خاک با افزایش ویناس مشاهده شد. تجزیه آماری داده ها همچنین نشان داد که تاثیر زمان نمونه برداری بر میزان EC خاک اسیدی و آهکی معنی دار نمی باشد ولی تاثیر مقدار ویناس بر EC در هر دو نوع خاک در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود و افزایش مقدار ویناس باعث افزایش میزان EC خاک در هر دو نوع خاک گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که در مدت 60 روز، 59 درصد از کل کربن آلی ویناس در خاک آهکی و 69 درصد آن در خاک اسیدی تجزیه شد. در هر دو نوع خاک مورد آزمایش تا روز پنجم ویناس با سرعت بیشتری تجزیه شد و سرعت تجزیه در خاک اسیدی بیشتر از خاک آهکی بود، ولی از روز پنجم به بعد سرعت تجزیه در دو خاک تقریبا برابر و در خاک اسیدی کمی بیشتر از خاک آهکی بود.
    کلیدواژگان: رس قابل انتشار، سرعت تجزیه، کربن آلی، ویناس
  • گزارش کوتاه علمی
  • سحر اخوان فومنی، محمود شعبانپور صفحات 167-172
    تراکم خاک به عنوان مشکلی جهانی و فرآیندی پیچیده و چند بعدی شامل تاثیر متقابل خاک- ماشین- گیاه- اقلیم شناخته شده که دارای آثار اقتصادی و زیست محیطی قابل توجهی است و به عنوان یک معضل پیچیده در برابر کشاورزی پایدار می باشد. بررسی اثر تراکم بر فرایند معدنی شدن نیتروژن در خاک به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در دانشکده کشاورزی دانشگاه گیلان انجام گرفت. تراکم خاک در سه سطح (تراکم طبیعی، 10 و20 درصد تراکم)، نوع خاک در دو سطح و پنج زمان نمونه برداری (1، 7، 14، 30 و 60 روز پس از کاشت گندم) مورد بررسی قرار گرفت که مجموعا شامل 18 ستون شد. غلظت آمونیوم و نیترات خاک در پنج مرحله زمانی اندازه گیری شد. روند تغییرات غلظت آمونیوم و نیترات در مراحل زمانی مختلف نشان داد که با گذشت زمان، نیتروژن آمونیومی در خاک افزایش و نیتروژن نیتراتی کاهش می یابد و کاهش معنی دار غلظت آمونیوم در نمونه های متراکم تر مربوط به مرحله دوم و سوم اندازه گیری (به ترتیب با میانگین 75/20 و 68/13 در تیمار تراکم 20 درصد) است. به طور کلی نتایج نشان داد که با افزایش تراکم خاک، نیتروژن کل خاک کاهش می یابد. در نمونه های متراکم نیتروژن آلی کمتری به فرم آمونیومی در می آید و تشکیل نیترات به دنبال آمونیومی شدن، کاهش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: آمونیوم، تراکم خاک، معدنی شدن نیتروژن، نیترات
|
  • A.A. Safari Sinegani*, S. Nourmohammadi Shafagh Pages 1-23
    Background And Objectives
    Anionic polyacrylamide application as an organic conditioner alone or in combination with organic material, can improve soil properties. Improment of soil arregation and increase of aggregate stability by addition of organic matter are the most important ways for improving soil physical properits, which can increase carbon retention and sequestration in soil, water infiltration, porosity, aeration and seed germination and decrease soil compaction, water runoff and erosion of soil surface layers. The objective of this study was to investigate the influence some organic conditioners on mean weight diameter (MWD) and dispersible clay percentage (DCP).
    Materials And Methods
    Soil samples collected from the top 30-cm layer of two loamy sand and clay soils were treated with alfalfa and wheat residues (
    Results
    The addition of plant residues and polyacrylamide decreased the percentage of dispersible clay in the both clay and loamy sand soils. The effect of these organic soil amendments onthe decrease of DCP in soils was synergistic and the lowest percentage was measured in concomitant application of both amendments in soil. The mean weighted diameter in the both soils increased significantly with the addition of plant residues. This beneficial effect in wheat straw treatment was higher. In both soils, we found that in the soil without plant residue, the application of polyacrylamide caused an increase in MWD. But in heavy soil treated with wheat straw and alfalfa straw, the application of polyacrylamide had detrimental effects on MWD. However, this detrimental effect was not significant in the light soil. The mean weighted diameter of the clay soil in all treatments increased during soil incubation up to that measured in the interval time of 10 to 20 day and then it decreased. The percentage of dispersible clay had a reverse change. It had the lowest level in this interval time. The temporal changes of soil MWD and DCP in loamy sand soil were similar to those in clay soil. But the highest levels of MWD and the lowest level of DCP were measured in a later interval time (30 to 45 day).
    Conclusion
    Although separate application of plant residues and polyacrylamide in soil can increase MWD but in concomitant application they had an antagonistic effect on soil MWD. The application of polyacrylamide decreased soil MWD in heavy soil treated with wheat straw and alfalfa straw. Plant residues by increasing biological activity and polyacrylamide especially in clay soil by physico-chemical reactions can improve soil aggregation and aggregate stability. Thus they do not have a synergistic effect on soil MWD. This occurrence may be related to the reaction of polyacrylamide with clays in soil that inhibits the beneficial effect of biological interaction between plant residue and soil clay particles in aggregation.
    Keywords: Dispersible clay, Mean weight diameter, Plant residues, Polyacrylamide
  • Aziz Majidi Pages 25-44
    Sulfur (S) is an essential macronutrient influencing plant growth, nutrient efficiency, quality and health of agricultural crops. The purpose of this research was to study the effects of S rates and sources on growth and fruit quality of apple (Malus domestica L.) trees of ‘Golden Delicious’ at West Azerbaijan, Iran. Experiment was conducted during four seasons (2003-2007), using a factorial randomized complete block design (RCBD) with three replications. The treatments included two sources of S (organic and inorganic S with Thiobacillus inoculums), each applied at three different rates (0, 2 and 4 Kg S/tree). The results showed soil pH and availability of P, Fe and Zn were significantly influenced by S application rates. The least pH and the highest values of P, Zn and Fe availability in soil were achieved with 4 kg S/tree. Leaf chemical analysis revealed significant relationship between S rates and leaf nutrient contents except of Ca and Mg. Leaf N, P, K, Fe, Mn, Zn and Cu contents were increased with S application as compared with the control. The added S had no effect on fruit firmness but, the highest weight, total soluble solid and total acidity of fruit recorded in 4 kg S/tree from organic source. Chlorophyll content was significantly increased with S application rates. The highest chlorophyll content obtained in 2 kg S/tree treatment from organic source. The results suggested that, S is a key nutrient which has important role in balance nutrition, fruit quality and quantity enhancement of apple orchards in calcareous soils.
    Keywords: Apple (Malus domestica L.), Chlorophyll, Leaf nutrients, Soil pH, Sulfur fertilization
  • Reza Ghorbani Nasrabadi Pages 45-64
    Background And Objectives
    Nitrogen fixation is a biological process, which provides atmospheric nitrogen in usable form for plants, and satisfies the plants N requirement and can replace chemical fertilizers in high proportion. On the other hand, calcareous and high pH soils have usually small amounts of nutrients in available forms and use of plant growth promoting rhizobacteria can increase the availability of nutrients. Soybean nodulating rhizobia and establishment of their symbiosis is affected by different factors in soil. The objective of this research was to isolate and screen the root nodule rhizobia of soybean and evaluation of their resistance to some stresses and capability production of some growth promotion metabolites and biocontrol agents in selected bacteria.
    Materials And Methods
    Soybean root nodules have been collected from 21 different fields in various zones of Golestan province, Iran. Root nodules surface sterilization was performed by immersing intact nodules for 30 seconds in 95% alcohol and immediately transferred into 2.5% sodium hypochlorite for 2-3 minutes and finally were rinsed seven times by sterile distilled water. The sterilized nodules were crushed using 1 ml of sterile water in test tube and the slurry was streaked on Yeast Extract Mannitol Agar (YMA) containing Congo red. The inoculated petri plates were incubated at 28°C for 3-6 days. Plant nodulation test was done with 21 rhizobial isolates under sand condition in pot experiment. The different rhizobial isolates were screened for stresses tolerance (salinity, drought, temperature,), herbicide and antibiotics resistance, production of hydrolytic enzymes, siderophore and hydrogen cyanid (HCN).
    Results
    Nodulation assay showed only 11 of 21 isolated strains formed nodule on soybean roots. Only three of the isolates produced siderophore and none of them showed HCN production capability. The results showed that all the strains tolerated up to 5% NaCl. Evaluation of tolerance to temperatures showed that only isolates No. 2 and 16 were sensitive to 42 °C and the other strains grew well at high temperature. All the isolates were sensitive to tetracycline antibiotic while no inhibitory effect of the chloramphenicol and streptomycin was observed on growth of rhizobial isolates. Between two herbicides Trifluralin showed more inhibitory effect on rhizobial growth than Gallant super. Drought stress imposed by polyethylene glycol affect negatively the rhizobial growth and the severity effect depends on rhzobial isolates and drought levels. Capability of hydrolytic enzymes secretion showed that 14.2, 42.8 and 47.6 % of the isolstes produced α-amlyase, cellulose and protease, respectively.
    Conclusion
    Plant growth promotion characteristics of bacterial isolates, in this research, showed that some of the isolates had the potential to use as PGPB. Those isolates capable to produce siderophore and protease, amylase and cellulase secretion as well as have the ability to grow under various stresses conditions, could use as potential isolates in inoculum production to evaluate their nitrogen fixation in soybean –rhizobium symbiosis under pot and field culture.
    Keywords: Siderophore, hydrogen cyanid, antibiotic, herbicide, cellulase
  • E. Babaeean, V.R. Jalali Pages 65-82
    Background And Objectives
    Soil organic carbon is a main soil property and particularly important for development and sustainable management of agricultural systems. Soil Organic Matter content, which is typically measured in the form of soil organic carbon SOC content, is commonly regarded as a key indicator of soil quality and utilization (Liu et al., 2015). The presence of SOM has been proved to be beneficial for soil productivity, water holding capacity, and carbon sequestration (Prescott et al., 2000; Munson and Carey, 2004; Seely et al., 2010; Six and Paustian, 2014). Earlier studies showed that SOM is vulnerable to anthropogenic activities such as farming practices, and other economic development activities (Huang et al., 2007; Kissling et al., 2009; Mao, et al., 2014). Conventional laboratory analyses for measuring soil organic carbon, especially in large scale, are expensive and time consuming. For this reason, fast and accurately assess the amount of organic carbon can be a very valuable measure for long-term management of soil. The objectives of this study were: i) studying of proximal spectral reflectance of soils for estimating soil organic carbon by PLSR and bagging-PLSR methods and ii) investigating the effects of different preprocessing methods on performance of estimated soil organic carbon.
    Materials And Methods
    A total of 200 composite soil samples on watershed scale (calibration data) and 40 soil samples on farm scale (validation data) from two different depth (0-10 and 10-30 cm) collected within a radius of 10 meters and after air drying, they were passed through 2 mm sieve. Some physicochemical characteristics of soils were measured in the laboratory. Consequently, proximal spectral reflectance of the soil samples within the VIS-NIR and SWIR (400-2500 nm) range was measured using a handheld spectroradiometer apparatus and correlation between 2000 bands and soil organic carbon were determined.
    Results
    Results indicated that the best preprocessing methods to calibrate PLSR model were wavelet deterending (RPD=1.94) and SNV with median filter (RPD=1.92). The best PLSR and bagging-PLSR model for the estimation was obtained with 17 factors. Bagging-PLSR method has high performance (RMSE=0.142-1.03 %) than PLSR method (RMSE=0.167-1.11 %) for estimating soil organic carbon. In both methods, the accuracy was decreased while soil organic carbon was bigger than 1.2 percent.
    Conclusion
    Using the soil spectral reflectance in the range of VIS, NIR and SWIR can examine the soil organic carbon. The spectral curves of different soils showed three absorbance properties at wavelengths 1414, 1913 and 2207 that was the amount of water in clay network and soil hygroscopic water, so they can be considered as a unique characteristics for each soil. These spectral bands are very important to estimate the amount of soil organic carbon. Soil spectral data pre-processing and selection of the most suitable pre-processing method was one of the most important factors affecting the accuracy of bagging-PLSR and PLSR method to estimate the amount of soil organic carbon. Based on the results, the method of bagging-PLSR showed higher accuracy than the PLSR method to estimate the amount of soil organic carbon.
    Keywords: Soil spectral reflectance, Spectral preprocessing, PLSR, Soil organic carbon
  • M. Seilsepour, A. Golchin, M.R. Roozban Pages 83-100
    Salinity is one of the most important limiting factors for crops, because of most agronomic and horticultural crops are sensitive to salinity. On the other hands, considerable lands of the world were affected by salinity and they are increasing day by day. An experiment was conducted with five levels of irrigation water salinity in soilless culture and greenhouse condition to evaluate the effects of salinity on growth parameters of two olive rootstocks.Data showed that salinity decreases significantly some growth parameters such as shoot dry weight, root dry weight, shoot dry weight to root dry weight, and shoot elongation and decreasing amounts of all growth parameters by salinity in Zard rootstock were more than that of Mission. Shoot dry weight, leaf dry weight and root dry weight at 16 dS.m-1 salinity treatments were decreased 80, 80 and 69 percent respectively compared to control. Data also demonstrated that among different growth parameters, leaf aria had the most sensitivity to salinity and leaf relative water content(LRWC) had the lowest sensitivity to salinity. Base on the results, relative leaf aria was decreased 25 percent at 2.3 and 5.0 dS.m-1 salinity in Zard and Mission rootstock, respectively. Salinity status for 25 percent decrease of relative dry weight of these parameters were 2.8, 2.9 and 4.4 dS.m-1 in Zard rootstock and 5.3, 6.1 and 6.9 dS.m-1 in Mission rootstock respectively.Data analysis showed that there were a regression equation among salinity and some growth parameters such as relative leaf aria, leaf number, leaf water content and leaf chlorophyll. Data showed that the slope of regression fit line in Zard rootstock was more negative than Mission rootstock. These results confirmed that some variables such as relative leaf aria, leaf number, leaf water content and leaf chlorophyll content were more sensitive to salinity in Zard rootstock in compare to Mission rootstock.Data also showed that salinity status to for 25 percent decrees of relative leaf aria, leaf number, leaf water content and leaf chlorophyll content in Mission rootstock were 5.06, 5.51, 20.39 and 11.5 and for Zard rootstock were 2.33, 2.81, 15 and 8.61 dS.m-1 respectively. Data also indicated that 25 percent decrease in total relative dry matter were in 7.0 and 3.6 dS.m-1 salinity in Zard and Mission rootstooks, respectively. On the whole, evaluation of plant growth parameters and their sensitivity to salinity indicated that Mission rootstock had more tolerance to salinity and was recommendable to cultivation in salt affected soils.
    Keywords: Olive, Regression, Salinity, Sensitivity, Tolerance
  • N. Yazdani Jahromi, M.H. Farpoor, M. Karimian Eghbal Pages 101-118
    Background And Objectives
    Zeolite is a group of anionic hydrated aluminosilicates with a tridimensional structure which has great implications in remediation of water, sediment and soil resources. The present research aims at physicochemical investigation, clay mineralogy and micromorphology of soils along Rafsanjan-Sarcheshmeh lithotoposequence, southeastern Iran.
    Materials And Methods
    The study area starts from mantled pediments, southern west of Rafsanjan and extends to Sarcheshmeh town. Soil moisture and temperature regimes of the area were aridic and mesic, respectively. Topography and geology maps together with Google Earth images were used to investigate different landforms and geological formations in the area. Mantled pediment (pedon 1), rock pediment (pedons 2 and 3) and mountain (pedons 4, 5, 6 and 7) were among dominant landforms recognized in the area under study. Mantled pediment is composed of younger gravel sediments. On the other hand, arkose and tuff are dominant in rock pediment. Besides, mountain geomorphic surface show high proportion of tracky basaltic and doloritic rocks. Seven pedons affected by geological formations on different landforms were described and sampled. Physicochemical analyses together with clay mineralogy and micromorphological observations performed and Soil Taxonomy and WRB were used for soil classification.
    Results
    Calcic, gypsic, argillic and cambic diagnostic horizons were identified according to field and laboratory investigations. Soils were classified as Typic Haplocalcids, Typic Calciargids, Typic Torriorthents and Typic Haplocambids using Soil Taxonomy. Cambisols, Calcisols, and Regosols were also found according to WRB classification system. Presence of Btk horizon in pedons 4 and 5 was attributed to more available humidity of paleoclimate. Micromorphological observations showed grey radial (fan shape) zeolite crystals with parallel extinction. Calcite coatings, hypocoatings and nodules were among calcium carbonate pedofeatures identified. Lenticular and interlocked plates of gypsum and clay coatings were also observed during micromorphological investigations. Kaolinite, illite, palygorskite and smectite clay minerals were determined. Chabazite with first, second, and third order peaks of 0.64, 0.59, and 0.29 nm and natrolite with first and second order peaks of 0.42 and 0.3 nm together with calcite and quartz impurities were investigated in zeolitic geological formations of the area using X-ray diffractometers. Natrolite was the only zeolite found in soils under study and showed a decreasing trend with distance from zeolitic geological formations. Zeolite in soils of the area seems to be inherited from parent material.
    Conclusion
    Results of the study showed role of topography and parent material on variability of soil properties in the area.
    Keywords: Central Iran, Chabazite, Natrolite, Paleoclimate, Lithotoposequence
  • Y. Safari, M.A. Delavar, I. Esfandiarpour Borujeni, M.H. Salehi, H.R. Owliaie Pages 119-133
    Background And Objectives
    Considering progressive growth of industry and technology, the accumulation of environmental contaminants, especially heavy metals (HMs) in the soil is of increasing worldwide concern about the probable soil pollution risks. The perception of pollutants spatial distribution pattern and recognition of factors which control this pattern and identification of probable sources of pollution, are the most important purposes in the environmental pollution studies. The present study was conducted to achieve to useful information to distinguish the role of natural sources from the human ones, using modeling the spatial variability pattern of heavy metals pollution load index in the Zanjan Zinc Industrial Town area.
    Materials And Methods
    In the present study, 85 topsoil samples (0-20 cm) using a regular grid sampling pattern were collected. The total (Nitric-acid extractable) contents of Zn, Pb, Cd, Ni and Cu were measured for each soil sample using atomic absorption spectroscopy. Assessing the soil pollution risk with selected HMs, contamination factor was calculated. Accordingly, sampling locations were classified into the different soil contamination classes. In order to simultaneous assessment of the status of overall soil pollution by the pollutant elements, pollution load index (PLI) of studied heavy metals was calculated. Afterwards, PLI was considered as an environmental variable which its values at un-sampled locations were interpolated using ordinary kriging method.
    Results
    Comparing the measured HMs contents with their maximum permissible limits in the soil showed that the studied soils are polluted with Zn, Pb and Cd, but non-polluted with Ni and Cu. The total concentration of Zn, Pb and Cd in the soil showed a great degree of variability, indicated by large coefficients of variation (CV) from 140.5 % of Cd to 185.6 % of Pb. These elevated CVs may indicate that these elements’ distribution in the studied area is influenced by an anthropogenic source. In contrast, the relatively low calculated CVs for Ni (78.1 %) and Cu (80.3 %) may imply that natural sources are responsible for these elements’ distribution in the studied soils. Classification of observations according to the contamination factor of studied heavy metals showed that most of sampling points occurred in the very high contamination class regarding Zn and Pb (65.9 % and 68.2 %, respectively) and in the medium contamination class regarding Cd, Cu and Ni (57.7, 51.8 and 68.2 %, respectively). Mapping the spatial variability of heavy metals pollution load index showed that areas with highest pollution contents occurred in the contiguity of Zinc Town.
    Conclusion
    Totally, industrial activities related to Zn production caused to simultaneous entrance of several heavy metals to the adjacent soils and lead to degradation of the lands in studied area. Considering the low efficiency of single-element maps for HMs to reflect the overall soil quality in relation to environmental contaminants, modeling of the spatial variability of PLI may provide the good perception of the contaminant's spatial distribution and their effects on soil quality.
    Keywords: Contamination factor, Heavy elements, Soil pollutants, Spatial distribution
  • N. Jahangir Zadeh, E. Adhami, A.A. Naghiha, H.R. Owliaie Pages 135-150
    Dissolution of phosphate by P solubilizing microorganisms is dependent on the environmental conditions and the composition of the medium culture. Present study conducted to investigate the effect of two fungal species, moisture content and rock phosphate content on water soluble phosphate (WSP), pH and changes of medium weight with time. Two fungi Aspergillus niger and one isolate from rock phosphate mine mountain Laar used as P solubilizing fungi. The experiment performed as factorial in a completely randomized design with three rock phosphate (RP) levels (zero, 1:8 and 1:4 RP: rice husk), two levels of moisture content (100 and 200% w/w) and fungi at three levels (control, the isolate and A. niger) with three replications for 60 days. At 10, 30 and 60 days after incubation WSP, pH and mass reduction of culture medium were measured. Results showed that presence of RP not only did not increase but even decreased WSP. Genrally, WSP increased with moisture increase to 200%. The highest WSP achieved in the presence of A. niger on 200% moisture level and 1:8 RP. Water soluble P showed a decreasing trend in the presence of the isolate though it had a higher growth than A. niger. The trend of pH changes were similar to WSP which increased as pH decreased. Results of the present study suggest that medium composition and condition is important on P solubilization and need more attention.
    Keywords: Incubation, pH, Changes of weight, Medium
  • A. Golchin, F. Rakhsh, B. Salvand, A. Vatani Pages 151-166
    To determine the effects of vinasse on physicochemical properties of a calcareous and an acidic soil experiment was factorial and had a complete randomized design and three replications. Factorial combinations of five vinasse levels (0, 5, 10, 20 and 40 t/ha) and three exposure times (10, 20 and 30 days) were considered as the treatments of this experiment. The result of experiment showed that the percentage of dispersible clay in both soils increased as the exposure time increased. The effects of vinasse levels were also significant on the percentage of dispersible clay and application of vinasse increased and decreased this parameter respectively in acidic and calcareous soils. The result of analysis of variance of data showed that time of exposure to vinasse was not effective on the pH of the soils. Application of vinasse decreased the pH of the acidic soil significantly but it was not effective on the pH of the calcareous soil. The application rate of vinasse was effective on EC of both soils and the EC increased with increasing the application rate. To compare decomposition rates of vinasse in acidic and calcareous soils, an experiment was performed in this experiment, vinasse was added to samples of both soils at the rate of 5% and the samples were incubated for 2 months the decomposition rates of vinasse were measured by direct method and collecting CO2 in sodium hydroxide. The results showed that 59% and 69% of vinasse carbon decomposed respectively in calcareous and acidic soils during incubation period (60 days). The decomposition rate of vinasse was faster in the beginning of incubation period (first 5 days) and decreased with time. In the first 5 days of incubation period, the decomposition rate of vinasse was higher in the acidic soil than the calcareous soil. But after that and as the time elapsed the decomposition rates of vinasse in both soils became similar. To compare decomposition rates of vinasse in acidic and calcareous soils, an experiment was performed in this experiment, vinasse was added to samples of both soils at the rate of 5% and the samples were incubated for 2 months the decomposition rates of vinasse were measured by direct method and collecting CO2 in sodium hydroxide. The results showed that 59% and 69% of vinasse carbon decomposed respectively in calcareous and acidic soils during incubation period (60 days). The decomposition rate of vinasse was faster in the beginning of incubation period (first 5 days) and decreased with time. In the first 5 days of incubation period, the decomposition rate of vinasse was higher in the acidic soil than the calcareous soil. But after that and as the time elapsed the decomposition rates of vinasse in both soils became similar.
    Keywords: Dispersible clay, Dynamic, Organic carbon, Vinasse
  • S. Akhavan Foumani, M. Shabanpour Pages 167-172
    Soil compaction as a global problem and a multi-dimensional and complex process involving the interaction of climate, soil Mashyn- Plant- known to have a significant economic and environmental impacts and to sustainable agriculture is an intractable problem.For In order to assess compaction effect on nitrogen mineralization process in soil in form of factorial completely randomized design with three repetitions have been done in the agricultural faculty of Guilan University. The soil compaction has been studied in three levels (natural compaction, 10% and 20% compaction), sort of soil in two levels (heavy and lightweight texture) and five periodical steps (days of 1, 7, 14, 30 and 60 after implant). Ammonium and nitrate concentration in soil have been determined in five periodical steps. Significant decrease of ammonium concentration in more compacted sample is related to second and third steps (with avarge 20.75 and 13.68 ppm in 20 present compaction, respectively). The results indicate that by increasing soil compaction, the amount of soil nitrogen will decrease. In the compaction sample, less organic nitrogen change into ammonium and formation nitrate decrease because of conversion to ammonium.
    Keywords: Ammonium, Soil compaction, Nitrogen mineralization, Nitrate