فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال نهم شماره 1 (بهار 1398)
  • سال نهم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/04/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • نیکو حمزه پور*، سمیه اسلامی، عفت آقایی، سارا ملا علی عباسیان صفحات 1-22
    سابقه و هدف
    خشک شدن دریاچه ارومیه و پسروی سواحل آن منجر به برجای ماندن پهنه وسیعی از اراضی شور در حواشی آن گردیده است. از آنجایی که خاک ها نشانه های محیطی که در آن تشکیل و تکامل یافته اند را در خود ثبت می کنند، مطالعه خاک ها در مجاورت دریاچه های خشک شده، می تواند اطلاعات ارزشمندی از گذشته منطقه و شرایط اقلیمی آن دوران در اختیار قرار دهند. لذا هدف از انجام این تحقیق، بررسی شواهد تغییرات سطح دریاچه ارومیه با مطالعه خاک های تکامل یافته در حاشیه جنوب شرقی آن بود
    مواد و روش ها
    برای انجام این تحقیق یک برش عمود بر دریاچه ارومیه در حاشیه جنوب شرقی آن در دشت بناب انتخاب شد. سپس هفت خاکرخ با شرایط تکاملی مختلف براساس واحدهای ژئومورفیک و فاصله از دریاچه ارومیه انتخاب، حفر و تشریح شدند. پنج خاکرخ در سطوح مختلف پلایای دریاچه ارومیه و دو خاکرخ در دشت بناب واقع شدند. از تمامی افق های مشخصه نمونه خاک جمع آوری گردید و برخی از آنالیزهای فیزیکوشیمیایی بر روی نمونه های خاک انجام شد. از برخی از افق های پدوژنیک نیز نمونه دست نخورده برای مطالعات میکرومورفولوژی تهیه گردید. همچنین مطالعه کانی شناسی برخی از افق های مشخصه نیز صورت گرفت.
    یافته ها
    نتایج نشان داد از میان خاکرخ های مطالعه شده، خاکرخ های 1 الی 5 دارای خاک شور و خاک دفن شده بودند و تکامل آن ها تحت تاثیر رسوبات و نوسانات ناشی از دریاچه ارومیه بوده است. در تمامی این پنج خاکرخ، در خاک دفن شده، درجات مختلفی از تکامل مشاهده شد که نشان دهنده دوره زمانی متفاوت خروج آنها از زیر آب، پیش از دفن شدگی مجدد با رسوبات دریاچه ای بود. تا خاکرخ 3، با دور شدن از دریاچه ارومیه، خاک های دفن شده، تکامل بیشتری نسبت به خاک روئین نشان دادند و این بیانگر جوان بودن خاک در بالای این خاکرخ ها بود. مطالعه میکرومورفولوژیکی افق کلسیک دفن شده در عمق 50-105 سانتی متری خاک رخ 2 نشان داد که خاکدانه سازی و جداشدگی در این افق به خوبی اتفاق افتاده است و پوشش ها و پرشدگی های آهکی در دیواره و داخل منافذ مشاهده شد. در خاک دفن شده در خاکرخ 3، علاوه بر تکامل افق کلسیک، تشکیل اسمکتیت به صورت نوتشکیلی نیز مشاهده شد. در خاکرخ های 4 و5، خاک روئین نیز همانند خاک دفن شده تکامل خوبی داشت و این نشان داد که این بخش از منطقه مطالعاتی برای زمان نسبتا طولانی تحت تاثیر فرایندهای خاکسازی بوده است. براساس نتایج حاصل از این تحقیق، شواهدی از خاک دفن شده و رسوبات دریاچه ای در خاکرخ 6 که در اراضی کشاورزی واقع بود، مشاهده نگردید. در این خاکرخ، افق های کلسیک با تکامل خوب مشاهده شد که نشان از پایداری سطح و قدمت خاک در این منطقه حداقل نسبت به سایر خاکرخ ها داشت. بنابراین، به نظر می رسد که خاکرخ 5، احتمالا آخرین نقطه ای در حاشیه حنوب شرقی دریاچه ارومیه است که مستقیما تحت تاثیر دریاچه ارومیه واقع شده است.
    نتیجه گیری
    براساس نتایج به دست آمده، وجود خاک های دفن شده و لایه بندی های مختلف با انقطاع بافتی در خاکرخ -های مطالعاتی نشان داد که دریاچه ارومیه در گذشته نیز به دلیل تغییرات اقلیمی، نوسانات زیادی از نظر گسترگی و عمق داشته است. براساس نتایج این تحقیق، گستردگی دریاچه ارومیه بیش از حداکثر گستردگی ثبت شده آن در صد سال گذشته بوده است و پسروی ساحل آن در حاشیه جنوب شرقی مرحله به مرحله و همراه با پیشروی های متعدد و رسوب گذاری های مجدد بوده است و به این طریق توانسته است بر روی روند تکامل خاک ها در مجاورت خود اثر گذار باشد.
    کلیدواژگان: انقطاع بافتی، تکامل خاک، خاک دفن شده، کانی های رسی، میکرومورفولوژی
  • ستاره امانی فر*، زینب حاجی لو، الهه وطن خواه، الهام ملک زاده صفحات 23-43
    سابقه و هدف
    همزیستی میکوریز آربوسکولار تحمل گیاه به کم آبی را افزایش می دهد. متیل جاسمونات (MeJA) هورمونی گیاهی مرتبط با فرآیندهای متعدد رشد و توسعه گیاه است که به نظر می رسد نقش مهمی در برهمکنش میکوریزی ایفا می کند. تنظیم هورمونی و رابطه همزیستی مزایایی را برای گیاه جهت غلبه بر شرایط تنشی فراهم می آورد. هدف از این مطالعه ارزیابی تاثیر کاربرد MeJA و همزیستی میکوریزی بر برخی ویژگی های رشدی و بیوشمیایی گیاه یونجه تحت تنش کم آبی بود.
    مواد و روش ها
    آزمایشی فاکتوریل با سه فاکتور شامل (1) گیاهان تلقیح شده با قارچ میکوریزی (AM)Rhizophagus intraradices و یا تلقیح نشده (NM)، (2) تیمار شده با سطوح صفر و 50 میکرومولار MeJA و (3) سطوح رطوبتی خاک شامل رطوبت ظرفیت زراعی (FC) و 55 درصد FC اجرا شد. نیمی از گیاهان AM و NM، 30 روز پس از رشد توسط اسپری برگی MeJA تیمار شدند و نیمی دیگر به عنوان تیمار بدون کاربرد متیل جاسمونات در نظر گرفته شدند. یک هفته پس از اعمال تیمار MeJA تنش کم آبی به مدت چهار هفته اعمال شد. پس از برداشت درصد کلنیزاسیون ریشه ها، وزن خشک اندام هوایی و ریشه، محتوای کلروفیل کل و کاروتنوئیدها، قندهای محلول، پرولین، نیتروژن و فسفر در گیاه یونجه مورد ارزیابی قرار گرفت.
    یافته ها
    کاربرد تیمار MeJA سبب افزایش معنی دار کلروفیل کل در گیاهان AM و NM به ترتیب به میزان 6/76% و 6/106% تحت رطوبت FC گردید ولی تحت تنش کم آبی فقط منجر به افزایش معنی دار کلروفیل کل در گیاهان NM به میزان 4/116% شد. تنش کم-آبی اثر معنی داری بر محتوای کاروتنوئیدها نداشت. نتایج بدست آمده حاکی از هم افزایی کاربرد توام قارچ AM و تیمار MeJA در رطوبت FC بر محتوای کاروتنوئیدها بود. همچنین گیاهان AM تحت تنش کم آبی بطور معنی داری محتوای کلروفیل کل و کاروتنوئیدها بیشتری در مقایسه با گیاهان NM نشان دادند. وزن خشک بخش هوایی و ریشه های گیاهان AM تحت هردو سطح رطوبتی و کاربرد یا عدم کاربرد MeJA بطور معنی داری بیشتر از گیاهان NM بود. همچنین کاربرد MeJA سبب تقویت اثر مثبت کلنیزاسیون قارچی بر وزن خشک بخش هوایی و ریشه ها در هر دو سطح رطوبتی گردید. وزن خشک بخش هوایی و ریشه ها تحت تنش کم آبی و کاربرد توام قارچ و MeJA به ترتیب 4/3 و 8/2 برابر نسبت به گیاهان NM افزایش یافت. وابستگی رشدی میکوریزی تحت تنش کم آبی در مقایسه با شرایط بدون تنش 9/86% افزایش یافت ولی کاربرد MeJA تحت تنش کم آبی سبب کاهش معنی دار این پارامتر گردید. کاربرد MeJA و تنش کم آبی اثر معنی داری بر درصد کلنیزاسیون ریشه نشان ندادند در حالیکه سبب افزایش معنی دار تولید پرولین و قندهای محلول تحت تنش کم آبی گردیدند. تیمار MeJAو تلقیح میکوریزی اثر هم افزایی در افزایش تجمع پرولین گیاهان تحت تنش داشت و منجر به افزایش معنی دار محتوای پرولین به ترتیب به میزان 3/77% و 2/62% در بخش هوایی و ریشه در مقایسه با گیاهان NM تحت تنش کم آبی گردید. همچنین کاربرد MeJA سبب افزایش معنی دار جذب عناصر نیتروژن و فسفر و نسبت قندهای محلول ریشه به بخش هوایی به ترتیب به میزان 8/77%، 3/64% و 1/35% در گیاهان AM تحت رطوبت FC شد.
    نتیجه گیری
    کاربرد MeJA موجب تغییر معنی دار در تخصیص کربوهیدرات ها به ریشه ها در گیاهان میکوریزی گردید و همچنین کاربرد این هورمون گیاهی تحت شرایط تنش کم آبی وابستگی رشدی میکوریزی گیاهان تلقیح شده را کاهش داد. تیمار MeJA و همزیستی میکوریزی پاسخ گیاه یونجه به تنش کم آبی را بهبود داد و اثر مثبت تعاملی بین استفاده از فیتوهورمون MeJA و قارچ میکوریزی وجود داشت که موجب کاهش اختلال رشد در شرایط کم آبی با تغییر در ویژگی های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه میزبان گردید.
    کلیدواژگان: اسمولیت، پرولین، کاروتنوئید، نیتروژن، هورمون گیاهی
  • محمد جمشیدی، محمد امیر دلاور*، روح الله تقی زاده، کلبی برانگارد صفحات 45-64
    سابقه و هدف
    در ایران بیشتر نقشه های خاکی که طی شش دهه گذشته با روش سنتی تهیه شده اند، به دلیل نیاز به هزینه و زمان زیاد به روز نشده اند. در سال های اخیر روش نقشه برداری رقومی خاک با هدف تهیه نقشه های دقیق بر مبنای مدل سازی کمی روابط بین کلاس ها یا خصوصیات خاک و داده های کمکی ارزان نماینده عوامل خاک سازی به عنوان روش جایگزین روش های سنتی معرفی شده است. در این رابطه یک روش استفاده از مدل سازی داده های موجود خاک در یک منطقه برای پیش بینی کلاس های خاک در یک منطقه دیگر فاقد نقشه خاک است. این مطالعه با هدف ارزیابی تعمیم پذیری مدل جنگل تصادفی مستخرج از منطقه دهنده اطلاعات برای تهیه نقشه کلاس های خاک در سطح زیرگروه برای منطقه گیرنده انجام شد.
    مواد و روش ها
    دشت سعادت شهر استان فارس به عنوان منطقه دهنده یا مرجع و دشت سیدان در مجاور آن به عنوان منطقه گیرنده اطلاعات با توجه به شباهت متغیرهای محیطی در دو منطقه انتخاب شدند. در منطقه دهنده، موقعیت 82 پدون مشاهده ای بر اساس روش مربعات لاتین تعیین و طی مطالعه خاکشناسی مطابق سامانه رده بندی خاک آمریکایی (2014) طبقه بندی شدند. 25 متغیر کمکی پستی و بلندی و داده-های سنجش از دور با قدرت تفکیک 30 متر در مطالعه استفاده شدند. در منطقه دهنده با کاربرد روش جنگل تصادفی برای مدل سازی روابط بین کلاس های خاک و متغیرهای کمکی مهم، 70 درصد پدون ها برای آموزش مدل و 30 درصد برای آزمون به کار رفتند. در منطقه گیرنده با کاربرد متغیرهای کمکی مشابه در مدل های استخراج شده از منطقه دهنده (یکی با 70 درصد و دیگری با 100 درصد داده ها)، کلاس های پیش بینی شده با نتایج طبقه بندی 27 خاک رخ مطالعه شده در این منطقه مقایسه و صحت مدل ها در تعمیم داده ها مورد ارزیابی قرار گرفت. توانایی مدل در پیش بینی کلاس های خاک در هر دو منطقه بر اساس نتایج آماره های صحت کاربر، صحت تولید کننده، صحت کلی و ضریب کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت.
    یافته ها
    نتایج نشان داد از میان تمامی عوامل محیطی استفاده شده، شیب، شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا، شاخص ناهمواری های توپوگرافی، شاخص خیسی توپوگرافی و مساحت حوزه اصلاح شده بیشترین تاثیر را در پیش بینی کلاس های خاک در سطح زیرگروه داشته-اند. دستیابی به مقادیر 72 درصد برای صحت کلی و 59/0 برای ضریب کاپا در پیش بینی کلاس های خاک حاکی از ارتباط خوب بین داده-های مشاهده ای و پیش بینی در منطقه مرجع بود. در منطقه تعمیم، با استفاده از 70 درصد داده های آموزشی منطقه دهنده، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 45 درصد و 27/0 و با کاربرد 100 درصد داده ها، علاوه بر پیش بینی یک کلاس بیشتر در منطقه گیرنده، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب تا 52 درصد و 38/0 بهبود نشان داد. در بین زیرگروه های خاک، بهترین پیش بینی مربوط به خاک غالب تیپیک کلسی-زرپتز و تیپیک زراورتنتز و ضعیف ترین آن مربوط به خاک های مشابه کلاس های غالب بود. علاوه بر آن نتایج گویای آن است که مدل قادر به پیش بینی کلاس های دارای فراوانی ناچیز در هر دو منطقه گیرنده و دهنده نبود.
    نتیجه گیری
    این پژوهش نشان داد در مناطقی از ایران که فاقد نقشه خاک بوده یا نقشه های موجود به روز نشده است، انتقال مدل های ساخته شده بر پایه نقشه برداری رقومی در مناطق مشابه دارای داده های کافی می تواند ابزاری کارآمد برای تهیه نقشه خاک در این مناطق باشد. صرفه جوئی در هزینه و زمان و دقت قابل قبول، می تواند مشوق های اصلی استفاده از این روش توسط خاک شناسان باشد.
    کلیدواژگان: نقشه برداری رقومی خاک، عوامل خاک سازی، روش مربعات لاتین
  • حمیدرضا اولیایی*، سولماز عسکری، یاسر صفری، محمد صدقی اصل صفحات 65-81
    سابقه و هدف
    در دهه های اخیر، مدیریت خاص مکانی به منظور دستیابی به افزایش بهره وری نهاده ها، افزایش حاشیه اقتصادی عملکرد محصولات و کاهش خطرات زیست محیطی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. تغییرپذیری مکانی کوتاه دامنه ویژگی های خاک لزوم کاربرد تکنیک های مدیریت خاص مکانی را تشدید می کند. تغییر پذیری طبیعی خاک ها در نتیجه تعامل پیچیده بین زمین شناسی، پستی و بلندی، اقلیم و تغییرات کاربری اراضی و راهبردهای مدیریتی رقم می خورد. جنگل تراشی و تغییرات گسترده کاربری اراضی جنگلی به کشاورزی از جمله راهکارهای مدیریتی مهمی است که در دهه های اخیر در سطوح گسترده ای رواج یافته است. از این رو، شناخت اثرات تغییرات کاربری اراضی بر ویژگی های خاک در تعامل با شرایط محیطی هر منطقه و بررسی تغییرات مکانی ویژگی های خاک متاثر از تغییر کاربری کمک شایانی به برنامه ریزان کاربری اراضی می کند.. بنابراین هدف از این مطالعه تبیین اثرات کاهش تراکم جنگل های بلوط و یا تبدیل اراضی جنگلی به کشت دیم در منطقه شاه مختار یاسوج بر تغییرپذیری مکانی عناصر غذایی در خاک به کمک راهکارهای زمین آماری است.
    مواد و روش ها
    این مطالعه در منطقه شاه مختار، در غرب و شمال غرب شهر یاسوج واقع در استان کهگیلویه و بویر احمد انجام شد. تغییر پذیری مکانی هفت ویژگی حاصلخیزی خاک شامل مقادیر نیتروژن کل، پتاسیم تبادلی، فسفر قابل دسترس، آهن، مس، روی و منگنز قابل جذب در سه کاربری جنگل متراکم، جنگل تخریب شده (کم تراکم) و اراضی دیم، در مجاورت یکدیگر مورد بررسی قرار گرفت. تعداد 100 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری برداشت گردید و پس از آماده سازی نمونه ها، مقادیر عناصر غذایی در آنها اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل آماری داده ها شامل توصیف آماری آنها و بررسی الگوی توزیع نرمال با استقاده از آزمون آماری کولوموگرف-اسمیرنف صورت پذیرفت. در مرحله تجزیه و تحلیل زمین آماری داده های هر یک از ویژگی های اندازه گیری شده، ابتدا ساختار مکانی متغیرها با محاسبه واریوگرام های تجربی و برازش مدل واریوگرامی مناسب بر آنها، مدل سازی شد. با درون یابی مقادیر غلظت هر یک از عناصر با استفاده از تخمین گرهای کریجینگ و وزن دهی معکوس فاصله، نقشه پراکنش مکانی مقادیر عناصر غذایی در خاک های مورد مطالعه در محیط نرم افزاری ArcGIS 10.3 تهیه شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که میانگین غلظت اغلب عناصر غذایی اندازه گیری شده در خاک تحت پوشش کاربری جنگل متراکم بالاترین مقادیر را داشتند و با تغییر کاربری به جنگل کم تراکم و سپس کشت دیم، کاهش محسوسی مشاهده شد. در این میان، غلظت نیتروژن خاک با مقدار میانگین 34/0% در خاک تحت پوشش جنگل متراکم، 17/0 در خاک جنگل کم تراکم و 08/0% در خاک تحت کشت دیم بیشترین کاهش را داشت. بررسی نیم تغییرنماهای متغیرهای مورد مطالعه نشان داد که مدل کروی نسبت به سایر مدل ها عملکرد بهتری دارد. برای درون یابی مقادیر عناصر منگنز و پتاسیم در فضای نمونه برداری، تخمین گر وزن دهی معکوس فاصله و برای سایر عناصر، تخمین گر کریجینگ بهتر عمل کردند. کلاس هم بستگی مکانی الگوی تغییرات عناصر نیتروژن، مس و آهن، قوی و برای عناصر فسفر و روی متوسط بود. بررسی نقشه پراکنش مکانی مقادیر عناصر غذایی مورد بررسی حکایت از آن داشت که مقادیر عناصر پرمصرف و کم مصرف اندازه گیری شده در این پژوهش، در خاک های تحت پوشش جنگل متراکم بلوط بیشتر بوده و با تغییر کاربری اراضی به جنگل تخریب شده و سپس کشت دیم، مقادیر این عناصر کم و کمتر شده است.
    نتیجه گیری
    به طورکلی براساس نتایج حاصل از این مطالعه می توان اظهار داشت که تخریب جنگل های بلوط موجب کاهش قابل ملاحظه مقدار عناصر غذایی ضروری در خاک، به ویژه عنصر پر مصرف نیتروژن، به عنوان یکی از شاخص های اصلی کیفیت حاصلخیزی خاک می شود. بنابراین، چنان چه روند تخریبی جنگل های بلوط منطقه شاه مختار یاسوج متوقف نشود، ضمن کاهش کیفیت خاک های منطقه، تخریب گسترده اکوسیستم و پیامدهای اقلیمی نامناسبی در پی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی کاربری اراضی، تغییرپذیری مکانی، جنگل تراشی، عناصر غذایی خاک
  • بیژن آزاد، سید فخرالدین افضلی*، غلام عباس قنبریان صفحات 83-99
    سابقه و هدف
    تبدیل پوشش گیاهی طبیعی به سایر پوشش‏های گیاهی و تغییر اقلیم اثرات زیادی بر تجزیه کربن آلی خاک و در نهایت میزان انتشار دی‏اکسیدکربن (CO2) از خاک به اتمسفر گذاشته‏اند. اما تاکنون در ایران تحقیقات انگشت شماری به بررسی اثر تبدیل پوشش گیاهی و تغییر اقلیم بر میزان ذخیره کربن آلی به عنوان یک مولفه کلیدی در کاهش اثرات تغییر اقلیم و گرمایش جهانی پرداخته‏اند. جهت فائق آمدن بر محدودیت مطالعات میدانی، مدل‏های ماده ‏آلی خاک، ارائه دهنده بهترین درک علمی از دینامیک ماده‏آلی خاک هستند. مدل کربن روتامستد (RothC) از پرکاربردترین مدل‏ها در مطالعات مربوط به ترسیب کربن خاک می‏باشد که در مطالعات فراوانی برای بررسی اثر تغییر اقلیم بر ذخیره کربن خاک به کارگرفته شده است. هدف تحقیق حاضر بررسی اثر تبدیل پوشش گیاهی بومی (مرتع) به چهار پوشش گیاهی جدید (مراتع زیر اشکوب سرو، مراتع زیراشکوب بادام کوهی، درختان بادام کوهی و درختان سرو) و همچنین شبیه سازی اثر دو سناریو اقلیمی (عدم وقوع تغییر اقلیم و وقوع تغییر اقلیم) بر دینامیک ذخیره کربن آلی خاک (SOC) با استفاده از مدل کربن روتامستد (RothC) درپنج پوشش گیاهی منطقه باجگاه شهرستان شیراز برای 36 سال (2014-2050) می‏باشد. مواد و روش‏ها: در این مطالعه 210 نمونه خاک برای تعیین کربن آلی خاک و بافت خاک و همچنین 420 نمونه به منظور تعیین وزن مخصوص ظاهری خاک جمع آوری شده است. پس از اندازه‏ گیری پارامترهای ذکر شده، ذخیره کربن آلی خاک در عمق 20-0 سانتی‏متری در هر تیمار پوشش گیاهی محاسبه شد. در نهایت اثر تبدیل پوشش گیاهی و دو سناریو اقلیمی بر میزان ذخیره کربن آلی خاک با استفاده از مدل روتامستد در پنج پوشش گیاهی منطقه باجگاه شیراز بررسی شد. یافته‏ ها: نتایج نشان داد که افزایش ذخیره کربن آلی خاک در اثر کاشت درختان سرو بعد از 15 سال بیشتر از میزان افزایش ذخیره کربن آلی خاک در اثر کاشت درختان بادام کوهی بعد از 30 سال در منطقه باجگاه بوده است. نتایج شبیه‏ سازی مدل روتامستد نیز نشان داد ذخیره کربن آلی خاک در سال 2050 در تیمارهای مرتع، مراتع زیر اشکوب درخت بادام، مراتع زیر اشکوب درخت سرو، درختان سرو و درختان بادام در اثر تغییر اقلیم نسبت به سال 2014 به ترتیب 19/12، 14/12، 11/12، 37/10 و 49/10 درصد کاهش خواهد یافت. میزان ذخیره کربن آلی خاک در هر کدام از تیمارها، قبل و بعد از تغییر اقلیم در سطح 5 درصد (P<0.05) باهم تفاوت معنی ‏دار داشتند.
    کلیدواژگان: تبدیل پوشش گیاهی، تغییراقلیم، ذخیره کربن آلی خاک، مدل کربن روتامستد (RothC)، منطقه باجگاه
  • کمال نبی اللهی*، کامران عزیزی، مسعود داوری صفحات 101-117
    سابقه و هدف
    شوری خاک یکی از خصوصیات بسیار مهم خاک بوده و بررسی تغییرات مکانی آن، جهت مدیریت زراعی، تخریب اراضی و مطالعات زیست محیطی حائز اهمیت می باشد. شوری خاک با استفاده از هدایت الکتریکی (EC) اندازه گیری می شود و تخمین مقادیر شوری خاک با استفاده از این روش های آزمایشگاهی گران و زمان بر است. بنابراین، جمع آوری اطلاعات در مورد توزیع مکانی شوری خاک در مناطق گسترده نیاز به تکنیک های جدید ارزان دارد. اخیرا تکنیک های جدیدی از قبیل طیف سنجی مرئی-مادون قرمز نزدیک، القاءگر الکترومغناطیس و سنجش از دور برای اندازه گیری شوری خاک به کاربرده شده است. هدف از این پژوهش تخمین شوری خاک با استفاده از روش های طیف سنجی مرئی - مادون قرمز نزدیک، القاءگر الکترومغناطیس و سنجش از دور می باشد.
    مواد و روش ها
    منطقه مورد مطالعه در 20 کیلومتری شمال شرقی شهرستان قروه در استان کردستان واقع شده و سطحی معادل 26000 هکتار را در بر می گیرد. 100 نمونه خاک (عمق 30-0 سانتی متری) جمع آوری و هدایت الکتریکی خاک در عصاره اشباع اندازه گیری شد. متغیرهای کمکی استفاده شده در این مطالعه، داده های طیفی خاک در محدوده مرئی - مادون قرمز نزدیک، قرائت های روش القاءگر الکترومغناطیس و داده های سنجده ETM+ لندست 8 بودند. در 100 مکان نمونه برداری، قرائت های افقی و عمودی با استفاده از EM38 قرائت شده و شاخص شوری، شاخص NDVI، شاخص روشنایی و باندهای 1، 2، 3، 4، 5، 6 و 7 با استفاده از نرم افزار Arc GIS و داده های سنجده ETM+ لندست 8 محاسبه و استخراج شدند. افزون بر این، 100 نمونه خاک با استفاده از طیف سنج زمینی (مدل FieldSpec®3, ASD, FR, USA) با طول موج 2500- 350 نانومتر تحت اسکن قرار گرفتند. جهت ارتباط دادن بین شوری خاک و متغیرهای کمکی این سه روش از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. در نهایت شوری خاک با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی برآورد شده و با استفاده از روش اعتبارسنجی متقاطع مورد ارزیابی قرار گرفت.
    یافته ها
    مقادیر شوری خاک کم تا زیاد بودند (47/14 -23/0 دسی زیمنس بر متر). بیشینه مقادیر شوری خاک در مناطق مرکزی (اراضی پست و بایر) و کمینه مقادیر شوری خاک در اراضی مرتفع و مرتعی مشاهده شد. بر اساس آنالیز حساسیت، مدل شبکه عصبی مصنوعی در روش سنجش از دور، شاخص شوری، شاخص NDVI، باند 7 و باند 3 مهم ترین متغیرها برای پیش بینی شوری خاک بودند، به طور کلی، این نتایج نشان داد که مهم ترین متغیرهای کمکی برای پیش بینی شوری خاک به ترتیب داده های طیفی خاک در محدوده مرئی - مادون قرمز نزدیک، قرائت عمودی و داده های سنجش از دور بودند. روش طیف سنجی مرئی - مادون قرمز نزدیک برای پیش بینی شوری خاک دارای مقادیر 62/0، 94/0 و 0.28/0 به ترتیب برای ضریب تبیین، میانگین خطا و میانگین ریشه مربعات خطا بود و در مقایسه با القاءگر الکترومغناطیس و سنجش از دور بهتر بود اگر چه تلفیق سه روش (طیف سنجی مرئی - مادون قرمز نزدیک، القاءگر الکترومغناطیس و سنجش از دور) با هم بهترین نتایج جهت تخمین شوری خاک را داشت.
    نتیجه گیری
    مهمترین متغیر کمکی برای پیش بینی شوری خاک در منطقه داده های طیفی خاک در محدوده مرئی - مادون قرمز نزدیک بود. روش القاگر الکترومغناطیس هم متغیر مناسبی جهت پیش بینی شوری خاک بوده و می تواند به عنوان یک روش ارزان، دقیق و سریع برای پیش بینی شوری خاک توصیه شود. تلفیق سه روش (طیف سنجی مرئی - مادون قرمز نزدیک، القاءگر الکترومغناطیس و سنجش از دور) با هم بهترین نتایج جهت تخمین شوری خاک را داشت. بنابراین، پیشنهاد می شود که مدل شبکه عصبی مصنوعی و داده های کمکی همچون داده های طیفی روش طیف سنجی مرئی - مادون قرمز نزدیک و القاگر الکترومغناطیس در مطالعات آینده استفاده شود.
    کلیدواژگان: محدوده طیفی مرئی - مادون قرمز نزدیک، EM38، شاخص شوری، شبکه عصبی مصنوعی
  • محمد بابااکبری*، مریم شکوری، اکبر حسنی صفحات 119-133
    چکیده
    سابقه و هدف
    تجمع فلزات سنگین در خاک های کشاورزی، علاوه بر آلودگی محیط زیست موجب افزایش غلظت و جذب فلزات سنگین در گیاهان می شود. مصرف روزانه محصولات کشاورزی مهمترین مسیر مواجهه انسان با آلاینده ها و بیماری های مختلف است. هدف از این مطالعه تعیین غلظت برخی از فلزات سنگین در سبزیجات و گیاهان رایج در بخشی از اراضی کشاورزی شهرستان ورامین در استان تهران و ارزیابی میزان خطر زیست محیطی عناصر سنگین با استفاده از ضرائب خطرپذیری(HQs) مرتبط با سلامت انسان است.
    مواد و روش ها
    نمونه برداری مرکب از سبزیجات ریحان، شاهی، تربچه، تره، نعناع، جعفری، چغندر، مرزه و همچنین گیاهان ذرت و برنج در منطقه ای با وسعت 50 هکتار در سه تکرار به صورت تصادفی انجام شد. نمونه ها پس از آماده سازی به روش هضم خشک آماده سازی و اندازه گیری شد و غلظت کادمیوم، سرب، روی، مس، کروم، کبالت و نیکل با استفاده از دستگاه جذب اتمی تعیین گردید. سپس فاکتور تجمع زیستی، فاکتور انتقال، دریافت روزانه و شاخص های خطرپذیری فلزات سنگین برای انسان محاسبه شد.
    یافته ها
    بیشترین غلظت روی، مس، سرب، کادمیوم، کبالت، کروم و نیکل به ترتیب در گیاه شاهی (54/12)، نعناع (3/3)، نعناع (1)، تربچه (22/0)، ریحان (48/0)، تره (70/0) و ذرت (24/1 میلی گرم بر کیلوگرم ماده خشک) مشاهده گردید. فاکتور انتقال عناصر سرب در شاهی، کادمیوم در جعفری، روی در چغندر، کبالت، کروم و سرب در تربچه و کروم در مرزه بیشتر از یک بود (1<TF) اما فاکتور انتقال (TF) برای گونه های برنج، ذرت و مرزه برای تمام عناصر سنگین مورد مطالعه کمتر از 1 بود. مقدار فاکتور تجمع زیستی (BCF) در گیاه نعناع برای عنصر کبالت، و برای گیاهان چغندر و مرزه برای عنصر کادمیوم بیشتر از یک و برای سایر گیاهان مقدار این فاکتور برای عناصر مورد مطالعه کمتر از یک بدست آمد. بیشترین ضریب خطرپذیری به بیماری های غیرسرطانی ناشی از کادمیوم، کبالت، مس، نیکل، روی و سرب در اثر مصرف برنج در افراد بزرگسال، (062/0، 009/0، 110/0، 025/0، 052/0، 193/0) و در کودکان (061/0، 008/0، 096/0، 020/0، 050/0 و 149/0) مشاهده شد. شاخص خطرپذیری همه عناصر در یک گیاه خاص (THQ) در هر دو گروه سنی، به صورت زیر کاهش یافت: (چغندر˃ ذرت ˃ نعناع ˃ ریحان˃ تره˃ شاهی˃ مرزه˃ جعفری˃ تربچه ˃ برنج) و در دامنه بی خطر قرار گرفت.
    نتیجه گیری
    ضریب خطرپذیری هر عنصر در مجموع محصولات کشاورزی مطالعه شده در منطقه (TDHQ) کمتر از یک بود و بیانگر عدم وجود خطر بیماری های غیرسرطانی برای مصرف کنندگان ناشی از مصرف 10 محصول بررسی شده مطابق با الگوی مصرف ملی ایران است. سرب در گروه سنی کودکان بیشترین TDHQ (300/0) را نشان داد و بیانگر ضریب خطرپذیری بیشتر سرب در مجموع محصولات مصرفی نسبت به سایر عناصر است. به طور کلی نتایج نشان داد که شاخص خطرپذیری (HI) عناصر سنگین برای هر دو گروه سنی مورد مطالعه کوچکتر از 1 بوده و بیانگر این است که ساکنان در منطقه مورد مطالعه در وضعیت امن قرار دارند.
    کلیدواژگان: شاخص خطرپذیری، ضریب خطرپذیری، فاکتور انتقال، فاکتور تجمع زیستی
  • نفیسه یغمائیان مهابادی*، سمیرا همتی، محمدباقر فرهنگی، عاطفه صبوری صفحات 135-150
    سابقه و هدف
    ارزیابی کیفیت خاک و ایجاد تعادل بین میزان تولید محصول و بهبود کیفیت منابع طبیعی یکی از مسائل مورد توجه در مدیریت پایدار خاک ها به منظور تولید بهینه کشاورزی و حفظ منابع طبیعی است. در عرصه های کشاورزی آگاهی از عوامل موثر بر کیفیت خاک برای مدیریت بهینه و رسیدن به حداکثر بهره وری اقتصادی، امری ضروری است. در این راستا به منظور دستیابی به مدیریت پایدار خاک و پیش بینی خطرات تخریب خاک، تعیین روشی مناسب برای ارزیابی کیفیت خاک نیز دارای اهمیت می باشد. این پژوهش با هدف ارزیابی کیفیت خاک اراضی شالیزاری، تعیین حداقل ویژگی های موثر بر کیفیت خاک و بررسی تاثیر شاخص های کیفیت خاک به دست آمده با استفاده از روش های مختلف بر عملکرد برنج، در اراضی شالیزاری منطقه پیربازار استان گیلان انجام گرفت.
    مواد و روش ها
    بر اساس متوسط عملکرد سالیانه برنج، دو دسته اراضی شامل شالیزارهای با عملکرد پایین (t ha-1 6/4>) و عملکرد بالا (t ha-1 6/4≤) در منطقه مورد مطالعه انتخاب شدند. جمعا 60 نمونه خاک مرکب از عمق صفر تا 30 سانتی متر و محصول برنج در پلاتی به وسعت 1 متر مربع به مرکزیت محل های نمونه برداری خاک برداشت شد. در این پژوهش با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA)، از میان 20 ویژگی فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک به عنوان ویژگی های موثر بر کیفیت خاک (TDS)، 5 ویژگی به عنوان حداقل ویژگی های موثر بر کیفیت خاکMDS)) انتخاب گردید. سپس کیفیت خاک شالیزارهای با عملکرد پایین و بالا با استفاده از دو مدل شاخص تجمعی ساده (IQISA) و شاخص تجمعی وزن دار (IQIWA) و هر کدام در دو مجموعه ویژگی های خاک TDS و MDS ارزیابی شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که 5 ویژگی کربن آلی، نیتروژن کل، پتاسیم قابل استفاده، درصد رس و فعالیت آنزیم اوره آز به عنوان مجموعه ویژگی های MDS، می تواند 67 درصد تغییرات کیفیت خاک ها را توصیف نماید. ارزیابی کیفیت خاک اراضی شالیزاری نشان داد زمانی که شاخص تجمعی ساده و وزن دار کیفیت خاک با استفاده از مجموعه MDS تعیین می شوند، اختلاف معنی داری بین شاخص کیفیت خاک شالیزارهای با عملکرد پایین و بالا مشاهده می شود؛ به طوری که شالیزارهای با عملکرد بالا از میانگین IQISA-MDS و IQIWA-MDS بالاتری (به ترتیب 84/0 و 89/0) نسبت به شالیزارهای با عملکرد پایین (به ترتیب 78/0 و 80/0) برخوردار هستند. همچنین بیشترین مقادیر همبستگی شاخص کیفیت خاک با عملکرد برنج برای شاخص های IQIWA-MDS و IQISA-MDS (54/0-44/0=R2) در هر دو سطع عملکرد به دست آمد.
    نتیجه گیری
    اختلاف معنی دار بین شاخص های کیفیت خاک شالیزارهای با دو سطح عملکرد که از مجموعه MDS استفاده کرده اند، نشان می دهد که مجموعه MDS به شکل موثرتری اختلاف کیفیت خاک شالیزارهای با بهره وری متفاوت را نشان می دهد. همبستگی معنی دار شاخص های IQISA-MDS و IQIWA-MDS با عملکرد برنج بیانگر این است که انتخاب تعداد محدودتری از ویژگی های خاک به عنوان MDS به درستی انجام شده و توانسته وضعیت خاک برای تولید برنج را به خوبی ارزیابی نماید. بنابراین با استفاده از مجموعه MDS علاوه بر کاهش هزینه و صرفه جویی در وقت، می توان با اطمینان قابل قبولی شاخص های کیفیت خاک اراضی شالیزاری منطقه مورد مطالعه را تعیین کرد.
    کلیدواژگان: حداقل ویژگی های موثر بر کیفیت خاک، شاخص تجمعی کیفیت خاک، شاخص تجمعی وزن دار کیفیت خاک، تجزیه به مولفه های اصلی
  • ساحره مطیلجی، احمد لندی، رویا زلقی* صفحات 151-163
    سابقه و هدف
    با توجه به اثرات نامطلوب کاربرد کود های شیمیایی در دراز مدت و نیز کمبود مواد آلی در خاک های ایران، استفاده از کود های آلی اجتناب ناپذیر می باشد. بسیاری از بقایای گیاهی از جمله ضایعات نیشکر را می توان به بیوچار تبدیل کرد و به عنوان کود آلی در خاک استفاده نمود. همچنین فیلترکیک از محصولات جانبی تصفیه شکر است که به عنوان ماده آلی قابل استفاده می باشد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر کود های آلی بر برخی خصوصیات خاک و عملکرد گندم و بررسی بهترین ترکیب کود های آلی و باکتری های محرک بر رشد گندم انجام شد.
    مواد و روش ها
    این تحقیق در گلخانه در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل انجام شد. فاکتور های آزمایش شامل کود آلی در پنج سطح شاهد (Control)، فیلترکیک 20 تن در هکتار(F20)، فیلترکیک 40 تن در هکتار(F40)، بیوچار 36 تن در هکتار(B36)، بیوچار 72 تن در هکتار(B72) و باکتری در سه سطح (شاهد، Cloacae Enterobacter وPaenibacillus Lactis) صورت گرفت. پس از اعمال تیمار ها در گلدان های 5 کیلوگرمی، تعداد 10 بذر گندم رقم چمران در هر گلدان کشت شد. پس از پر شدن دانه، برداشت گیاه صورت گرفت و پس از شست و شو خشک گردید و وزن خشک دانه و غلظت فسفر در آن اندازه گیری شد. خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی خاک نیز شامل تنفس پایه و برانگیخته ،کربن آلی خاک، کربن زیتوده میکروبی، کربن قابل اکسید شدن با پرمنگنات، کربن محلول در آب سرد و داغ، EC ، pH و فسفر اولسن اندازه گیری شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد مایه زنی باکتری سبب کاهش مقدار هدایت الکتریکی و پ.هاش خاک نسبت به تیمار های بدون باکتری شده است بیشترین مقادیر تنفس پایه (0/75 میلی گرم بر کیلوگرم بر روز) ، فسفر خاک (7/35 میلی گرم بر کیلوگرم) و کربن آلی (13/1 درصد) در تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک مایه زنی شده با باکتری باسیلوس دیده شد که نسبت به تیمار شاهد افزایش قابل ملاحظه ای (به ترتیب 1/73 ، 108 و 118 درصد) داشته اند. بیشترین مقدار کربن زیتوده میکروبی (2/78 میلی گرم بر کیلوگرم) را تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک مایه زنی شده با باکتری انتروباکتر داشت که نسبت به تیمار شاهد بیش از دو برابر افزایش نشان داد. همچنین بیشترین مقدار کربن محلول در آب سرد (2707 میلی گرم در کیلوگرم)، کربن محلول در آب داغ (3596 میلی گرم در کیلوگرم) و کربن قابل اکسید شدن با پرمنگنات (173 میلی گرم در کیلوگرم) مربوط به تیمار 72 تن در هکتار بیوچار مایه زنی شده با باکتری انتروباکتر بود که به ترتیب 3/39، 263 و 0/70 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش داشتند. و بیشترین مقدار وزن خشک دانه (23/5 گرم در گلدان) و غلظت فسفر دانه (04/1 درصد) مربوط به تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک مایه زنی شده با باکتری باسیلوس بود که به ترتیب 6/44 و 5/43 درصد نسبت به شاهد افزایش داشته است.
    نتیجه گیری
    ویژگی های اندازه گیری شده به ویژه وزن خشک و عملکرد گیاه بیانگر عملکرد بهتر فیلترکیک نسبت به بیوچار می باشد. با وجود اینکه بیوچار در مقادیر وزنی بیشتری به کار برده شد، اما کاربرد فیلترکیک در افزایش فسفر اولسن خاک و کربن آلی خاک موثرتر بوده و برای بهبود شاخص های کیفی خاک توصیه می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که باکتری باسیلوس عملکرد بهتری نسبت به باکتری انتروباکتر از خود نشان داده است و جمع نتایج تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک و مایه زنی با باکتری باسیلوس را توصیه می نماید.
    کلیدواژگان: کود آلی، باکتری باسیلوس، باکتری انتروباکتر، خصوصیات بیولوژی خاک، گیاه
  • عبدالامیر معزی*، مسعود صادقی میان رودی، علی غلامی، تیمور بابائی نژاد، ابراهیم پناه پور صفحات 165-178
    سابقه و هدف
    تغییر کاربری اراضی و کشت درازمدت نیشکر می تواند ویژگی های شیمیایی و کیفیت خاک را تحت تاثیر قرار دهد. مطالعه تغییرات ویژگی های خاک در اراضی تحت کشت در درازمدت می تواند به بهبود مدیریت کشاورزی کمک کند. هدف از این پژوهش بررسی ویژگی های شیمیایی خاک های تحت کشت درازمدت نیشکر و خاک بکر مجاور به منظور ارزیابی تغییرات ایجاد شده در اثر تغییر کاربری اراضی و کشت دراز مدت بود.
    مواد و روش ها
    این پژوهش در اراضی کشت و صنعت کارون در منطقه دیمچه شوشتر در استان خوزستان انجام شد. این مطالعه بر اساس آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با دو فاکتور مزرعه در 7 سطح و عمق در سه سطح (عمق های 30-0 ،60-30 و 90-60 سانتی متری) و در سه تکرار انجام شد. نمونه های خاک از 6 مزرعه تحت کشت دراز مدت نیشکر و یک مزرعه بکر مجاور آن ها جمع آوری شدند. خاک های بررسی شده به مدت بیش از 4 دهه تحت کشت نیشکر هستند. سپس برخی ویژگی های شیمیایی خاک به روش های استاندارد اندازه گیری شدند. پ هاش و قابلیت هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع، سدیم محلول خاک، مواد آلی خاک به روش اکسیداسیون تر، کربنات کلسیم معادل به روش تیتراسیون با اسیدکلریدریک، گچ خاک به روش استون اندازه گیری شد. همچنین فسفر قابل دسترس خاک با استفاده از عصاره گیری با بی کربنات سدیم نیم مولار به روش اولسن و پتاسیم قابل دسترس با استفاده از عصاره گیری با استات آمونیوم یک نرمال اندازه گیری شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد تغییر کاربری اراضی و کشت درازمدت نیشکر سبب تغییر ویژگی های شیمیایی خاک شد. تفاوت معنی داری در مقدار پ هاش خاک های مزارع تحت کشت نیشکر و خاک بکر مجاور مشاهده نشد. تغییر کاربری اراضی و کشت درازمدت نیشکر سبب کاهش قابلیت هدایت الکتریکی، سدیم محلول خاک، کربنات کلسیم معادل، گچ خاک در اعماق مختلف خاک شد. کشت درازمدت نیشکر سبب کاهش معنی دار مقدار پتاسیم قابل دسترس (2/63 تا 9/77 درصد) در عمق 0-30 سانتی متری خاک، شد. نتایج همچنین نشان داد درصد ماده آلی و فسفر قابل دسترس خاک در اراضی تحت کشت دراز مدت نیشکر به طور معنی داری بیش تر از مزرعه بکر مجاور بود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد تغییرات ویژگی های شیمیایی در خاک سطحی (30-0 سانتی متری) بیش تر از سایر عمق ها (60-30 و 60-90 سانتی متری) بود.
    نتیجه گیری
    نتایج این پژوهش نشان داد ویژگی های شیمیایی خاک در مزارع مختلف نیشکر در پاسخ به تغییر کاربری اراضی و کشت دراز مدت نیشکر تغییر معنی داری کردند. پتاسیم تبادلی خاک به عنوان شاخص حساسی نسبت به کشت دراز مدت نیشکر شناسایی شد. چنین به نظر می رسد پایش ویژگی های شیمیایی خاک به منظور مدیریت اراضی و حفظ کیفیت خاک های بررسی شده لازم می باشد.
    کلیدواژگان: تغییر کاربری اراضی، کیفیت خاک، مدیریت اراضی، نیشکر
|
  • Nikou Hamzehpour *, Somayeh Eslami, Effat Aghayi, Sara Mola Ali Abasiyan Pages 1-22
    Background and objectives
    Urmia Lake drying up and withdrawal of its shores resulted in remaining of vast saline lands around it. The study of soils as the indicator of the environmental condition, in which they have developed, can provide valuable information about the past climate of the area. The aim of this research was to study the evidence of the Urmia Lake fluctuations through the developed soils in its Southeastern shore.
    Materials and methods
    a transect perpendicular to Urmia Lake was studied in southeast Urmia Lake, in Bonab Plain. Seven pedons based on the variation of geomorphic surfaces and landscape change, were described and sampled along a transect next to the southeastern shore of Urmia Lake. Soil samples were collected from all diagnostic horizons and analyzed for some of their physicochemical characteristics. From some of the diagnostic horizons, undisturbed samples were gathered for micromorphological analysis. Clay mineralogy was also performed for some of the horizons.
    Results
    Results showed that among studied soil pedons, pedons 1, 2, 3, 4, and 5 had saline soils along with buried horiozons and their developments were mostly affected by Urmia Lake sediments and fluctuations. In all of these 5 soil pedons, buried soils with different degrees of development were detected, which showed that these soils had been exposed during different time periods, before further burial by lacustrine sediments. Buried soils in first 3 pedons had more developed soils than their upper soils, showing that upper soils are in their early stages of development. micromorphological study of buried Bk horizon in the depth of 50-105 cm of P2, revealed that it is a highly pedal and highly separated horizon with calcite coatings and infillings. Based on the results, no evidence of buried soils or lacustrine sediments was observed in pedon 6, which was located in agricultural lands, 1 km from pedon 5. In pedon 6, highly developed calcic horizons were observed, showing that this part of landscape has been stable for a long time, at least longer than other 5 studied pedons.
    Conclusion
    The existence of buried soils and textural discontinuities in some of the studied soil pedons showed that Urmia Lake had several fluctuations due to climatic changes and had also been much more extended than that of 1998 in the past. The study also revealed that its recession has happened during several stages which has also coincided with several expansions and consequent sedimentations, through which, soil evolution and development in its southeastern shore has affected.
    Keywords: lithological discontinuity, soil evolution, buried soil, clay minerals, micromorphology
  • Setareh Amanifar *, Zeynab Hajiloo, Elaheh Vatankhah, Elham Malekzadeh Pages 23-43
    Background and objectives
    The arbuscular mycorrhizal symbiosis enhances plant tolerance to water deficit. Methyl jasmonate (MeJA) is a phytohormone related to multiple developmental and growth processes, which might play an important role in the mycorrhizal interaction. Hormonal regulation and the symbiotic relationship provide benefits for plants to overcome stress conditions. The aim of this study was to evaluate the effects of MeJA application and mycorrhizal symbiosis on some growth and biochemical properties of alfalfa plant under water deficit stress.
    Materials and methods
    A combined factorial design was performed with three factors: (1) plants non-inoculated (NM) or inoculated with the mycorrhizal fungus Rhizophagus intraradices (AM) (2) untreated plants and plants treated with 50 μm MeJA, and (3) soil moisture levels including field soil capacity (FC) and 55% FC. Half of the plants received a MeJA treatment through foliar spray 30 days after growth and the other half of the plants were considered as not- MeJA treated. Water deficit treatment was applied one week after hormone applying for four weeks. After harvest, root colonization percentage, dry weight of shoots and roots, total chlorophyll and carotenoids contents, soluble sugars and proline contents, as well as P and N contents, were assessed.
    Results
    MeJA application significantly increased total chlorophyll content of AM and NM plants at FC moisture by 76.6% and 106.6%, respectively. MeJA caused a significant increase only in chlorophyll content of NM plants under water deficit stress by 116.4%. Water deficit stress had no significant effect on carotenoids content. Obtained results indicated synergistic effect of the co-treatment of mycorrhiza and MeJA on carotenoids content at FC moisture. In addition, the content of total chlorophyll and carotenoids significantly were higher under water deficit stress in AM plants than NM plants. Dry weights of shoot and root of AM plants under all soil moisture and MeJA treatments were significantly higher than NM plants. Moreover, the application of MeJA augmented the positive effect of mycorrhizal colonization on shoot and root dry weights under both moisture levels. Shoot and root dry weights under water deficit stress and co-treatment of mycorrhiza and MeJA increased 3.4 and 2.8-folds, respectively, compared to NM plants. Mycorrhizal growth dependency (MGD) was increased by 86.9% under water deficit stress condition compared with the non-stressed condition. However, MGD was decreased significantly by MeJA application in stressed-plants. MeJA application and water deficit stress did not exhibit a significant effect on mycorrhizal colonization rate while they increased proline and soluble sugar production. Co-treatment of mycorrhiza and MeJA had a significant synergistic effect on proline accumulation in shoots and roots of stressed plants by 77.3% and 62.2% respectively compared with stressed NM plants. Furthermore, MeJA application caused a significant increase in N and P contents, and root to shoot ratio of soluble sugars of AM plants by 77.8%, 64.3% and 35.1% respectively at FC moisture level.
    Conclusion
    MeJA application induced a significant change in carbohydrate allocation to roots in mycorrhizal plants and also decreased MGD of stressed plants. MeJA treatment and mycorrhizal symbiosis improved plant response to water deficit stress, and there was an interactive positive effect between MeJA and mycorrhizal fungi which alleviated growth impairment under water deficit conditions by modifying the physiological and biochemical properties of the host plant.
    Keywords: Osmolyte, Proline, Carotenoids, Nitrogen, Phytohormone
  • Mohammad Jamshidi, Mohammad Amir Delavar *, Ruhollah Taghizadeh, Colby Brungard Pages 45-64
    Background and objectives
    Many soil maps that produced in Iran are in medium scale related to the soil survey projects that have done over the past six decades. In many cases, soil maps have not updated due to the high cost of soil survey activities in conventional methods. A proposed solution to overcome limitations of the conventional soil survey is digital soil mapping (DSM) that extensively used for producing soil maps in many countries recently. The extrapolation method in which soil pattern rules in reference area is used for soil class prediction in other areas as a cost-effective method have been mentioned by some soil surveyors. To achieve the main advantages of extrapolation in DSM, in this research we evaluated the use of random forest model in a reference area (donor area) for producing soil taxonomic classes at subgroup level in a site out of the reference area (recipient area).
    Materials and methods
    In this study two neighboring areas in Fars Province in southern Iran were selected: 1) Saadat Shahr plain as donor site and, 2) Seidan plain as recipient area. Two agricultural plain have a moderately similar environmental condition such as elevation, geology, physiography, and climate and agriculture behavior. In donor area, 82 soil profiles were excavated, described and analyzed. Latin hypercube sampling (LHS) was used as a statistical method in donor area. In recipient area, 27 locations were determined on some parallel transects across the plain. All soils were classified according to USDA soil taxonomy System (2014). Random forest (RF) in R statistical software was used to predict soil classes in donor area. Then the constructed model in donor area saved and applied to the recipient area. 25 variables related to soil forming factors consist of 1) primary and secondary train attributes and 2) remote sensing indices obtained from Landsat 8 satellite, OLI sensor imagery were used in this study. All auxiliary environmental covariate layers were resampled to a 30 resolution. Producer's, users and overall accuracy and kappa index calculated according to the agreement of the field surveyed with predicted soil classes.
    Results
    Using RF algorithm from the 25 variables related to soil forming factors, five primary and secondary train attributes consist of slop, multiresolution index of valley bottom flatness (MRVBF), terrain ruggedness index, topographic wetness index and modified catchment area were selected as influential covariates. An overall accuracy of 72%, and a Kappa index of 0.59 in the donor area, illustrating the relatively desirable agreement between observed and predicted soil classes. For extrapolating evaluation, the result of RF model with 70% of soil samples in the donor area was compared with the output of the transported RF model using 27 observations of the validation dataset. The overall accuracy of the external validation was 45%, and the Kappa index was 0.28. Transferring the RF model constructed by all soil samples of the donor area (100%) showed a better result of soil prediction in the recipient area. The overall accuracy and the Kappa index of the external validation was 52% and 0.38, respectively. From the six soil subgroup classes, the best predicted classes were Typic Calcixerepts and Typic Xerorthents. Some classes were too sparse and the model was unable to predict them correctly.
    Conclusion
    The results showed that the model extrapolation in the framework of DSM could be a powerful tool for producing soil map in the area of Iran that soil maps are not available or updating the present soil maps are time and cost consuming. The low-cost and time saving method reported here, encourages soil surveyors to select model extrapolation for their survey activities.
    Keywords: Digital soil mapping, Soil forming factors, Latin hypercube sampling (LHS)
  • Hamidreza Owliaie *, Soolmaz Askari, Yaser Safari, Mohammad Sedghi Asl Pages 65-81
    Introduction
    In recent decades, site-specific management (SSM) has been specifically considered to achieve to increased input efficiency, improved economic margins of crop production and reduced environmental risks. Short-scale spatial variability of soil properties caused more necessity of SSM techniques. Natural variability of soil results from complex interactions between geology, topography and climatic factors, as well as land use change and land management strategies. Deforesting and vast land use changes are considered as the important land management strategies that have been extensively used in recent decades. Therefore, determining the effects of land use change on soil properties in conjunction with local environmental conditions and on the spatial variability of soil properties may drastically help the land use planners. Therefore, the present study was done aimed to explore the effects of oak trees deforesting in Shah-Mokhtar region in Yasouj and land use changes to dry farming on the spatial variability of nutritional elements using geostatistical techniques.
    Materials and Methods
    The present study was conducted in a Shah-Mokhtar, north, and northwest of Yasouj, in Kohgiluyeh Province, southern Iran. Spatial variability of seven soil fertility properties, including N, P, K, Fe, Cu, Zn, and Mn concentration in soil, were examined in three land uses, including dense forest, degraded (semi-dense) forest and rain-fed lands. A total of 100 surface (0-30 cm) soil samples were collected and analyzed for the nutritional elements after preparing in the laboratory. Data were analyzed statistically and their normal distribution pattern was examined using the Kolmogrov-Smirnov test. In the geostatistical analyses step, the spatial structure of studied variables was analyzed by fitting the suitable authorized models on calculated experimental semi-variograms. The concentration of studied elements was interpolated using ordinary kriging (OK) and inverse distance weighting (IDW) estimators and finally, the spatial distribution map of each soil nutrient was prepared using ArcGIS 10.3.
    Results
    The results showed that the highest mean soil concentration of almost all of selected nutrients belonged to the dense forest lands and due to the land use changes to the degraded forest and then dry farming, average values of selected elements significantly decreased. Among the studied properties, soil N concentration with an average of 0.34%, 0.17% and 0.08% in dense forest, degraded forest, and rain-fed soil samples, had the most decrease caused by deforesting. Semi-variogram analyses showed that spherical model had the best performance. For interpolating the soil K and Mn concentration, IDW method and for other studied elements, OK method was efficiently used. The spatial correlation class was strong for N, Cu, and Fe; whereas a moderate class was calculated for soil P and Zn concentration. The spatial distribution maps of selected nutrients revealed that the dense forest and dry farming soils had the highest and lowest contents of soil nutritional elements.
    Conclusion
    According to the findings of the present study, it can be stated that degradation of oak forest may lead to the significant decrease of soil nutritional elements, specifically soil N concentration as one of the main soil fertility quality. Therefore, it seems that not only the significant soil quality decline but also the extensive degradation of whole ecosystem and unfavorable climatic consequences will be the unavoidable results of deforesting in Shah-Mokhtar region.
    Keywords: Deforesting, Land use planning, Soil nutrients, Spatial variability
  • Bijan Azad, Sayed Fakhreddin Afzali *, Gholamabbas Ghanbarian Pages 83-99
    Background and Objectives
    The conversion of natural vegetation to other vegetation covers and climate change has had a major impact on the decomposition of soil organic carbon and eventually the emission of carbon dioxide (CO2) from the soil into the atmosphere. But so far in Iran, little researches have looked at the effect of the conversion of vegetation and climate change on the amount of soil organic carbon (SOC) stock as a key component in reducing the effects of climate change and global warming. To overcome the limitations of field studies, SOM models provide the best scientific understanding of the dynamics of SOM. RothC Carbon model is one of the most widely used models in soil carbon sequestration studies that has been used in many studies to study the effect of climate change on soil carbon stock. The purpose of present study, investigate the effect of converting native vegetation (rangeland) into four new vegetation (rangelands of cypress under-story, rangelands of almond under-story, cypress trees and almond trees), as well as the simulation of the effect of two climate scenarios (non-occurrence of climate change and the occurrence of climate change) on the dynamics of SOC stock in the five vegetation covers of the Shiraz Bajgah region for 36 years (2014-2050).
    Materials and Methods
    In this study, 210 soil samples were collected to determine the soil organic carbon and soil texture as well as 420 samples for determining the soil bulk density. After measuring the parameters, SOC stock at 0-20 cm depth was calculated for each vegetation cover treatment. Finally, the effect of vegetation conversion and two climate scenarios on the amount of SOC stock using the RothC model was investigated in the five vegetation covers of Shiraz Bajgah region.
    Results
    The results showed that the increase of SOC stock due to planting of cypress trees after 15 years was higher than the amount increase of SOC stock due to the planting of almond trees after 30 years in Bajgah region. The simulation results of the RothC model also indicated that in comparison with 2014, the SOC stock in the 2050 in the rangeland, rangelands of almond under-story, rangelands of cypress under-story, cypress trees and almond trees treatments will be decreased by 12.19%, 12.14%, 12.11%, 10.37% and 10.49%, respectively due to climate change; and the amount of SOC stock in each of the treatments before and after climate change at 5% level (P <0.05) had significant difference.
    Keywords: Vegetation conversion, Soil organic carbon (SOC) stock, Rothamsted carbon model (RothC), Bajgah region
  • Kamal Nabiollahi *, Kamran Azizi, Masoud Davari Pages 101-117
    Background and objectives
    Soil salinity is one of the most important soil properties and it's variability investigation is essential to crop management, land degradation and environmental studies. Soil salinity is measured using electrical conductivity (EC) and estimation of soil salinity contents using experimental methods is expensive and time consuming. Therefore, the collection of information on the spatial distribution of soil salinity in n vast areas requires new inexpensive techniques. Recently, new techniques such as electromagnetic induction, visible - near infrared spectroscopy and remote sensing were applied to measure soil salinity. The purpose of this study is the estimation of soil salinity using visible- near infrared spectroscopy, electromagnetic induction, and remote sensing methods.
    Materials and Methods
    The study area is located 20 km northeast of Ghorveh city in Kurdistan Province and covers a surface of 26000 hectares. 100 soil samples (0–30 cm depth) were collected and. soil electrical conductivity was measured in a saturated extract. Applied auxiliary data in this study were spectral information of visible - near infrared spectroscopy method, reading of electromagnetic induction method, and ETM+ data of Landsat 8. In the 100 sampling sits, horizontal and vertical readings were read using EM38 and salinity index (SI) and normalized difference vegetative index (NDVI), bright index, and Bands 1, 2, 3, 4, 5, 6 , and 7were computed and extracted using Landsat 8 ETM+ data and Arc GIS software. Moreover, the 100 samples were scanned using spectrometer (model of FieldSpec®3, ASD, FR, USA) with a spectral range of 350 to 2500 nm. To make a relationship between soil salinity and auxiliary data of the three methods, artificial neural network (ANN) model were applied. Finally, soil salinity were estimated using ANN and were validated using cross validation method.
    Results and Discussion
    Soil salinity contents were low to high (0.23 to 14.47 dSm-1). The highest contents of soil salinity were observed in central regions (low and bare land) and the lowest contents of soil salinity were located in high and range land. Based on sensitive analysis of artificial neural network model, in remote sensing methods salinity index, NDVI index, band 7, and band 3 were the most variables to predict soil salinity. In general, the results showed the most important auxiliary variables to predict soil salinity were spectral information of visible - near infrared range, vertical reading, and remote sensing data, respectively. Soil visible - near infrared spectroscopy method to predict soil salinity had 0.94, 0.27 and 0.64, respectively for determination of coefficient (R2), mean error (ME), and root mean square root (RMSE) and was better compared to the electromagnetic induction, remote sensing although combination of three methods together had the best results to estimate soil salinity.
    Conclusion
    The most important auxiliary data to predict soil salinity in the study area was spectral information of visible - near infrared range. Electromagnetic induction method also is suitable auxiliary data to predict soil salinity and it can recommend as speed, accurate and cheap method to predict soil salinity. Combination of three methods together (electromagnetic induction, visible - near infrared spectroscopy and remote sensing) had the best results to estimate soil salinity. Therefore, it is suggested to predict soil salinity, ANN model and auxiliary data such as spectral information of visible - near infrared spectroscopy method and electromagnetic induction will be applied in the future studies.
    Keywords: Spectral range of visible - near infrared, EM38, Salinity index, Artificial neural network
  • Maryam Shakori, Akbar Hasani Pages 119-133
    Abstract
    Background and objectives
    Excessive accumulation of heavy metals in agricultural soils, not only leads to environmental pollution but also increases the absorption of heavy metals by plants. Food consumption had been identified as the major path way of human exposure. The purpose of this study was to determine the concentration of some heavy metals in common vegetables and plants in the region in a part of the agricultural land of Varamin in Tehran province and assess the environmental risk of heavy metals using human health indices.
    Materials and methods
    The composite sampling of basil, garden cress, radish, chives, mint, parsley, chard, and savory, as well as corn and rice in a region of 50 hectares with three replications was done randomly. Samples were prepared by dry digestion method and cadmium, lead, zinc, copper, chromium, cobalt and nickel concentrations were determined using atomic absorption spectrometry. Following the results of the experiment, the bioaccumulation factor (BCF), Translocation Factor (TF), average daily intake index (EDI), and Health index (THQ, TDHQ and HI) were calculated.
    Results
    The highest average concentration of zinc, copper, lead, cadmium, cobalt, chromium and nickel was found in garden cress (12.54), mint (3.3), mint (1), radish (0.22) basil (0.48), chives (0.70) and corn (1.24 mg/kg dry matter) were observed. The translocation factor (TF) of lead in garden cress, cadmium in parsley, zinc in chard, cobalt, chromium, and lead in radish and chromium in savory were more than 1. In contrast, transfer factor (TF) values for rice, corn and oats were less than 1 for all the heavy elements. The bioaccumulation factor (BCF) of cobalt in peppermint, and cadmium for chard, and savory were more than one, and for other plants, the amount of this factor for the metal studied was less than one. Cadmium, cobalt, copper, nickel, zinc and lead in rice plant in adults (0.062, 0.029, 0.110, 0.225, 0.052, 0.193) and in children (0.061, 0.008, 0.096, 0.020, 0.050 and 0.149 have the highest risk of non-cancerous diseases (HQ) for residents of the region. The Target hazard quotient (THQ) in both age groups was reduced as follows: (Corn Sugar, Mint, Basil, Rice, Parsley, Radish and Rice) and in a healthy range.
    Conclusion
    The value of Target diet Hazard Quotient (TDHQ) was less than one, indicating the absence of risk of non-cancerous diseases for consumers due to the consumption of 10 examined products in accordance with Iran's national consumption patterns. Lead in the children's age group showed the highest TDHQ (0.300), indicating a higher risk of lead risk in the total consumption of products than other elements. Overall, the results showed the total health index (HI) of heavy elements for each of the studied age groups was less than 1, indicating that the residents in the study area are in a safe condition
    Keywords: Bioaccumulation Factor (BCF), Translocation Factor (TF), Hazard Index, Target Hazard Quotient.x
  • Nafiseh Yaghmaeian Mahabadi *, Samira Hemmati, Mohammad Bagher Farhangi, Atefeh Sabouri Pages 135-150
    Background and Objectives
    Assessing soil quality and balancing between crop production and quality of natural resources are essential issues in sustainable soil management for agricultural and natural resource protection. In agricultural fields for optimum management and maximum economic productivity, knowledge of the factors affecting the soil quality is necessary. Also, determining the appropriate method for soil quality evaluation is important for sustainable soil management and soil degradation prediction. This study was carried out with the aim of assessing soil quality of paddy fields, determining the minimum data set for soil quality evaluation and investigating the effect of soil quality index using different methods on rice yield in Pirbazar region of Guilan province.
    Materials and Methods
    Based on the mean annual rice yield, the selected paddy fields were divided into low (4.6 t ha-1) productivity. Sixty soil samples were collected from 0 to 30 cm depth. The rice products were harvested at a 1 m2 plot at each site. In this research, using the principal component analysis (PCA) method, among 20 physical, chemical and biological soil indicators as total data set (TDS), 6 indicators were selected for the minimum data set (MDS). Then, the soil quality of high and low productivity paddy fields was evaluated by simple additive integrated quality index (IQISA) and weighted additive integrated quality index (IQIWA) in two collections of soil properties include MDS and TDS.
    Results
    To evaluate soil quality of paddy fields, an MDS was established with organic carbon, total nitrogen, available potassium, clay percentage and urease activity and these explained about 67% of the soil quality variability. The significant differences were found between the soil quality index of low and high productivity paddy fields when IQIWA and IQISA were developed based on MDS. So that, the mean IQISA-MDS and IQIWA-MDS of the high productivity paddy fields (0.84 and 0.89, respectively) were higher than low productivity paddy fields (respectively 0.78 and 0.80, respectively). Additionally, data indicated that IQISA-MDS and IQIWA-MDS were most strongly correlated with crop yield, the correlation coefficient ranged between 0.44–0.54.
    Conclusion
    Significant differences between the soil quality indices based on MDS for low and high productivity paddy fields indicated that the MDS more efficiently shows the difference of soil quality between paddy fields with different productivity. The significant correlation between IQISA-MDS and IQIWA-MDS indices with rice yield indicated that an MDS with a limited number of indicators was carefully selected and effectively evaluated the status of soils as a rice production medium. Therefore, using an MDS can save time and money and assess the reliable soil quality indices of paddy fields in the study area.
    Keywords: Minimum data set, Integrated soil quality index, Weighted additive soil quality index, Principal component analysis, Rice yield
  • Sahereh Motileji, Ahmad Landi, Roya Zalaghi * Pages 151-163
    Background and Objectives
    Due to the undesirable effects of using long-term chemical fertilizers and the defection of organic matter in Iranian soils, it is necessary to use of organic fertilizers. Many of the plant remains, including sugar cane, can be transformed into biochars and used as organic fertilizers in the soil. Also, the filter cake is a component of the purification products of sugar that can be used as organic material. Therefore, the present study was conducted with the aim of investigate the effect of organic- and bio-fertilizers on some soil characteristics and wheat yield and to investigate the best combination of organic fertilizers and stimulating bacteria on wheat growth.
    Materials and Methods
    This research was done in greenhouse in a completely randomized design with factorial arrangement. Factors including organic fertilizer (control, filter cake as 20 (F20) and 40 ton ha-1 (F40), and biochar as 36 (B36) and 72 ton ha-1(B72)) and bacteria (control, Enterobacter Cloacae and Paenibacillus Lactis). Five kg pots were prepared and 10 grains of Chamran variety were cultivated. Harvest was carried out after grain filling and some soil properties such as basal and substrate-induced respirations (BR and SIR respectively), soil organic carbon (SOC), microbial biomass carbon (MBC), permanganate oxidable carbon (POC), cold and hot water soluble carbon (CWC and HWC), Olsen phosphorus and also the dry biomass of the plant grains and the amount of P of them were measured.
    Results
    The results showed that bacterial inoculation reduced the amount of electrical conductivity and pH in compared to non-inoculated treatments. The highest amount of BR (75.0 mg kg-1day-1), Olsen phosphorus (35.7 mg kg-1), and SOC (1.13%) were observed in the treatment of F40 inoculated with Bacillus and the highest amount of MBC (78.1 mg kg-1) was observed in soil treated with F40 inoculated with Enterobacter. Also, the highest amount of CWC (2706 mg kg-1), HWC (3596 mg kg-1) and POC (173 mg kg-1) were related to the treatment of B72 inoculated with Entrobacter. The highest amount of dry weight (5.23 g pot-1) and seed phosphorous amount (1.04 %) were related to F40 inoculated with Bacillus.
    Conclusion
    However biochar was applied to soil in higher weight; but, regarding with plant dry weight, soil olsen phosphorus and SOC, filter cake was more efficient and more proper to improve soil quality indices. Also, the results show that Bacillus had better effects than Enterobacter and it is recommendable to use the F40 as organic fertilizer and inoculation the soil with Bacillus for better growth of wheat.
    Keywords: Organic fertilizer, Bacillus, Enterobacter, Biological Properties, Plant
  • Abdolamir Moezzi *, Masoud Sadeqhi Mianrodi, Ali Gholami, Timoor Babaeinejad, Ebrahim Panahpour Pages 165-178
    Background and objectives
    Land use change and long-term sugarcane cultivation can affect soil properties and soil quality. Study of soil properties changes in long-term cultivation soils can help to improvement the agriculture management. The objective of this research was to evaluate chemical properties of the soils under long-term sugarcane cultivation and adjoining virgin soil in order to monitor changes caused by long-term cropping.
    Materials and methods
    This research was undertaken in fields of the Karun Agro-industry at Diamche area of Shushtar in the Khuzestan province. This study was carried out as a factorial experiment based on a randomized complete design with two factors including fields in seven levels and depth in three levels (0-30, 30-60 and 60-90 cm) and three replications. Soil samples were collected from seven depths in six fields with the long-term sugarcane cultivation and the adjoining uncultivated land. The studied soils were influenced by continuous sugarcane cultivation for over four decades. Then, some chemical properties were measured by standard
    methods
    Soil pH and EC of saturated paste, soluble sodium (Na), soil organic matter content by wet oxidation method, calcium carbonate equivalent (CCE) by titration with hydrochloric, soil gypsum by methods of acetone and soil available K and P was measured. Also, the soil sodium bicarbonate extractable phosphorus (P) by Olsen method and available K using 1 N NH4OAc were measured.
    Results
    Results indicated that land use change and long-term sugarcane cultivation result in change soil chemical properties. There were not observed significant different between soil pH in sugarcane cultivation soils and adjoining virgin soil. Land use change and long-term sugarcane cultivation led to a significant decrease in electrical conductivity, soluble sodium, calcium carbonate equivalent, soil gypsum at different depths of soils. Long-term sugarcane cultivation cause to a significant decrease in the available K (63.2 – 77.9%) at 0-30 cm soil depth. The mean of soil available P and organic matter percentage was higher in soils of sugarcane cultivation lands compared to the adjoining uncultivated land. In general, Results of this study indicated changes of soil chemical properties in surface soil (0-30 cm depth) was higher than other depths (30-60 and 60-90 cm).
    Conclusion
    results of this research showed the soil chemical properties of different sugarcane fields significantly changed responses to land use change long-term sugarcane cultivation. Exchangeable K was known to be the sensitive indicators following long-term continuous sugarcane cropping. It seems that monitoring the chemical properties of the soil must be considered in order to land management and to maintain the quality of the studied soils.
    Keywords: Land management, Land use change, Soil quality, Sugarcane