فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال نهم شماره 2 (تابستان 1398)
  • سال نهم شماره 2 (تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/04/01
  • تعداد عناوین: 9
|
  • فاطره کریمی، قاسم رحیمی*، ابوالفضل خادمی جلگه نژاد صفحات 1-21
    سابقه و هدف

    فعالیت های انسانی از جمله استفاده از لجن فاضلاب بعنوان کود باعث تجمع بیش از حد فلزات سنگین در خاک می شود. تبدیل لجن فاضلاب به بایوچار یک روش بالقوه برای دفع آن و یک تکنولوژی مقرون به صرفه برای اصلاح خاک های آلوده بدلیل کاهش دسترسی زیستی فلزات سنگین شناخته شده است. همچنین بهره گیری از روش های زیستی مانند استفاده از موجودات خاک زی از جمله کرم های خاکی، روشی نو و امید بخش برای به سازی خاک های آلوده می باشد. مطالعات مختلفی در مورد اثر بایوچار و کرم خاکی بر جزءبندی فلزات سنگین انجام شده است ولی تاکنون در مورد کاربرد توام بایوچار و کرم خاکی بر جزءبندی مس و روی گزارشی ارایه نشده است. بنابراین پژوهش حاضر با بررسی تاثیر تغییر دمای گرماکافت و میزان کاربرد بایوچار بر جزءبندی فلز مس و روی و جذب این فلزات توسط کرم خاکی دریک خاک آهکی آلوده طبیعی از زمین های اطراف معدن سرب و روی آهنگران انجام شد.

    مواد و روش ها

    آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط آزمایشگاه گروه علوم خاک دانشگاه بوعلی سینا همدان انجام شد. تیمار کرم خاکی گونه ی ایزینیا فتیدا (Eisenia fetida) در دو سطح (با و بدون کرم خاکی) و بایوچار تولید شده از لجن فاضلاب در دو دمای 300 و 600 درجه سلسیوس در سطح (0 و دو، چهار و هشت درصد وزنی) به خاک آهکی آلوده اضافه گردید. در ظرف های مربوط به تیمار کرم خاکی 12 عدد کرم خاکی به هر ظرف وارد شد و ظرف ها در یک محفظه اقلیمی با 16 ساعت نور و هشت ساعت تاریکی در دمای 25 درجه سلسیوس به مدت 42 روز نگه داری شدند. اندازه گیری اجزاء فلزات مس و روی خاک از روش عصاره گیری پی در پی استفاده شد. تحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزارهای SPSS وMSTATC و مقایسه میانگین ها با آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام شد.

    یافته ها

    مطابق با نتایج تجزیه واریانس، فعالیت کرم خاکی در خاک تیمار شده با بایوچار تولید شده در دمای 300 درجه سلسیوس تاثیر معنی داری بر میزان فلز مس و روی در بخش تبادلی نداشت. درحالیکه در خاک تیمار شده با بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس موجب کاهش میزان مس و روی بخش تبادلی و افزایش میزان مس و روی در بخش باقیمانده گردید. افزایش میزان کاربرد بایوچار موجب کاهش معنی دار میزان مس و روی در بخش تبادلی گردید؛ بطوریکه این کاهش در بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس بیشتر مشهود بود. بنابراین فعالیت کرم خاکی در سطح هشت درصد بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس موجب کاهش میزان مس بخش تبادلی از 331/0 به 256/0 میلی گرم بر کیلوگرم نسبت به تیمار عدم حضور کرم خاکی گردید. میزان روی تبادلی از 24/1 میلی گرم بر کیلوگرم در تیمار شاهد به 579/0 و 283/0 میلی گرم بر کیلوگرم به ترتیب در تیمار هشت درصد بایوچار تولید شده در دماهای 300 و 600 درجه سلسیوس کاهش یافت. بدلیل تحرک کم فلزات در خاک های تیمار شده با بایوچار، غلظت فلزات مس و روی در بدن کرم خاکی کاهش یافته و این روند در بایوچار تولید شده در دمای 600 درجه سلسیوس نسبت به بایوچار تولید شده در دمای 300 درجه سلسیوس در بخش تبادلی بیشتر بود. بنابراین فعالیت کرم های خاکی در خاک های تیمار شده با بایوچار می تواند موجب تغییر جزءبندی فلزات سنگین و درنتیجه تغییرشکل آنها از بخش هایی با تحرک بیشتر به بخش هایی با کم تحرک تر گردد.

    کلیدواژگان: کرم خاکی، گرماکافت، لجن فاضلاب، فلزات سنگین، دما
  • سمیرا زمانی، مجید محمودآبادی*، نجمه یزدان پناه، محمدهادی فرپور صفحات 23-43
    سابقه و هدف

    فرسایش بادی یکی از مهمترین جنبه های تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک نظیر استان کرمان ‎محسوب می شود. مهمترین عوامل فرساینده موثر در فرسایش بادی و تولید رسوب، جهت و سرعت باد هستند. هدف پژوهش حاضر، تجزیه و تحلیل بادهای فرساینده به منظور تعیین جهت غالب بادهای طوفان‎زا و همچنین بررسی وضعیت و پتانسیل فرسایش بادی در مناطق مختلف استان کرمان در بازه 8 تا 11 ساله می‎باشد.

    مواد و روش‎ها

    در این پژوهش، داده‎های 12 ایستگاه‎ سینوپتیک استان کرمان طی یک دوره آماری 8 تا 11 ساله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در این راستا با استفاده از نرم افزار WR Plot View، تحلیل و رسم گل‎بادها و گل‎طوفان‎های ایستگاه‎های منتخب استان انجام شد. از طرفی، گل ماسه های ایستگاه های مورد مطالعه نیز با استفاده از نرم افزارSand Rose Graph 3 رسم و شاخص های مختلف حمل ماسه و جهت حمل رسوب تعیین شد.

    یافته‎ها

    نتایج حاصل از تحلیل گل‎باد سالانه استان کرمان نشان داد که به طور کلی، در نیمه غربی استان، بادهای غربی و جنوب غربی و در نیمه شرقی، بادهای شمالی فراوانی بیش‎تری دارند. نتایج تحلیل گل طوفان گویای این مطلب بود که فرساینده‎ترین بادها در اغلب ایستگاه‎ها عمدتا از جهت‎های غرب و جنوب غرب وزیده و تنها در ایستگاه های بم و شهداد از جهت شمال و در ایستگاه زرند از جهت های جنوب غرب و شمال شرق وزیده است. طبق این تحلیل، ایستگاه های جیرفت، سیرجان و کهنوج به ترتیب با 9/94، 0/8 و 0/12 درصد بیشترین درصد فراوانی باد را در کلاس های سرعت 7/6≥، 7/6 تا 7/7 و 7/7 تا 8/9 متر بر ثانیه به خود اختصاص دادند. در کلاس های سرعت بالاتر یعنی 8/9 تا 8/11، 8/11 تا 9/13 و 9/13≤ متر بر ثانیه، ایستگاه رفسنجان به ترتیب با 9/10، 0/5 و 1/4 درصد، بیشترین فراوانی را در بین همه ایستگاه ها داشت. تحلیل جهت بردار برآیند حمل ماسه (RDD) نشان داد که جهت حرکت ماسه در ایستگاه‎‎های واقع در نیمه غربی استان عمدتا به سمت شرق و شمال شرق و در ایستگاه زرند از شمال غربی به جنوب شرقی و در ایستگاه های شهداد و بم از سمت شمال به سمت جنوب است. کم‎‎ترین‎‎ مقادیر کل توان حمل ماسه (DPt) مربوط به ایستگاه‎‎های بافت و جیرفت به ترتیب با 398 و 400 واحد برداری و بیش‎‎ترین مقدار آن متعلق به ایستگاه رفسنجان با 1665 واحد برداری بود. به جز ایستگاه‎‎های بافت و جیرفت که دارای قدرت فرسایشی متوسطی ‎بودند، در سایر ایستگاه ها قدرت فرسایش بادی بالا بود. تحلیل شاخص همگنی جهت باد (UDI) نیز نشان داد که به استثنای دو ایستگاه جیرفت و زرند که بادها، دارای تغییرپذیری زیاد و چند جهته ‎هستند در سایر ایستگاه‎ها، تغییرپذیری بادها متوسط و دو جهته با زاویه منفرجه ‎است.

    نتیجه‎گیری

    یافته های این پژوهش نشان داد که هرچند تحلیل فرسایندگی باد اطلاعات ارزشمندی در خصوص وضعیت فرسایش بادی و حمل ذرات رسوب بدست می دهد، ولی برای تحلیل واقعی تر فرسایش بادی استان لازم است داده های مربوط به سرعت آستانه فرسایش بادی و نیز فرسایش پذیری خاک ها نیز مورد توجه و استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: فرسایش بادی، گل‎باد، گل‎طوفان، پتانسیل حمل ماسه، استان کرمان
  • حمیدرضا متقیان*، فاطمه شهبازی، علیرضا حسین پور صفحات 45-63
    سابقه و هدف

    کمبود فسفر قابل استفاده یکی از مشکلات عمده در خاک های ایران است. برای افزایش فسفر قابل جذب از کودهای شیمیایی استفاده می شود؛ در حالی که کود فسفر مصرف شده در خاک با گذشت زمان به شکل هایی با قابلیت استفاده کم تبدیل می شود. برای افزایش کارایی کودهای فسفری می توان از مواد آلی استفاده کرد. لجن فاضلاب حاوی مواد آلی و عناصر غذایی زیادی بوده و برای بهبود حاصلخیزی زمین های کشاورزی و ارتقای عملکرد گیاهان به کار می رود. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر برهمکنش کود شیمیایی فسفر و لجن فاضلاب بر قابلیت استفاده و شکل های معدنی فسفر و شاخص های ذرت (Zea Mays L.) در یک خاک آهکی بود.

    مواد و روش ها

    این تحقیق به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل فسفر (0 و 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر از منبع KH2PO4) لجن فاضلاب (0 و 1 درصد وزنی/وزنی) بود. خاک های تیمارشده به مدت یک ماه در شرایط گلخانه 80 درصد ظرفیت مزرعه خوابانده شدند. ذرت (رقم سینگل کراس 704) در گلدان های 3 کیلوگرمی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد کشت شد. پس از دو ماه کشت، بخش هوایی برداشت و شاخص های رشد ذرت (غلظت فسفر، وزن ماده خشک و جذب فسفر در گیاه ذرت) تعیین شدند. همچنین، پس از کشت از خاک گلدان ها نمونه برداری شد و در آن ها شکل های فسفر(فسفر محلول و تبادلی، فسفر متصل به آهن و آلومینیم، فسفر متصل به کلسیم، فسفر باقیمانده و فسفر آلی) و فسفر قابل جذب (اولسن و کلرید کلسیم 01/0 مولار) اندازه گیری شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که برهمکنش کود شیمیایی فسفره و لجن فاضلاب بر فسفر عصاره گیری شده با روش اولسن معنی دار نبود (05/0> p)؛ در حالی که بر فسفر عصاره گیری شده با کلرید کلسیم معنی دار بود (05/0>p). نتایج نشان داد که با کاربرد 50 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر، فسفر عصاره گیری شده با روش اولسن و فسفر عصاره گیری شده با روش کلرید کلسیم به ترتیب 4/21 و 60 درصد افزایش یافت، در حالی که با کاربرد یک درصد لجن فاضلاب فسفر عصاره گیری شده با روش های اولسن و کلرید کلسیم به ترتیب 2/83 و 200 درصد افزایش یافت. اثر لجن فاضلاب بر همه شکل های فسفر (به غیر از فسفر باقیمانده) و اثر کود شیمیایی فسفره بر شکل های فسفر معنی دار (01/0>p) بود. برهمکنش بین کود شیمیایی فسفره و لجن فاضلاب فقط بر فسفر متصل به کلسیم معنی دار بود (05/0>p). اثر لجن فاضلاب بر شکل های فسفر بیش از اثر کود شیمیایی فسفره و برهمکنش آن ها بود. نتایج نشان داد که با کاربرد 50 میلی گرم در کیلوگرم کود فسفر نسبت تیمار بدون کود فسفر، غلظت فسفر در ذرت و ماده خشک ذرت به ترتیب 2/8 و 9/25 درصد افزایش یافت (01/0>p). با کاربرد لجن فاضلاب غلظت فسفر در ذرت و ماده خشک گیاه به ترتیب 9/4 و 194 درصد نسبت به سطح صفر لجن فاضلاب افزایش یافت. برهمکنش کود شیمیایی فسفره و لجن فاضلاب بر ماده خشک ذرت معنی دار (05/0>p) بود. ماده خشک گیاه در تیمار یک درصد لجن فاضلاب همراه با کود فسفره نسبت به تیمار یک درصد لجن فاضلاب بدون کاربرد کود فسفره 5/32 درصد و همچنین نسبت به تیمار کود فسفره بدون کاربرد لجن فاضلاب 170 درصد افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که اثر کاربرد کود شیمیایی فسفره بر فسفر عصاره گیری شده با روش اولسن به کاربرد لجن فاضلاب در خاک بستگی نداشت. فسفر قابل استفاده با کاربرد لجن فاضلاب به میزان چشم گیری نسبت به کود شیمیایی افزایش یافت که می تواند به دلیل اثرات متفاوت تیمارها بر شکل های فسفر خاک باشد. علاوه بر این اثر کود شیمیایی فسفره بر جذب فسفر به کاربرد لجن فاضلاب بستگی داشت.

    کلیدواژگان: کود آلی، جزء بندی، جذب فسفر
  • محمد کافی، جعفر نباتی*، آرمین اسکوییان، احسان اسکوییان، جواد شباهنگ صفحات 65-84
    سابقه و هدف

    سیب زمینی یک محصول زراعی پر نهاده است که در ایران برای تولید آن کودهای حاوی نیتروژن، فسفر و پتاسیم به مقدار بسیار زیاد مصرف می گردد. با این وجود عملکرد آن کمتر از پتانسیل آن در شرایط مطلوب است. در این سیستم کشاورزی پرهزینه و کم بازده، ریزجانداران مفید خاک می توانند نقش مهمی در بهبود عملکرد و کاهش هزینه ایفا کنند. کیفیت خاک علاوه بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، ارتباط بسیار نزدیکی با خصوصیات زیستی آن دارد. هدف از این مطالعه بررسی اثرات باکتری های حل کننده پتاسیم، فسفات و تثبیت کننده نیتروژن بر رشد سیب زمینی و افزایش تولید غده و ماده خشک و همچنین صرفه جویی در مصرف کودهای شیمیایی و تولید محصول سالم تر می باشد.

    مواد و روش ها

    این مطالعه در سال 1395 به صورت آزمایش کرت های خردشده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. عوامل آزمایش شامل نه برنامه‏ غذایی؛ باکتری های حل کننده فسفات (فسفوپاورباکتر دایان)، باکتری های حل کننده پتاسیم (پتاپاورباکتر دایان)، باکتری های تثبیت کننده نیتروژن (نیتروباکتر دایان)، باکتری های حل کننده فسفات به همراه کود فسفاته (سوپرفسفات تریپل)، باکتری های حل کننده پتاسیم به همراه کود پتاسه (سولفات پتاسیم)، باکتری های تثبیت کننده نیتروژن به همراه کود نیتروژنه (اوره با 46 درصد نیتروژن)، باکتری های حل کننده فسفات و پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن، باکتری های حل کننده فسفات و پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن به همراه کودهای فسفاته، پتاسه و نیتروژنه و شاهد (بدون کود شیمیایی و بیولوژیک) به عنوان کرت اصلی و دو رقم سیب زمینی (فونتانه، سانته) به عنوان کرت های فرعی بود.

    یافته ها

    کاربرد هم زمان باکتری های حل کننده فسفات، پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن موجب تولید بیشترین شاخص سطح برگ در رقم فونتانه شد. در رقم سانته دو تیمار استفاده از باکتری های تثبیت کننده نیتروژن و تیمار کاربرد هم زمان باکتری های حل کننده فسفات، پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن بیشترین شاخص سطح برگ را تولید کردند. بیشترین میزان وزن خشک اندام هوایی در رقم فونتانه در تیمار کاربرد هم زمان باکتری های حل کننده فسفات، پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن به دست آمد. در رقم سانته تیمار کاربرد باکتری های آزادزی تثبیت کننده نیتروژن همراه با کود شیمیایی نیتروژنه بیشترین وزن خشک اندام هوایی را تولید کرد. استفاده از باکتری های حل کننده فسفات، پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن به طور هم زمان باعث افزایش قابل توجه تعداد غده در بوته در هر دو رقم گردید. رقم فونتانه در تیمار مصرف باکتری حل کننده پتاسیم به همراه کود سولفات پتاسیم بیشترین عملکرد غده قابل فروش را تولید کرد که نسبت به شاهد 37 درصد افزایش عملکرد داشت. بیشترین عملکرد غده قابل فروش در رقم سانته در تیمار کاربرد هم زمان باکتری های حل کننده فسفات، پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن به همراه کودهای شیمیایی فسفات، پتاس و نیتروژن به دست آمد که 36 درصد بیشتر از تیمار شاهد بود. بیشترین درصد ماده خشک، وزن مخصوص غده و درصد نشاسته در هر دو رقم در تیمار کاربرد تمام باکتری ها به همراه کودهای شیمیایی و کمترین مقدار این ویژگی ها در تیمار شاهد حاصل شد. در رقم فونتانه تیمار استفاده از باکتری های حل کننده فسفات به همراه کود شیمیایی فسفاته کمترین مقدار قندهای احیاء کننده را تولید کردند. کمترین مقدار قندهای احیاء کننده در رقم سانته در تیمار استفاده از باکتری های حل کننده فسفات حاصل شد. در رقم فونتانه تیمارهای کاربرد تمام باکتری ها و در رقم سانته تیمار کاربرد باکتری های تثبیت کننده نیتروژن بیشترین میزان مهار فعالیت رادیکال DPPH را دارا بودند. بیشترین و کمترین میزان فنول کل به ترتیب در تیمار شاهد و کاربرد باکتری های حل کننده پتاسیم به همراه کود سولفات پتاسیم با 75 درصد اختلاف مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    در مطالعه حاضر کاربرد کودهای زیستی در سیب زمینی نشان داد که این کودها قابلیت بهبود ویژگی های فیزیولوژیک، عملکرد و کیفیت را داشته و با مصرف کمتر کودهای شیمیایی عملکرد قابل قبولی تولید کنند. به طور کلی مصرف هم زمان باکتری های حل کننده فسفات، پتاسیم و تثبیت کننده نیتروژن به همراه کودهای شیمیایی فسفات، پتاس و نیتروژن موجب تولید بیشترین عملکرد سیب زمینی شد.

    کلیدواژگان: باکتری های حل کننده، باکتری های تثبیت کننده، درصد ماده خشک، وزن مخصوص غده
  • سعیده مرزوان، محمدحسین محمدی*، فرید شکاری صفحات 85-101
    سابقه و هدف

    تنش های خشکی و شوری از مهم ترین معضلات موجود در بخش کشاورزی و مدیریت خاک محسوب می شوند. این تنش ها سبب تغییر در جذب عناصر غذایی توسط گیاه خواهد شد. تحت شرایط طبیعی، گیاه تحت تنش هم زمان شوری و خشکی قرار می گیرد. با این حال مطالعات اندکی وجود دارد که به تفکیک، سهم هر یک از تنش ها را بر تغییرات جذب عناصر غذایی در شرایط یکسان و برابر پتانسیل اسمزی و ماتریک تعیین می نماید. بنابراین این تحقیق اثر مقادیر برابر پتانسیل ماتریک و اسمزی بر روی تغییرات برخی از عناصر غذایی جذب شده و نسبت آن ها را تحت سیستم های آبیاری کامل و بخشی ریشه، در برگ و ریشه گیاه ذرت مورد بررسی قرار می دهد.

    مواد و روش ها

    آزمایشات با فاکتورهای نوع پتانسیل (اسمزی، ماتریک و توام (مجموع اسمزی و ماتریک) و سطح پتانسیل (46/0-، 12/1-، 91/1- و 63/3- بار) در قالب طرح کاملا تصادفی در شرایط گلخانه ای بر روی گیاه ذرت در سه تکرار انجام شد. جهت اعمال تنش شوری و خشکی هم زمان بر دو نیمه ریشه یک گیاه، از یک ساختار جداکننده به منظور جداسازی ریشه به دو بخش در گلدان استفاده شد. برای ثابت نگه داشتن مکش ماتریک گلدان ها و زهکشی از تانسیومترهای دست ساز استفاده گردید.

    یافته ها

    بررسی تغییرات غلظت عناصر غذایی در برگ نشان داد که سیستم آبیاری بخشی ریشه در تیمار توام، به ترتیب سبب کاهش 11و 7 درصدی غلظت N در سطح 12/1- و 19/1- بار نسبت به تیمار پتانسیل ماتریک در سطوح متناظر گردید. هم چنین غلظت P برگ در سطح 91/1- بار در تیمار توام نسبت به سطح پتانسیلی متناظرآن در تیمار پتانسیل اسمزی و ماتریک به ترتیب 87 و 83 درصد و در سطح 63/3- بار نسبت به سطح پتانسیلی متناظرآن در تیمار پتانسیل اسمزی و ماتریک به ترتیب 91 و 95 درصد افزایش داشت. این در حالی بود که غلظت عناصر N، K، K/Nو K/Ca جذب شده در ریشه، تحت تاثیر اثر متقابل نوع و سطح پتانسیل و K/Mg تنها تحت تاثیر نوع پتانسیل قرار گرفتند. در سیستم آبیاری بخشی نیز تغییرات معنی دار N، K، K/N و K/Ca در بخش تحت تاثیر پتانسیل اسمزی و مجموع Ca و Mg در بخش تحت تاثیر پتانسیل ماتریک نسبت به آبیاری کامل ریشه مشاهده گردید.

    نتیجه گیری

    این بررسی نشان داد که در سطوح بالای پتانسیل اسمزی و ماتریک در تیمارهای توام ، به علت وجود آب کافی در نیمی از ریشه، تغییرات عناصر غذایی جذب شده نسبت به تیمارهای مجزای اسمزی و ماتریک کم بوده و با کاهش سطوح پتانسیلی این تغییرات افزایش می یابد. در این حالت بیشترین تغییرات عناصر مربوط به بخش شوری از تیمار توام می باشد. بنابراین کاهش سطح پتانسیل اسمزی در بخشی از ریشه در صورتی که با افزایش پتانسیل ماتریک در بخش دیگر ریشه همراه باشد می تواند سبب کاهش به هم خوردگی تعادل تغذیه ای گیاه گردد.

    کلیدواژگان: تنش خشکی، تنش شوری، ریشه، عناصر پرمصرف
  • شمس الله ایوبی*، ولی آدمن، مریم یوسفی فرد صفحات 103-119
    سابقه و هدف

    مقدار عناصر در خاک متاثر از مقدار آنها در ماده مادری و فرآیندهای ژئوشیمیایی و خاکسازی می باشد. مطالعات زیادی در مورد غلظت عناصر سنگین در مواد مادری مختلف و خاک های تشکیل شده از آنها در دنیا انجام شده است. میانگین غلظت این عناصر در خاک ها تا حد زیادی مشابه میانگین غلظت آنها در مواد مادری می باشد و تفاوت بین غلظت عناصر در مواد مادری و خاک های تشکیل شده از آنها در شرایط طبیعی، نتیجه فرآیندهای خاکسازی می باشد. آلودگی خاک توسط فلزات سنگین در هر منطقه ای متاثر از مکان و تقریبا دائمی است، در این مطالعه به بررسی مقدار عناصر کمیاب در خاک های سطحی با مواد مادری متفاوت در شمال غرب آذربایجان غربی پرداخته شده است.

    مواد و روش ها

    غلظت برخی از عناصر کمیاب در 105 نمونه خاک سطحی از 8 توده سنگی مختلف در شمال غرب استان آذربایجان غربی (گرانیت، آندزیت، بازالت، اولترابازیک، مارن و ماسه سنگ، سازند قم، آهک و شیل) از موقعیت شیب پشتی و همچنین نمونه های سنگ پس از هضم با اسید نیتریک 5 نرمال توسط دستگاه جذب اتمی تعیین شد. از شاخص زمین انباشتگی (Igeo) برای تخمین آلودگی خاک به فلزات سنگین استفاده شد.

    یافته ها

    بیشترین مقدار رس در خاک های حاصل از آندزیت و بازالت و سپس سنگ های رسوبی مشاهده شد. در سنگ مادری آندزیت بیشترین مقادیر آهن (mg/kg 25/27231)، منگنز (mg/kg 730)، مس (mg/kg 5/28) و روی (mg/kg 25/50) کل مشاهده شد. بیشترین مقادیر نیکل (mg/kg 50/1937) کبالت (mg/kg 50/92) و کروم (mg/kg 786) در سنگ مادری اولترابازیک می باشد. بیشترین غلظت آهن کل در خاک های توسعه یافته روی سنگ مادری اولترابازیک (mg/kg 42/22062) و کمترین مقدار در خاک های توسعه یافته روی مواد مادری سازند قم (mg/kg 42/6885) مشاهده شد. غلظت های زیاد منگنز در خاک های توسعه یافته روی مواد مادری آذرین مشاهده شد. حداکثر غلظت مس کل در خاک های حاصل از آندزیت (mg/kg 17/53) و حداکثر میانگین غلظت روی کل در خاک های حاصل از سنگ گرانیت با mg/kg 75/67 مشاهده شد. بیشترین مقدار نیکل (mg/kg 1667)، کبالت (mg/kg 89/94) و کروم (mg/kg09/304) در خاک های توسعه یافته روی مواد مادری اولترابازیک مشاهده شد. همبستگی مثبت و معنی داری بین غلظت آهن، منگنز، مس، نیکل، کبالت، و کروم در سطح احتمال یک درصد و برای روی در سطح احتمال 05/0 درصد در خاک و مواد مادری مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    مواد مادری منشاء مهم ورود عناصر کمیاب در خاک های منطقه می باشد و آلودگی آهن در خاک های منطقه با توجه به مقدار آهن در خاک های جهانی مشاهده نشد، ولی برخی از خاک ها به عنصر منگنز آلوده اند. همچنین بیشتر خاک های منطقه به عنصر نیکل و حدود نیمی از خاک ها به عناصر کروم و کبالت طبق استاندارد خاک های ایران آلوده اند.

    کلیدواژگان: عناصر کمیاب، سنگ آذرین، سنگ رسوبی، خاک سطحی
  • احمد تاج آبادی پور*، سیده حمیده حسینی صفحات 121-135
    سابقه و هدف

    شناخت شکل های شیمیایی مختلف مس در ارزیابی وضعیت قابلیت استفاده مس خاک و نیز مدیریت حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه حائز اهمیت است. قابلیت استفاده مس برای گیاه به توزیع نسبی شکل های شیمیایی مختلف آن بستگی دارد. توزیع شکل‎های شیمیایی مس در خاک تابعی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله مقدار ماده آلی، میزان آهک، پ‎هاش، مقدار رس و ظرفیت تبادل کاتیونی می‎باشد. روش های عصاره گیری دنباله ای یکی از راه های تخمین شکل های شیمیایی عناصر می باشد که به عنوان کامل ترین روش توصیفی رفتار کلی فلزات در خاک نام برده می شود. تحقیق حاضر، به منظور تعیین شکل‎های شیمیایی مختلف مس در خاک‎های آهکی رفسنجان، ارتباط این شکل‎ها با یکدیگر و با ویژگی‎های فیزیکی و شیمیایی خاک‎های مورد مطالعه و هم‎چنین رابطه شکل‎های شیمیایی مس با پاسخ‎های گیاهی (پارامترهای رشدی و غلظت و جذب مس) نهال‎های پسته انجام شد.

    مواد و روش ها

    شکل‎های تبادلی، جذبی، آلی، کربناتی و باقی‎مانده مس در 11 نمونه از خاک های آهکی رفسنجان با ویژگی‎های فیزیکی و شیمیایی متفاوت قبل و بعد از کشت نهال های پسته رقم بادامی ریز زرند با استفاده از روش عصاره گیری دنباله ای اسپوزیتو و همکاران تعیین شد. آزمایش در شرایط گلخانه ای در قالب طرح کاملا تصادفی بر روی 11 نمونه خاک مختلف در سه تکرار و هر تکرار در سه مشاهده در گلدان های حاوی 4 کیلوگرم خاک انجام شد. پس از 8 ماه، گیاهان برداشت شدند و خاک هر گلدان هوا خشک و شکل های شیمیایی مس با روش ذکر شده و غلظت مس نمونه های گیاهی توسط دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد.

    یافته ها

    نتایج عصاره گیری دنباله ای نشان داد در نمونه های خاک قبل و بعد از کشت به ترتیب مقدار مس تبادلی و مس جذب شده ناچیز، مس متصل به مواد آلی 1/9 و 6/17 درصد، مس متصل به کربنات ها 8/9 و 8/20 درصد و مس باقی مانده 80 و 4/61 درصد مجموع شکل های اندازه گیری شده را تشکیل می دهد. مقدار مس در بخش باقی مانده بعد از کشت به‎طور معنی‎داری کاهش پیدا نمود و مقدار مس آلی و کربناتی به‎طور معنی‎داری افزایش یافت. بالاترین همبستگی معنی دار شکل های شیمیایی مس با پارامترهای گیاهی در نمونه های خاک بعد از کشت بین مس متصل به کربنات ها با غلظت مس ساقه (**542/0 =r) مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    مس متصل به مواد آلی و مس متصل به کربنات ها با وجود این که دارای فراهمی نسبتا کمی است اما می تواند در تامین مس مورد نیاز گیاه نقش مهمی ایفا کند. به طور کلی، الگوی توزیع شکل های شیمیایی مس در نمونه های خاک به صورت زیر بود: مس جذب شده< مس تبادلی < مس متصل به مواد آلی< مس متصل به کربنات ها< مس باقی مانده

    کلیدواژگان: عصاره‎گیری دنباله‎ای، غلظت مس، مس آلی، مس باقی‎مانده، مس کربناتی
  • کلثوم عبداللهی*، سید علیرضا موحدی نایینی، مجتبی بارانی مطلق، پونه ابراهیمی، قربانعلی روشنی صفحات 137-150
    سابقه و هدف

    افزایش حضور آفت کش ها در منابع آب های زیرزمینی، این مساله را به یکی از مهمترین موضوعات مورد بحث جهان تبدیل نموده است. آلودگی آب های زیرزمینی نه تنها سلامت انسان را تحت تاثیر قرار می دهد بلکه هنگامی که برای آبیاری گیاهان استفاده می شود می تواند به عنوان منبع آلودگی زنجیره غذایی عمل کند، به همین جهت گزینش راهبردهای مدیریتی با توجه به شناخت عوامل موثر بر سرنوشت آفتکشها در خاک بسیار ضروری است.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق مواد اصلاح کننده آلی (کود دامی و بایوچار) در سطح یک درصد به خاک اضافه شد و تاثیر تیمارهای آزمایش خاک (T)، خاک + کود دامی (TM)، خاک + بایوچار (TB) بر جذب، و آبشویی آفتکش متری بیوزین مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش جذب با روش پیمانه ای (Batch) و آزمایش آبشویی با روش ستونهای خاک در شرایط رطوبتی اشباع و غیر اشباع با دو تکرار انجام گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد جذب سطحی علفکش متریبیوزین در تیمار TM و TB نسبت به تیمار خاک بالاتر بود همدمای جذب سطحی آفتکش در تیمارهای آزمایش با مدل فروندلیچ مطابقت داشت و ثابت فروندلیچ (Kf) آفتکش متربیوزین برای تیمارهایT، TM و TB به ترتیب برابر 1.2، 2.3 و 2.6 بود که در تیمارهای TM و TB حدود 70 درصد بالاتر از تیمار شاهد بود. ضریب کربن آلی نرمال شده (Koc) آفتکش متربیوزین در تیمارهای TM و TB بیشتر بود. بر اساس آنالیز آماری داده های آزمایش همبستگی مثبت و معنی داری بین ضریب جذب (Kf) با کربن آلی تیمارها مشاهده شد (r=0.99) که این رابطه در تیمار کود دامی و بایوچار معنی دار بوده است (p<0.05). براساس نتایج آزمایش آبشویی، کاربرد کود دامی و بایوچار در سطح یک درصد در خاک سبب کاهش حرکت رو به پایین آفتکش متزیبیوزین و ماکزیمم غلظت آن در زه آب شد. میزان کل آفتکش بازیابی شده در تیمارهای TB,TM,T به ترتیب برابر 77، 50 و 47 درصد میزان اولیه آفتکش کاربردی بود. همچنین ماکزیمم آفت کش بازیابی شده در شرایط غیر اشباع در تیمار خاک (T) 27 درصد، در تیمار بیوچار(TB) 10 درصد و در تیمار کود دامی (TM) 13 درصد نسبت به شرایط اشباع کاهش داشته است.

    نتیجه گیری کلی

    این مطالعه نشان داد استفاده از اصلاح کننده کود دامی و بایوچار سبب افزایش جذب سطحی و کاهش حرکت و آبشویی آفتکش متربیوزین در ستونهای خاک نسبت به خاک بدون مواد اصلاح کننده شد افزایش جذب و کاهش آبشویی آفتکش درتیمار بایوچار بیشتر بود که با توجه به جدید بودن کاربرد بایوچار ، می توان از مزایای آن در سطح استان و توسعه پایداری در کشاورزی کشور بهره جست. درک بهتر مزایای کاربرد بیوچار نیازمند بررسی های دراز مدت و مستمر در مباحث زراعی و زیست محیطی می باشد.

    کلیدواژگان: &quot، آلودگی خاک&quot، جذب سطحی&quot، بایوچار&quot، آبشویی آفتکشها &quot
  • فرشاد کیانی*، سعیده صادقی، محمداسماعیل اسدی، بهنام کامکار، سهیلا ابراهیمی صفحات 151-164
    سابقه و هدف

    در سال های اخیر استفاده از روش های خاکورزی حفاظتی در دنیا بسیار مورد توجه قرار گرفته و استفاده از روش خاکورزی مرسوم در برخی از نقاط دنیا منسوخ شده است. سیستم های خاک- ورزی حفاظتی معمولا در مناطق خشک و نیمه خشک اجرا می‏شود. در مناطق نیمه خشک کلید افزایش تولید گیاهان زراعی به حداکثر رساندن نفوذ آب های سطحی است. بعلاوه، تکنیک‏هایی که منجر به کاهش تبخیر از خاک در هنگام خشکی و افزایش مقدار آب در دسترس گیاهان می شود، بسیار حائز اهمیت می‏باشند. روش های مرسوم خاکورزی با افزایش هزینه‏های انرژی، موجبات فرآیندهای تخریب و تحلیل منابع آب و خاک را فراهم می کنند و دراز مدت روی ویژگی های خاک اثر نامطلوب می گذارد و سبب تشکیل لایه ‏های سخت می‏گردد. سهم متابولیک و سهم میکروبی از جمله شاخص‏های اکوفیزیولوژیک هستند که برای تعیین وضعیت میکروبی خاک مورد ارزیابی قرار می گیرند.

    مواد و روش‏ها

    این تحقیق در سال 1394 به منظور بررسی اثر سیستم‏های مختلف خاکورزی بر فعالیت‏های زیستی خاک در استان گلستان اجرا شد. در این مطالعه در مرحله اول سه منطقه از استان گلستان در حوزه گرگانرود و در شهرستان های گنبد، کردکوی و بندرگز انتخاب شدند. از هر کدام از این مدیریت ها تعداد 30 نمونه از عمق 0-30 سانتیمتری گرفته پس از آن خصوصیات بیولوژیکی خاک از قبیل تنفس میکروبی خاک، بیوماس میکروبی، فعالیت آنزیم‏های اوره‏آز، آلکالین فسفاتاز، اسید فسفاتاز، دهیدروژناز و سلولاز اندازه گیری شد. آزمایش به صورت بلوک‏های کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد.

    یافته‏ ها

    نتایج نشان داد اثر تیمار خاکورزی در سه منطقه گنبد، کردکوی و بندرگز بر صفات تنفس میکروبی، فسفاتاز قلیایی، فسفاتاز اسیدی، اوره آز، سلولاز و دهیدروژناز معنی‏دار شد، ولی در منطقه گنبد بر زیست توده میکروبی اثر معنی داری نداشت. نتایج مقایسه میانگین داده‏ها نشان داد فعالیت بیولوژیکی خاک در سه منطقه مورد مطالعه تحت تاثیر سیستم‏های مختلف خاکورزی قرار گرفت. در هر سه منطقه مورد مطالعه میزان تنفس در سیستم شخم مرسوم بیشتر از سیستم بدون شخم و شخم حفاظتی بود. در حالی که در سیستم بدون شخم به دلیل کاهش تجزیه مواد آلی میزان زیست توده میکروبی بیشتر از دو سیستم دیگر بود. با توجه به اینکه در مناطق مختلف میزان فعالیت آنزیمی در سیستم‏های مختلف با هم اختلافاتی داشت ولی نتایج نشان داد که میزان فعالیت آنزیم‏های فسفاتاز قلیایی و اسیدی، اوره‏آز و سلولاز در منطقه گنبد در سیستم حفاظتی از دو سیستم دیگر بیشتر بود در حالی که در منطقه کردکوی فعالیت این آنزیم‏ها در سیستم حفاظتی کمتر از دو سیستم دیگر بود. در دو منطقه کردکوی و بندرگز نیز میزان فعالیت آنزیم دهیدروژناز در سیستم شخم حفاظتی بیشتر از دو سیستم دیگر بود در حالی که در منطقه گنبد میزان فعالیت این آنزیم در سیستم بدون شخم بیشتر از دو سیستم دیگر بود.

    نتیجه‏ گیری

    سیستم‏ های خاکورزی مختلف بر میزان فعالیت بیولوژیکی و آنزیمی خاک اثر دارند که این فعالیت نیز وابسته به منطقه بود به طوری که بیوماس میکروبی خاک با کاهش میزان رطوبت و مواد آلی خاک کاهش یافت. همچنین با توجه به نتایج این مطالعه مشخص شد که سیستم شخم مرسوم از نظر فعالیت‏های بیولوژیکی و آنزیمی خاک در هر سه منطقه به خصوص منطقه گنبد کارایی کمتری داشته و سیستم‏های بدون شخم و حفاظتی دارای کارایی بیشتری بودند هر چند که در مناطق مختلف این وضعیت متفاوت بود.

    کلیدواژگان: خاکورزی، فعالیت آنزیمی، شخم حفاظتی و مواد آلی
|
  • Fatereh Karimi, Ghasem Rahimi *, Abolfazl Khademi Pages 1-21
    Background and Objectives

    Human activities, including the use of sewage sludge as fertilizer, cause excessive accumulation of heavy metals in the soil. The conversion of sewage sludge to biochar is a potential way its disposal and is a cost-effective technology for the remediation of soils contaminated with heavy metals and the environment due to the reduction of bioavailability of heavy metals. Also, using biological methods such as the use of soil organisms, including earthworms, is a new and promising way to improve contaminated soils. Several studies have been done about the effects of biochar and earthworms on fractionation of heavy metal at the world, but a report has not yet been presented about the effect of integrated application of biochar and earthworms on fractionation of copper and zinc elements. Therefore, the present study was carried out to investigate the effect of pyrolysis temperature change and application rate of biochar on the Copper (Cu) and Zinc (Zn) fractions and their uptake by E. fetida earthworms in a contaminated calcareous soil from the area surrounding the old Ahangaran lead-zinc mine.

    Materials and Methods

    The experiment was carried out as a factorial experiment based on completely randomized design with three replications under environmental conditions of the laboratory of Soil Sciences Department of Bu-Ali Sina University in Hamedan. Experimental factors included earthworms Eisenia fetida species in 2 levels (with and without earthworms) and biochar produced from sewage sludge at two different temperatures of 300 and 600 ° C in 4 levels (0, 2, 4 and 8%) were added to contaminated calcareous soil. 12 earthworms were introduced into each container, and the containers were stored in a climatic chamber with 16 hours of light and 8 hours of darkness at 25 ° C for 42 days. The method of sequential extraction was used to investigate the fractionation of Cu and Zn. Statistical analysis of the data using SPSS and MSTATC software and means comparison was performed by the Duncan test at 5% probability level.

    Conclusion

    According to the results of the analysis, activity of the earthworm in the soil treated with biochar produced at 300 °C had no significant effect on the amount of copper and zinc in the exchangeable fraction. While reduced the amount of Cu and Zn in the exchangeable fraction and increased the amount of Cu and Zn in the residual fraction of the soil treated with biochar produced at a temperature of 600 °C. Increasing the application rate of biochar significantly reduced the amount of copper and zinc in the exchange sector, as this decrease was evident in the biohazard produced at a temperature of 600 °C. So, the activity of the earthworm at a level of 8% biochar produced at a temperature of 600 °C resulted in a decrease of the amount of exchangeable copper from 0.391 to 0.256 in comparison to the absence of earthworms. The concentration of exchangeable zinc decreased from 242.1 mgkg-1 in control treatment to 0.579 and 0.283 mgkg-1 in 8% biochar produced at 300 and 600 ° C treatments, respectively. Due to low motility of heavy metals in soils treated with biochar, the concentration of Cu and Zn in the body of the earthworm has decreased and this trend was higher in the biochar produced at 600 ° C compared to the biochar produced at 300 ° C . Therefore, heavy metals fractionation could be changed as a result of the activity of earthworms in soils treated with biochar, this trend indicates that the distribution of the metals in biochar-amended soil is gradually shifting from the more labile fractions to the more stable fraction.

    Keywords: Earthworm, Pyrolysis, Sewage sludge, Heavy metals, Temperature
  • Samira Zamani, Majid Mahmoodabadi *, Najme Yazdanpanah, Mohammad Hady Farpoor Pages 23-43
    Background and Objectives

    Wind erosion is one of the most important land degradation aspects especially in arid and semi-arid regions such as Kerman province. Wind direction and speed are two important erosive factors affecting wind erosion and sediment yield. The purpose of this study was to analyze the erosive winds of the province in order to determine the direction of predominant winds and the status and the potential of wind erosion during different periods of 8 to 11 years.

    Materials and Methods

    In this study, wind anemometric data for 8-11 y periods were analyzed using 12 synoptic stations in Kerman province. For this purpose, the WR Plot View software was applied in order to analyze the anemometer data and draw wind roses and storm roses of the selected synoptic stations of the province. Moreover, the sand roses of the studied stations were plotted using the Sand Rose Graph 3 software, accordingly different sand drift potential and direction indices were derived.

    Results

    The results of wind rose analysis generally indicated that the western and southwestern winds dominated in the western part of the province, whereas the northern winds were more frequent in the eastern part. Storm rose analysis showed that in most stations, the highest erosive winds were mainly blown from the west and south west directions, while at Bam and Shahdad stations the north and at Zarand the southwest and northeast winds were predominate. According to this analysis, the most frequent winds at the speed classes of ≤6.7, 6.7-7.7, and 7.7-9.8 m s-1 were allocated to Jiroft (94.9%), Sirjan (8.0%) and Kahnooj (12.0%) stations, respectively. Among all the stations, Rafsanjan with 10.9%, 5.0%, and 4.1% showed the most frequent winds at the higher speed classes of 9.8-11.8, 11.8-13.9, and ≥13.9 m s-1, respectively. The analysis of resultant drift direction (RDD) implied that sand transport for the western stations of the province was mainly toward east and northeast directions, for Zarand station was from northwest to southeast and for Shahdad and Bam stations was from north to south directions. The minimum amount of total drift potential (DPt) was found at Baft and Jirof stations by 398 and 400 v.u., respectively, while Rafsanjan station with 1665 v.u. experienced the highest value of this index. Except for Baft and Jiroft stations with moderate wind potential, the other stations showed high wind potentials. The analysis of uni-directional index (UDI) indicated that except for Jiroft and Zarand stations which had high variability with multi-directional winds, for the other stations moderate variation with bi-directional winds and oblique angle were observed.

    Conclusion

    It was concluded that although wind erosivity analysis gives valuable information on wind erosion situation and sediment transport, it is necessary to be considered and used the threshold velocity as well as soil erodibility databases in order to achieve a more accurate analysis of wind erosion in the province.

    Keywords: Wind erosion, Wind rose, Storm rose, Sand drift potential, Kerman province
  • Hamidreza Motaghian *, Fatemeh Shahbazi, Alireza Hosseinpur Pages 45-63
    Background and goal

    The deficiency of available phosphorus (P) is considered as a main problem in Iran’s soils. In order to increase the available P, chemical fertilizers are used. However, P in chemical fertilizers are transformed into less available forms over time. To improve the efficiency of P fertilizers, organic amendments could be effective. Sewage sludge contains an abundance of organic matter and nutrients and is used to improve the productivity of farmland and enhance yield. This study conducted to investigate the effect of the interaction of sewage sludge and P fertilizers on availability and mineral of P and maize (Zea Mays L.) indices in a calcareous soil.

    Materials and methods

    This study was conducted based on factorial experiment in a completely randomized design with 3 replications. The experimental factors were chemical fertilizer (0 and 50 mg/kg of KH2PO4) and sewage sludge (0 and 1 % w/w). The treated soils were kept in 80% of the field capacity in greenhouse condition for one month. The maize (single cross 704) was planted in 3 kg pots under greenhouse of Shahrekord University. After 2 months planting, shoot was removed and maize indices (P concentration, dry matter, and uptake) were determined. Also, after planting, soil sampled from pots and the various fractions of P including (soluble P, Fe-Al bonded P, Ca bonded P, residual P, and organic P) and available (P Olsen and CaCl2 0.01 M methods) were determined.

    Results

    The results showed that interaction between P fertilizer and sewage sludge on P extracted by Olsen method wasnot significant (p>0.05), while in P extracted by CaCl2 0.01 M was significant (p<0.05). The results revealed that by addition the 50 mg/kg P, P-Olsen and P-CaCl2 increased 21.4 and 60%, respectively, while 1% sewage sludge application P extracted by Olsen and CaCl2 0.01 M methods increased 83.2 and 200%, respectively. The effect sewage sludge (except residual P) and chemical fertilizers on all P fractions were significant (p<0.01). In addition, the interaction between chemical fertilizer and sewage sludge was only significant on Ca -bound P (p <0.05). The effect of sewage sludge on P fractions was more remarkable than chemical fertilizer and their interaction effect. By addition 50 mg/kg P fertilizer, P concentration in maize and the dry matter increased 8.2 and 25.9%, respectively. Similarly, in comparison with without sewage sludge, by sewage sludge application these indices increased 4.9 and 194%, respectively. The interaction of sewage sludge and P fertilizers was significant on maize uptake (p<0.05). The P uptake increased 32.5% in sewage sludge + 50 mg/kg P fertilizer compared to 1% sewage sludge and increased 170 % compared to 50 mg/kg P fertilizer.

    Conclusion

    The results showed that the effect of chemical P fertilizer application on extracted P by Olsen method wasn’t related to sewage sludge application. In treated soil with sewage sludge, available P considerably increased compared to treated soils with P fertilizer that could be attributed to different impact of treatments on P fractions. Also, the effect of chemical fertilizer application on uptake of P was related to sewage sludge rates.

    Keywords: Organic matter, fractionation, uptake
  • Mohammad Kafi, Jafar Nabati *, Armin Oskoueian, Ehsan Oskoueian, Javad Shabahang Pages 65-84
    Background

    Potatoes producers in Iran are widely use nitrogen, phosphorus and potash fertilizers for tuber production, but the tuber yield is less than the potential in desirable conditions. In this high cost and low efficiency farming system, soil microorganisms can play an important role in improving fertilizer efficiency and reducing costs. In addition to physical and chemical properties, soil quality has a close relationship with biological aspects. The aim of the present work was to evaluate the positive effects of potassium, phosphate solubilizing bacteria and nitrogen-fixing bacteria on potato growth, tubers yield and its dry matter, as well as saving the chemical fertilizers for healthier crop production. Materials and Methods This study was conducted as a split plot experiment in a randomized complete block design with three replications at Research Farm of Ferdowsi University of Mashhad, Iran in the 2016 cropping season. Treatments included nine fertilizer programs including; phosphate solubilizing bacteria (Phospho-powerbacter dayan), potassium solubilizing bacteria (Peta-powerbacter dayan), free-living nitrogen-fixing bacteria (Nitro-bacter dayan), phosphate solubilizing bacteria + Triple super phosphate fertilizer, potassium solubilizing bacteria + potassium sulfate fertilizer, free-living nitrogen-fixing bacteria+ nitrogen fertilizer with a source of urea 46%, phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria, phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria + triple super phosphate + potassium sulfate + nitrogen and control (without biological and chemical fertilizer) as main plots and two potato cultivars (Fontane and Sante) as subplots.

    Results

    The highest leaf area index observed in Fontane cultivar and phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria. In Sante cultivar, tow treatments including free-living nitrogen-fixing bacteria alone and phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria showed the highest leaf area index. The highest Fontane shoot biomass was produced in phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria treatment and in Sante cultivar was observed in free-living nitrogen-fixing bacteria + Nitrogen fertilizer treatments. Application of phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria simultaneously caused an increase in the number of tubers per plant in both cultivars. Fontane in potassium solubilizing bacteria + potassium sulfate fertilizer produced the highest tuber yield, which it was 37% more than control treatment. The highest tuber yield in Sante cultivar was obtained by application of phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria + triple super phosphate + potassium sulfate + nitrogen, which was 36% more than control treatment. The highest of dry matter percentage, specific gravity and starch content in both cultivars were obtained in treatment of all bacteria with chemical fertilizers and the lowest of these characteristics was observed in control treatment. The lowest reducing sugars was obtained in the phosphate solubilizing bacteria + Triple super phosphate and phosphate solubilizing bacteria in Fontaneh and Sante cultivars, respectively. The best DPPH radical scavenging activity in Fontaneh was observed in treatment of all bacterias and in Sante cultivar in applying free-living nitrogen-fixing bacteria. The highest and lowest total phenol content was observed in control treatment and application of potassium solubilizing bacteria + potassium sulfate fertilizer with 75% difference, respectively.

    Conclusion

    In the present study, the application of bio fertilizers in potatoes showed that these fertilizers could improve physiological, yield and quality characteristics of potato cultivars by using less chemical fertilizers. Generally, application of phosphate solubilizing bacteria + potassium solubilizing bacteria + free-living nitrogen-fixing bacteria + triple super phosphate + potassium sulfate + nitrogen produced the highest potato tuber yield.

    Keywords: Dry matter percentage, fixing bacteria, solubilizing bacteria, specific gravity
  • Saeedeh Marzvan, Mohammad Hosein Mohammadi *, Farid Shekari Pages 85-101
    Background and objectives

    With increasing global warming, drought stress and salinity are considered as one of the most important problems in agriculture and soil management. These stresses will change the uptake of nutrients by the plant. In the nature, the plant is under salinity and drought in same time. However, few studies have been carried out on the contribution of each stresses to nutrient variation under mixed treatment. Therefore, this study examines the effects of same amounts of matric and osmotic potentials on variation in some nutrients and their ratios under full and partial irrigation systems in corn leaves and roots.

    Materials and methods

    Experiments with two factors consist of potential-type (osmotic, matric, and combined) and potential levels at four levels (-0.46, -1.12, -1.91, -3.63) performed on the basis of completely randomized design in greenhouse conditions. In order to apply salinity and drought stress to two parts of the root of a plant, a separator structure was used to separate the root into two parts in the pot. To fix the suction of the matric and pots drainage, a handmade tensiometer was used.

    Results

    The study of variations in nutrient concentration in leaves showed that the partial root irrigation system in the mixed treatment reduced by 11 and 7% concentration of N at levels of -1.12 and -19.9 bar, respectively, compared with the matric potential treatment. Also, P concentration of leaf in mixed treatment compared to the osmotic and matric potentials treatment respectively at level -1.91 bar was increased by 87% and 83%, respectively, and at level -3.63 bar 91% and 95%, respectively. However, the concentration of all nutrients studied in the root was influenced by type, potential level and interaction of these two factors except for phosphorus. In partial irrigation system, the significant variations of N, K, K / N and K / Ca in the section were affected by osmotic potential and total Ca and Mg in the section of matric potential compared with to full irrigation root.

    Conclusion

    This study showed that in high levels of osmotic and matrix potential in mixed treatments, due to the presence of sufficient water in half of the root, the changes in the nutritional elements are low compared to the isolated osmotic and matric treatments and increase with the potential reduction of these changes. In this case, the most variations in the elements are related to the salinity part the mixed treatment. Therefore, the reduction of the osmotic potential level in the root portion should be accompanied by increased matric potential in the other part of the root, so that it can reduce the nutritional balance of the plant.

    Keywords: Drought stress, Salinity stress, Root, Macro elements
  • Vali Adman, Maryam Yousefifard, shamsollah ayobi* Pages 103-119
    Background and Objectives

    Amount of elements in soil affected by parent materials and geochemical and pedogenesis processes. Many studies done about heavy metals concentration in different parent materials and developed soils on them in the world. Mean concentration of elements in soils are similar to mean concentration of them in parent materials, mostly. Difference between element concentrations in parent material and soils developed on them in natural conditions, is derived from pedogenesis processes. Due to the soil pollution with heavy metals is almost permanent and local in any region, this research done about trace element concentration in surface soils with different parent materials in northwest of west Azarbaijan province.

    Materials and Methods

    Concentration of some trace elements in 105 surface soil samples developed on 8 different rock mass (Granite, Andesite, Basalt, Ultrabasic, Marl and sand stone, Ghom formation, Lime and Shale) from back slope position, and also their concentration in rock samples in northwest of west Azarbaijan was determined by atomic absorption method. Geo- accumulation index used to estimation of soil contamination to heavy metals.

    Results

    Highest amount of clay was observed in soils derived from Andesite and Basalt and then sedimentary rocks. Highest amount of total Fe (27231.25 mg/kg), Mn (730 mg/kg), Cu (28.5 mg/kg) and Zn (50.25 mg/kg) was observed in Andesite rock. Total Ni (1937.50 mg/kg), Co (92.50 mg/kg) and Cr (786 mg/kg) is more in ultrabasic rock compared to other rocks. The highest and least concentration of soil total Fe was observed in soils developed on ultrabasic (22062.42 mg/kg) and Ghom formation (6885.42 mg/kg) parent materials, respectively. High Mn concentration is in soils derived from igneous rocks. The highest of Cu (53.17 mg/kg) and Zn (67.75 mg/kg) concentration was observed in soils developed on Andesite and Granite rocks, respectively. Amount of Ni (1667 mg/kg), Co (94.89 mg/kg) and Cr (304.09 mg/kg) in soils derived from ultrabasic parent material is more than others. Positive and significant correlation was observed between studied trace elements in soils and parent materials.

    Conclusion

    Significance of the entry of trace elements in region soils is parent materials. Fe pollution in soils was not observed compared to global soils, but some of soils were infected to Mn element. Also, most soils were affected to Ni and about of half of them to Cr and Co in the region according to Iran̕̕̕ʼs standard. Keywords: Contamination, Trace elements, Igneous rock, Sedimentary rock, Surface soil.

    Keywords: Contamination, Trace elements, Igneous rock, Sedimentary rock, Surface soil
  • Ahmad Tajabadi Pour *, seyed hamideh hosseini Pages 121-135
    Background and objective

    Determination of different chemical forms of copper in soil is important in the evaluation of copper availability for plants, soil fertility management as well as plant nutrition. Availability of copper for plants depends on the relative distribution of different chemical forms of copper. Copper relative distribution in soil is a function of physical and chemical properties of soil such as the amount of organic matter, CaCO3 content, soil pH, clay content and CEC. Sequential extraction is one procedure to estimate the chemical forms of elements such as copper in soil that is considered as the perfect method for the description of elements behavior in soil. This study was done to determine different chemical forms of copper in some calcareous soils of Rafsanjan, relationship between these chemical forms and with physical and chemical characteristics of studied soils and also relation of different chemical forms of copper with plant responses (growth parameters and Cu concentration and uptake) of pistachio seedlings.

    Materials and methods

    Eleven soil samples with different physical and chemical properties from different parts of Rafsanjan region before and after cultivation were fractionated by sequential extraction (Sposito et al.) to estimate the quantities of copper in exchangeable, sorbed, organic, carbonate and residual forms. The greenhouse experiment was carried out as a completely randomized design on 11 soil samples in three replications and each replication in three observations in pots containing 4 kg soil. After 8 months, pistachio seedlings were harvested and soils were air dried. Chemical forms of copper in soil samples were extracted by method of Sposito et al. and Cu concentration in plant tissues (leaf, stem and root) were determined by atomic absorption spectrometry.

    Results

    Sequential extraction results indicated that exchangeable and sorbed forms of copper before and after planting were negligible, organic Cu 9.1 and 17.6 %, carbonate Cu 9.8 and 20.8 % and residual Cu 80 and 61.4 % respectively. After planting the amount of residual copper significantly decreased whereas organic and carbonate forms significantly increased. The highest correlation coefficient in soil samples, after cultivation was observed between carbonate Cu and stem Cu concentration (r=0.542**).

    Conclusion

    Organic and carbonate forms of copper could have an important role in pistachio seedlings nutrition, although their availabilities in soils are low. Generally, the pattern of copper distribution in soil samples before and after planting was as follows: Residual Cu > carbonate Cu> organic Cu> exchangeable Cu> adsorbed Cu

    Keywords: Carbonate Cu, Cu concentration, Organic Cu, Residual Cu, sequential extraction
  • Kolsoom Abdollahi *, Alireza Movahedi Naeini, Mojtaba Baranimotlagh, Pooneh Ebrahimi, Gorbanali Roshani Pages 137-150
    Background and Objectives

    Presence of pesticides in ground water resources has grown in the past few years and has become an intensive and burning issue of discussion. Groundwater contamination not only affects the health of human beings as it is being directly used for drinking purpose, but also can act as source of contamination for food chain, when used for irrigation. Awareness of the fate of the use of soil pesticides is necessary to reduce the mobility of these compounds in the soil and protect the environment. present study reports the effect of organic manure and biochars amendments on adsorption and metribuzin downward mobility in soil columns.

    Materials and Methods

    organic amendments (manure and biochr) was added to soil at a level of 1% and the effect of soil (T), soil + manure (TM), soil + biochar (TB) treatments on adsorption and leaching of metribuzin pesticide was studied under saturated and unsaturated moisture conditions. Adsorption experiment with Batch method and soil leaching experiment with Soil column method were conducted in Laboratory of Gorgan Agricultural Sciences and Natural Resources university with two replications.

    Results

    The results showed that adsorption’s experiment data was matched to the Freundlich model. The adsorption of metribuzin herbicide increased both in TM and TB organic amendment and the Freundlich constant (Kf) for T, TM and TB treatments was 1.2, 2 .3 and 2.6, respectively which were 70% higher in organic amendment treatments than control treatments. Application of manure and biochar at 1% level in soil reduced the downward movement of the pesticide, and maximum concentration of pesticide in the lechate. The total amount of pesticide recovered in TB, TM, T treatments was 77%, 50% and 47%, respectively. Also, the maximum amount of pesticides recovered in unsaturated conditions in treatment T ,TM, TB respectivly were 27%, 10% and 13% less than in compared to saturated conditions.

    Conclusion

    the application of manure (TM) and biochar (TB) in soil at 1 % level increased the metribuzin retention in the soil and reduced the downward movement of pesticides and affected breakthrough time and maximum concentration of metribuzin in the leachate. Application of biochar in soils is effective in agricultural sustainability and environmental conservation. A better understanding of the benefits of using biochar requires long-term and continuous studies on agro-environmental issues. Also, according to the data of this study, in all treatments. pesticide leaching was higher in saturated conditions than in unsaturated conditions.

    Keywords: &quot, Soil pollution&quot, Adsorption&quot, biochar, leaching pesticide&quot
  • Farshad Kiani *, Saeedeh Sadeghi, M.Esmaeil Asadi, Bahnam Kamkar, Soheila Ebrahimi Pages 151-164
    Background and objectives

    In recent years, the use of conservation tillage methods in the world has been widely considered and the use of conventional tillage methods has become obsolete in some parts of the world. Soil conservation tillage systems in arid and semi-arid usually runs. In semi-arid areas, the key to increasing the production of crops is to maximize the penetration of superficial waters. In addition, techniques that lead to a decrease in evaporation from the soil and increase the amount of water available to plants when drought occurs, they are very important. Conventional tillage methods, by increasing energy costs, lead to processes of degradation and reduction of water and soil resources, and long-term effects on soil properties produce undesirable effects and cause the formation of hard layers. The metabolic share and microbial contribution are among the ecophysiological indices that are evaluated to determine the microbial status of the soil.

    Materials and methods

    This research was conducted in 2015 to investigate the effect of different tillage systems on soil biological activity in Golestan province. In this study, in the first stage, three regions were selected from Golestan province in the Gorganroud basin and in the cities of Gonbad, Kordkuy and Bandargaz. From each of these managements, 30 samples were taken at depths of 0-30 cm. Then biological soil properties such as soil microbial respiration, microbial biomass, urease, alkaline phosphatase, acid phosphatase, dehydrogenase and cellulase activity Measured. The experiment was conducted as a completely randomized block with three replications.

    Results

    The results showed that the effect of tillage treatment in three areas of Gonbad, Kordkuy and Bandargaz on microbial respiration traits, alkaline phosphatase, acid phosphatase, urease, cellulase and dehydrogenase was significant, but there was no significant effect on microbial biomass in Gonbad region. The results of the comparison of mean values indicated that soil biological activity was affected by different tillage systems in the three studied areas. In all three studied areas, the rate of respiration in conventional tillage systems was higher than that of no-till and conservation tillage systems. While in the no-till system, due to reduced organic matter decomposition, the amount of microbial biomass was higher than the other two systems. Considering the differences in enzymatic activity in different regions in different systems, the results showed that alkaline and acid phosphatase enzymes activity, urease and cellulase activity in the Gonbad region in the conservation tillage system was higher than of two other systems While in the Kurdkuy region the activity of these enzymes in the conservation tillage system was less than the other two systems. In the Kurdkuy and Bandargaz regions, the activity of the dehydrogenase enzyme in the conservation tillage system was more than the other two systems, while in the Gonbad region the activity of this enzyme in the no-till system was more than the other two systems.

    Conclusion

    Different tillage systems affect the level of biological and enzymatic activity of the soil, which was also dependent on the area, so that the microbial biomass of the soil decreased with decreasing moisture content and soil organic matter. Also, according to the results of this study, it was determined that the conventional tillage s system in terms of biological and enzymatic activities in all three areas, especially the Gonbad area, had less efficiency and more efficient no-till and conservation tillage systems, although in areas the different situations were different. Key words: tillage, enzymatic activity, conservation tillage and organic matter

    Keywords: tillage, enzymatic activity, conservation tillage, organic matter