فهرست مطالب

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 37، پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/03
  • تعداد عناوین: 8
|
  • ناهید معرف زاده*، هادی خاطری صفحات 1-27
    کشاورزی فشرده سبب کاهش حاصلخیزی خاک شده و اثرهای زیان باری بر سلامت انسان و محیط زیست داشته است؛ بنابراین، استفاده از شیوه های کشاورزی کم نهاده و سازگار با محیط زیست نظیر کشاورزی پایدار برای رسیدن به پایداری لازم جهت تامین مواد غذایی، ضروری است. از راهبردهای مهم کشاورزی پایدار، حفظ و تقویت جوامع میکروبی مفید موجود در خاک است. این موجودات با فعالیت های گوناگون خود (نظیر تجزیه بقایا، معدنی نمودن و تثبیت مواد غذایی برای رشد گیاه، تولید هورمون های گیاهی، تجزیه آلاینده ها، تقویت رشد گیاه و مهار زیستی بیمارگرهای گیاهی)، نقش های بسیار مهمی در عملکرد و پایداری بوم نظام های خشکی‏زی ایفا می کنند. شناخت عوامل موثر بر این جوامع، به ویژه شیوه های مختلف مدیریت زمین های کشاورزی، کمک می کند تا آن ها را به سمت بهبود حاصلخیزی خاک، رشد و سلامت مطلوب گیاه و افزایش بهره وری و ثبات بوم نظام های کشاورزی مدیریت نماییم. برای انتخاب مناسب ترین روش های کشاورزی که موجب حفظ تنوع و تقویت جوامع میکروبی مفید خاک می شوند و نیز اجتناب از اقداماتی که نابودی و کاهش تنوع میکروارگانیسم های آن را به دنبال دارند، به روش هایی سریع، قابل اعتماد، حساس و اختصاصی نیاز است که اطلاعات جامعی در مورد اثر فعالیت های زراعی مختلف بر ساختار و تنوع این جوامع از جمله بخش غیر قابل کشت آن ارایه نمایند. در میان تکنیک های مولکولی، روش های بر پایه واکنش زنجیره ای پلیمراز به طور گسترده برای بررسی تنوع و ساختار میکروارگانیسم های خاک مورد استفاده قرار گرفته اند و polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE)، یکی از شناخته شده ترین و پرکاربردترین این روش ها به شمار می آید. بیش از دو دهه است که روش PCR-DGGE، با موفقیت برای بررسی اثر عملیات زراعی مختلف بر تنوع و ساختار میکروارگانیسم های موجود در خاک های مختلف یا در یک خاک تحت مدیریت های زراعی مختلف به کار رفته است. با وجود در دسترس بودن نسل جدید فن آوری های توالی یابی دارای توان بالا در مطالعه جوامع میکروبی خاک، روش PCR-DGGE به دلیل مزیت های مختلف و نیاز به زحمت، هزینه و زمان کمتر و ارایه فوری مولفه ها به دو صورت کیفی و نیمه کمی، هم چنان روشی مهم برای بررسی تاثیر اقدامات و مدیریت های مختلف کشاورزی بر جوامع میکروبی به شمار می آید. با کمک یافته های حاصل از این تکنیک می توان بهترین روش های مدیریتی را در کشاورزی انتخاب کرد و راه را برای تحقق کشاورزی پایدار و امنیت تامین مواد غذایی هموار نمود. در این نوشته به برخی منابع و پژوهش هایی که در آن ها از قابلیت PCR-DGGE جهت بررسی تاثیر مدیریت های کشاورزی و فعالیت های زراعی گوناگون بر ترکیب و تنوع جوامع میکروبی خاک استفاده شده و نیز بخشی از نتایج حاصل از آن ها اشاره گردیده است. همچنین ویژگی ها، مزیت ها، محدودیت ها و اصول انجام این روش ذکر شده اند.
    کلیدواژگان: کشاورزی پایدار، میکروارگانیسم ها، ساختار جامعه، تنوع، بوم نظام
  • معصومه فریادی شاهگلی، عادل ریحانی تبار*، نصرت الله نجفی، شاهین اوستان صفحات 29-52
    سابقه و هدف

     روی (Zn) در غلظت های کم به عنوان یک عنصر ضروری برای رشد گیاهان و در غلظت های بالا، به عنوان فلز سنگین و آلاینده خاک عمل می کند. از بیوچار برای بهبود کیفیت خاک، افزایش رشد گیاهان و کاهش فراهمی فلزهای سنگین در خاک های آلوده استفاده می شود. رفتار بیوچار در خاک و اثر آن بر فراهمی Zn، به نوع زیست توده و دمای پیرولیز بستگی دارد. هدف از این پژوهش، بررسی اثر بیوچارهای تولید شده بر فراهمی Zn در دو خاک اسیدی و قلیایی دارای مقادیر متفاوت Zn کاربردی، در طی انکوباسیون یک ساله بود.

    مواد و روش ها

    آزمایشی به صورت فاکتوریل اسپلیت در قالب طرح کاملا تصادفی در دو خاک اسیدی و قلیای، با دو فاکتور نوع بیوچار در نه سطح و زمان استخراج در 12 سطح و با دو تکرار انجام شد. چهار نوع بیوچار از زیست توده های کاه و کلش برنج (RB) و ضایعات چوب درخت سیب (WB) در دو دمای پیرولیز (300 و 600 درجه سلسیوس) تولید شدند. دو نمونه خاک اسیدی (8/5=pH) و قلیایی (1/8=pH) انتخاب وسه سطح (صفر، 10 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم) Zn از منبع سولفات روی (ZnSO4.7H2O) به آن ها افزوده شد. بیوچارها در دو سطح (1 و 4 درصد وزنی) به خاک ها افزوده شده و به مدت 360 روز در دمای 2±25 درجه سلسیوس و رطوبت حدود ظرفیت مزرعه ای نگهداری شدند. در 12 زمان مختلف (25/0، 1، 3، 5، 15، 30، 60، 90، 120، 180، 270 و 360 روز)، pH، EC، رطوبت و Zn استخراج شده با DTPA در 1296 نمونه خاک مورد مطالعه اندازه گیری شدند.

    یافته ها

    در خاک اسیدی و در سطح Zn=200 mg kg-1 کاربردی، سطوح 1 و 4 درصد بیوچارها موجب کاهش معنادار غلظت DTPA-Zn شدند و با گذشت زمان، غلظت DTPA-Zn به طورمعنادار کاهش یافت (p<0.05). بیش ترین کاهش (48 درصد) مربوط به تیمار 4% RB600 در 360 روز بود (p<0.05). در سطح بدون Zn (Zn=0) و Zn=10 mg kg-1 در خاک اسیدی، افزایش معنادار غلظت DTPA-Zn در تیمارهای 4% RB300، 1% RB400 و 4% RB600 حاصل شد اما گذشت زمان، موجب کاهش معنادار آن شد. تیمار 4% WB300 با افزایش زمان، موجب کاهش معنادار غلظت DTPA-Zn نسبت به خاک بدون بیوچار شد. افزایش معنادار pH خاک اسیدی در تیمارهای 4% RB600 و 4% WB600 و کاهش معنادار آن در 4% WB300، در طول 360 روز انکوباسیون مشاهده شد. در خاک قلیایی و در سطح بدون Zn (Zn=0)، بیش ترین افزایش غلظت DTPA-Zn، در تیمار 4% RB600 نسبت به خاک بدون بیوچار به دست آمد ولی افزایش زمان، موجب کاهش معنادار آن شد. در خاک قلیایی و در سطح Zn=10، فقط تیمار 4% WB300 توانست باعث کاهش معنادار غلظت DTPA-Zn با گذشت زمان شود. در همین خاک در سطح Zn=200، کاهش معنادار غلظت DTPA-Zn، در تیمارهای 4% RB300، 1% RB600، 4% RB600 و 4% WB300 مشاهده شد. کاهش معنادار pH خاک قلیایی در تیمارهای 4% RB300 و 4% WB300 و افزایش هدایت الکتریکی (EC) در هر دو خاک اسیدی و قلیایی در تیمارهای بیوچار کاه و کلش برنج مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    کاربرد بیوچار کاه و کلش برنج (پیرولیز شده در 600 درجه سلسیوس) موجب کاهش فراهمی Zn در خاک های اسیدی و قلیایی با سطح بالای Zn کاربردی (Zn=200) شد، بر فراهمی Zn در سطوح کم (صفر و mg kg-1 10) اثر منفی نداشت و در سطح بدون کاربرد Zn (Zn=0)، موجب افزایش غلظت DTPA-Zn در هر دو نوع خاک شد.

    کلیدواژگان: چوب، خاک آلوده، کاه و کلش، انکوباسیون، DTPA-Zn
  • یلدا حسینیان رستمی*، محمدعلی بهمنیار، فردین صادق زاده، سید مصطفی عمادی، پوریا بی پروا صفحات 53-75
    سابقه و هدف

     پارامترهای فتوسنتزی حساس ترین فرایند در متابولیسم فیزیولوژیکی گیاهان هستند؛ که تحت تاثیر رژیم آبیاری و کوددهی سیلیسیم قرار می گیرند. به طوری که، سیلیسیم یکی از عناصر تاثیرگذار بر افزایش نرخ خالص فتوسنتز برگ، کارآیی مصرف آب، هدایت روزنه ای و دی اکسید کربن بین سلولی می باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثرات سطوح مختلف منابع سیلیسیم و رژیم-های متفاوت آبیاری بر پارامترهای فتوسنتزی و وزن خشک کاه برنج بود.

    مواد و روش ها

    به منظور ارزیابی تاثیر سطوح مختلف منابع سیلیسیم و رژیم های متفاوت آبیاری بر پارامترهای فتوسنتزی گیاه برنج (Oryza sative L.) رقم طارم هاشمی، آزمایشی گلدانی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال 1397 صورت پذیرفت. آزمایش بصورت اسپیلت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و با سه تکرار انجام شد. در این طرح، بافت خاک در دو نوع مختلف لومی شنی (S1) و رسی سیلتی (S2) به عنوان فاکتور اصلی و رژیم آبیاری در دو نوع غرقاب دایم (W1) و آبیاری متناوب تری-خشکی (W2) و منابع مختلف سیلیسیم مانند سیلیکات پتاسیم (Ps)، سیلیکات سدیم (Ss)، سیلیکات کلسیم (Cs) و بایوچار پوسته برنج (Bi) در دو سطح 60 و 120 میلی گرم سیلیسیم بر کیلوگرم به عنوان فاکتورهای فرعی طرح در نظر گرفته شده بود. پس از رشد گیاه تحت تیمار سطوح مختلف منابع سیلیسیم و رژیم های متفاوت آبیاری، ماده خشک توده گیاهی و پارامترهای فتوسنتزی از قبیل محتوای رطوبت نسب برگ، شدت تعرق، هدایت روزنه ای، شاخص کلروفیل و میزان فتوسنتز گیاهان برنج اندازه-گیری شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که در میان منابع سیلیسیم، بیشترین افزایش میزان رطوبت نسبی برگ (80/63 درصد)، شدت تعرق (mmol m-2s-1 03/12)، هدایت روزنه ای (mmolm-2s-1 79/384)، شاخص کلروفیل (00/55)، میزان فتوسنتز (µmolm-2s-1 33/24) و وزن ماده خشک کاه (3/33 گرم در گلدان) در گیاهان تحت تیمار سیلیکات پتاسیم با سطح 120 میلی گرم سیلیسیم بر کیلوگرم از خاک رسی سیلتی با آبیاری غرقاب دایم مشاهده شده بود؛ و کمترین پارامترهای فتوسنتزی و وزن ماده خشک کاه در تیمار بدون اعمال منابع سیلیسیم خاک لومی شنی با آبیاری متناوب تری-خشکی مشاهده شد. علاوه بر این، در میان تیمارهای خاک لومی شنی، گیاهان تحت تیمار بایوچار با سطح 120 میلی گرم سیلیسیم بر کیلوگرم با آبیاری غرقاب دایم، بیشترین محتوای رطوبت نسبی برگ (95/58 درصد)، شدت تعرق (mmol m-2s-1 20/11)، هدایت روزنه ای (mmolm-2s-1 32/340)، شاخص کلروفیل (80/51)، میزان فتوسنتز (µmolm-2s-1 55/19) و وزن ماده خشک توده گیاهی (6/18 گرم در گلدان) را نشان دادند. قابل ذکر است که در خاک لومی شنی با آبیاری متناوب، گیاهان تحت تیمار سیلیکات پتاسیم و سیلیکات سدیم در سطح 120 میلی گرم سیلیسیم بر کیلوگرم، کاهشی را در پارامترهای فتوسنتزی و وزن ماده خشک کاه نشان دادند؛ که می تواند نشاندهنده اثر ممانعتی غلظت های بالای این عنصر بر کارکرد فتوسنتز باشد.

    نتیجه گیری

    پارامترهای فتوسنتزی گیاهان و وزن ماده خشک کاه در رژیم آبیاری متناوب تری-خشکی نسبت به آبیاری غرقاب دایم تا حدودی کاهش داشته است. با این حال، اعمال منابع سیلیسیم به هر دو بافت خاک در هر دو رژیم آبیاری موجب بهبود میزان رطوبت نسبی برگ، شدت تعرق، هدایت روزنه ای، میزان کلروفیل، میزان فتوسنتز و وزن ماده خشک کاه نسبت به تیمارهای شاهد گردید. این امر بیانگر اثر حفاظتی سیلیسیم بر گیاه در رژیم کم آبیاری می باشد. لذا به نظر می رسد در محدوده این آزمایش، استفاده از سیلیسیم جهت بهبود شرایط فتوسنتز برنج در رژیم آبیاری متناوب رضایتبخش بوده است؛ اما میزان مصرف این عنصر جهت حفظ تعادل خصوصیات خاک و گیاه بسیار مهم است.

    کلیدواژگان: سیلیسیم، رژیم آبیاری، برنج، پارامترهای فتوسنتزی
  • علی اسدی کنگرشاهی* صفحات 77-97
    سابقه و هدف

     درختان مرکبات حساس به کمبود روی هستند و این کمبود، یک ناهنجاری تغذیه ای معمول در اغلب درختان مرکبات است. کمبود روی موجب ایجاد تغییرات آناتومی، مورفولوژی و سیتولوژی در مرکبات می شود که سبب کاهش شدت گلدهی، تشکیل میوه. عملکرد و پایداری تولید می شود. با توجه به محدودیت روی در خاک های منطقه و اهمیت اقتصادی مرکبات برای استان مازندران، بررسی وضعیت روی در باغ های منطقه و مدیریت مصرف سولفات روی متناسب با فنولوژی رشد و تاثیر آن در رفع کمبود و کیفیت میوه تامسون ناول در این پژوهش انجام شد.

    مواد و روش ها

    به منظور بررسی وضعیت روی در مرکبات منطقه و تاثیر سولفات روی بررفع کمبود، غلظت روی، عملکرد و کیفیت میوه درختان تامسون ناول دو آزمایش مجزا انجام شد. آزمایش اول در باغ های مرکبات شرق مازندران و آزمایش دوم در یک باغ بارده تامسون با پایه نارنج در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با هفت تیمار و چهار تکرار اجرا شد. تیمارها شامل: 1- شاهد اول (بدون مصرف سولفات روی)، 2- شاهد دوم (بدون مصرف سولفات روی و با محلول پاشی اوره)، 3- مصرف خاکی سولفات روی به مقدار 200 گرم به ازای هر درخت قبل از توسعه برگ ها، 4- مصرف سولفات روی به مقدار 200 گرم به ازای هر درخت به صورت کودآبیاری در مرحله اول رشد میوه، 5-مصرف سولفات روی به مقدار 200 گرم به ازای هر درخت در مرحله اول و دوم رشد میوه، 6- محلول پاشی سولفات روی با غلظت دو در هزار در مرحله اول رشد میوه، 7- محلول پاشی سولفات روی با غلظت دو در هزار در مرحله اول و دوم رشد میوه بودند.

    یافته ها

    نتایج آزمایش اول نشان داد که باغ های منطقه بهشهر و گلوگاه کمترین و منطقه قایم شهر و جویبار بیشترین محدویت و علایم کمبود روی داشتند. باغ هایی که مقدار روی آن ها در دامنه " کم" بود اغلب در فصل سرد علایم کلروز در سمت جنوب و جنوب شرق درختان ظاهر می شد. نتایج آزمایش دوم نشان داد که مصرف خاکی سولفات روی تاثیری در رفع کلروز، عملکرد، کیفیت میوه، غلظت روی در برگ و میوه نداشت اما مصرف آن به شکل کودآبیاری و محلول پاشی موجب افزایش عملکرد، قطر و وزن میوه، و غلظت روی در برگ و میوه شد. بیشترین غلظت روی برگ از تیمار محلول پاشی سولفات روی در مرحله اول و دوم رشد میوه حاصل شد. تیمار کودآبیاری موجب افزایش معنی داری در غلظت روی ریشه نسبت به شاهد شد.

    نتیجه گیری

    به طور کلی با توجه به نتایج این آزمایش، باغ هایی که سابقه علایم خفیف کمبود روی دارند یا احتمال کمبود روی در آنها وجود دارد، حداقل یک بار کودآبیاری یا محلول پاشی سولفات روی در مرحله اول رشد میوه توصیه می شود. اما برای باغ-هایی که علایم پایدار یا کلروز شدید روی دارند دو بار کودآبیاری یا محلول پاشی سولفات روی، بار اول در مرحله اول رشد میوه و بار دوم در مرحله دوم رشد میوه توصیه می شود.

    کلیدواژگان: تامسون ناول، کودآبیاری، مرحله رشدی، محلولپاشی، مصرف خاکی
  • الناز میرزاخانی، حمیدرضا متقیان*، علیرضا حسین پور صفحات 99-117
    سابقه و هدف

     یکی از روش های موثر در جهت کاهش اثرهای زیان آور فلزهای سنگین در خاک های آلوده، استفاده از بیوچار است که به عنوان یک ماده اصلاحگر آلی ممکن است برخی ویژگی های شیمیایی خاک را تغییر داده و شرایط مناسب را جهت بی تحرکی فلزهای سنگین در خاک فراهم کند. بیوچار ماده جامد کربنی است که از گرماکافت بقایای آلی در شرایطی با اکسیژن محدود تهیه می-شود. این ماده با داشتن سطح ویژه، ساختار متخلخل، گروه های عامل می تواند خطر آلودگی فلزهای سنگین در خاک و ورود آن ها به زنجیره غذایی را کاهش دهد. هدف از انجام این پژوهش بررسی کاربرد بیوچارهای باگاس نیشکر تهیه شده از آن در دماهای 400 و 600 درجه سلسیوس بر قابلیت استفاده و شکل های کادمیم در یک خاک شور و آلوده به کادمیم بود.

    مواد و روش ها

    ابتدا 15 میلی گرم بر کیلو گرم کادمیم از منبع کادمیم کلرید به صورت محلول به نمونه خاک (200 گرم) اضافه و با کل خاک مخلوط شد. نمونه ها به مدت 3 هفته در دمای 2±25 درجه سلسیوس در رطوبت 80 درصد ظرفیت مزرعه ای خوابانده شدند. سپس، شوری 1170 و 2340 میلی گرم بر کیلوگرم از نمک سدیم کلرید (معادل 65/3 و 30/7 دسی زیمنس بر متر) به نمونه های خاک اضافه شد. در ادامه، 1 درصد (وزنی- وزنی) باگاس نیشکر و بیوچار دمای 400 درجه سلسیوس و بیوچار دمای 600 درجه -سلسیوس در 3 تکرار به نمونه خاک اضافه و به مدت 3 ماه در دمای 2±25 درجه سلسیوس در رطوبت 80 درصد ظرفیت زراعی در انکوباتور نگه داری شدند. پس از پایان دوره خوابانیدن، از هر یک از تیمارها مقداری خاک برداشته و مقدار کادمیم قابل استخراج به روش DTPA و شکل های کادمیم با استفاده از روش عصاره گیری تسیر و همکاران (1979) استخراج شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بیوچار کادمیم عصاره گیری شده با DTPA را کاهش داد (05/0>p). همچنین بیوچار بر pH خاک اثر معناداری نداشت (05/0<p) و باعث افزایش قابلیت هدایت الکتریکی خاک شد (05/0>p). شوری کادمیم عصاره گیری شده با DTPA را افزایش داد (05/0>p). همچنین شوری اثر معناداری بر pH خاک نداشت (05/0<p). کاربرد بیوچار موجب کاهش (05/0>p) کادمیم تبادلی (7/13%) و پیوندشده با کربنات ها (1/24%) و افزایش (05/0>p) کادمیم پیوندشده با اکسیدهای آهن و منگنز (2/37%) و باقیمانده (6/30%) نسبت به خاک شاهد گردید. کادمیم پیوندشده با کربنات ها و اکسیدهای آهن و منگنز در تیمار شوری 2340 میلی گرم بر کیلوگرم به ترتیب 5/31 و 8/25 درصد نسبت به تیمار شوری 1170 میلی گرم بر کیلوگرم افزایش یافتند. کادمیم پیوندشده با ماده آلی در تیمار 1170 و 2340 میلی گرم بر کیلوگرم نمک سدیم کلرید به ترتیب 8/38 و 2/22 درصد نسبت به شاهد کاهش یافتند. همچنین کادمیم باقیمانده در تیمار شوری 1170 و 2340 میلی گرم بر کیلوگرم 9/24 درصد نسبت به تیمار شوری 1170 میلی گرم بر کیلوگرم کاهش یافت.

    نتیجه گیری

    کاربرد بیوچار باگاس نیشکر در خاک آهکی آلوده به کادمیم، منجر به تغییر شکل کادمیم از شکل های ناپایدار (تبادلی و کربناتی) به شکل های پایدارتر (پیوندشده با اکسیدهای آهن و منگنز و باقیمانده) و در نتیجه کاهش تحرک و قابلیت استفاده کادمیم در خاک می شود.

    کلیدواژگان: بیوچار، شوری، کادمیم، شکل بندی
  • زهرا کیخا، ابوالفضل توسلی*، عیسی پیری صفحات 119-137
    سابقه و هدف

    ذرت به عنوان یکی از مهمترین غلات پرتوقع و استراتژیک در جهان محسوب می‌شود که نیاز زیادی به کود نیتروژن داشته و اغلب این نیاز با کودهای شیمیایی تامین می‌شود. علاوه بر نیاز به انرژی فسیلی زیاد جهت تولید کودهای شیمیایی، از آن‌ها به عنوان یکی از آلاینده‌های مهم زیست محیطی نیز نام می‌‌برند (23). از ین رو کودهای آلی از جمله کودهای سبز خانواده لگوم می‌توانند جایگزین مناسبی برای کودهای شیمیایی محسوب شوند. همچنین انجام عملیات خاک‌ورزی حفاظتی که با مدیریت مناسب بقایای گیاهی همراه می‌گردد راهکاری مناسب در جهت جلوگیری از حذف بقایا در کشاورزی پایدار به شمار رفته و نقشی مهم در بهبود خصوصیات فیزیکوشیمیایی و زیستی خاک و نهایتا افزایش عملکرد گیاه زراعی دارد (22). لذا توسعه و ترویج استفاده از کود سبز و عملیات خاک‌ورزی حفاظتی امری ضروری محسوب می‌شود. از این رو تحقیق حاضر به بررسی اثر کاربرد کودهای آلی بر عملکرد ذرت در شرایط سطوح مختلف خاک‌ورزی پرداخته است.

    مواد و روش‌ها


    این آزمایش به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 98-1397 در مزرعه‌ای واقع در روستای قلعه‌نو شهرستان زهک اجرا شد. کود سبز مورد استفاده گیاه ماشک گل‌خوشه‌ای (Vicia villosa) بود. تیمارهای آزمایشی شامل کود سبز در دو سطح کاربرد کود سبز و عدم کاربرد کود سبز به‌عنوان فاکتور اصلی و عملیات خاک‌ورزی در سه سطح بدون خاک‌ورزی، کم‌خاک‌ورزی و خاک‌ورزی رایج به‌عنوان فاکتور فرعی بودند. در این آزمایش صفات زراعی ارتفاع بوته، عملکرد علوفه تازه، خشک و دانه ذرت؛ صفات اکولوژیکی شامل زیست توده علف‌هرز، تشعشع فعال فتوسنتزی، درصد رطوبت و دمای خاک و برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک نظیر تخلخل، وزن مخصوص ظاهری و حقیقی، درصد نیتروژن و کربن آلی خاک مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل داده‌ها نیز با نرم افزار SAS انجام گرفت.

    یافته‌ ها

    نتایج آزمایش نشان داد که بیشترین مقدار ارتفاع بوته، عملکرد علوفه تازه و خشک و عملکرد دانه ذرت، بیشترین میزان جذب تشعشع فعال فتوسنتزی، درصد تخلخل خاک، درصد کربن آلی و نیتروژن خاک تحت تاثیر تیمار خاک‌ورزی رایج همراه با کاربرد کود سبز بدست آمد و تفاوت آماری معنی داری بین کاربرد کود سبز در شرایط شخم رایج و شخم حداقل وجود نداشت. کمترین مقادیر صفات فوق نیز در تیمار عدم مصرف کود سبز و بدون خاک‌ورزی حاصل شد. همچنین تیمار استفاده از کود سبز و سیستم بدون شخم سبب حصول بیشترین درصد رطوبت خاک و کمترین میزان دمای خاک گردید. در رابطه با زیست توده علف‌هرز نیز مشخص شد استفاده از خاکورزی رایج، زیست‌توده علف‌های هرز را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد، اما کاربرد کود سبز هیچ تاثیر معنی‌داری بر زیست‌توده علف‌های‌هرز نداشت.

    نتیجه گیری

    در این آزمایش نشان داده شد که استفاده از کود سبز از طریق افزایش میزان ماده آلی خاک و بهبود ساختمان خاک میزان دسترسی به عناصر غذایی به ویژه نیتروژن را برای گیاه افزایش داده که باعث بهبود رشد و عملکرد گیاه می‌شود. همچنین افزایش میزان تخلخل خاک و کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک تحت تاثیر شخم سطحی منجر به بهبود ساختمان خاک شده و میزان نفوذپذیری ریشه در خاک را افزایش می-دهد که این موضوع امکان جذب آب و عناصر غذایی را برای گیاه بیشتر فراهم می‌نماید. بنابراین با توجه به نتایج بدست آمده از این آزمایش می‌توان چنین پیشنهاد کرد که ترکیب استفاده از کود سبز همراه با شخم سطحی می‌تواند عملکرد مطلوبی را در کشت ذرت در منطقه مورد مطالعه ایجاد نماید.

    کلیدواژگان: خاک، ذرت، شخم، عملکرد، ماشک گل خوشه ای
  • الهام صادقی، رضا قربانی نصرآبادی*، علیرضا موحدی نائینی صفحات 139-158
    سابقه و هدف

    خاک به عنوان یک سیستم زنده یکی از عوامل موثر در تعادل اکوسیستم است و فرایندهای بی شماری به ویژه در مقیاس کوچک در آن جریان دارد. ریزجانداران خاک نقش مهمی در حفظ کیفیت خاک از راه تجزیه مواد آلی و گردش چرخه عناصر غذایی دارند. کاربرد ریزجانداران در اکوسیستم هایی که پایداری جامعه زیستی آن ها در پی مصرف بیش از اندازه ی کودها، شوری و سموم شیمیایی به شدت دچار تزلزل شده است، منجر به بهبود کارایی مصرف عناصر غذایی، کنترل زیستی آفات و بیماری ها می گردد. مواد آلی فعالیت میکروبی خاک را افزایش می دهد از سوی دیگر، افزودن ریزجانداران به مواد آلی موجب افزایش آزادسازی عناصر غذایی از مواد آلی می گردد. به سبب درک اهمیت نقش ریزجانداران در رهاسازی انرژی و عناصر غذایی در خاک، در سال های اخیر توجه روزافزون به برآورد زیست توده میکروبی در خاک شده است. از این رو هدف این پژوهش، بررسی اثر مانده گندم مایه زنی شده با استرپتومایسس و اوره بر فسفر فراهم، تنفس میکروبی، کربن زیست توده میکروبی، ضریب متابولیک و زمان بازگشت زیست توده میکروبی بود.

    مواد و روش ها

    آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و در سه تکرار در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی انجام شد. فاکتورها شامل دو سطح اوره (صفر و 6/1 گرم در 100 گرم کاه گندم)، دو سطح استرپتومایسس (صفر و 5 درصد) و دو سطح مانده گیاهی (یک درصد و بدون مانده کاه گندم) بود. کاه گندم با مقادیر مشخصی از کود اوره و مایه زنی استرپتومایسس تیمار گردید. سپس کاه تیمار شده، با خاک کاملا مخلوط شد. برای فعال سازی جمعیت میکروبی، رطوبت خاک در پیرامون 70 درصد گنجایش مزرعه تنظیم و مخلوط ها به مدت 2 هفته در دمای اتاق نگه داری شدند. پس از آن مخلوط ها به مدت 90 روز در دمای 2±25 درجه سلسیوس گرماگذاری شدند. سپس کربن زیست توده میکروبی و فسفر فراهم در سه دوره به صورت ماهانه و تنفس میکروبی به صورت هفتگی اندازه گیری شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مایه زنی استرپتومایسس، افزودن مانده گیاهی کاه گندم و اوره باعث افزایش غلظت فسفر قابل دسترس، تنفس میکروبی و کربن زیست توده میکروبی خاک گردید. در این آزمایش مقدار تنفس میکروبی و کربن زیست توده میکروبی با افزودن هم زمان استرپتومایسس، مانده گیاهی و اوره به خاک بیش ترین بود و تاثیر مایه زنی استرپتومایسس به مانده گیاهی گندم بر پارامترهای مورد بررسی بیشتر از اوره بود. کمترین مقدار تنفس میکروبی، کربن زیست توده میکروبی و فسفر در خاک شاهد (بدون اوره، استرپتومایسس و مانده گیاهی) بود. افزدون مانده گیاهی کاه گندم به خاک با تامین سوبسترای مورد نیاز، تنفس میکروبی و کربن زیست توده میکروبی را افزایش داد. همچنین استفاده از کاه گندم و اوره منجر به افزایش فسفر فراهم خاک گردید.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش نشان داد که در خاک های با محدودیت کربن آلی، افزودن استرپتومایسس و کود اوره به مانده گیاهی کاه گندم باعث افزایش تنفس و کربن زیست توده میکروبی در خاک شد. همچنین افزدون مانده گیاهی کاه گندم به خاک افزایش فسفر فراهم خاک را به همراه داشت. تیمار کردن خاک با جدایه استرپتومایسس نیز افزایش فسفر فراهم خاک را به همراه داشت که این افزایش در مانده گیاهی تیمار شده با جدایه استرپتومایسس محسوس تر بود. بنابراین در خاک هایی با محدودیت کربن، افزایش سطح ماده آلی و غنی سازی آن، می تواند منجر به افزایش فعالیت میکروبی و پتانسیل های زیستی در خاک گردد.

    کلیدواژگان: اوره، استرپتومایسس، مانده گیاهی، تنفس میکروبی، کربن زیست توده میکروبی
  • سمیرا رسولی، حسین رضایی*، مسلم ثروتی، علی اصغر جعفرزاده صفحات 159-175
    سابقه و هدف

     ارزیابی تناسب اراضی از اقدامات بنیادین مدیریت پایدار هر منطقه می باشد. کاستی ها در روش های سنتی ارزیابی تناسب اراضی، توجه کاربران این عرصه را به استفاده از روش های هوش مصنوعی و تصمیم گیری چندمعیاره معطوف نموده است. انواع زیرمجموعه های روش های ذکرشده به تنهایی و یا در تلفیق با یکدیگر به منظور بالابردن دقت روش های ارزیابی، سهولت محاسبات و دست یابی به نتایج جنبی مفید تاکنون مورداستفاده قرار گرفته اند. روش فازی-دلفی رویکردی از روش های مورد بحث است که در این مطالعه ضمن بررسی توان اراضی منطقه هوراند در تولید گندم آبی، کارایی این روش تلفیقی نیز مورد سنجش قرار گرفته است.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه 662 هکتار از اراضی شهرستان هوراند در قالب 12 واحد اراضی انتخاب و پس از جمع آوری اطلاعات اقلیم، زمین نما و خاک، روش فازی-دلفی به منظور ارزیابی کیفی و کمی تناسب اراضی برای گندم آبی مورد استفاده قرار گرفت. ارزیابی کیفی با تعیین شاخص اراضی و ارزیابی کمی برمبنای تولید پیش بینی شده محاسبه شده از تلفیق تولید پتانسیل حاصل از روش پهنه بندی اکولوژیکی-زراعی با شاخص خاک صورت گرفت. در این راستا گزینش و تعیین وزن فاکتورهای دخیل در ارزیابی براساس نظرات خبرگان با روش دلفی انجام و با استفاده از ضریب کندال مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. طی فازی سازی ویژگی های اراضی با تابع عضویت کندل، ماتریس ویژگی ها تشکیل و با ماتریس وزن ها ترکیب شد که نتیجه آن تشکیل ماتریس تناسب بود. شاخص خاک و اراضی از غیرفازی سازی ماتریس تناسب به روش T نرم مثلثی حاصل و کلاس های تناسب با توجه به آن تعیین و پهنه های هر کلاس مشخص گردید. اعتبارسنجی رویکرد فازی-دلفی برمبنای آزمون های آماری مرسوم صورت گرفت.

    یافته ها

    از مجموعه ویژگی های اراضی منطقه موردمطالعه با خاک های انتی سول و اینسپتی سول، 8 ویژگی (اقلیم، شیب، بافت، آهک، گچ، شوری، زهکشی و سیل گیری) براساس نظرات خبرگان به منظور ارزیابی تناسب اراضی انتخاب و ارزش گذاری شدند که از بین آن ها اقلیم بیشترین و گچ کمترین وزن را به خود اختصاص دادند که صحت فرآیند توسط نرخ ناسازگاری 07/0 تایید شد. نتایج ارزیابی های کیفی و کمی تناسب کلاس های S1 تا S3 را برای تیپ بهره وری گندم آبی با محدودیت های شیب، شوری، بافت و گچ نشان داد. تفاوت کلاس واحد های اراضی در روش های کیفی و کمی تنها در یک واحد اراضی مشاهده شد که در آن روش کمی کلاس پایین تری داشت. طبق متوسط شاخص مدیریت 73/0، کلاس مدیریتی منطقه متوسط برآورد شد. مقادیر ضریب تبیین 91/0، خی دو 32/1، ریشه میانگین مربعات خطای 1/2 درصد و میانگین هندسی نسبت خطای 34/1در اعتبارسنجی روش فازی-دلفی حاصل شد.

    نتیجه گیری

    ایفای نقش کاربران اصلی اراضی زراعی همراه با بازخورد کنترل شده نظرات آن ها در ارزش گذاری ویژگی های دخیل در ارزیابی تناسب اراضی همراه با امکان تلفیق وزن ویژگی ها با امتیازات آن ها و نیز در نظرگیری کلاس های تناسب بینابین اهم مزایای مدل مورد مطالعه نسبت به روش های سنتی ارزیابی تناسب شناخته شدند که رویکرد فازی-دلفی را با توجه به برآورد مناسب از توان اراضی منطقه به عنوان روشی مناسب معرفی نمودند. دقت و صحت آماری بررسی شده رویکرد مذکور هر چند با قدری بیش برآوردی، تایید کننده قابلیت اعتماد به آن در ارزیابی تناسب اراضی است. در کنار یافته های اصلی تحقیق، نتایج یکسان ارزیابی کیفی و کمی تناسب با رویکرد مورد بحث، امکان اولویت بندی رفع محدودیت ها براساس یافته های جنبی و نیز توجه به کلاس تناسب اراضی در کنار شاخص مدیریت برای برنامه ریزی مدیریت آتی اراضی مواردی هستند که می توانند برای محققین و کارشناسان اجرایی مفید باشند. با این حال پیشنهاد به اجرای این مدل نوین در عرصه های مختلف برای انواع تیپ های بهره وری به منظور کشف سایر قابلیت های مدل و توصیه به استفاده از آن در سطح کلان می باشد.

    کلیدواژگان: پهنه بندی اکولوژیکی-زراعی، تصمیم گیری چندمعیاره، تناسب اراضی، هوراند
|
  • Nahid Moarrefzadeh *, Hadi Khateri Pages 1-27
    Intensive agriculture has reduced soil fertility and has had harmful effects on human health and the environment. Therefore, the use of low-input and environmentally-friendly agricultural methods such as sustainable agriculture is necessary to achieve the required sustainability in food supply. Preservation and revitalization of beneficial microbial communities in the soil, is one of the important strategies of sustainable agriculture. These microorganisms with diverse activities (such as residue decomposition, mineralization and fixation of nutrients for plant growth, production of plant hormones, decomposition of pollutants, plant growth and biological control of plant pathogens), play very important roles in the function and sustainability of terrestrial ecosystems. Understanding the factors affecting these communities particularly the different methods of managing agricultural lands helps to manage them towards improving soil fertility, optimal plant growth and health, and increasing the productivity and stability of agricultural ecosystems. For selecting the best cultivation methods that preserve the diversity and strengthen microbial communities as well as avoiding activities that lead to the destruction and reduction of its diversity of microorganisms, fast, reliable, sensitive and specific methods are needed that provide comprehensive knowledge about the effect of different agricultural activities on the structure and diversity of these communities, including its unculturable part. Among molecular techniques, polymerase chain reaction-based methods have been widely used to study the diversity and structure of soil microorganisms, and polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) is one of the most well-known and widely used methods. PCR-DGGE has been used successfully for more than two decades to investigate the effect of different crop managements on the diversity and structure of microorganisms in different soils or in a soil under different crop managements. Despite the availability of new generation of high-throughput sequencing technologies in the study of soil microbial communities, PCR-DGGE method due to various advantages with less hassle, cost and time and immediate presentation of components in both qualitative and semi-quantitative form is still an important way to study the impact of various agricultural practices and managements on microbial communities. With the help of the findings of this technique, the best management methods in agriculture could be selected and the way can be paved for the realization of sustainable agriculture and stable food supply. In this review, some researches and references that have used the efficacy of PCR-DGGE in studying the impact of various agricultural managements and activities on the composition and diversity of soil microbial communities and some of their results have been mentioned. The features, advantages, limitations, and principles of this method have also been outlined.
    Keywords: Sustainable agriculture, Microorganisms, Population structure, Diversity, Ecosystem
  • Masoumeh Faryadi Shahgoli, Adel Reyhanitabar *, Nosratollah Najafi, Shahin Oustan Pages 29-52
    Background and Objectives

    Zinc (Zn) is an essential element for plants growth at low concentrations and at high concentrations, it acts as a heavy metal and soil pollutant. Biochar is used to improve soil quality, plant growth and also to reduce the availability of heavy metals in contaminated soils. The biochar behavior in soil and its effect on Zn availability rely on the feedstock nature and pyrolysis temperature. This study aimed to investigate the effects of produced biochars on Zn bioavaiability in two acidic and alkaline soils with different levels of applied Zn, during one year-long incubation.

    Materials and Methods

    The experiment was conducted as a factorial split arrangement in a completely randomized design in two acidic and alkaline soils, with two factors including biochar types at 9 levels and extraction times at 12 levels with two replications. Four types of biochar were produced from rice straw (RB) and apple wood waste (WB) biomasses at two pyrolysis temperatures (300 and 600 °C). Two acidic (pH=5.8) and alkaline (pH=8.1) soils were collected and treated with 3 levels of Zn (0, 10, and 200 mg kg-1) from zinc sulfate (ZnSO4.7H2O) source. Biochars were added to soils in two doses (1 and 4 % w/w) and incubated at around FC moisture condition for 360 days at 25±2◦C. The pH, EC, moisture content and DTPA extractable-Zn were measured in the studied soils at 12 designated extraction times (0.25, 1, 3, 5, 15, 30, 60, 90, 120, 180, 270 and 360 day).

    Results

    In acidic soil and Zn level of 200 mg kg-1, levels of 1 and 4 % biochars caused the significant decrease in DTPA-Zn concentration and the elapsing of time had a significant effect on the reduction of DTPA-Zn concentration and maximum decrease (48 %) was observed in the treatment of 4% RB600 and 360th day (p<0.05). At the Zn levels of 0 and 10 mg kg-1, in acidic soil, DTPA-Zn concentration was significantly increased in 4% RB300, 1% RB600, and 4% RB600 treatments, and passage of time had a decreasing effect on it and DTPA-Zn concentration significantly reduced with time in 4% WB300 treatment compared to the control (without biochar). A significant increase of pH in acidic soil was observed in 4% RB600 and 4% WB600 treatments during the 360 days of incubation while the significant decrease was showed in 4% WB300 treatment. In alkaline soil and under Zn=0, the maximum increment of DTPA-Zn concentration compared to the control (without biochar) was obtained in 4% RB600 treatment but the elapsing of time had a significant reduction effect on it. In alkaline soil at Zn level of 10 mg kg-1, only the 4% WB300 treatment could significantly decrease the concentration of DTPA-Zn over time, but in the same soil at the level Zn of 200 mg kg-1, the significant decrease of DTPA-Zn concentration was observed at the 4% RB300, 1% RB600, 4% RB600 and WB300 4% treatments. A significant decrease in alkaline soil pH was observed in the 4% RB300 and 4% WB300 treatments and an increase in electrical conductivity (EC) in both acidic and alkaline soils was observed in rice straw-derived biochars treatments.

    Conclusion

    Although the application of rice straw derived biochar (pyrolysis at 600 °C) decreased the availability of Zn in both acid and alkaline soils with the high level of Zn (200 mg kg-1), it did not have a negative effect on Zn availability in normal levels of Zn (0 and 10 mg kg-1) and even increased the concentration of DTPA-Zn in both acidic and alkaline soils under without Zn application conditions.

    Keywords: DTPA-Zn, Incubation, Polluted soil, Straw, Wood
  • Yalda Hoseinian Rostami *, Mohammadali Bahmanyar, Fardin Sadeghzade, Seyed Mostafa Emadi, Pourya Bipara Pages 53-75
    Background and adjectives

    Photosynthetic parameters are the most sensitive process in the physiological metabolism of plants that are affected by irrigation regime and silicon fertilization. Thus, silicon is one of the effective elements in increasing the net rate of leaf photosynthesis, water use efficiency, stomatal conductance and intercellular carbon dioxide. Therefore, the aim of this study was to determine the effects of different levels of silicon sources and irrigation regimes on rice.

    Materials and methods

    A pot experiment was conducted to investigate the effect of different levels of silicon sources and irrigation regimes on rice photosynthetic parameters at Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University in 2018. The experiment was laid out in a split-factorial design with three replications. In this design, soil texture was considered as the main-plot factor, and irrigation regime and different levels of silicon sources as factorial-subplot factors. Factors included two Si doses of 60 and 120 mg Si Kg–1 as potassium silicate (Ps), sodium silicate (Ss), calcium silicate (Cs) and biochar (Bi) sources under two irrigation regimes (continuous flooding (W1) and periodic wetting-drying (W2)) in two soil series with different textures (Sandy-loam (S1) and Silty-clay (S2)). After plant growth, dry matter weight of straw and photosynthetic parameters such as relative leaf moisture content, transpiration intensity, stomata conductance, chlorophyll index and photosynthesis were measured in flag leaf at the flowering stage of rice.

    Results

    The results showed that the highest leaf relative moisture content (63.80%), transpiration intensity (12.03 mmolm-2s-1), stomata conductance (384.79 mmolm-2s-1), chlorophyll content (55.00), photosynthesis rate (24.33 µmolm-2s-1) and dry matter weight of straw (33.3 gr/pot) were observed in plants treated with potassium silicate at a concentration of 120 mg Si Kg–1 of silty-clay soil under continuous flooding irrigation regime. The lowest dry matter weight of straw and photosynthetic parameters were observed in sandy-loam soil under periodic wetting-drying irrigation regime without using silicon fertilizer. Also, in sandy-loam soil, the leaf relative moisture content (58.95%), transpiration intensity (11.20 mmolm-2s-1), stomata conductance (340.32 mmolm-2s-1), chlorophyll content (51.80), photosynthesis rate (19.55 µmolm-2s-1) and dry matter weight of straw (18.6 gr/pot) was the highest in biochar treatment at a concentration of 120 mg Si Kg–1 under continuous flooding conditions. Also, a decrease in dry matter weight of straw and photosynthetic parameters was observed at the higher Si rates (120 mg Si Kg–1 compared to 60 mg Si Kg–1) in treatments of potassium silicate and sodium silicate in sandy-loam soil under periodic wetting-drying irrigation regime. This may be due to the inhibitory effect of high concentrations of silicon on photosynthetic function.

    Conclusion

    Although most of the photosynthetic parameters of plants and dry matter weight of starw in periodic wetting and drying irrigation regime were somewhat reduced compared to continuous flooding irrigation regime, application of different sources of silicon to both soil textures under both irrigation regimes improved relative leaf moisture content, transpiration rate, stomata conductance, chlorophyll content, photosynthesis rate and dry matter weight of straw were compared to treatments without silicon fertilizer application. This reflects the protective effect of silicon against low irrigation conditions. Therefore, in the scope of this experiment, it seems that the use of silicon to improve the photosynthetic parameters of rice plant and dry matter weight of straw under low-irrigation regime was satisfactory. But, the amount of use of this element is very important to maintain the balance of soil and plant properties.

    Keywords: silicon, irrigation regime, Rice, photosynthetic parameters
  • Ali Asadi Kangarshahi * Pages 77-97
    Background and Objectives

    Citrus trees are sensitive to zinc deficiency and zinc deficiency in citrus trees is a common nutritional disorder that causes changes in the anatomy, morphology and cytology of citrus trees, leading to reduced flowering, fruit set, performance and production stability. Due to the limitation of zinc in the soils and the economic importance of citrus for Mazandaran province, the study of zinc status in citrus orchards and the management of Zn application (accordance to growth phenology) and its effect on Zn deficiency and quality of Thomson Navell fruits were conducted.

    Material and Methods

    To study zinc(Zn) status and its effect on yield and quality of Thomson navell orange, two separate experiments were conducted in East of Mazandaran Province, Iran. The first experiment was conducted in citrus orchards of the region, and the second, as a randomized complete block design with seven treatments and four replications was conducted in an orchard of Thomson navel on sour orange rootstock. Treatments included: 1- First control (without zinc); 2- Second control (without zinc and with urea spray); 3- 200 g zinc sulfate per tree as soil application, before leaf development; 4- 200 g zinc sulfate per tree as fertigation, in the first stage of fruit growth; 5- 200 g zinc sulfate per tree as fertigation, in the first and second stages of fruit growth; 6- zinc sulfate spraying in the first stage of fruit growth; 7- zinc sulfate spraying in the first and second stages of growth.

    Results

    The first experiment showed that the orchards of Behshahr and Galogah had the lowest deficiency symptoms and Ghaemshar and Juybar had the most deficiency symptoms. The results of the second experiment showed that soil application before leaf development had no effect on chlorosis, yield, fruit and zinc concentration in leaf and fruit, but its application as fertigation and spraying increased fruit yield, diameter, and fruit weight, in leaf and fruit zinc concentration. The highest leaf Zn concentration was obtained from spray treatment in the first and second stages of fruit growth. Fertigation treatment significantly increased the root Zn concentration compared to the control.

    Conclusion

    Generally, according to the results of this experiment, for orchards with a history of mild symptoms of zinc deficiency or probable zinc deficiency, the application of zinc sulfate as fertigation or spray after petal fall in the first stage of fruit growth is recommended, However, for orchards that have severe symptoms of zinc chlorosis, two fertigation or foliar application with zinc sulfate at the first and second stages of fruit growth is recommended.

    Keywords: fertigation, foliar application, growth stage, soil application, Thomson Navell
  • Elnaz Mirzakhani, Hamidreza Motaghian *, Alireza Hosseinpur Pages 99-117
    Background and Objectives

    Biochar application is one of the effective methods to reduce the harmful effects of heavy metals in contaminated soils. Biochar is an organic amendment may change some of the chemical properties of the soil and create suitable conditions for immobilizing of heavy metals in the soil. Biochar is a carbon solid obtained from the pyrolysis of residues under limited oxygen conditions. Biochar have high surface area, porous structure, and functional groups, which can reduce the risk of heavy metal contamination in the soil and their entry into the food chain. The aim of this study was to investigate the effect of sugarcane bagasse biochar produced at 400 and 600 °C on the availability and fractions of Cd in saline and cadmium-contaminated soil.

    Materials and Methods

    Initially, 15 mg kg-1 Cd as cadmium chloride was added to sandy soil sample (200 g) and mixed with the soil. The soils were incubated for 3 weeks at 25±2 °C at a moisture content of 80% field capacity in incubator. After incubation period, salinity levels of 1170 and 2340 mg kg-1 as sodium chloride was added to the soils. Then, the 1% (w/w) of the sugarcane bagasse and biochars produced at 400 and 600 °C were added to the soil and incubated for 3 months at 25±2 °C. At the end of the incubation period, a soil sample was removed from each of the treatments and available Cd (DTPA) and its fractions (Tessier et al. 1979) were extracted.

    Results

    The results showed that the application of biochar reduced Cd extracted by DTPA (p<0.05). Also, effect of biochar on pH wasnot significant (p>0.05) and increased EC (p<0.05). Salinity increased Cd extracted by DTPA (p<0.05). Also, biochar application reduced exchangeable Cd (13.7%) and Cd associated with carbonates (24.1%), while, increased Cd associated with oxides (37.2%) and residual (30.6%) compared to control. Cadmium associated with Fe/Mn oxides and associated with carbonates in 2340 mg kg-1 treatment compared to 1170 mg kg-1 treatment increased 31.5 and 25.8% respectively. The results reveled that Cd associated with OM in 1170 and 2340 mg kg-1 treatments compared control reduced 38.8 and 22.2% respectively. Also, residual Cd reduced (24.9%) in 2340 mg kg-1 treatment compared to 1170 mg kg-1 treatment.

    Conclusion

    Application of sugarcane bagasse biochar in soil led to change Cd from unstable fractions (exchange and associated with carbonates) to stable fractions (associated with Fe/Mn oxides and residual), therefore reduced the mobility of Cd in saline calcareous sandy soil.

    Keywords: Biochar, Salinity, Cadmium, fraction
  • Zahra Keykha, Abolfazl Tavassoli *, Issa Piri Pages 119-137
    Background and objectives

    Corn is considered as one of the most important and strategic cereals in the world that needed a lot of nitrogen fertilizer and often this need is supplied by chemical fertilizers. In addition to the severe need to fossil fuels for chemical fertilizers production, they are also important environmental pollutants (23). Therefore, organic fertilizers such as green manures of legume species can be a good alternative to chemical fertilizers. Also, conservation tillage operations that are accompanied by proper management of crop residues, it is an appropriate solution to prevent the elimination of residues in sustainable agriculture, and plays an important role in improving the physicochemical and biological properties of soil, and can lead to increasing crop yield (22). Therefore, developing and promoting the use of green manure and conservation tillage operations is essential. Therefore, the present study investigates the effect of organic fertilizer application on corn yield under different tillage levels.

    Materials and methods

    This experiment was carried out as split plot in randomized complete block design with three replications at 2018-19 in a farm located in Ghale-No village, Zahak city. Vetch (Vicia villosa) was used as a green manure in this study. The experimental treatments were included two levels of green manure, consumption and no consumption as main factors; and three levels of tillage, no tillage, minimum tillage and conventional tillage as sub plots. In this experiment agronomic traits of plant height, dry and fresh forage yield and seed yield; ecological traits of weeds biomass, photosynthetically active radiation, soil moisture percentage and soil temperature; and some soil physicochemical properties such as soil porosity, bulk density, particle density, organic carbon and nitrogen percentage were evaluated. Data analysis was performed with SAS software.

    Results

    The experimental results showed that the highest amount of dry and fresh forage yield and seed yield, photosynthetically active radiation, soil porosity percentage, soil organic carbon and nitrogen percentage was obtained from green manure consumption and conventional tillage treatment and there was no statistically significant difference between the consumption of green manure under conventional and minimum tillage conditions. The lowest amounts of the above traits were obtained in the treatment without green manure and no tillage. In addition, the treatment green manure consumption and no tillage system resulted in obtaining the highest soil moisture percentage and the lowest soil temperature. For weed biomass, it was also found that the use of conventional tillage significantly reduces weed biomass, but green manure consumption hadn’t any significant effect on weed biomass.

    Conclusion

    In this experiment, it was shown that the green manure consumption by increasing the amount of soil organic matter and improving soil structure increased the amount of access to nutrients, especially nitrogen for the plant, which led to enhancing plant yield and growth. Also, increasing the soil porosity and reducing the soil bulk density under the influence of minimum tillage led to soil structure improvement, and it increases the root permeability in soil which this allows the plant to absorb more water and nutrients. Therefore, according to the results of this experiment, it can be suggested that the combination of green manure consumption with minimum tillage can create a good yield in corn cultivation in the study region.

    Keywords: soil, corn, tillage, Yield, Vetch
  • Elham Sadeghi, Reza Ghorbani Nasrabadi *, Seyed Alireza Movahedi Naeeni Pages 139-158
    Background and Objectives

    Soil as a living system is one of the factors affecting the balance of the ecosystem and many processes, especially on a small scale, take place in it. Soil microorganisms play an important role in maintaining soil quality through decomposition of organic material and nutrient cycling. The use of microorganisms in ecosystems whose biological community stability has been severely compromised due to high consumption of fertilizers, salinity and chemical toxins, is to improve the efficiency of nutrient consumption and biological control of pests and diseases. Soil organic matter increases soil microbial activity. On the other hand, enrichment of organic matter with microorganisms increases their nutrients release. To understand the vital role of soil microorganisms in the release and storage of energy and nutrients in the soil, in recent years, increased attentions has been paid to the estimation of microbial biomass in the soil. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of urea, Streptomyces inoculation and wheat straw on available phosphorus, microbial respiration, microbial biomass C, metabolic coefficient and microbial biomass turnover time.

    Materials and Methods

    This study was conducted under controlled laboratory conditions. A factorial experiment with two levels of urea (0 and 1.6 g/100g wheat straw), two levels of Streptomyces sp. (0 and 5%) and wheat straw treatments (0 and 1%, w/w) was conducted using a completely randomized design with three replications. Wheat straw was treated with the urea fertilizer and Streptomyces sp. inoculum firstly and the treated straw was then thoroughly mixed with the soil. The mixtures were incubated at 25±2 ° C for 90 days. Microbial biomass C and available phosphorus were measured monthly for three months and microbial respiration was measured weekly. To revive the microbial population, the containers were pre-incubated at room temperature for two weeks and soil moisture was adjusted to about 70% of the field capacity.

    Results

    Streptomyces inoculation, addition of wheat straw and urea increased available phosphorus concentration, respiration and soil microbial biomass C. In this experiment, the amount of respiration and microbial biomass C with the simultaneous addition of Streptomyces, wheat straw and urea to the soil was the highest and the effect of Streptomyces inoculation on wheat straw on the studied parameters was more than the two other factors. The lowest amount of microbial respiration, microbial biomass C and phosphorus was in control soil (without urea, Streptomyces and wheat straw). Addition of wheat straw to the soil increased microbial respiration and microbial biomass C by providing the required substrate. Also, the use of wheat straw and urea led to an increase in soil available phosphorus.

    Conclusion

    The results of this study showed that in carbon-restricted soils, the use of plant residues enriched with Streptomyces and urea increased microbial respiration and microbial biomass carbon in the soil. Also, wheat plant residues addition to the soil increased the soil available phosphorus. Treatment of soil with Streptomyces also increased soil available phosphorus, which was more perceptible in the plant residues enriched with Streptomyces. The results show that the simultaneous application of plant residues, urea and Streptomyces, has increased soil microbial activity. Therefore, in carbon-restricted soils, increasing the level of organic matter and its enrichment can lead to increased microbial activity and biological potentials in the soil.Keywords: Microbial biomass C, Microbial respiration, Plant residue, Streptomyces, Urea

    Keywords: Microbial biomass C, Microbial repiration, Plant residue, Streptomyces, Urea
  • Samira Rasouli, Hossein Rezaei *, Moslem Servati, AliAsghar Jafarzadeh Pages 159-175
    Background and Objectives

    Land suitability evaluation is one of basic efforts to sustainable managements of any region. Shortcomings in traditional land suitability evaluation assessments have drawn the attention of this field users to use of artificial intelligence and multi-criteria decision making methods. Subsystems of mentioned methods alone or in the combination with each other were used to increase accuracy of evaluation, simplify of calculations and achievement of useful side results. Fuzzy-Delphi approach is one of discussed methods that in this study, its efficiency has been measured behind investigating of Horand region potential for irrigated wheat production.

    Materials and Methods

    In this study, 662 ha of lands in Horand region were selected in the form of 12 land units and after completing the climate, landscape and soil database, the Fuzzy-Delphi method was applied to qualitative and quantitative land suitability evaluation of irrigated wheat. The qualitative evaluation was done by land index determination and the quantitative one was completed based on predicted yield which calculated by combination of archived potential yield from Agro-ecologic method with soil index. In this regard, the Delphi method was used to select and determine weights of the factors which are involved in the evaluation based on the experts’ opinion and were validated by Kendall coefficient. The properties matrix which obtained from fuzzyization of land properties with kandel membership function were combined with weight matrix and leads to suitability matrix. The suitability zoning of the study area were identified according to suitability classes which were determined based on resulted soil and land index from defuzzification of suitability matrix with triangle Tnorm way. Validation of Fuzzy-Delphi method was done by conventional statistical tests.

    Results

    According to experts’ opinion, the 8 properties (Climate, slope, texture, calcium carbonate equivalent, gypsum, EC, drainage and flooding) of studied lands with Entisols and Inceptisols, were selected for land suitability evaluation that climate and gypsum have had maximum and minimum weight respectively, that its accuracy was confirmed by an incompatibility rate of 0.07. The conformed suitability evaluation showed S1 to S3 classes by qualitative and quantitative methods for irrigated wheat utilization type with limitation of slope, salinity, texture and gypsum. Difference of land units classes in qualitative and quantitative methods was seen only in one land unit which quantitative one take lower class. According to mean management index of 0.73, the middle management level was estimated for region. Chi-square value of 1.32, r2 0.91, RMSE 2.1% and GMER 1.34 obtained in the validation of Fuzzy-Delphi method.

    Conclusion

    Applying main agricultural lands users opinions in selecting and valuating land suitability evaluation parameters, combination of characterize weight with their rating and also considering intermediate classes, identified as the main advantages of the studied model over traditional methods that introduced the fuzzy-Delphi approach as an efficient method based on estimation of the land potential. The reliability of mentioned approach was confirmed by checked statistical accuracy and validity although with little over estimation. Beside main finding of this research work, coordination of qualitative and quantitative suitability evaluation with discussed approach, possibility of ranking the land limitation remove by sub data and also, pay attention to the land suitability class along with the management index for future land management planning are the cases that can be useful for researchers and executive experts. However, in order to find other capabilities of the model and recommending its use at the wide level, it is suggested to run this new model in different areas for various utilization types.

    Keywords: Agro-ecological zoning, Horand, land suitability, Multi-criteria decision making