فهرست مطالب

مجله تحقیقات آب و خاک ایران
سال پنجاه و دوم شماره 12 (پیاپی 72، اسفند 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/24
  • تعداد عناوین: 14
|
  • علیرضا راهب*، احمد حیدری صفحات 2935-2949

    تغییرات کربن خاک یکی از مهمترین شاخص های نشان دهنده تاثیر اقلیم بر گونه های خاک است. مدیریت کربن آلی خاک، نیازمند آگاهی از مقدار آن و شناخت عوامل موثر بر آن می باشد. در این پژوهش برخی ویژگی های خاک به ویژه کربن آلی در 76 خاکرخ در اقلیم های مختلف متشکل از خشک (استان البرز)، نیمه خشک (استان البرز و استان قزوین) و نیمه مرطوب (استان گیلان و مازندران) و مرطوب (استان مازندران) با رژیم های رطوبتی اریدیک، زریک و یودیک و رژیم های حرارتی ترمیک و مزیک مورد مطالعه قرار گرفتند. تغییر در پارامترهای اقلیمی سبب ایجاد تغییر تنوع گونه ها در اکوسیستم شده و در نهایت بر روی اشکال مختلف کربن به ویژه کربن آلی خاک موثر بوده است. از مهمترین عوامل اقلیمی در این مطالعه می توان به دما اشاره نمود که افزایش دمای خاک منطقه خشک و نیمه خشک نسبت به دو منطقه مرطوب تر سبب تشدید معدنی شدن شده و در نتیجه آن کربن آلی خاک کاهش می یابد. نتایج نشان داد که مقدار کربن آلی در خاک مناطق مورد مطالعه با افزایش عمق کاهش می یابد و میانگین مقدار کربن آلی در خاکرخ های مالی سول بیشتر از آلفی سول ها، اینسپتی سول ها، انتی سول ها و اریدی سول ها بوده است. نتایج کلی این مطالعه نشان می دهد افزایش پارامترهای هدایت الکتریکی خاک (شوری)، اسیدیته خاک و مقدار رس اثر منفی بر میزان کربن آلی خاک، در حالی که افزایش پارامترهای ظرفیت تبادل کاتیونی و مقدار سیلت خاک اثرات مثبت بر آن دارند.

    کلیدواژگان: انتی سول، کربن آلی، اقلیم نیمه خشک، تشکیل خاک
  • فرزانه خان محمدی، حامد کتابچی* صفحات 2951-2965

    بشریت به دلیل کمبود آب شیرین، پایین بودن کیفیت آن و افزایش تنش آبی در سراسر جهان در معرض تهدید است. مدیریت صحیح منابع آب برای حصول اطمینان از توسعه اجتماعی و اقتصادی پایدار در هر کشوری بسیار مهم است. به منظور حفظ منابع آب شیرین به صورت پایدار، باید از آنها به شیوه‎ای کارآمد و بدون به خطر انداختن نیازهای نسل آینده استفاده کرد. مطالعه حاضر به منظور مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی انجام شده است. بدین منظور چهار نشانگر آسیب پذیری، تاب آوری، قابلیت اطمینان و پایداری ترکیبی که هرکدام جنبه هایی از پایداری را در برمی گیرند به عنوان تابع هدف مسایل مدیریتی مورداستفاده قرار گرفته اند. با استفاده از مدل تلفیقی شبیه سازی - بهینه سازی آبخوان دشت نمدان و الگوریتم فراکاوشی جامعه مورچه ها، مدل تصمیم موردنیاز ایجاد شد. نتایج حاکی از اثربخشی چهار نشانگر آسیب پذیری، تاب‎آوری، قابلیت اطمینان و پایداری ترکیبی در افزایش سطح آب زیرزمینی و تغییرات مثبت بیلان بوده است؛ طوری که تغییرات ذخیره آبخوان تحت اجرای هر سناریو به ترتیب 7/11، 13، 3/12 و 4/12 میلیون مترمکعب شده است. باتوجه به نتایج کسب شده از چهار مسئله مدیریتی که در این مطالعه مورد تحلیل قرار گرفت، بیشترین اثرگذاری بر روی بهبود آبخوان با کاهش قابل توجه پمپاژ از چاه ها برآورده می شود و بایستی تمهیداتی در سطح آبخوان به منظور کاهش برداشت ها در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، نشانگر پایداری، شبیه سازی-بهینه سازی، مدیریت پایدار
  • صبا حسینی تابش، زهرا آقاشریعتمداری*، سمیه حجابی صفحات 2967-2983

    در این پژوهش با استفاده از داده های حاصل از سنجنده مودیس (MODIS) به ارزیابی توانایی داده های این سنجنده در برآورد غلظت آلاینده های PM2.5 وPM10 در شهر تهران پرداخته شد. برای این منظور از داده های شش ایستگاه هواشناسی و آلودگی سنجی زمینی استفاده شد و مدل های خطی و غیرخطی برآورد غلظت هواویزها ارایه شد. متغیرهای این مدل ها شامل متغیرهای هواشناسی و عمق نوری هواویزها (AOD) مستخرج از محصولات MOD04-L2 سنجنده مودیس ماهواره ترا (TERRA) است. نتایج تحلیل های آماری نشان داد مدل رگرسیون خطی که شامل متغیرهای عمق نوری هواویزها، بارش 24 ساعته، میانگین فشار بخار آب و ساعت آفتابی است، در مقیاس کل شهر تهران (75/0=R2 و ug/m3 =47/7 RMSE) و ایستگاه ها مناسب ترین مدل در مقایسه با بقیه مدل های به دست آمده است. در این مدل غلظت PM2.5  با ساعت آفتابی رابطه عکس و با بقیه متغیرها رابطه مستقیم دارد. نتایج نشان داد استفاده از متغیرهای هواشناسی و توجه به پدیده های جوی موجب بهبود عملکرد داده های سنجنده مودیس در برآورد غلظت آلاینده PM2.5 می شود و مدل ارایه شده می تواند مکمل مناسبی برای ایستگاه های زمینی پایش آلودگی هوا در برآورد غلظت هواویزها باشد و نواقص آن ها تا حد زیادی برطرف سازد.

    کلیدواژگان: PM2.5، PM10، سنجنده مودیس، متغیرهای هواشناسی، عمق نوری هواویزها
  • مهدی همایی**، منصوره بایرام، علی مختصی بیدگلی صفحات 2985-3000
    جوانه زنی نقشی حیاتی در استقرار گیاه و عملکرد آن دارد. بیشتر گیاهان دانه روغنی در مرحله ی جوانه زنی به شوری حساس هستند و نمی توان آن ها را با آب شور آبیاری کرد. کاملینا گیاهی دانه روغنی است که هرچند به کم آبی مقاوم بوده لیکن مقاومت آن به شوری باید ارزیابی شود. برای بررسی کمی پاسخ کاملینا به شوری در مرحله ی جوانه زنی، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی شامل 17 سطح شوری 85/0، 2، 4، 6، 8، 10، 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24، 26، 28، 30، 32 dS/m با سه تکرار انجام شد. پارامترهای جوانه زنی با استفاده از بسته SeedCalc در نرم افزار R محاسبه و از MATLAB برای کد نویسی و برازش مدل ها استفاده شد. بهینه سازی با تغییر مکرر پارامتر های مدل بر پایه ی کاهش RMSE و حداقل مربعات خطا انجام شد. سپس مدل های شوری ماس-هافمن (MH)، ون گنوختن-هافمن (HVG)، دیرکسن-آگوستین (DA) و همایی (H) با هم مقایسه گردیدند. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار SAS و مقایسه میانگین ها به روش LSD انجام شد. آستانه ی کاهش شاخص های سرعت جوانه زنی (GSI)، بنیه بذر (SV)، بنیه بذر SeedCalc (SV-S) به ترتیب 2، 12 و 12 dS/m و شیب کاهش آن ها 4/2، 7/7 و 7/1 به دست آمد. بر پایه EC* و شیب کاهش شاخص  GSI و SV-S، نتیجه گیری گردید که کاملینا به شوری بسیار مقاوم بوده و قابلیت استقرار سریع و تولید گیاهچه ی قوی در سطوح بالای شوری را دارد. بررسی آماره های کارآیی مدل ها نشان داد که مدل های غیرخطی عملکرد بهتری دارند. بهترین عملکرد مدل ها توسط مدل های HVG و H حاصل شد. شاخص های جوانه زنی با افزایش سطوح شوری کاهش یافته و کاهش GSI به کاهش جذب آب در بذر ها مربوط است. هر چه بنیه بذر بیشتر باشد، GSI و رشد گیاهچه بیشتر و MGT کمتر می شود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که کاملینا می تواند جایگزینی مناسب برای گیاهان دانه روغنی آب بر در مناطق نیمه خشک می باشد.
    کلیدواژگان: دانه های روغنی، سرعت جوانه زنی، کاملینا، مدل سازی
  • آزاده صداقت، محمود شعبانپور شهرستانی*، علی اکبر نوروزی، علیرضا فلاح نصرت آباد، حسین بیات صفحات 3001-3018

    اطلاع دقیق از میزان رطوبت سطح خاک و توزیع مکانی و زمانی آن می تواند منجر به بهره برداری بهینه از امکانات زمین گردد. هدف از پژوهش حاضر برآورد رطوبت سطحی خاک به وسیله پارامترهای زودیافت خاک و شاخص های طیفی حاصل از سنجنده سنتینل [1]-2 با دو روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و رگرسیون بردار پشتیبان (SVM) است. به تعداد 124 نمونه خاک از سه منطقه ایران (تهران، گرمسار و لرستان) برداشته شد. پس از نرمال سازی داده های موردنظر، معنی داری همبستگی متغیرهای ورودی (شاخص های طیفی و خصوصیات پایه ای خاک) با خروجی (رطوبت سطحی) از نظر آماری بررسی گردید. سپس، مدل سازی با روش های مذکور انجام و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش ANN کارایی بهتری نسبت به روش SVM دارد. در روش ANN، میانگین مقادیر، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، آکاییک (AIC)، ضریب تعیین (R2)، و ضریب بهبود نسبی (RI) به ترتیب در مرحله آموزش 033/0، 538-، 71/0 و 25/21 و در مرحله آزمون 410/0، 266-، 69/0 و 06/16 به دست آمدند. همچنین مقادیر میانگین RMSE، AIC، R2 و RI در روش SVM به ترتیب در مرحله آموزش 035/0، 474-، 71/0 و 16/35 و در مرحله آزمون 046/0، 252-، 63/0 و 21/20 به دست آمدند. در این پژوهش شاخص رنگ خاک (CI) نسبت به سایر شاخص های طیفی با روش ANN بادقت بالاتری رطوبت خاک را برآورد کرده است؛ بنابراین روش شبکه عصبی مصنوعی با ایجاد ارتباط غیرخطی بین رطوبت سطح خاک و پارامترهای ورودی قادر به برآورد رطوبت خاک با دقت قابل قبول در منطقه موردمطالعه است.

    کلیدواژگان: توابع انتقالی، شاخص رنگ خاک، شاخص شوری، شاخص حرارتی خاک، رطوبت سطحی خاک
  • احسان قزلباش، محمدحسین محمدی*، مهدی شرفا صفحات 3019-3031

    افزایش مقاومت مکانیکی خاک از طرفی سبب مستحکم تر شدن خاک و ثبات آن در برابر عوامل بیرونی می شود و از طرفی سبب محدودیت توسعه ریشه و فرایند جذب آب توسط ریشه از خاک اطراف آن می گردد. در این مطالعه محدودیت ها و مزایای احتمالی ناشی از مقاومت مکانیکی خاک در وضعیت بهینه رطوبتی بررسی شد. از دو عامل تراکم و سیمانی کردن به منظور افزایش مقاومت به فروروی خاک مرطوب استفاده شد و برای جلوگیری از اثرات نوسان رطوبت بر مقاومت مکانیکی اولیه خاک، از سامانه تثبیت مکش استفاده شد تا رطوبت خاک در مکش ماتریک 40 سانتی متر (معادل با تخلخل تهویه ای 10 درصد) تثبیت گردد. 132 واحد آزمایشی (گلدان) در سطوح مختلف تیمارهای تراکم (جرم مخصوص ظاهری معادل با 52/1، 56/1، 6/1، 66/1، 69/1 و 71/1 مگاگرم بر مترمکعب) و سیمان (سیمان اضافه شده معادل با صفر، 3/0، 6/0، 9/0، 2/1 و 5/1 درصد جرمی) اقدام به کشت گیاهان ذرت و گندم شد تا اثر احتمالی توسعه ریشه بر افزایش مقاومت مکانیکی اولیه خاک در قالب یک آزمایش فاکتوریل و طرح کامل تصادفی تعیین گردد. نتایج نشان داد که مقاومت مکانیکی خاک در اثر هر دو تیمار تراکم و سیمان از مقادیر کم تا مقادیر محدودکننده افزایش یافت و دامنه ای از خاک های سست تا مستحکم در اثر این دو تیمار ایجاد شد. مقاومت مکانیکی خاک در تیمار شاهد و برخی سطوح اولیه دو تیمار تراکم و سیمان در حد خاک های سست قرار داشت ولی توسعه ریشه گیاه سبب شد استحکام خاک در تیمار شاهد و تراکم به مقدار قابل توجهی افزایش یابد. از طرفی توسعه ریشه سبب شد محدودیت خاک از نظر دردسترس بودن آب برای گیاه فراتر از حد بالای دامنه بحرانی (5/2 مگاپاسکال) قرار گیرد؛ بنابراین باتوجه به کارکرد مورد انتظار خاک، تغییرات مقاومت مکانیکی در اثر تراکم، سیمان و توسعه ریشه می تواند به عنوان فرصت یا محدودیت عمل نماید.

    کلیدواژگان: حد بحرانی مقاومت مکانیکی خاک، جذب آب، چسبندگی ذرات
  • سیده طیبه حسینی، حسین شریفان*، علیرضا کیانی، محمدتقی فیض بخش، نورمحمد آبیار صفحات 3033-3046

    برنج یکی از مهم ترین محصولات زراعی در سراسر جهان است و بعد از گندم جایگاه دوم را از نظر تولید سالانه به خود اختصاص داده است. باتوجه به اهمیت مقدار عملکرد در واحد سطح در بخش کشاورزی، این پژوهش با هدف تاثیر کشت مستقیم و نشایی بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج تحت سیستم های مختلف آبیاری بر پایه طرح اسپلیت پلات طرح بلوک های کامل تصادفی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی استان گلستان، طی سال های 1398 و 1399 انجام شد. باتوجه به نتایج، از نظر آبیاری و روش کاشت برای تمام صفات مورد مطالعه اختلاف معنی داری وجود داشت. نتایج مقایسه میانگین روش کشت نشان داد که بیشترین و کمترین عملکرد دانه برای تیمارهای کشت نشاگل خراب و خشکه بذری به دست آمد که به ترتیب برابر 7506 و 4284 کیلوگرم در هکتار بود. همچنین باتوجه به نتایج مقایسه میانگین روش آبیاری، بیشترین عملکرد دانه برابر 6899 کیلوگرم در هکتار بود که برای سیستم آبیاری غرقاب دایم به دست آمد و اختلاف معنی‏داری با سایر تیمارها در سطح احتمال پنج درصد آزمون LSD داشت. عملکرد دانه با صفات شاخص برداشت، ارتفاع بوته، تعداد پنجه بارور، طول خوشه و تعداد دانه پر در خوشه همبستگی مثبت و معنی داری به ترتیب برابر 89/0، 87/0، 75/0، 53/0 و 73/0 داشت و با صفت تعداد دانه پوک در خوشه همبستگی منفی و معنی داری برابر 81/0 داشت. باتوجه به نتایج، سیستم آبیاری بارانی کمترین مقادیر را از نظر تعداد دانه پر در خوشه، تعداد پنجه بارور، طول خوشه و در نتیجه مقدار عملکرد دانه نسبت به تیمارهای آبیاری دیگر داشت. همچنین روش های کشت نشایی از نظر عملکرد و پارامترهای عملکرد بهتر از روش کشت خشکه بذری عمل کردند.

    کلیدواژگان: آبیاری، پنجه بارور، شاخص برداشت، کشت نشاغیرگل خراب
  • محبوب صفاری*، معصومه معاذالهی، سینا مدیری صفحات 3047-3058
    در مطالعه حاضر، کارایی اثرات کاربرد استخوان دامی (RB) و بن چار (BC) تولید شده از آن (طی فرایند پیرولیسیس در دمای 500 (°C، بر رفتار نیکل در یک خاک آهکی آلوده شده به این عنصر، مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، RB و BC در سطوح 5/1 و 3 % (وزنی/وزنی) به صورت جداگانه به خاک آلوده به نیکل (350 میلی گرم نیکل بر کیلوگرم خاک) افزوده شده و پس از اعمال فرایند خوابانیدن (3 ماه) تحت رطوبت ظرفیت زراعی، رفتار نیکل در خاک، طی تکنیک های سینتیک واجذبی و عصاره گیری دنباله ای، در آزمایشگاه گروه پژوهشی محیط زیست، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان (سال 1399)، بررسی گردید. بر اساس نتایج، BC باتوجه به سطح ویژه بسیار بالا (9/95 m2 g-1)، ایجاد فرایند تبادل با نیکل از طریق کلسیم موجود در سطح خود و تشکیل کمپلکس سطحی ارتوفسفات - نیکل، سبب کاهش معنی دار نیکل واجذب شده در مقایسه با نمونه خاک شاهد (بدون اعمال تیمار) شد. در طرف مقابل، RB با داشتن سطح ویژه بسیار پایین (96/0 m2 g-1) و مکانیسم آزادسازی یون هیدروژن در خاک، سبب افزایش واجذبی نیکل در خاک، در مقایسه با نمونه شاهد شد. بررسی شکل های شیمیایی نیکل در خاک های تیمار شده با BC و RB، به ترتیب نشان از کاهش (22/33- 2/43 %) و افزایش (9/15- 97/20 %) معنی دار فاکتور تحرک نیکل در مقایسه با نمونه شاهد (8/38 %) شد. معادله دومرحله ای مرتبه اول، باتوجه به روند دوفازی واجذب نیکل در همه نمونه های خاک، پیش بینی مناسبی (%99<R2) از سینتیک واجذبی نیکل نشان داد. به طورکلی نتایج این تحقیق نشان داد، فرایند پیرولیسیس با تغییر ساختار فیزیکی و شیمیایی RB، سبب بهبود خصوصیات تثبیت کنندگی BC و درنهایت تثبیت نیکل خاک شده است، که لزوم توجه به کاربرد و افزایش کارایی (اصلاحات فیزیکی و شیمیایی) بیشتر از این تثبیت کننده در تحقیقات آتی را طلب می کند.
    کلیدواژگان: عصاره گیری دنباله ای، تثبیت شیمیایی، نیکل، فاکتور تحرک، بیوچار استخوان
  • سیده هاجر بنی هاشمیان، علی افتخاری، مرتضی نصیری*، سید امیرعباس موسوی میرکلایی صفحات 3059-3072

    این پژوهش به منظور بررسی اثر بیوچار و منابع نیتروژن بر صفات زراعی و نیتروژن خاک و گیاه در برنج رقم تیسا و در قالب دو آزمایش مزرعه ای و گلخانه ای در ایستگاه تحقیقات برنج تنکابن اجرا شد. طرح آماری مورد استفاده، به صورت فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی و شامل سه تکرار بود. تیمارهای مورد آزمایش شامل بیوچار در سه سطح (صفر،‏ 20 و 40 تن در هکتار) و منابع نیتروژن در سه سطح (صفر، کود شیمیایی نیتروژن به مقدار 200 کیلوگرم در هکتار و تلقیح بذر با باکتری‏های تثبیت ‏کننده نیتروژن (آزوسپیریلوم، ازتوباکتر و سودوموناس) بود. نتایج آزمایش مزرعه ای نشان داد که در بین منابع مختلف نیتروژن، کاربرد کود شیمیایی نیتروژن منجر به افزایش معنی دار برخی از اجزای عملکرد، عملکرد دانه و غلظت نیتروژن در گیاه گردید، به طوری که تعداد پنجه بارور در کپه، عملکرد دانه و غلظت نیتروژن در دانه و کاه به ترتیب حدود 4/20، 6/33، 8/17 و 7/24 درصد در مقایسه با عدم مصرف نیتروژن افزایش یافت و اثر متقابل تیمارها (کود شیمیایی نیتروژن ×20 تن در هکتار بیوچار، کود شیمیایی نیتروژن ×40 تن در هکتار بیوچار، کاربرد باکتری ×20 تن در هکتار بیوچار، کاربرد باکتری ×40 تن در هکتار بیوچار) در میزان نیتروژن کاه معنی‏دار شد. در شرایط گلخانه بیشترین عملکرد دانه (17/90 گرم) در تیمار کاربرد کود شیمیایی نیتروژن ×40 تن در هکتار بیوچار و بیشترین غلظت نیتروژن دانه (64/0 میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار کاربرد باکتری ×40 تن در هکتار بیوچار مشاهد شد. با توجه به نتایج این تحقیق، کاربرد کود شیمیایی نیتروژن در مقدار 200 کیلوگرم در هکتار برای دستیابی به حداکثر عملکرد دانه برنج و همچنین استفاده از بیوچار در مقادیر 20 و 40 تن در هکتار جهت بهبود حاصلخیزی خاک مناسب ارزیابی گردید.

    کلیدواژگان: باکتری های محرک رشد، بیوچار، عملکرد، غلظت نیتروژن گیاه
  • علی رضا واعظی*، لیلا ورقائی صفحات 3073-3082

    فرسایش شیاری از اشکال مهم فرسایش آبی در دامنه های تحت کشت می باشد. شیارها مسیرهای جریان هستند که در اثر تمرکز جریان روی دامنه به وجود آمده و هدررفت خاک در آنها زیاد است. مقدار و نوع ذرات منتقله از شیارها یا انتخاب پذیری ذرات تحت تاثیر عوامل گوناگون به ویژه شدت جریان می تواند قرار بگیرد. این پژوهش به منظور بررسی فرسایش شیاری و انتخاب پذیری ذرات تحت تاثیر خصوصیات جریان انجام گرفت. آزمایش های صحرایی در کشت زاری دیم با شیب 10 درصد در شیارهای با طول شش متر تحت شدت های مختلف جریان (2، 5/2، 3، 5/3 و 4 لیتر بر دقیقه) در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. اندازه گیری ها با استفاده از جریانی با شدت 3 لیتر بر دقیقه در بازه های زمانی 5 دقیقه به مدت 60 دقیقه انجام گرفت و دانه بندی ذرات در کنار خصوصیات جریان در هر یک از شدت های جریان تعیین شد. بر اساس نتایج، همبستگی معنی داری بین شدت جریان و سایر خصوصیات جریان (سرعت جریان، قدرت جریان و تنش برشی)، فرسایش شیاری و انتخاب پذیری ذرات وجود داشت. با افزایش شدت جریان، سایر خصوصیات جریان (سرعت جریان، قدرت جریان و تنش برشی) بیشتر شد و افزایش مقدار فرسایش شیاری را به دنبال داشت. همچنین انتخاب پذیری ذرات رس و شن بیشتر شد، درحالی که انتخاب پذیری ذرات سیلت کاهش یافت. سیلت حساس ترین ذره به انتقال به وسیله جریان متمرکز بود؛ به طوری که جریان های با تنش برشی ضعیف نیز امکان انتقال آنها را داشتند. این پژوهش نشان داد که شدت جریان، مولفه مهم جریان در افزایش مقدار فرسایش شیاری و انتخاب پذیری ذرات خاک است.

    کلیدواژگان: توزیع اندازه ذرات، تنش برشی، جریان متمرکز، شدت جریان، قدرت جریان
  • سمیه دهقانی*، مهدی نادری، احمد کریمی صفحات 3083-3098

    باتوجه به تنوع کاربری زمین در نواحی خشک و نیمه خشک در کشور، نوع بهره برداری از زمین می تواند خصوصیات کیفی خاک، به ویژه کیفیت فیزیکی، را دستخوش تغییر نماید. این پژوهش، با هدف بررسی اثر کاربری های مختلف اراضی بر ویژگی های خاک در حوضه آبخیز باغان در جنوب شرقی استان بوشهر با وسعتی حدود 929 کیلومترمربع که از دیدگاه کشاورزی دارای اهمیت می باشد، اجرا شد. از خاک سطحی (20-0 سانتیمتر) کاربری های مرتع، اراضی زراعی و باغات، 120 نمونه مرکب برداشته شد. محل های نمونه برداری با استفاده از تکنیک ابر مکعب لاتین تعیین شدند. ویژگی های شن (Sand)، سیلت (silt)، رس (clay)، جرم مخصوص ظاهری (ρb)، تخلخل (F)، تخلخل موثر (Φeff)، منافذ درشت (MAP)، میانگین وزنی (MWD) و هندسی قطر خاکدانه ها (GMD)، پایداری خاکدانه ها در آب (WSA)، شاخص پایداری خاکدانه ها (SI)، تخلخل تهویه ای (AC)، آب قابل استفاده گیاه (AWC)، مقدار نسبی آب (RWC)، نقطه پژمردگی دایمی (PWP)، رطوبت گنجایش زراعی (FC)، و رطوبت اشباع (ΘS)، با روش های معمول تعیین و بعد فراکتال (Db)، به روش جرم - قطر محاسبه شد. کاربری های مرتع، زراعی و باغ بر تمام ویژگی های موردمطالعه به جز شاخص گنجایش هوایی AC  اثر معنی داری (P<0.01) را نشان دادند. نتایج مقایسه میانگین کاربری مرتع و زراعت نشان داد که از تمام ویژگی های موردمطالعه فقط بر ویژگی های PWP، FC و ΘS تفاوت معنی داری داشتند. در کاربری باغ در مقایسه با کاربری مرتع افزایشی معنی داری در Sand، F، Φeff، MAP، MWD، GMD، WSA، SI، ΘS، FC، PWP، AWC و RWC و کاهشی معنی داری در Silt، Clay، ρb و Db مشاهده شد. برازش معادله خطی بر داده های اندازه گیری شده نشان داد که با کاهش مقدار رس و سیلت و افزایش مقدار شن، بعد فرکتال کاهش یافت. ضرایب تبیین تابع خطی بعد فرکتال با درصد شن، سیلت و رس به ترتیب 8/0، 55/0 و 82/0 بود. بر اساس ویژگی های موردمطالعه، مطلوب ترین کیفیت فیزیکی خاک در کاربری باغ مشاهده شد.

    کلیدواژگان: بعد فرکتالی، حوضه آبخیز باغان، مدیریت های مختلف، ویژگی های فیزیکی خاک
  • صفورا اسدی* صفحات 3099-3108
    آلودگی خاک به فلزات سنگین افزون بر کاهش تولید و کیفیت محصولات کشاورزی از طریق زنجیره غذایی وارد بدن انسان می شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی توان جذب و زمان لازم برای پالایش خاک آلوده به سرب توسط گیاه ترب سفید در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج تیمار شامل 10(شاهد)، 150، 300، 600 و 900 میلی گرم سرب در کیلوگرم خاک و سه تکرار در دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان اجرا شد. پس از طی دوره رشد، گیاهان برداشت و میزان سرب در ریشه و اندام هوایی اندازه گیری و شاخص های TF و BCF، زمان پالایش و نیز آهنگ برداشت سرب در سطوح 5 ،10 و 15 درصد آلودگی محاسبه شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت سرب، ماده خشک گیاهی کاهش معنی داری یافت. همچنین سرب بیشتر در ریشه گیاه تجمع یافت و مقدار انتقال آن به اندام های هوایی کم بود به طوری که بیشترین مقدار سرب تجمع یافته در ریشه و اندام هوایی در تیمار 900 میلی گرم بر کیلوگرم به ترتیب برابر با 09/191 و 56/28 میلی گرم بر کیلوگرم بود. دامنه تغییرات شاخص های TF و BCF به ترتیب 15/0 تا 55/0 و 22/0 تا 86/2 به دست آمد. نتایج نشان داد برای پالایش 15 درصد از سرب در تیمار 300 میلی گرم بر کیلوگرم، حدود 8 سال زمان لازم است. به طورکلی با افزایش غلظت و سطح آلودگی، زمان لازم برای پالایش نیز افزایش می یابد. لیکن باتوجه به اینکه برای پالایش فلزات سنگین، حذف کامل آن ها از خاک لازم نمی باشد، پالایش گیاهی روشی مناسب برای آلودگی زدایی خاک های آلوده به فلزات سنگین بوده و باتوجه به توان بالای بیش اندوزی و تولید زیست توده فراوان ترب سفید، می توان از این گیاه برای پالایش خاک های با آلودگی متوسط به سرب استفاده کرد.
    کلیدواژگان: بیش اندوز، فاکتور انتقال، فاکتور تجمع زیستی، فلزات سنگین، گیاه پالایی
  • الهام جزدایمی*، احمد گلچین صفحات 3109-3123

    آنزیم‎های خاک شاخص‎های موثری از کیفیت خاک محسوب می‎شوند. در پژوهش حاضر، فعالیت برخی آنزیم‎های خاک شامل اوره‎آز، بتاگلوکوزیداز، سلولاز، آریل‎سولفاتاز، دهیدروژناز و فسفاتازهای اسیدی و قلیایی در خاک‎های جنگلی منطقه ارسباران تحت تاثیر دو عامل ارتفاع منطقه و عمق خاک مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. فعالیت آنزیم‎های خاک در نمونه‎ های برداشت ‎شده از عمق‎ های مختلف خاک (20-0، 40-20، 60-40، 80-60 و 100-80 سانتی‎متری) در ارتفاعات مختلف (600-0، 1200-600، 1800-1200 و 2400-1800 متری) و در شیب شمالی منطقه اندازه‎گیری شد. نتایج نشان‎ دهنده اثر معنی‎دار عمق خاک و ارتفاع بر فعالیت آنزیم‎های موردمطالعه بود؛ هرچند، عکس‎العمل آنزیم‎های مختلف به این عوامل یکسان نبود. بیشترین فعالیت آنزیم‎ه ای اوره‎آز، بتاگلوکوزیداز، سلولاز، آریل‎سولفاتاز و فسفاتازهای اسیدی و قلیایی در لایه سطحی خاک (20-0 سانتی‎متری) اندازه‎گیری شد که به ترتیب با افزایش عمق به طور میانگین 50، 71، 81، 71، 59 و 66 درصد کاهش یافت. اما، فعالیت آنزیم دهیدروژناز با افزایش عمق 15 تا 43 برابر افزایش یافت. بعلاوه، با افزایش ارتفاع از 600-0 تا 2400-1800 متری، درحالی‎که به طور متوسط فعالیت آنزیم‎ه ای اوره‎آز، آریل‎سولفاتاز و بتاگلوکوزیداز به ترتیب 15/1، 4/1 و 19/1 برابر افزایش یافت، فعالیت آنزیم‎های سلولاز و فسفاتازهای اسیدی و قلیایی به ترتیب 26، 4/10 و 6/9 درصد کاهش یافت. اما، اثر ارتفاع بر فعالیت دهیدروژناز معنی‎ دار نبود. نتایج همچنین حاکی از همبستگی مثبت و معنی‎دار (P ≤ 0.01) کربن آلی و کربن زیست‎توده میکروبی با فعالیت تمام آنزیم‎های بررسی‎شده به‎ جز دهیدروژناز بود. یافته‎ های این پژوهش چگونگی تغییرات فعالیت آنزیم‎های مختلف با دو عامل عمق خاک و ارتفاع را آشکار می ‎نماید.

    کلیدواژگان: آنزیم‎های خاک، عوامل اقلیمی، کربن آلی، کربن زیست‎توده میکروبی
  • آفاق ویسی، خلیل کلانتری*، ناصر مطیعی صفحات 3125-3138

    حوزه آبریز کرخه در استان کرمانشاه به دلیل برخورداری از منابع غنی آب وخاک به عنوان یکی از مناطق مستعد کشاورزی کشور به شمار می‎رود. بااین حال مدیریت منابع آب در سطح مزارع این حوزه در این استان بهینه نمی ‎باشد. به منظور مدیریت بهتر منابع آب این حوزه، دستیابی به شناخت جامع از وضعیت منابع آبی این حوزه بسیار حایز اهمیت است؛ بنابراین هدف از این پژوهش پهنه ‎بندی دشت‎های حوزه آبریز کرخه در استان کرمانشاه بر اساس شاخص توسعه یافته فقر آبی کشاورزی است. در این پژوهش از بین 12 دشت حوزه آبریز کرخه در استان کرمانشاه، 6 دشت اسلام آباد غرب، کرمانشاه، روانسر - سنجابی، ماهیدشت، بیستون - دیناور و کنگاور بر اساس اقلیم‎های مختلف این استان انتخاب شدند. برای سنجش شاخص توسعه یافته فقر آبی کشاورزی از 41 زیر شاخص مثبت و منفی استفاده شد. وزن دهی هر یک از معیارها و شاخص‎های مربوط به آن‎ها با استفاده از روش سوارا و بهره ‎گیری از نظرات 15 کارشناس امور آب استان و مدیریت آب وخاک جهاد کشاورزی و سازمان حفاظت محیط زیست استان کرمانشاه استفاده شد. در نهایت شاخص توسعه یافته فقر آبی کشاورزی با استفاده از فرمول این شاخص برای هر یک از دشت‎های مورد اشاره محاسبه شد. نتایج پهنه ‎بندی دشت‎های موردمطالعه بر اساس این شاخص نشان داد که دشت‎های روانسر - سنجابی و ماهیدشت به ترتیب با امتیاز 383/0 و 394/0، وضعیت نامناسب تر و دشت‎های بیستون - دیناور و اسلام آباد به ترتیب با امتیاز 517/0 و 485/0 وضعیت مناسب تری را نسبت به سایر دشت‎های موردمطالعه دارند. پیگیری و اجرای طرح‎های آبخیزداری و تغذیه آبخوان‎ها، ایجاد محدودیت در استفاده بی رویه از منابع آب‎های زیرزمینی، حمایت از توسعه روش‎های آبیاری مبتنی بر فناوری های آبیاری تحت فشار و اصلاح و تغییر الگوی کشت به سمت محصولات کم آب بر از جمله راهکارهای موثر برای بهبود این شاخص در دشت‎های موردمطالعه بود.

    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، شاخص توسعه یافته فقر آبی کشاورزی، حوضه آبریز کرخه استان کرمانشاه
|
  • Alireza Raheb *, Ahmad Heidari Pages 2935-2949

    Changes of soil carbon is one of the most important indicators showing the climate impacts on the soil genesis. Soil organic carbon management requires knowledge of its amount and the effective factors. In the current study, the distribution of soil properties especially soil organic carbon were studied in 76 soil profiles consist of different climatic zones arid (Alborz province), semi-arid (Alborz and Qazvin province) and semi-humid (Guilan and Mazandaran province) and humid (Mazandaran province) with aridic, xeric and udic moisture regimes and thermic and mesic temperature regimes. Changes in climatic parameters cause changes in species diversity in the ecosystem and ultimately effect on various forms of carbon, especially soil organic carbon. One of the most important climatic factors in this study is the temperature that increasing the soil temperature in arid and semi-arid regions compared to the two wetter regions causes intensification of mineralization and as a result, soil organic carbon is reduced. The results showed that the amount of organic carbon in the studied soil decreases with increasing depth and the average amount of organic carbon in Mollisols was higher than Alfisols= Inceptisols > Entisols > Aridisols. The general results of this study showed that increasing the parameters of soil electrical conductivity (salinity), soil acidity and clay content have a negative effect, while increasing the parameters of cation exchange capacity and silt content have positive effects on soil organic carbon content.

    Keywords: Entisols, Organic carbon, Semi-arid climate, Soil genesis
  • Farzaneh Khanmohammadi, Hamed Ketabchi * Pages 2951-2965

    Human is under threat due to the shortage of fresh water, its deteriorating quality, and rising water stress around the world. Proper management of water resources is very important to ensure the sustainable social and economic development in any country in the world. In order to sustain freshwater resources, they must be used efficiently without compromising the needs of future generations. The present study was conducted to ensure the sustainable management of groundwater resources. For this purpose, four indicators of vulnerability, resilience, reliability, and combined stability, each of which includes aspects of sustainability, were used as the objective function of management issues. Using the combined simulation-optimization model of Namdan plain aquifer and the ant colony optimization algorithm, a decision model was created. The results indicate the effectiveness of four indicators of vulnerability, resilience, reliability and combined stability to increase groundwater level and positive changes of water storage. So that the aquifer storage change under each scenario was 11.7, 13, 12.3 and 12.4 million cubic meters, respectively. According to the results obtained from four management issues, analyzed in this study, the most important effect in improving the aquifer with a significant reduction in pumping from well while the such reduction should be measured at the aquifer level.

    Keywords: Groundwater, Sustainability indicator, simulation-optimization, Sustainable management
  • Saba Hoseini Tabesh, Zahra Aghashariatmadari *, Somayeh Hejabi Pages 2967-2983

    In this study, the function of the MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) sensor to estimate the concentration of PM2.5 and PM10 pollutants in Tehran was assessed by using the data obtained from this sensor. In this study, linear and non-linear models for estimating the concentration of aerosols were presented in six meteorological and ground pollution monitoring stations in Tehran province. The results of the models were compared to the ground station observations by using statistical tests and the most appropriate model was elected from the regressions. The developed model (based on aerosol optical depth which was extracted from MOD04-L2 products of TERRA satellite MODIS sensor), 24-hour precipitation, average water vapor pressure, and sunshine) showed high accuracy, very low RMSE, and rather high R2 in Tehran province (R2 = 0.75 and RMSE= 7.47 ug / m3) and stations. In this model, PM2.5 concentration and sunshine hours have a negative correlation, also the positive relationship to other variables is observed. The results demonstrated that utilizing meteorological variables and attention to the prevailing atmospheric phenomena enhance the performance of MODIS sensor data in estimating PM2.5 pollutant concentration. Undesirable as MODIS sensor data might be in terms of certainty and accuracy, they are undoubtedly beneficial considering elimination defect of ground-based pollution monitoring stations in estimating aerosols concentration and complement each other suitably.

    Keywords: PM2.5, PM10, MODIS Sensor, meteorological variables, Aerosol Depth of Atmosphere
  • Mehdi Homaee *, Mansure Bayram, Ali Mokhtasibidgoli Pages 2985-3000
    Germination plays a vital role in crop establishment and its yield. Most oilseeds are sensitive to salinity at germination, so cannot be irrigated with saline water. Although camelina is considered as a tolerant crop to water stress, but its tolerance to salinity must be investigated. To quantitatively evaluate camelina response to salinity at germination stage, an experiment with a completely randomized design was conducted including 17 water salinity levels of 0.85, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 dS m-1, each with three replicates. Germination indicators were calculated using the SeedCalc package in R software and MATLAB. The optimization procedure was carried out with frequent changes in the model parameters based on reduced RMSE and minimizing least squares error. Then, parameters of salinity models including Maas-Hoffman, van Genuchten-Hoffman, Dirksen-Augustijn and Homaee et al. were derived and compared. The obtained threshold values of germination rate (GSI), seed vigor (SV), SeedCalc seed vigor (SV-S) were 2, 12 and 12 dS m-1, respectively; The corresponding reduction slope for these variables were 2.4, 7.7 and 1.7%, respectively. Based on the obtained EC* and the slope, it was concluded that camelina is very tolerant to salinity at this growth stage. So that, it can be established quickly and produce strong seedlings at very high salinity levels. Further analyses of model performance statistics indicated that the examined nonlinear models provide better performance. Best performance of fitted models was obtained by HVG and H models, respectively. Germination indices were decreased by increasing the salinity levels, a lower GSI was associated with decreased seeds water uptake. The higher the seed vigor, the higher the GSI and seedling growth, as well as the lower MGT. Overall, camelina can be considered as a suitable alternative for oilseed cultivation in semi-arid regions.
    Keywords: camelina, Germination rate, modeling, oilseed
  • Azadeh Sedaghat, Mahmoud Shabanpour *, Aliakbar Noroozi, Alireza Fallah Nosratabad, Hossein Bayat Pages 3001-3018

    Detailed information about soil moisture and its spatial and temporal distribution provides opportunity for optimized land resources utilization. Our study aimed to estimate soil surface moisture through readily availabile soil parameters and spectral index obtained from Sentinel-2 sensors using two methods, artificial neural networks (ANN) and support vector regression (SVM). There were 124 soil samples collected from three regions of Iran (Tehran, Garmsar, and Lorestan). After normalizing the data, the significance of the correlation between input variables (spectral indices and basic soil properties) and output variables (surface moisture) was evaluated statistically. In the next step, the mentioned methods were used to perform a modeling process, and the results were evaluated. The results showed that the ANN method outperformed the SVM method. Based on ANN technique, the Root Mean Square Error (RMSE), Akaike Information Criterion (AIC), coefficient of determination (R2) and Relative Improvement (RI) in the training step were 0.033, -538, 0.71, 21.25, and in the testing step they were 0.410, -266, 0.69, and 16.06, respectively. Also, RMSE, AIC, R2, and RI in the SVM method in training step were respectively 0.035, -474, 0.71, and 35.16 and in testing step were respectively 0.046, 252, 0.63, and 20.21. Using the ANN method, soil color index (CI) has been shown to estimate soil moisture more accurately than other spectral indices. Therefore, the ANN method constructs a nonlinear relationship between soil surface moisture and input parameters, which enables soil moisture to be estimated with acceptable accuracy in the study area.

    Keywords: transfer functions, Soil color index, Salinity index, Soil temperature index, Soil surface moisture
  • Ehsan Ghezelbash, MohammadHosein Mohammadi *, Mahdi Shorafa Pages 3019-3031

    Increasing the soil mechanical resistance firstly strengthens the soil and causes its stability against external factors, and on the other hand, restricts root development and the process of root water uptake from around soil. In this study, the limitations and possible benefits of soil mechanical resistance in an optimal moisture condition were investigated. Two factors of compaction and cementation were used to increase the soil mechanical resistance at wet soil and to prevent the effects of moisture fluctuation on the initial soil mechanical resistance, a suction buffer system was used to stabilize soil moisture at the matric suction of 40 cm (aeration porosity equal to 10%). 132 experimental units at different levels of compaction (bulk densities equal to 1.52, 1.56, 1.6, 1.66, 1.69, and 1.71 Mg.m-3) and cementation (added cement equal to 0, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2 and 1.5 percentage) treatments, maize and wheat plants were cultivated to determine the possible effect of root development on increasing the initial soil mechanical resistance. The results showed that the soil mechanical resistance increased from low to restricting values due to both compaction and cementation treatments, and a range of loose to strong soils was created due to these two treatments. Soil mechanical resistance in the control treatment and some initial levels of the two compaction and cementation treatments were in the range of loose soils, but the root development caused a significant increase in soil strength in control and compacted treatments. On the other hand, root development caused the soil limitation in terms of soil water availability to exceed the critical limit (2.5 MPa). Therefore, according to the expected function of the soil, changes in mechanical strength due to compaction, cement, and root development can be considered as an opportunity or constraint.

    Keywords: Threshold of soil mechanical resistance, water uptake, particle cementation
  • Seyede Tayyebeh Hosseini, Hossein Sharifan *, Alireza Kiani, MohammadTaghi Feyzbakhsh, Noormohammad Abyar Pages 3033-3046

    Rice is one of the most important crops in the world and after wheat has the second place in terms of annual production. Considering the importance of yield per unit area in agriculture, this study aimed to investigate the effect of direct cultivation and transplanting on yield and yield components of rice under different irrigation systems as split plot based on randomized complete block design at the Agricultural Research Station of Golestan province in 2019 and 2020. According to the results, there was a significant difference in terms of irrigation and planting method for all studied traits. The results of mean comparison of cultivation method showed that the highest and lowest amount of grain yield were obtained for the treatments of puddled transplanted and direct seeding, which were equal to 7506 and 4284 kg/ha, respectively. Also, according to the results of mean comparison of irrigation method, the highest grain yield was 6899 kg/ha, which was obtained for the permanent flood irrigation system, and there was a significant difference with other treatments in the level of 5% probability of LSD test. Grain yield had a positive and significant correlation with harvest index, plant height, number of fertile tillers, panicle length and number of full grains per panicle equal to 0.89, 0.87, 0.75, 0.53 and 0.73, respectively and had a negative and significant correlation with the number of empty grains per panicle equal to 0.81. According to the results, sprinkler irrigation system had the lowest values in terms of number of full grains per panicle, number of fertile tillers, panicle length and consequently grain yield compared to other irrigation treatments. Also, transplanting cultivation methods performed better than direct seeding cultivation method in terms of yield and yield components.

    Keywords: Irrigation, Fertile tillers, harvest index, Unpuddled transplanted cultivation
  • Mahboub Saffari *, Masomeh Moazallahi, Sina Modiri Pages 3047-3058
    In the present study, the efficiency of animal bone (RB) and its bone char (BC) (from the pyrolysis process at 500 °C) application effects on nickel (Ni) behavior was evaluated in a Ni-spiked calcareous soil. For this purpose, RB and BC at 1.5 and 3% (w/w) were added separately to Ni-spiked soil (350 mg kg-1) and after incubation process (3 months) under field capacity moisture, soil Ni behavior were investigated through desorption kinetics and sequential extraction techniques, in the laboratory of environment department, graduate university of advanced technology, Kerman (1399). Based on the results, BC due to the very high specific surface area (95.9 m2 g-1), the process of nickel exchange with calcium in its surface, and the formation of orthophosphate-Ni surface complex caused a significant reduction of Ni desorption compared to the control soil sample (without treatment). The mechanism of hydrogen ion release in RB-treated soil increased the Ni desorption compared to the control sample. The results of chemical forms of Ni in soils treated with BC and RB, showed a significant decrease (43.23-23.22%) and increase (15-97-9.9%) in Ni mobility factor, respectively, compared to the control sample (38.8%). The Two first-order reactions model, considering the biphasic process of Ni desorption in all soil samples, showed a good prediction (R2>99%) of Ni desorption kinetics. In general, the results of this study showed that the pyrolysis process, by changing the physical and chemical structure of RB, has improved the stabilizing properties of CB and finally stabilized soil Ni, which requires more attention to the application and increase of efficiency (physical and chemical modifications) of this stabilizer in future research.
    Keywords: Sequential extraction, Chemical stabilization, nickel, Motility factor, Bone biochar
  • Seyede Hajar Banihashemian, Ali Eftekhari, Morteza Nasiri *, Seyed Amir Abbas Mousavi Mirkalaei Pages 3059-3072

    This study was conducted to investigate the effects of biochar and nitrogen sources on agronomic traits and soil and plant nitrogen in rice Tisa in Tonekabon rice research station. The statistical design used was factorial in the form of randomized complete blocks with three replications. The treated treatments included biochar at three levels (control, 20 and 40 t ha−1) and nitrogen sources at three levels (control, nitrogen fertilizer at 200 kg ha-1 and inoculation of seeds with nitrogen-fixing bacteria (Azospirillum, Aztobacter and Pseudomonas). The results showed that among different nitrogen sources, the application of nitrogen chemical fertilizer led to a significant increase in some yield components, grain yield and nitrogen concentration in the plant, so that the number of fertile tillers per hill, grain yield, and nitrogen concentration in the grain and straw were increased by about 20.4%, 33.6%, 17.8% and 24.7%, respectively, compared to the control or without use of nitrogen.The results showed that in field conditions the interaction of treatments (Nitrogen chemical fertilizer × 20 tha−1 biochar, nitrogen chemical fertilizer × t ha−1 biochar, bacterial application × 20 t ha−1 biochar, bacterial application × 40 t ha−1 biochar) on straw nitrogen was significant. Nitrogen application in field conditions led to a significant increase in plant height, number of fertile tillers per mound, grain yield, biological yield and nitrogen concentration in grain. In greenhouse conditions the highest grain yield (90.71 g) in the interaction application of nitrogen fertilizer With 40 t ha−1 biochar of and the highest concentration of grain nitrogen (0.64 mg kg-1) were observed in bacterial inoculation treatment with 40 t ha−1. According to the results of this study, the application of nitrogen fertilizer in the amount of 200 kg ha-1 to achieve maximum rice grain yield and also the use of biochar in the amount of 20 and 40 t ha−1 to improve soil fertility is recommended.

    Keywords: Growth- promoting Bacteria, Biochar, yield, plant nitrogen concentration
  • AliReza Vaezi *, Leila Varghaei Pages 3073-3082

    Rill erosion is an important form of water erosion on cultivated slopes. Rills are flow paths that are created by concentrated flow on hillslope and causes higher rates of soil loss. The amount and type of particles transferred through the rills or the selectivity of the particles may be affected by various factors, especially the flow rate. This study was conducted to investigate the rill erosion and the particle selectivity under the flow characteristics. Field experiment was done in a rainfed land with a slope gradient of 10% in the rills/furrows with 6 m in long under different flow intensities (2, 2.5, 3, 3.5 and 4) using a randomized complete block with three replications. Field measurements were performed using a flow rate of 3 lit min-1 at intervals of 5-min for 60 min. Rill erosion and the particle selectivity were determined along with flow characteristics for various flow intensities. Significant correlations were found between flow intensity and flow characteristics (velocity, shear stress and power), rill erosion and the selectivity of particles. With an increase in flow rate, flow characteristics increased in the rills and enhanced rill erosion as well as the selectivity of sand and clay, whereas the selectivity of silt decreased in the rills. Silt showed the highest sensitivity to selection by concentrated flow, so that flows with lower shear stress could erode it from the rills. Wholly, this study revealed that the flow rate is the most flow characteristics influencing rill erosion and the selectivity of soil particles.

    Keywords: Particle size distribution, shear stress, Concentrated flow, flow rate, Flow power
  • Somayeh Dehghani *, Mehdi Naderi, Ahmad Karimi Pages 3083-3098

    Despite the diversity of land use in arid and semi-arid areas of the country, land use can change the soil quality characteristics, as well as soil physical quality. The aim of this study was to investigate the effects of different land use on soil characteristics in the Baghan watershed in the southeast of Bushehr province with an area of about 929 square kilometers. That region has an important role in the production of agricultural products. From the surface soil (0-20 cm) of range, croplands and orchards, 120 composite soil samples were taken. Sampling sites were determined using the Latin hypercube technique. sand (Sa), silt (Si), clay (Cl), bulk density (ρb), porosity (F), air content (AC), effective porosity (Φeff), macro pores (MAP), mean weight (MWD), geometry mean of aggregate diameter (GMD), water aggregate stability (WSA), aggregate stability index (SI), relative water content (RWC), saturated moisture (ΘS), field capacity moisture (FC), permanent wilting point (PWP) and availaible water content (AWC) were determined by conventional methods and fractal dimension (Db) was calculated by mass-diameter method. range, crop land and orchard land uses had significant effect (P <0.01) on all studied characteristics except AC. Mean comparison showed that in range and crop land, among all studied characteristics, only PWP, FC and ΘS were significantly different. In orchard, compared to range, there is a significant increases trend in Sa, F, Φeff, MAP, MWD, GMD, WSA, SI, ،S, FC, PWP, AWC and RWC and a significant decreases trend in Si, Cl , Ρb and Db were observed. Fitting of the linear equation to the measured data showed that with decreasing the clay and silt and increasing the sand, the fractal dimension decreased. The coefficients of explanation of the linear function of the fractal dimension with the percentages of sand, silt and clay were 0.8, 0.55 and 0.82, respectively. Based on the studied characteristics, the most desirable physical quality of soil was observed in orchard land use.

    Keywords: Baghan watershed, Different Managements, fractal dimension, soil physical properties
  • Safoora Asadi Kapourchal * Pages 3099-3108
    Soil contamination with heavy metals in addition to reducing the production and quality of agricultural crops enters the human body through the food chain. The objective of this study was to investigate the adsorption capability and clean up time required for phytoremediation of Pb-contaminated soils by white horseradish. For this purpose, a randomized block experimental design with five treatments of 10 (control), 150, 300, 600 and 900 mg Pb/kg soil and three replicates was established in the Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan. Plants were harvested when fully developed. The lead concentrations in the soil, roots and shoots were measured afterwards. TF and BCF indices, clean up time and uptake rate of Pb for 5%, 10%, and 15% of contamination were then calculated. The results indicated that by increasing the lead concentration, plant dry matter decreased significantly. Also, lead accumulation occurred mostly in roots rather than in shoots. The maximum lead concentration in the root and shoot in the 900 mg/kg treatment were 191.9 and 28.56 mg/kg, respectively. The variation range of TF and BCF indices were 0.15 to 0.55 and 0.22 to 2.86, respectively. Results further revealed that it takes 8 years to remediate 15% of Pb when soil Pb contamination is 300 mg/kg treatment. Generally, with increasing lead concentration, the time needed for phytoextraction is also increased. However, since the complete removal of heavy metals does not need to clean up them from the soil, phytoremediation is a suitable method for remediation of heavy metal contaminated soils. Due to high biomass and capability of lead accumulation of white horseradish, this plant might be used to remediate lead from moderate Pb-contaminated soils.
    Keywords: Accumulator, Bioconcentration Factor, Heavy metals, Phytoremediation, Translocation factor
  • Elham Jozdaemi *, Ahmad Golchin Pages 3109-3123

    Soil enzymes are considered as the effective indicators of soil quality. In the present study, the activity of some soil enzymes, including β-glucosidase, urease, cellulase, arylsulfatase, dehydrogenase, and acidic and alkaline phosphatase was investigated in Arasbaran forest soils affected by two factors of altitude and soil depth. For this purpose, a factorial experiment was conducted using a randomized complete block design and three replications. Enzyme activity was measured in soil samples taken from different soil depths (0–20, 20–40, 40–60, 60–80, and 80–100 cm) at various altitudes (0–600, 600–1200, 1200–1800, and 1800–2400 m) on a northern aspect. The results showed significant effects of soil depth, and altitude on the activity of the enzymes studied, but the reaction of different enzymes to these factors was not the same. The highest activity of urease, β-glucosidase, cellulase, arylsulfatase, and acidic and alkaline phosphatases was measured at the surface layer (0–20 cm) of the soils, which on average decreased by 50, 81, 71, 71, 59, and 66% as soil depth increased, respectively. However, dehydrogenase activity increased by 15 to 43 times with increasing soil depth. Additionally, with the increase in altitude from 0–600 to 1800–2400 m, while the activity of urease, arylsulfatase, and β-glucosidase increased on average by 1.15, 1.4, and 1.19 times, the activity of cellulase, and acidic and alkaline phosphatases decreased by 26, 10.4, and 9.6%, respectively. But, the effect of altitude on the dehydrogenase activity was not significant. The results also showed a significant positive correlation (P ≤ 0.01) between organic carbon and microbial biomass carbon, and the activity of all studied enzymes except dehydrogenase. Findings of this study reveal how the activity of different soil enzymes changes with two factors of soil depth and altitude.

    Keywords: Soil enzymes, Climate factors, Organic carbon, Microbial biomass carbon
  • Afagh Veisi, Khalil Kalantari *, Naer Motiee Pages 3125-3138

    Karkheh catchment in Kermanshah province is considered as one of the agricultural potential areas of Iran, thanks to its rich water and soil resources. However, the management of water resources at the farm level is not optimal. In order to improving the management of water resources in this area, achieving a comprehensive understanding of the status of water resources is essential. Therefore, the purpose of this study is to zoning the plains of Karkheh catchment in Kermanshah province based on the Enhanced Agricultural Water Poverty Index. In this study, from 12 plains of Karkheh catchment in Kermanshah province, 6 plains including: Islamabad Gharb, Kermanshah, Ravansar-Sanjabi, Mahidasht, Biston-Dinavar and Kangavar were selected based on different climates. In order To evaluate the Enhanced Agricultural Water Poverty Index, 41 positive and negative sub-indices were used. Using the Savara method based on opinions of 15 experts in water affairs and soil and water management of Jihad Keshavarzi and Kermanshah Environmental Protection Organization the Weighting of each of the criteria and related indicators was calculated and the Enhanced Agricultural Water Poverty Index was calculated using the formula of this index for each mentioned plains. The zoning results of the studied plains showed that Ravansar-Sanjabi and Mahidasht plains with a score of 0.383 and 0.394, respectively, had more unfavorable situation and Biston-Dinavar plains and Islamabad with a score of 0.517 and 0.485, respectively, had more suitable situation than other plains studied. Finally, in order to improving water poverty index in studied area some recommendations including: implementation of watershed management and aquifer feeding plans, limiting the uncontrolled use of groundwater resources, supporting the development of irrigation methods based on pressurized irrigation technologies and modifying and changing Cultivation pattern towards low water crops was recommended.

    Keywords: water resources management, Enhanced Agricultural Water Poverty Index, Karkheh Catchment, Kermanshah province