فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 43، بهار 1402)

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 43، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • یاسمن زیلاب پور، مجتبی بارانی مطلق*، محمد رفیعی نیا، الهام بیدرام، مجتبی یحیی آبادی صفحات 1-26
    سابقه و هدف

    بارزترین مشکلات خاک های آهکی کمبود آهن است. نانو کودها گزینه مناسبی برای رفع نیاز گیاه با کارایی بالا هستند. هدف از این مطالعه سنتز سبز کود نانو کربن دات آهن به دو صورت بدون پوشش و پوشش دهی شده با پلیمر پلی لاکتیک اسید و مطالعه انکوباسیونی این کودها در یک دوره یک ماهه در خاک آهکی بود.

    مواد و روش ‎ها: 

    سنتز سبز نمونه نانو کربن دات آهن با استفاده از آب لیمو (به عنوان پایه کربنی کود) و کود سولفات آهن هفت آبه به روش هیدروترمال صورت گرفت. نمونه نانو کربن دات آهن سنتز شده به وسیله پلیمر پلی لاکتیک اسید پوشش دهی شد و نمونه های آزمایشی پس از سنتز جهت تایید بارگذاری آهن روی نمونه کربن دات و همچنین تایید پوشش دهی موفق کود نانو کربن دات آهن سنتز شده به وسیله دستگاه های UV، XRD،Fluorescent Spectrophotometric، TEM، FESEM، EDAX، FTIR، DLS و ZetaPotential مشخصه یابی شدند. به منظور بررسی اثر نانو کربن دات آهن سنتز شده بر فراهمی آهن دریک خاک آهکی، آزمایش انکوباسیونی در دمای 1± 22 درجه سلسیوس و رطوبت ظرفیت زراعی به صورت طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار انجام شد. تیمارها شامل شاهد (بدون کاربرد نانو کربن دات)، سولفات آهن، سکوسترین (تجاری) و نانو کربن دات آهن سنتز شده بارگیری شده با آهن (به صورت دو تیمار جدا بدون پوشش و با پوشش با پلیمر پلیلاکتیک اسید) در سطوح 5، 10 و 20 میلی گرم آهن در کیلوگرم خاک (در مجموع 9 تیمار با 3 تکرار) بودند. در پایان دوره انکوباسیون (720 ساعت)، میزان آهن قابل عصاره گیری خاک با DTPA تعیین شد. همچنین به منظور بررسی روند تغییرات آهن قابل استخراج خاک با DTPA با زمان، مقادیر آهن عصاره گیری شده در خاک با DTPA در سه زمان 3 ، 360 و 720 ساعت در تیمارهای شاهد بدون کود، تیمار 5 میلی گرم در کیلوگرم خاک آهن خالص از منابع مختلف آهن (سولفات آهن، سکوسترین، نانو کربن دات بدون پوشش، نانو کربن دات پوشش دار) با همدیگر مقایسه شدند.

    یافته‏ ها: 

    بارگذاری موفق آهن روی سطح نانو کربن دات های آهن بدون پوشش و پوشش دهی شده با پلیمر پلی لاکتیک اسید توسط دستگاه های XRD، UV-VIS، FTIR و میکروسکوب های الکترونی روبشی وعبوری تایید شدند. میزان آهن کل در نمونه بدون پوشش معادل 98/4 درصد و در نمونه پوشش دهی شده با پلی لاکتیک اسید معادل 1 درصد بود. نتایج حاصل از انکوباسیون نشان داد که در مدت زمان یک ماه آهن قابل عصاره گیری در خاک با DTPA در سطح یک درصد افزایش معنی داری داشت. بیشترین غلظت آهن در خاک در پایان 720 ساعت (30 روز) مربوط به نمونه پوشش دهی شده نانو کربن دات آهن با پلیمر پلی لاکتیک اسید (Fe-CD-Coated) با غلظت آهن 20 میلی گرم بر کیلوگرم برابر با 58/9 میلی گرم بر کیلوگرم بود. همچنین با بررسی روند تغییرات آزاد سازی آهن در تیمارهای با غلظت 5 میلی گرم بر کیلوگرم در سه بازه زمانی 3، 360 و 720 ساعت مشاهده شد که تیمار پوشش دهی شده موجب افزایش قابل ملاحظه آهن نسبت به تیمار سکوسترین آهن شد. تیمار سکوسترین آهن بعد از 720 ساعت نسبت به 3 ساعت اولیه حدود 60 درصد افزایش داشت (از 19/5 به 28/8 میلی گرم بر کیلوگرم) در حالی که مقدار آهن عصاره گیری شده با DTPA در تیمار پوشش دهی شده نانو کربن دات آهن در این بازه زمانی حدود 400 درصد افزایش داشت (از36/1 به 63/6 میلی گرم بر کیلوگرم).

    نتیجه‏ گیری:

    با توجه به نتایج پژوهش می توان گفت که در بین تیمارهای آزمایشی با توجه به رها سازی آهسته آهن، نمونه پوشش دهی شده با پلیمر طبیعی و زیست تخریب پذیر پلی لاکتیک با غلظت آهن 20 میلی گرم بر کیلوگرم بیشترین رها سازی آهن را نسبت به سایر تیمارها داشت .

    کلیدواژگان: سنتز سبز، کود نانو کربن دات آهن، پلی لاکتیک اسید، پوشش دهی، انکوباسیون
  • زهرا شیخی آلمان آباد، حسین پیرخراطی* صفحات 27-52
    زمینه و هدف
    به جهت وجود اهمیت کیفیت خاک در بستر حیات و محیط زیست، روش های ارزیابی مختلفی برای توصیف تاثیر آلاینده هایی همچون فلزات سنگین بر کیفیت خاک پیشنهاد شده اند. در این مطالعه ما با استفاده از مدل ریاضی، شاخص بهبود یافته وزنی به عنوان رویکردی نو، کیفیت خاک اطراف مجتمع سرب و روی زنجان واقع در شهرستان زنجان را مورد ارزیابی قرار داده و با نتایج حاصل از شاخص های آلودگی نمرو و شاخص بار آلودگی مورد مقایسه قرار دادیم.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه، نتایج حاصل از 71 ایستگاه نمونه برداری خاک اطراف مجتمع سرب و روی زنجان، واقع در شمال غربی ایران، توسط دستگاه اسپکترومتری نشری پلاسمای جفت شده القایی برای قرایت غلظت فلزات سنگین سرب، روی، آرسنیک، کادمیوم، تالیوم، باریم، آنتیموان، وانادیوم، کبالت، مولیبدن، نیکل و مس مورد استفاده قرار گرفت. همچنین مقدار اسیدیته خاک مورد آنالیز قرار گرفت. در این رویکرد، در طی محاسبه ی شاخص بهبود یافته وزنی، وزن ها با استفاده از ابزارهای آماری، از جمله تجزیه و تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی و تحلیل مولفه های اصلی، به فلزات سنگین مختلف اختصاص داده شد. نتیجه ی حاصل از شاخص به صورت کمی مقدار آلایندگی را مشخص می سازد.
    یافته ها
    براساس شاخص بهبود یافته وزنی، 9/19 درصد نمونه ها در آلودگی متوسط و 2/4 درصد نمونه ها در آلودگی شدید، و سایر نمونه ها فاقد آلودگی و یا با آلودگی اندک بودند. برحسب شاخص بار آلودگی 8/5 درصد نمونه ها در آلودگی متوسط و 8/2 درصد در آلودگی شدید و شاخص آلودگی نمرو 9/19 درصد نمونه ها در آلودگی متوسط و 2/42 درصد در آلودگی شدید قرار دارند. مقایسه همبستگی نتایج حاصل از مدل با شاخص بهبود یافته وزنی با شاخص بار آلودگی، مقدار همبستگی 907/0 و با شاخص نمرو، مقدار همبستگی 701/0 می باشد که نشان دهنده ی نزدیکی بیشتر آن با شاخص بار آلودگی بود. نتایج شاخص بهبود یافته وزنی نشان داد که فلزات سنگین روی، سرب، کادمیوم و آرسنیک با منشا انسان زاد و در نتیجه فعالیت های صنعتی مجتمع سرب و روی زنجان نشان می دهد. در حالی که فلزات سنگین باریم، وانادیوم، تالیوم، مولیبدن، کبالت، مس، نیکل و آنتیموان دارای منشا زمین زاد می باشند.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد که شاخص بهبود یافته وزنی با شاخص های قبلی تطابق خوبی داشته و می توان در محدوده های وسیع بکار برده شود. همچنین کاستی های شاخص های قبلی را برطرف نموده و به عنوان یک مدل جدید می تواند برای ارزیابی آلودگی خاک و خطر اکولوژیکی خاک مورد استفاده قرار گیرد. از این شاخص می توان در جهت شناسایی و تعیین منابع محتمل آلودگی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: شاخص بهبود یافته وزنی، زنجان، فلزات سنگین، شاخص نمرو
  • مریم ملایم، سید علی ابطحی*، مجتبی جعفری نیا، جعفر یثربی صفحات 53-73
    سابقه و هدف

    نفوذ آب به خاک نقش مهمی در مدیریت صحیح آبیاری، ذخیره رطوبت در خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک و افزایش عملکرد زراعی ایفا می نماید. آگاهی از نفوذ آب به خاک اهمیت زیادی در طراحی و اجرای راهکارهای حفاظت آب، کنترل سیل و روان آب و مدیریت فرسایش خاک دارد. همچنین، سنجش دقیق مقادیر نفوذ آب به خاک با توجه به زمان برای برآورد آب ذخیره شده در ناحیه ریشه گیاه، اهمیت زیادی در طراحی و برنامه ریزی های آبیاری و مدیریت زراعی دارد. بنابراین، تهیه نقشه های دقیق از نفوذپذیری خاک می تواند در مدیریت اراضی و پیاده سازی کشاورزی دقیق نقش مهمی داشته باشد. هدف پژوهش حاضر، بررسی امکان تخمین نفوذ آب به خاک در زمان های مختلف با استفاده از توابع پیش بینی مکانی خاک و تخمین گرهای مکانی بود.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، 72 نمونه خاک به صورت تصادفی از زمین های دشت مرودشت، استان فارس برداشت شد. در نقاط انتخاب شده چگالی ظاهری خاک، میزان شن، سیلت، رس، pH، قابلیت هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم معادل خاک، سدیم محلول، کلسیم و منیزیم محلول و کربن آلی خاک اندازه گیری شدند. به منظور اندازه گیری نفوذ آب به خاک از روش استوانه های مضاعف استفاده شد. برای پی ریزی توابع پیش بینی مکانی خاک به منظور برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های 5، 10، 20، 45، 90، 150، 210 و 270 دقیقه از انواع مدل ها از قبیل رگرسیون، شبکه عصبی مصنوعی و تخمین گرهای مکانی استفاده گردید. در پژوهش حاضر، از داده هایی شامل خصوصیات زودیافت خاک اندازه گیری شده به همراه متغیرهای محیطی (اطلاعات سنجش از دور و توپوگرافی) در قالب توابع پیش بینی مکانی خاک استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج حاصل از ارزیابی مدل های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی پی ریزی شده براساس آماره های ارزیاب شامل میانگین خطا، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین در فاز آزمون نشان داد که مدل های شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافته در مطالعه حاضر در مقایسه با مدل های رگرسیونی برای برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های مختلف برتری داشتند. افزون بر این، نتایج ارزیابی تخمین گرهای مکانی متفاوت در منطقه مورد مطالعه نشان داد که تخمین گر مکانی تلفیقی شبکه عصبی-کریجینگ در مقایسه با تخمین گر مکانی کریجینگ معمولی، از کارآیی بیشتری در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک برخوردار بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این مطالعه نشان داد که به کارگیری توابع پیش بینی مکانی خاک (استفاده از اطلاعات کمکی به همراه ویژگی های زودیافت خاکی جهت تخمین نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های مختلف)، پتانسیل بسیار خوبی در تخمین مکانی نفوذ تجمعی آب به خاک در اکثر زمان های مورد نظر برخوردار بود.

    کلیدواژگان: تخمین گرهای مکانی، رگرسیون خطی چندگانه، شبکه عصبی مصنوعی، نفوذ آب به خاک
  • سید محمود انجوی نژاد*، مجید باقرنژاد، سید علی ابطحی، رضا قاسمی فسایی، مهدی زارعی صفحات 75-93
    سابقه و هدف

    مشخصات خاک‏های هر منطقه متاثر از عامل پستی و بلندی است. این عامل اثرات مستقیم و غیر مستقیمی بر ویژگی‏های فیزیکی و شیمیایی خاک و حتی غلظت عناصر غذایی دارد. پتاسیم از جمله عناصر مهم در تغذیه گیاهان است و دومین ماده غذایی عمده جذب شده توسط گیاهان است. پتاسیم در خاک به چهار شکل محلول، تبادلی، غیر تبادلی و ساختمانی وجود دارد. تحقیقات گسترده‏ای بر روی شکل‏های مختلف پتاسیم در ارتباط با کانی‏شناسی، اقلیم، ویژگی‏های خاک، رده‏بندی خاک و به طور ویژه پستی و بلندی صورت گرفته است اما بررسی اثر جداگانه واحدهای مختلف فیزیوگرافی و سطوح مختلف رده‏بندی فراموش شده است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی اثر سطوح مختلف رده‏بندی و پستی و بلندی (واحدهای فیزیوگرافی) بر وضعیت پتاسیم خاک‏های سپیدان استان فارس بود.

    مواد و روش‏ ها

    به منظور تعیین اثر سطوح مختلف رده‏بندی و پستی و بلندی بر وضعیت پتاسیم خاک‏های سپیدان استان فارس، یک ردیف پستی و بلندی در منطقه سپیدان استان فارس اعمال گردید. پس از حفر و تشریح نیم‏رخ‏ انتخابی در هر واحد فیزیوگرافی شناسایی شده و انجام نمونه‏برداری، ویژگی‏های فیزیکی و شیمیایی خاک به روش‏های معمول اندازه‏گیری شدند. شکل‏های مختلف پتاسیم به روش اجمالی برآورد گردید و با استفاده از نرم‏افزار آماری SPSS16 و آزمون آماری LSD معنی‏داری تفاوت شکل‏های مختلف پتاسیم در سطوح مختلف رده‏بندی و واحدهای مختلف فیزیوگرافی سنجیده شد.

    یافته ‏ها

    بررسی خاک‏رخ‏های مطالعاتی نشان داد که خاک‏ها در راسته‏های انتی‏سول‏، اینسپتی‏سول و آلفی‏سول با توجه به سیستم طبقه‏بندی تاکسونومی 2014 قرار گرفتند. تعداد سه زیر راسته، چهار گروه بزرگ و زیرگروه شناسایی شدند. در منطقه مطالعاتی پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی، ساختمانی و کل به ترتیب دارای میانگین 96/0، 279، 510، 3792 و4583 میلی‏گرم بر کیلوگرم بودند.میانگین شکل‏های پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی، ساختمانی و پتاسیم کل مرتبط با واحدهای مختلف فیزیوگرافی به ترتیب 73/0، 421، 1360، 1405، 15833 میلی‏گرم بر کیلوگرم در واریزه‏های بادبزنی ثقلی-آبرفتی، 21/1، 236، 565، 2803 و 3603 در دشت دامنه‏ای، 76/0، 352، 436، 2071، 2860 میلی‏گرم بر کیلوگرم در دشت سیلابی، 73/0، 270، 372، 2249، 2893 میلی‏گرم بر کیلوگرم در تراس رودخانه‎ای، 91/0، 321، 656، 2541، 3520 میلی‏گرم بر کیلوگرم در دشت رسوبی و 17/1، 172، 88، 2292، 2554 میلی‏گرم بر کیلوگرم گزارش شد. پتاسیم کل و همچنین شکل‏های مختلف پتاسیم بجز پتاسیم محلول در واحدهای مختلف فیزیوگرافی با یکدیگر تفاوت معنی‏دار (P<0.05) داشتند. در رابطه با اثر سطوح مختلف رده‏بندی، در تمامی سطوح مورد بررسی شکل‏های تبادلی و غیرتبادلی دارای تفاوت معنی‏دار (P<0.05) بودند.

    نتیجه ‏گیری

    مطالعه حاضر نشان داد که پستی و بلندی در قالب واحدهای مختلف فیزیوگرافی با کنترل میزان رطوبت، تابش خورشید دریافت شده و همچنین سرعت هوادیدگی به ایجاد تفاوت‏ هایی در ویژگی‏ های فیزیک و شیمیایی و رده ‏بندی خاک منجر شود. مجموعه این عوامل سبب مشاهده تفاوت‏های معنی‏ دار در میزان شکل‏های مختلف پتاسیم در واحدهای مختلف فیزیوگرافی شد. به دلیل عدم کاربرد اختلافات بسیار فاحش در سطوح مختلف رده ‏بندی تا سطح زیرگروه پیشنهاد می ‏گردد که به منظور پایش بهتر عنصر پتاسیم برای دستیابی به کشاورزی پایدار حداقل از طبقه‏ بندی خاک‏ها در سطح فامیل استفاده نمود تا تفاوت‏ ها بهتر درک شود. همچنین لازم به ذکر است که نوع ماده مادری، اقلیم، توپوگرافی و دیگر شرایط محیطی می‏تواند بر میزان دقت مطالعه در مناطق مختلف اثر بگذارند که آنها را نباید در هنگام انتخاب میزان دقت مطالعه فراموش نمود.

    کلیدواژگان: پستی و بلندی، تکامل خاک، شکل ‏های پتاسیم، سطوح رده‏ بندی
  • محمد اکبری، علی بهشتی آل آقا*، مرتضی پوررضا، فاطمه رخش صفحات 95-111
    سابقه و هدف

    جنگل های زاگرس در تامین منابع آب زیرزمینی، تهویه مطبوع، حفاظت از خاک و جلوگیری از فرسایش و تامین زیستگاه حیات وحش نقش اساسی دارند. امروزه زیست بوم این جنگل ها بر اثر بهره برداری غیر اصولی و تخریب کاملا شکننده شده است. این پژوهش در مناطقی از جنگل زاگرس در استان کرمانشاه که تحت اجرای طرح صیانت از جنگل شامل تپه گله و سرخک در شهرستان اسلام آباد و قشلاق در شهرستان روانسر بودند، انجام شد. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی اجرای طرح حفاظت از جنگل بر ویژگی های خاک بود.

    مواد و روش ‎ها: 

    برای این منظور نمونه های خاک مرکب به روش تصادفی- سیستماتیک از منطقه مذکور و نیز منطقه شاهد مربوطه آن ها جمع آوری و ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی اندازه گیری شدند. ویژگی های خاک در مناطق تپه گله، سرخک و شاهد به روش تجزیه واریانس یک طرفه و ویژگی های خاک قشلاق به روش آزمون T بررسی شدند. نمونه های خاک برداشت شده از جنگل در محیط آزمایشگاه هوا خشک و از الک 2 میلی متری عبور داده شدند. سپس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی (pH، EC، چگالی ظاهری و کربن آلی) آن ها اندازه گیری شد. برای اندازه گیری ویژگی های زیستی نمونه برداری خاک با لوازم استریل انجام شد. نمونه ها به آزمایشگاه منتقل و در یخچال (در دمای 4 درجه سلسیوس) تا زمان انجام آزمایش های زیستی (تنفس خاک، کربن زیست توده میکروبی و ضریب متابولیکی) نگهداری شد.

    یافته‏ ها: 

    نتایج نشان داد که تغییرات آماری معنی داری در EC و pH خاک در تمامی مناطق مورد مطالعه مشاهده نشد. مقدار کربن آلی در سرخک به طور معنی داری بیشتر بود. از میان ویژگی های زیستی اندازه گیری شده خاک، اختلاف معنی داری در تنفس خاک در تمام مناطق مورد مطالعه مشاهده نشد. با این حال، کربن زیست توده میکروبی و ضریب متابولیکی خاک در سرخک به طور معنی داری بیشتر از شاهد و تپه گله بود.

    نتیجه ‏گیری: 

    یافته های این پژوهش نشان داد که طرح حفاظت از جنگل اگر به صورت شایسته و کامل در عرصه اجرا و پیاده شود (منطقه سرخک) خواهد توانست برخی از شاخص های کیفیت خاک را احیا نماید و امید آن می رود که باگذشت زمان و رعایت روش های مدیریت حفاظت از جنگل، فرآیند احیای خاک در این اراضی جنگلی تحقق یابد. در بین شاخص های مورد بررسی کربن آلی خاک و کربن زیست توده میکروبی، ازجمله شاخص هایی بودند که به خوبی نسبت به اعمال درست و کامل طرح حفاظت از جنگل پاسخ داده و شاهد ارتقای این پارامترها در اراضی تحت مدیریت بودیم. این موضوع تایید می کند که برای پایش چگونگی تاثیر مدیریت های اراضی، شاخص های زیستی کیفیت خاک از حساسیت بیشتری برخوردار بوده و سریع تر به این تغییرات پاسخ می دهند.

    کلیدواژگان: چرای دام، حفاظت خاک، کربن آلی، فرسایش خاک، قرق
  • حمید مدنی*، زهرا سعیدی، محمد حسن شیرزادی، حسین حیدری شریف آباد صفحات 113-127
    سابقه و هدف
    استفاده از باکتری های آزاد کننده پتاسیم در خاک های حاوی پتاسیم غیرمحلول انباشته شده و غیرقابل جذب توسط گیاهان می تواند به حلالیت بیشتر این منابع معدنی پتاسیم خاک و در نتیجه جذب آن توسط گیاه کمک کند. همچنین کاربرد باکتری های آزاد کننده پتاسیم بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم می تواند از مصرف بیش از اندازه کودهای شیمیایی پتاسیمی جلوگیری و بجای آن شرایط زیستی خاک را برای توسعه تغذیه گیاه مستعد نماید. لذا هدف از این مطالعه، تعیین اثر کاربرد کود زیستی آزاد کننده پتاسیم در مقایسه با کاربرد کودهای شیمیایی پتاسیمی رایج در کشور بر صفات کمی و کیفی دانه گندم بود.
    مواد و روش ها
    برای مطالعه تاثیر کاربرد کود زیستی پتاسیم بر عملکرد ارقام گندم در جنوب کرمان، آزمایش هایی طی دو سال و به صورت کرت های خرد شده در قالب بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد جیرفت در خاک با بافت شن لومی انجام شد. ارقام مختلف گندم شامل چمران 2، برات و خلیل در کرت های اصلی و منابع و مقادیر پتاسیم در چهار سطح: 1. شاهد (بدون مصرف کود) 2. مصرف کود شیمیایی سولفات پتاسیم (به میزان 200 کیلوگرم در هکتار براساس نتایج تجزیه خاک) 3. نصف کود شیمیایی توصیه شده به میزان 100 کیلوگرم در هکتار+ مصرف کود زیستی پتاسیمی از منبع کود زیستی پتابارور به صورت بذرمال به میزان 100 گرم در هکتار 4. کود زیستی پتاسیم (به میزان 100 گرم در هکتار به صورت بذرمال)، در کرت های فرعی قرار داشتند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که ارقام گندم نان واکنش متفاوتی را به سطوح و منابع مختلف کودی طی دو سال مطالعه نشان دادند. بیشترین عملکرد دانه در رقم چمران 2 با مصرف کود زیستی پتاسیم به میزان 8 تن در هکتار حاصل شد. مصرف کود سولفات پتاسیم به تنهایی در رقم خلیل و مصرف کود شیمیایی سولفات پتاسیم به همراه کود زیستی پتاسیم در رقم برات به ترتیب سبب تولید 49/7 و 6/7 تن دانه در هکتار شد که با تیمار برتر (8 تن در هکتار) تفاوت معنی داری نشان نداد. کاربرد کود زیستی پتاسیم بکار رفته توانست موجب بهبود معنی داری در میزان عملکرد دانه، طول سنبله، تعداد دانه در سنبله، درصد نیتروژن دانه و درصد پروتیین دانه گردد.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد، کود زیستی پتاسیم بکار رفته باعث بهبود صفات کمی و کیفی دانه گندم شد. هر چند مصرف کود شیمیایی سولفات پتاسیم استفاده شده براساس نتایج آزمایش خاک نیز در افزایش صفات مذکور عینا نقش موثری داشت اما پیشنهاد می شود در کشاورزی مبتنی بر رعایت اصول زیست محیطی، کود زیستی پتاسیم همراه با نیمی از کود شیمیایی سولفات پتاسیم استفاده شود که می تواند علاوه بر کاهش مصرف مقدار کودهای شیمیایی در کاهش هزینه های تولید و سلامت محصول گندم نان موثر باشد.
    کلیدواژگان: عملکرد دانه، گندم، کود زیستی، کود دهی تلفیقی
|
  • Yasman Zilabpour, Mojtaba Barani Motlagh *, Mohammad Rafieinia, Elham Bidram, Mojtaba Yahyaabadi Pages 1-26
    Background and Objectives

    The most obvious problem of calcareous soils is lack of plant available iron. Nano fertilizers are a suitable option to meet the needs of the plant with the high efficiency. The aim of this study was the green synthesis of nanocarbon dot iron fertilizers in two forms, uncoated and coated with polylactic acid polymer, and the incubation study of these fertilizers in a period of one month in a calcareous soil.

    Materials and Methods

    The green synthesis of iron nano carbon dot sample was done using lemon juice (as the carbon base of fertilizer) and Ferrous sulfate heptahydrate by hydrothermal method and the iron nano carbon dot sample was synthesized by polylactic acid polymer coating and test samples after synthesis to confirm the loading of iron on the carbon dot sample and also to confirm the successful coating of the synthesized iron nano carbon dot fertilizer by means of UV, XRD, Fluorescent Spectrophotometric, TEM, FESEM, EDAX, FTIR, DLS and Zeta Potential were characterized. In order to investigate the effect of synthesized iron nanocarbon dot on the availability of iron in a calcareous soil, an incubation experiment was conducted in a completely random design in 3 replications. The treatments include control (without nano carbon dot application), iron sulfate, sequestrin (commercial) and synthesized iron nano carbon dot loaded with iron (as two separate treatments without coating and coated with polylactic acid polymer) at levels 5, 10 and 20 mg Fe kg-1 soil (total of 9 treatments with 3 replications). At the end of the incubation period (720 hours), the extractable iron content of the soil was determined with DTPA. Also, in order to investigate the changes in the extractable iron of soil with DTPA with time, the amount of iron extracted in soil with DTPA in three times of 3, 360 and 720 hours in control treatments without fertilizer, treatment of 5 mg kg-1 soil iron soil from different sources of iron were compared with each other.

    Results

    The successful loading of iron on the surface of nano-carbon iron dots without coating and coated with polylactic acid polymer was confirmed by XRD, UV-VIS, FTIR and scanning and transmission electron microscopes. The amount of total iron in the uncoated sample was equal to 4.98% and in the sample coated with polylactic acid it was equal to 1%. The results of the incubation showed that extractable iron in the soil with DTPA increased significantly.The highest concentration of iron in the soil at the end of 720 hours is related to the sample coated with iron nano carbon dot with polylactic acid polymer with an iron concentration of 20 mg kg-1 equal to 9.58 mg kg-1. Also, by examining the changes in iron release in treatments with a concentration of 5 mg kg-1 in three time periods of 3, 360 and 720 hours, it was observed that the coated treatment caused a significant increase in iron compared to the iron sequestrin treatment. Iron sequestrin treatment after 720 hours compared to the first 3 hours increased by about 60% (from 5.19 to 8.28 mg kg-1), while the amount of iron extracted with DTPA in the nano carbon dot iron coated treatment In this period of time, it increased by about 400% (from 1.36 to 6.63 mg kg-1).

    Conclusion

    According to the results of the research, it can be said that among the experimental treatments regarding the slow release of iron, the sample coated with natural and biodegradable polylactic polymer with an iron concentration of 20 mg kg-1has the highest iron release compared to had other treatments,

    Keywords: green synthesis, Iron nano carbon dot fertilizer, Polylactic acid, coated, Incubation
  • Zahra Sheikhi Alman Abad, Hossein Pirkharrati * Pages 27-52
    Background and
    purpose
    Due to the importance of soil quality in life and environment, various evaluation methods have been proposed to describe the effect of pollutants such as heavy metals on soil quality. In this study, we evaluated the quality of the soil around Zanjan lead and zinc complex located in Zanjan city by using the mathematical model of the improved weighted index and compared it with the results of Nemerow indices and pollution load index.
    Materials and methods
    In this study, the results of 71 soil sampling stations around Zanjan lead and zinc complex, located in the northwest of Iran, by inductively coupled plasma emission spectrometry device for reading the concentration of heavy metals Lead, Zinc, Arsenic, Cadmium, Thallium, Barium, Antimony, Vanadium, Cobalt, Molybdenum, Nickel and Copper were used. Soil acidity was also analyzed. In this approach, during the calculation of the improved weighted index, weights were assigned to different heavy metals using statistical tools, including hierarchical cluster analysis and principal component analysis. The result of the index quantitatively determines the amount of pollution.
    Results
    Based on the improved weight index, 19.9% of the samples were in moderate pollution and 4.2% of the samples were in severe pollution, and the other samples were without pollution or with little pollution. According to the pollution load index, 5.8% of the samples are in moderate pollution and 2.8% are in severe pollution, and according to the pollution index, 19.9% of the samples are in moderate pollution and 42.2% are in severe pollution. Comparing the correlation of the results obtained from the model with the weighted improved index with the pollution load index, the correlation value is 0.907, and with the Nimro index, the correlation value is 0.701, which indicates that it is closer to the pollution load index. The results of the improved weight index showed that the heavy metals Zinc, Lead, Cadmium and Arsenic are of anthropogenic origin and as a result of the industrial activities of Zanjan lead and zinc complex. While heavy metals Barium, Vanadium, Thallium, Molybdenum, Cobalt, Copper, Nickel and Antimony are of earth origin.
    Conclusion
    The results showed that the improved weighted index has a good match with the previous indices and can be used in wide ranges. It also overcomes the shortcomings of the previous indicators and can be used as a new model to evaluate soil pollution and soil ecological risk. This index can be used to identify and determine possible sources of pollution.
    Keywords: Improved weight index, Zanjan, Heavy metals, Nimro index
  • Maryam Molayem, Seyed Ali Abtahi *, Mojtaba Jafarinia, Jafar Yasrebi Pages 53-73
    Background and Objectives

    Water infiltration to soil play an important role in irrigation management, storage moisture in soil especially in dry and semi-dry area and increasing agronomy yield. Understanding water infiltration to soil is of important in designing and applying water conservation methods, flood and runoff control and soil erosion management. Additionally, accurately measuring water infiltration to soil in different times is more important for predicting water storage in root zone, irrigation designing and planning and agronomy management. In other hand, water infiltration to soil is a base for precision agriculture, therefore, producing accurate maps for water infiltration to soil play an important role in land management and applying precision agriculture. Modeling soil water infiltration at the field scale with ruler of calcareous, saline and sodic conditions is important for a better understanding of infiltration processes in these soils and future of infiltration modeling. The present study aimed for estimating water infiltration to soil at different times using soil spatial prediction functions and spatial estimators.

    Materials and methods

    in present study, 72 soil samples were collected using a random sampling method in Marvdasht plain, Fars Province. In selected points, soil bulk density, sand silt, clay, pH, electrical conductivity, calcium carbonate, solution sodium, solution calcium and magnesium and organic carbon contents. For measuring water infiltration to soil, the double ring method were used. Multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN) and spatial estimators were used for deriving soil spatial prediction functions models between water infiltration to soil in different times including 5, 10, 20, 45, 90, 150, 210 and 270 min. In this study, the readily available soil properties and auxiliary variables such as remote sensing and topography data were used in soil spatial prediction functions.

    Results

    The results of evaluating regression and artificial neural networks models based on the mean error (ME), coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) criteria in testing phase were showed that the developed artificial neural network models in present study performed better than multiple linear regression models in water infiltration to soil prediction at different times. Moreover, the results showed that the combined estimators (artificial neural network - Kriging) performed better than ordinary kriging model for estimating water infiltration to soil.

    Conclusion

    In totally, the results of this study showed that the applying soil spatial prediction functions (using auxiliary variables such as remote sensing data and topography data with the readily available soil properties) had a great potential to predict spatial estimation of water infiltration to soil at most considered times.

    Keywords: Artificial neural network, multiple linear regression, Spatial estimators, Water infiltration to soil
  • Sayyed Mahmoud Enjavinezhad *, Majid Baghernezhad, Seyed Ali Abtahi, Reza Ghasemi-Fasaei, Mehdi Zarei Pages 75-93
    Background and objectives

    The soil characteristics of each region are affected by the topography factor. This factor has direct and indirect effects on the physicochemical properties of soil and even nutrient concentrations. Potassium is one of the most important elements in plant nutrition and is the second major nutrient absorbed by plants. Potassium exists in the soil in four forms, including soluble, exchangeable, non-exchangeable and structural. Many studies conducted on different potassium forms in relation with mineralogy, soil characteristics and classification, climate, and especially topography, but investigating the effect of different physiographic units and different levels of classification had been neglected. Therefore, this study was aimed to investigate the effect of different levels of classification and topography (physiographic units) on the potassium status of Sepidan soils in Fars province.

    Materials and methods

    In order to investigate the effect of topography on the potassium status of Sepidan soils in Fars province, toposequence was applied in Sepidan region of Fars province. After digging and describing the selected profiles in each identified physiographic unit, samples were taken and physical and chemical properties of soils were measured by conventional methods. The different forms of potassium were measured by summary method; and using SPSS16 statistical software and LSD statistical test, the significance of differences in the amount of different forms of potassium were determined at different classification levels and different physiographic units.

    Results

    Investigation of studied pedons showed that soils were classified as Entisols, Inceptisols and Alfisols based on 2014 taxonomy classification system. Three suborders, four great groups and subgroups were identified. In the study area, soluble, exchangeable, non-exchangeable, structural and total potassium had a mean of 0.96, 279, 510, 3792 and 4583 mg kg-1, respectively. The mean of soluble, exchangeable, non-exchangeable, structural forms and total potassium related to different physiographic units were reported 0.73, 421, 1360, 1405, 15833 mg kg-1 in the colluvial-alluvial fan, 1.21 , 236, 565, 2803 and 3603 in piedmont plain, 0.76, 352, 436, 2071, 2860 mg kg-1 in flood plain, 0.73, 270, 372, 2249, 2893 mg kg-1 in river terrace, 0.91, 321, 656, 2541, 3520 mg kg-1 in alluvial plain and 1.17, 172, 88, 2292, 2554 mg kg-1, respectively. Total potassium and also different forms of potassium except soluble potassium in different physiographic units were significantly different from each other (P<0.05). In relation to the effect of different classification levels, there were significant differences (P<0.05) between exchange and non-exchange forms in all the studied levels.

    Conclusion

    The present study showed that topography in the form of different physiographic units by controlling the amount of humidity, received sunlight and also the speed of weathering lead to differences in physicochemical properties and classification of soil. The set of these factors led to observe significant differences in the amount of different forms of potassium in different physiographic units. Due to the lack of application of very significant differences in different classification levels up to the subgroup level, it is suggested that for having better monitoring of the potassium element to obtain sustainable agriculture, at least the classification of soils at the family level should be performed so that the differences are better be understood. Also, it is worth mentioning that the type of parent material, climate, topography and other environmental conditions can affect the accuracy of the study in different areas, which should not be neglected when choosing the accuracy of the study.

    Keywords: Topography, soil evolution, Potassium forms, Classification levels
  • Mohammad Akbari, Ali Beheshti Ale Agha *, Morteza Pourreza, Fatemeh Rakhsh Pages 95-111
    Background and Objectives

    Zagros forests play an essential role in providing groundwater resources, air conditioning, soil protection and preventing erosion, and providing wildlife habitat. Today, the ecosystem of these forests has become completely fragile due to improper exploitation and destruction. This study was conducted in areas of Zagros forest in Kermanshah province that were included in the implementation of the protection plan, including Sorkhak and Tappeh Goleh in Islamabad and Qeshlaq in Ravansar. The main purpose of this study was to evaluate the implementation of the forest conservation plan on soil properties.

    Materials and Methods

    For this purpose, composite soil samples were collected by random-systematic method from the mentioned area and their respective control area, and their physical, chemical, and biological properties were measured. Soil characteristics in Tappeh Goleh, Sorkhak and control sites were analyzed by one-way analysis of variance and Qeshlaq soil characteristics were analyzed by T-test. The soil samples collected from the forest were air-dried in the laboratory environment and sieved (2 mm). Then their physical and chemical properties (pH, EC, bulk density, and soil organic carbon content) were measured. Soil samples were collected with sterile equipment and sieved through a 4 mm sieve. Fresh and moist soil was kept at a temperature of 4 °C for soil biological tests (basal soil respiration, metabolic quotient, and microbial biomass carbon).

    Results

    The results showed that no statistically significant changes in soil EC and pH were observed in all study areas. The amount of organic carbon in Sorkhak was significantly higher. Among the measured biological properties of soil, no significant change was observed in organic carbon mineralization in all study areas. However, microbial biomass carbon and soil metabolic quotient in Sorkhak were significantly higher than those in control and Tappeh Goleh areas.

    Conclusion

    The results of this study showed that the forest protection plan if properly implemented in the field (Sorkhak area) will be able to revive some soil quality indicators. The provisions of forest protection management and the process of soil regeneration in these forest lands should be investigated. Among the studied indicators, soil organic carbon and microbial biomass carbon were among the indicators that responded well to the correct and complete implementation of the forest protection plan, and we have witnessed the improvement of these parameters in managed lands. This suggests that biological soil quality indicators are more sensitive to responding to land management and respond more quickly to these changes.

    Keywords: Enclosed Area, Livestock grazing, Soil erosion, Soil protection, Organic Carbon
  • Hamid Madani *, Zahra Saeedi, Mohammadhasan Shirzadi, Hossein Heydari Sharifabad Pages 113-127
    Background and Objective
    The use of potassium solublizing bacteria (KSB) in soils containing an accumulation of insoluble and non-absorbable potassium by plants can help further solubility of these potassium mineral sources in the soil and thus the uptake of this element by the plant. Also, the application of KSB on the yield and yield components of wheat can prevent the overuse of potassium chemical fertilizers and instead predispose soil conditions for the development of plant nutrition. Therefore, the aim of this study was to determine the effect of application of KSB in comparison with the application of common potassium chemical fertilizers in the country's farms on quantitative and qualitative traits of wheat grain.
    Materials and methods
    To study the effect of application of KSB on the yield of wheat cultivars in southern Kerman, Iran, this experiments were performed over two years in the form of split plots in a randomized complete block with three replications in the research farm of Islamic Azad University of Jiroft in loamy sand soil. Various wheat cultivars including Chamran 2, Barat and Khalil were located in the main plot and sources and amounts of calcium were at four levels: 1. Control (without fertilizers) 2. Application of chemical sulfate potassium (at the rate of 200 kg / ha based on soil test results 3. Half of the recommended chemical fertilizer at the rate of 100 kg/ha + consumption of KSB from the source of Potabarvar biofertilizer at the rate of 100 g/ha 4. KSB (at the rate of 100 g/ha as the seed treatment), were placed in sub-plots.
    Results
    The results showed that wheat cultivars showed different reactions to different levels and sources of fertilizer during the two years of the study. The highest grain yield in Chamran 2 cultivar was obtained by applying KSB at the rate of 8 t/ha. Application of KSB alone in Khalil cultivar and application of potassium solfate along with KSB in Barat cultivar produced 7.49 and 7.6 tons of grain per hectare, respectively, Whithout significant different by 8 tons per hectare. Application of KSB could significantly improve grain yield, spike length, number of grains per spike, grain nitrogen percentage and grain protein percentage.
    Conclusion
    The results showed that the applied KSB improved the quantitative and qualitative traits in wheat grain. Although the application of potassium sulfate based on soil test results also had an effective role to increase wheat traits, but it is suggested that in agriculture based on sustainability in agriculture, potassium biofertilizer should be used with half of the recommanded potassium sulfate fertilizer. In addition to reducing the consumption of chemical fertilizers, this can be effective in reducing wheat production costs and farm health.
    Keywords: Bio-fertilizer, Grain yield, integrated fertilizer, Wheat