فهرست مطالب

نشریه تحقیقات کاربردی خاک
سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • احسان خوش کلام، امیر فتوت*، اکرم حلاج نیا، حسین عشقی صفحات 1-12
    مصرف بی رویه کودهای آمونیومی، موجب ورود این نوع از آلاینده به اکوسیسیتم آبی و غنی شدن منابع آب می گردد. در این پژوهش، جذب آمونیوم از محلول های آبی بوسیله نانو ذرات اکسید آهن سنتز شده به روش شیمی سبز با استفاده از عصاره برگ اکالیپتوس گلوبلوس (EL-Fe NPs) ، به عنوان روشی جدید، سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه، بررسی شد. خصوصیات نانو ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، طیف سنج پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) تعیین شد. اثر زمان تماس (0- 120 دقیقه)، pH (3- 11) و نمک KCl به عنوان محلول زمینه بر جذب آمونیوم مورد بررسی قرار گرفت. داده های حاصل از جذب آمونیوم توسط مدل های سینتیکی برازش داده شدند. در شرایط pH تعادلی 7/3 جذب آمونیوم توسط EL-Fe NPs بعد از گذشت 30 دقیقه به تعادل رسید. در این مدت زمان، از غلظت اولیه 10 میلی گرم بر لیتر آمونیوم، حدود 86/11% درصد آن توسط 5/1 گرم بر لیتر از نانو ذرات جذب شد. طبق نتایج، حذف آمونیوم تحت تاثیر pH و قدرت یونی (KCl) قرار داشت. به طوریکه در 8/7= pH حداکثر میزان جذب آلاینده (9/76 %) اتفاق افتاد. همچنین، افزایش قدرت یونی منجر به کاهش جذب آمونیوم گردید. به صورتی که، در قدرت یونی های 0، 001/0، 01/0 و 1/0 مولار KCl، میزان جذب به ترتیب 9/76، 2/64، 2/28 و 5 درصد بود. سینتیک جذب آمونیوم از معادله شبه مرتبه دوم تبعیت کرد (998/0 = r2). با توجه به اثر افزایش قدرت یونی در کاهش میزان جذب و همچنین وابسته بودن جذب آمونیوم به pH، انتظار می رود که واکنش بین آمونیوم و EL-Feb NPs به احتمال زیاد از طریق الکترواستاتیک باشد. طبق نتایج، به نظر می رسد جذب آمونیوم توسط  EL-Fe NPs تحت تاثیر شیمی محلول قرار دارد.
    کلیدواژگان: اکالیپتوس گلوبلوس، آلودگی آب، جذب آمونیوم، شیمی سبز، نانو ذرات اکسید آهن
  • علی محوحی*، حسنعلی خاتین زاده، منصور نوری، داریوش نیکفر صفحات 13-27

    اغلب خاک های مزارع تحت کشت نیشکر در استان خوزستان آهکی هستند و ماده آلی کمی دارند. فراهمی عناصر غذایی از جمله فسفر و همچنین کارایی مصرف کود فسفر در این خاک ها کم می باشد. در خاک های آهکی، بخش قابل توجهی از کودهای فسفره، بعد از ورود به خاک به حالت نامحلول تبدیل شده و از دسترس گیاهان خارج می شوند. هدف از این مطالعه، ارزیابی کاربرد کودهای فسفره، بر پایه محلول اسیدی آن ها، به منظور بررسی وضعیت عناصر غذایی و عملکرد کمی و کیفی نیشکر می باشد. بدین منظور، در پلات های یکصد متر مربعی مزرعه تحت کشت نیشکر واریته CP69-1062 با سن بازرویی دوم (R2)، تیمارهای 0، 10، 20 و 40 کیلوگرم در هکتار از کود اوره فسفات اعمال گردید. نتایج نشان داد که کاربرد کود فسفره در مقایسه با شاهد، به طور معنی داری (05/0≤p) عملکرد کمی و کیفی نیشکر را افزایش داد، به طوری که بیش ترین عملکرد نی قابل آسیاب در تیمار 20 کیلوگرم اوره فسفات (3/61 تن در هکتار با 2/18 درصد افزایش) مشاهده شد. اما در تیمار کاربرد 40 کیلوگرم در هکتار اوره فسفات، تنها 5/10 درصد افزایش نسبت به شاهد مشاهده شد. از سوی دیگر، اثر منفی غلظت بالای فسفر بر غلظت نیتروژن در برگ ها، به ویژه در اوایل دوره رشد نمایان بود. نسبت غلظت نیتروژن به فسفر (N:P) در برگ، صرف نظر از نوع تیمار، به طور میانگین 9:1/6 محاسبه شد. اما نسبت غلظت نیتروژن به پتاسیم (N:K) در برگ به طور میانگین 7:1/2 بود که با مقادیر بهینه مورد نیاز برای رشد حداکثری نیشکر فاصله داشت. به طور کلی، نتایج نشان داد که مصرف کود اوره فسفات در خاک دارای کمبود فسفر قابل دسترس، بسته به شرایط خاک و گیاه، تا اندازه ای نقش قابل توجه در افزایش عملکرد نیشکر دارد. از سوی دیگر، برهم خوردن تعادل عناصر غذایی در اثر کمبود یا مازاد عناصر غذایی در گیاه، منجر به کاهش چشمگیر رشد و عملکرد کمی و کیفی نیشکر می شود.

    کلیدواژگان: خاک های آهکی، تعادل عناصر غذایی، کودهای فسفره، نسبت غلظت برگی N، P و N، K
  • فاطمه چشم براه، علی اصغر ذوالفقاری*، روح الله تقی زاده مهرجردی صفحات 28-45

    معمولا رنگ خاک با بسیاری از خصوصیات فیزیک و شیمیایی در ارتباط بوده و اندازه گیری آن ساده، سریع و کم هزینه است. حسگر رنگ نیکس پرو (NixTMpro) از جمله وسایلی است که می تواند رنگ خاک را با استفاده از سیستم های مختلف با دقت زیادی تعیین کند. این حسگر در مقایسه با روش مرسوم دفترچه مانسل برای تعیین رنگ خاک، نسبت به شرایط محیطی و ذهنی کاربر حساسیت کمتری دارد و استفاده از آن بسیار آسان است. بنابراین، در این مطالعه از حسگر رنگ نیکس پرو برای برآورد سریع و ارزان خصوصیات مختلف خاک استفاده شد. به همین منظور، 150 نمونه خاک از منطقه مطالعاتی نیمه خشک استان قزوین جمع آوری و مقادیر مربوط به هر ویژگی خاک در آزمایشگاه اندازه گیری شد. سپس با استفاده از این حسگر رنگ، طیف های مربوط به هر سیستم رنگ برای هر نمونه خاک ثبت شدند. برای این منظور دو روش مورد استفاده قرار گرفت. در روش اول با بررسی همبستگی بین متغیرهای سیستم رنگ سعی شد یک سیستم رنگ استاندارد که دارای بالاترین ضریب همبستگی با همه ویژگی های خاک است معرفی شود. در روش دوم همه متغیر های سیستم های مختلف رنگ با روش حذف ویژگی بازگشتی مورد بررسی قرار گرفت، که این روش با انتخاب مهم ترین ویژگی ها، ویژگی هایی که دارای بالاترین دقت هستند، انتخاب می کند. با توجه به نتایج هر دو روش و به جهت معرفی یک سیستم رنگ استاندارد، در این مطالعه از سیستم رنگ CIEL*a*b برای برآورد خصوصیات خاک استفاده شد، زیرا این سیستم  نسبت به سیستم های دیگر رنگ همبستگی بیشتری را با خصوصیات مختلف خاک نشان داد. سپس با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی (Random Forest) مقادیر مربوط به هر ویژگی خاک برآورد شد. خصوصیات خاک شامل مقادیر شن، سیلت، رس، میزان شوری، مقدار کربنات کلسیم (CaCO3)، مقدار ماده آلی و جرم مخصوص ظاهری خاک بودند. با توجه به نتایج حاصل از برآورد مدل جنگل تصادفی، میزان ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطا (ME) ارزیابی فاصله چارکی (PRIQ) و مقدار ضریب همبستگی (r) برای هر ویژگی خاک تعیین شد. برای ذرات شن، سیلت و رس مقدار RMSE به ترتیب برابر با 07/10، 28/6، 26/7 درصد و میزان ضریب همبستگی به ترتیب برابر با 70/0، 49/0، 77/0 بود. میزان آماره PRIQ برای ذرات شن (09/2)، رس (37/2) و کربنات کلسیم (78/1) در سطح مناسب و قابل قبول می باشد. مقادیر RMSE برای ماده آلی، کربنات کلسیم و جرم مخصوص ظاهری به ترتیب 57/0، 25/2، 11/0 درصد و میزان ضریب همبستگی به ترتیب 55/0، 78/0، 70/0 بود. با توجه به این نتایج می توان گفت که طیف های حاصل از حسگر رنگ نیکس پرو می تواند برای پیش بینی سریع خصوصیات خاک مفید باشد.

    کلیدواژگان: رنگ خاک، حسگر رنگ NixTM Pro، سیستم طیفی، مدل جنگل تصادفی
  • علیرضا جعفرنژادی*، فریدون نورقلی پور، فاطمه مسکینی ویشکایی، لیلا بهبهانی صفحات 46-58
    عمده خاک های استان خوزستان آهکی با درجات مختلف شوری بوده، با این وجود نقش بسزایی در تولید محصولات کشاورزی کشور ایفا می کنند. یکی از روش های نوین برای مقابله با تنش های محیطی، استفاده از مواد محرک رشد گیاهان است. هدف این مطالعه، بررسی تاثیر کاربرد محرک های رشد بر اجزای عملکرد گندم در خاک شور در شرایط محیطی و اقلیمی استان خوزستان است. آزمایش در خاکی با شوری 8 دسی زیمنس در متر و شوری آب 4-3 دسی زیمنس در متر با هفت تیمار مختلف (شاهد، اسید آمینه آزاد، جلبک دریایی، بذرمال، اسید هیومیک، اسید فولویک و ترکیبی) در سال 1397 به مدت دو سال در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. استفاده از محرک های رشد جلبک دریایی، اسید هیومیک و اسید آمینه موجب افزایش معنی دار به ترتیب 30، 25 و 24 درصد عملکرد دانه گندم شد (p ≤0.05). نتایج تحلیل اقتصادی مبین برتری قابل توجه کاربرد اسید هیومیک در افزایش عملکرد گندم بود (نسبت سود به هزینه=38/13). اثر کاربرد محرک-های رشد گیاهی بر غلظت عناصر غذایی پرمصرف و کم مصرف در برگ گندم تقریبا در تمام مراحل رشد گیاه نسبت به شاهد معنی دار نبود (p ≤0.05). علاوه براین، کاربرد محرک های رشد در خاک های آهکی خوزستان به دلیل ظرفیت بالای بافری خاک، تاثیر معنی داری بر شوری، واکنش و نسبت جذب سدیم خاک نداشت. بنابراین، توصیه می شود در مزارع گندم استان خوزستان با خاک های شور و آهکی، علاوه بر کودهای پایه از اسید هیومیک به صورت محلولپاشی در دو مرحله تکمیل پنجه و ظهور سنبله برای افزایش مقاومت گیاه به تنش و بهبود عملکرد محصول استفاده شود.
    کلیدواژگان: تنش های محیطی، خاک آهکی، کودهای محرک رشد، گندم
  • علیرضا واعظی*، لیلا ورقائی صفحات 59-70

    شدت وقوع فرسایش شیاری و دانه بندی ذرات منتقله از نوارهای کشت تحت تاثیر طول آنها ممکن است قرار گیرد. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر طول نوارها بر شدت فرسایش شیاری و نوع ذرات منتقله انجام گرفت. آزمایش های صحرایی در کشت زاری دیم با شیب 10 درصد با شش طول شیار (2، 6، 10، 14، 18 و 22 متر) در قالب بلوک کامل تصادفی با سه تکرار به اجرا درآمد. اندازه گیری ها در شیارهایی به عرض 20 سانتی متر، عمق 5 سانتی متر با استفاده از جریانی پیوسته با شدت 3 لیتر بر دقیقه در بازه های زمانی 5 دقیقه به مدت 60 دقیقه انجام گرفت و زمان آغاز فرسایش شیاری و نیز شدت فرسایش و دانه بندی ذرات طی زمان در هریک از شیارها تعیین شد. بر اساس نتایج، زمان آغاز فرسایش شیاری با افزایش طول نوار از الگوی افزایشی پیروی کرد. فرسایش شیاری در اغلب شیارها تا زمان 45 دقیقه افزایش یافت. فرسایش شیاری در شیارهای 22 متری رخ نداده است که مربوط به نفوذ آب در طول شیار و از دست دادن قدرت جریان است. فرسایش شیاری در شیارهای با طول 2، 6، 10، 14و 18 به ترتیب 02136/0، 003232/0، 00225/0، 00150/0 و 00235/0 میلی گرم بر مترمربع در ثانیه بود. رابطه خطی کاهشی بین شدت فرسایش شیاری و طول شیار وجود داشت (54/0=2R). توزیع اندازه دانه رسوب به طور معنی داری تحت تاثیر طول شیار قرار گرفت. با افزایش طول شیار، انتخاب پذیری سیلت افزایش یافت، در حالی که انتخاب پذیری ماسه در شیارهای بلند محدود شد. انتخاب پذیری خاک رس تحت تاثیر طول شیار قرار نگرفت. استفاده از خاک ورزی حفاظتی در اراضی دیم می تواند باعث افزایش نفوذ آب و کنترل فرسایش شیاری در شیارها شود.

    کلیدواژگان: تغییرات زمانی، درجه شیب، ذرات رسوب، شدت جریان، هدررفت خاک
  • عاطفه جعفرپور*، سید حمیدرضا صادقی، مهدی همایی، بهروز زارعی دارکی صفحات 71-81
    سیانوباکتری ها یکی از اجزای اصلی پوسته های زیستی خاک در مناطق خشک و نیمه خشک هستند که در لایه سطحی خاک رشد می کنند و با ترشح مواد پلی ساکاریدی در چرخه عناصر شرکت کرده و نقش مهمی در بهبود کیفیت و حاصلخیزی خاک دارند. بر همین اساس، در سال های اخیر با کشت و تولید زی توده موردنیاز در شرایط آزمایشگاهی و با تلقیح در سطح خاک در مباحث حفاظت منابع خاک و آب مورداستفاده قرارگرفته اند. ولی تاکنون ارزیابی جامعی برای شناسایی محیط های کشت مناسب ریزموجودات خاک زی گزارش نشده است. در همین راستا، پژوهش حاضر باهدف انتخاب محیط کشت بهینه برای رشد سیانوباکتری ها در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. برای این هدف به مقایسه عملکرد سه محیط کشت BBM، BG11 و CHU10 در مدت زمان رشد یک ماهه سیانوباکتری های خاک زی پرداخته شد. نتایج نشان داد سیانوباکتری های خاک زی در محیط کشت BBM نسبت به دو محیط کشت دیگر رشد بهتری داشته اند، به طوریکه در انتهای دوره رشد تعداد سیانوباکتری های رشد یافته در محیط کشت های BBM، BG11 و CHU10 به ترتیب 91790، 48638 و 1491 عدد در یک میلی لیتر بوده است. بنابراین محیط کشت BBM به عنوان محیط کشت بهینه برای استفاده در خصوص تهیه زی توده مورد نیاز از سیانوباکتری ها برای تلقیح در سطح خاک انتخاب و پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: افزودنی آلی خاک، ریزموجودات خاک زی، عناصر رشد، مدیریت زیستی فرسایش خاک
  • وحید مظفری*، زهره جعفری صفحات 82-94
    به منظور ارزیابی اثر پاکلوبوترازول، کلسیم و دما بر مقاومت به سرمازدگی دانهال های پسته (رقم اکبری)، آزمایشی در شرایط گلخانه و باغی در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل پاکلوبوترازول (0، 75 و 150 میلی گرم بر لیتر)، کلسیم (0، 3 و 6 گرم بر لیتر از منبع کلات کلسیم) و دما (0، 2- و 4- در گلخانه و 0، 2- و 4+ درجه سلسیوس در باغ) بودند. نتایج نشان داد که با کاهش دما کلروفیل کل و کاروتنویید کاهش یافت، ولی مصرف توامان پاکلوبوترازول و کلسیم مقدار این پارامترها را نسبت به شاهد افزایش داد. هم چنین با کاهش دما میزان نشت یونی افزایش پیدا کرد در حالی که کاربرد پاکلوبوترازول و کلسیم میزان این پارامتر را نسبت به دانهال های شاهد کاهش داد. اندازه گیری پارامترهای تنظیم کننده اسمزی نشان داد، با کاهش دما غلظت نشاسته و پروتیین محلول در برگ کاهش یافت. لیکن با مصرف توامان تیمارهای پاکلوبوترازول (150 میلی‏گرم بر لیتر) و کلسیم (6 گرم بر لیتر) در دمای 4- درجه سلسیوس، غلظت پرولین، فنل کل،  قندهای محلول، نشاسته و پروتیین محلول به ترتیب112، 28، 20، 80 و 196 درصد نسب به شاهد افزایش یافت نتایج آزمایش باغی نیز نشان داد که با کاهش دما میزان نشت یونی در میوه های شاهد افزایش یافت. کاربرد تیمارهای پاکلوبوترازول و کلسیم سبب کاهش نشت یونی گردید، به گونه ای که کم ترین درصد نشت یونی در دمای4+، صفر و 2- درجه سلسیوس زمانی مشاهده گردید که پاکلوبوترازول و کلسیم به صورت توامان و در بالاترین سطوح استفاده شد و میزان نشت یونی به ترتیب 27، 12 و 38 درصد نسبت به میوه های شاهد کاهش یافت. چنین استنباط می شود که کاربرد توامان کلسیم و پاکلوبوترازول می‏تواند خسارت ناشی از سرمازدگی را در دانهال ها و درختان پسته کاهش دهد.
    کلیدواژگان: کلروفیلa، کاروتنوئید، نشت یونی، پرولین، قندهای محلول
  • فاطمه آقالری، الهام چاوشی*، ستار چاوشی بروجنی، ناصر هنرجو، احمد جلالیان صفحات 95-112
    کیفیت خاک تحت تاثیر کاربری اراضی و درجه شیب قرار می گیرد و ارزیابی آن نقش مهمی در توسعه پایدار و مدیریت منابع خاک دارد. این پژوهش به منظور ارزیابی کیفیت خاک در کاربری ها و شیب های مختلف در حوزه آبخیز بابلرود در جنوب استان مازندران انجام شد. فاکتورهای مورد مطالعه شامل کاربری اراضی در پنج سطح (جنگل طبیعی، مرتع، شالیزار، باغ مرکبات و اراضی زراعی) و کلاس شیب در پنج سطح (0-2، 2-5، 5-8، 8-12 و شیب بالای 12درصد) می باشند. 89 نقطه نمونه برداری تعیین و نمونه برداری از عمق صفر تا 20 سانتی متری خاک انجام شد. هفده ویژگی خاک شامل قابلیت هدایت الکتریکی، اسیدیته، کربن آلی، نیتروژن کل، درصد شن، سیلت و رس، تخلخل، میانگین وزنی و هندسی قطر خاکدانه، درصد خاکدانه های درشت و ریز، درصد آهک، رس قابل پراکنش در آب، کربن آلی ذره ای، کربن آلی عجین شده با بخش معدنی و ذخیره کربن آلی به عنوان مجموعه کل ویژگی ها (TDS) در نظر گرفته شدند. سپس با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) پنج ویژگی ذخیره کربن آلی، درصد خاکدانه های درشت، قابلیت هدایت الکتریکی، درصد سیلت و رس به عنوان حداقل ویژگی های موثر (MDS) انتخاب شدند. در ادامه کیفیت خاک با استفاده از دو شاخص کیفیت تجمعی (SQIa) و کیفیت وزن دار ((SQIw و هر کدام در دو مجموعه TDS و MDS به دو روش خطی و غیرخطی ارزیابی شدند. نتایج هشت شاخص کیفیت خاک نشان داد جنگل با درجه خوب و خیلی خوب دارای بهترین کیفیت و شالیزار دارای ضعیف ترین کیفیت خاک است. در بین شاخص های ارزیابی شده، تنها شاخص SQIw-TDS-NL، کاهش کیفیت خاک با افزایش درجه شیب را نشان داد. وجود ضرایب تبیین 82/0 و 89/0 بین دو مجموعه MDS و TDS به ترتیب در  SQIaو SQIw به روش غیرخطی، نشان دهنده امکان استفاده از MDS بجای TDS در منطقه مطالعاتی است. همچنین با توجه به ضریب همبستگی 85/0 بین ذخیره کربن آلی و SQIw-MDS-NL، شاخص SQIw-MDS-NL  برای ارزیابی کیفیت خاک منطقه پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: کیفیت تجمعی، کیفیت وزن دهی شده، حداقل داده های موثر، تجزیه به مولفه های اصلی
  • مرضیه پیری*، ابراهیم سپهر صفحات 113-128
    فاضلاب شهری به عنوان یک منبع بالقوه غنی از فسفر است. از آنجا که  منابع  تجدید ناپذیر سنگ فسفات در جهان محدود است لذا بازیابی فسفر از لجن فاضلاب به صورت استروویت یا منیزیم آمونیوم فسفات (MgNH4PO4.6H2O) به عنوان کود کندرها در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش رسوب فسفر از لجن فاضلاب خانگی به صورت استروویت و استروچار با فرایند هضم-جذب در حضور اسید سولفوریک (2/0 نرمال) و نسبت مولی /NH4+ Mg2+/PO43-  2:1:1 و pH برابر 5/8 انجام شد. بطوریکه برای تهیه استروویت و استروچار از نسبت های متفاوت بیوچار ضایعات هرس انگور به استروویت شامل، 100:0، 75:25، 50:50 و 25:75 استفاده شد و برخی از ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن ها مشخص گردید. سنتیک رهاسازی فسفر از نمونه ها در زمان های 24 ساعت، 3، 5، 10، 14، 28، 42، 56 و 84 روز در آب مقطر، اسید سیتریک (20g/L) و HCl (5/0 مولار) بررسی شد. در بررسی سنتیک نمونه ها، سرعت رهاسازی عناصر فسفر، منیزیم و نیتروژن با افزایش زمان تماس نمونه ها با آب، اسید سیریک و HCL افزایش یافت و داده های سنتیک در آب و اسید سیتریک برازش بهتری با معادله درجه اول (99/0-97/0=r2) و در محلول HCl برازش بهتری با معادله ایلوویچ (99/0-97/0=r2)  نشان داد. نتایج آنالیز نمونه ها نشان داد غلظت فلزات سنگین اندازه گیری شده در این مطالعه در حضور بیوچار افزایش یافت ولی کمتر از غلظت مجاز در کودها بود. در نتایج آنالیز XRF رسوبات بدست آمده، بیشترین ترکیب را P2O5  (28-13%) به خود اختصاص داده است. با حضور بایوچار رهاسازی فسفر، نیتروژن و منیزیم به آب، اسید سیتریک 20 گرم بر لیتر و HCl نیم مولار بیشتر شد و حداکثر حلالیت فسفر در نسبت 25:75 استروچار بدست آمد. بنابراین استفاده از بیوچار ضایعات هرس انگور در فرایند رسوب استروویت موجب افزایش حلالیت و سرعت رهاسازی فسفر می گردد.
    کلیدواژگان: بیوچار، لجن فاضلاب خانگی، فسفر، استروویت
  • محبوبه مظهری* صفحات 129-140

    در شرایطی که کشور ایران به شدت از لحاظ کمبود منابع آب شیرین رنج می برد و مسیله بحران منابع آب به صورت یک مسیله جدی مطرح است، توجه به منابع غیر متعارف آب یک ضرورت اجتناب ناپذیر می باشد که در این صورت بروز تنش های محیطی بخصوص شوری اهمیت پیدا می کند. شوری آب یکی از مهم ترین عوامل محدود کننده رشد گیاهان و شایع ترین تنش محیطی است که با آگاهی از شرایط مطلوب رشد گیاهان از قبیل بستر کشت بخصوص در کشت های گلخانه ای می توان اثر این تنش را کاهش داد. در این راستا به منظور بررسی امکان کاهش اثرات تنش شوری در بابونه آلمانی از طریق تلفیق دو بستر کشت کوکوپیت و پرلیت، پژوهشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا شد. در این آزمایش دو فاکتور تنش شوری (Sa) (0، 50، 100 و 150 میلی مولار) و درصد های مختلف بستر کشت (پرلیت 100%، کوکوپیت 25%+پرلیت 75%، کوکوپیت 50%+ پرلیت 50%، کوکوپیت 75%+پرلیت 25% و کوکوپیت 100%) مورد بررسی قرار گرفت. صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی مورد بررسی شامل وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی، قطر ساقه، میزان کلروفیل a و bو کلروفیل کل بود.  نتایج نشان داد تمامی صفات مورد بررسی تحت تنش شوری قرار گرفته و کاهش قابل توجهی نسبت به شاهد نشان دادند. بستر کشت حاوی 75% کوکوپیت و 25 % پرلیت موجب افزایش 11/22 درصدی وزن تر ریشه نسبت به بستر کشت حاوی 25 % کوکوپیت و 75 % پرلیت گردید. همچنین تیمار شاهد افزایش 08/96 درصدی وزن تر ریشه نسبت به وجود تنش شوری با غلظت 150 میلی مولار را داشت. در مورد میزان کلروفیل کل، نتایج نشان داد تیمار های Co50Pe50+Sa0 و Co75Pe25+Sa0 بیشترین (به ترتیب 93/3 و 01/4 میلی گرم در گرم بافت تازه) و تیمار های Co0Pe100+Sa150، Co25Pe75+Sa150، Co50Pe50+Sa150 و Co100Pe0+Sa150 کمترین (به ترتیب 01/2، 02/2، 06/2 و 19/2 میلی گرم در گرم بافت تازه) میزان را داشتند. بطورکلی می توان گفت گیاه بابونه آلمانی در بستر کشت حاوی کوکوپیت 75%+پرلیت25% می تواند تنش های شدید شوری را تحمل کرده و رشد قابل قبولی داشته باشد.

    کلیدواژگان: بابونه آلمانی، بستر کشت، تنش شوری، ویژگی های فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه
|
  • Ehsan Khoshkalam, Amir Fotovat *, Akram Halajnia, Hossein Eshghi Pages 1-12
    Improper use of ammonium fertilizer could cause this type of pollutant to enter the aquatic ecosystem and enriches water resources. In this research, ammonium adsorption by green synthesized iron oxide nanoparticles with Eucalyptus globulus (EL-Fe NPs) as innovative, inexpensive, and eco-friendly method, was investigated. Characterization of nanoparticles was determined by transmission electron microscopy (TEM), X-Ray diffraction (XRD), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). The effect of time (0-120), pH (3-11), and KCl salt as ionic strengths on ammonium adsorption by EL-Fe NPS was investigated. Also, kinetics models were fitted with ammonium adsorption data. The results showed iron oxide nanoparticles encapsulated by polyphenols from Eucalyptus globulus extract and have an irregular nanoparticulate structure with a size range between 50-100 nanometers. Ammonium adsorption by EL-Fe NPS was equilibrated at pH≈3.7 after 30 min and 11/86% ammonium was removed from 10 mg/L of initial concentration. Based on the results, this reaction is affected by pH and ionic strength (KCl). By increasing pH, Ammonium removal increased and at pH=7.8 maximum amount of pollutant (76.9%) was removed. Moreover, ionic strength had a contrary effect on ammonium adsorption. In the ionic strengths 0, 0.001, 0.01, and 0.1 ammonium adsorption 76.9, 64.2, 28.2, and 5% was decreased, respectively. These results depict ammonium and potassium compete for adsorption sites of EL-Fe NPs. The pseudo-second-order kinetic model provided a good description for ammonium adsorption (r2=0.998). Considering the effect of increasing the ionic strength in reducing the absorption rate and also the dependence of ammonium absorption on pH, it is expected that the reaction between ammonium and EL-Feb NPs is most likely through electrostatics. In general, it seems that Ammonium adsorption by EL-Fe NPs is influenced by solution chemistry.
    Keywords: Ammonium adsorption, Eucalyptus globulus, Green synthesis, Iron oxide nanoparticles, Water pollution
  • Ali Mahohi *, Hassan Ali Khatin Zadeh, Mansour Nouri, Dariush Nikfar Pages 13-27

    Most of the soils of sugarcane fields in the Khuzestan province are calcareous and have little organic matter. The availability of nutrients such as phosphorus and the efficiency of phosphorus fertilizer application are low in these soils. In calcareous soils, a significant part of phosphorus fertilizers, becomes insoluble after entering the soil and are out of reach of plants. This study aimed to evaluate the application of phosphorus fertilizers, based on their acidic solution, in order to evaluate the status of nutrients and quantitative and qualitative yield of sugarcane. For this purpose, treatments of 0, 10, 20 and 40 kg ha-1 of urea phosphate fertilizer were applied in 100 m2 square plots of cultivated sugarcane cultivar with second regrowth age (R2). The results showed that the application of phosphorus fertilizer compared to the control, significantly (P≤0.05) increased the quantitative and qualitative yield of sugarcane, so that the highest yield of millable cane was observed in 20 kg ha-1 of urea Phosphate treatment (61.3 ton ha-1 with 18.2% increase). However, applying of 40 kg ha-1 of urea phosphate, only a 10.5% increase was observed compared to the control. On the other hand, the negative effect of high phosphorus concentrations on nitrogen concentration in leaves was evident, especially in the early growth period. The leaf ratio of nitrogen to phosphorus (N:P), regardless of the type of treatment, averaged 1:6.9. But the average leaf ratio of nitrogen to potassium (N/K) was 2.7:1, which was significantly different from the optimal values required for maximum growth of sugarcane. In general, the results showed that urea phosphate application in available phosphorus-deficient soils, depending on soil and plant conditions, has a significant role in increasing sugarcane yield. On the other hand, disturbtion of the balance of nutrients by deficiency or excess of nutrients in the plant, leads to a significant reduction in growth and quantitative and qualitative yield in sugarcane.

    Keywords: Calcareous soils, Balance of nutrients, Phosphate fertilizers, N:P, N, K leaf ratios
  • Fatemeh Cheshmberah, AliAsghar Zolfaghari *, Ruhollah Taghizadeh-Mehrjardi Pages 28-45

    Soil color is one of the obvious characteristics of soil that usually has much to do with other soil properties. The NixTMPro color sensor can detect different amounts of soil color and allow you to check different soil properties. This sensor is less sensitive to the user's environmental and mental conditions than the conventional method of Mansell manual to determine the color of the soil, and it is effortless to use. Therefore, in this study, NixTMPro color sensor was used for fast and cheap estimation of different soil properties. For this purpose, 150 soil samples were collected from the semi-arid study area of Qazvin province. Values related to each soil characteristic were measured in the laboratory. Then, using this color sensor, the spectra of each color system were recorded for each soil sample. Two methods were used for this purpose. In the first method, by examining the correlation between the variables of the color system, an attempt was made to introduce a standard color system with the highest correlation coefficient with all soil properties. In the second method, all variables of different color systems were examined by the method of recursive feature elimination, which selects the features that have the highest accuracy by choosing the most important features. According to the results of both methods and to introduce a standard color system, in this study, CIEL*a*b color system was used to estimate soil properties. Because this system showed the highest degree of correlation with different soil properties. Then, using the random forest algorithm, the values related to each soil feature were estimated. Soil properties include sand, silt, clay, salinity, calcium carbonate (CaCO3), organic matter and soil bulk density. According to the results of random forest forecast, the amount of root mean square error (RMSE), mean error (ME), ratio of performance to interquartile distance (PRIQ), and the value of correlation coefficient (r) for each soil feature were determined. For sand, silt and clay particles, the amount of RMSE was 10.07, 6.28, 7.26%, and the correlation was 0.70, 0.49, and 0.77, respectively. PRIQ statistics for sand particles (2.09), clay (2.37), and calcium carbonate (1.78) are at an excellent and acceptable level. The RMSE values of organic matter, calcium carbonate and soil bulk density were 0.57, 0.02, 0.11%, and the correlation coefficient were 0.55, 0.58, and 0.70, respectively. Based on these results, it can be said that the spectra obtained from the NixTM Pro color sensor can be helpful in the rapid prediction of soil properties.

    Keywords: soil color, NixTM Pro color sensor, spectral system, random forest model
  • Alireza Jafarnejadi *, Fereydun Nourgholipour, Fatemeh Meskini-Vishkaee, Leila Behbahani Pages 46-58
    The most soils of Khuzestan province are calcareous with different degrees of salinity, however, they play a significant role in the country agricultural production. One of the new methods to deal with environmental stresses is the use of plant growth stimulants. The aim of this study was to investigate the effect of application of growth stimulants on wheat yield components in saline soil, environmental and climatic conditions of Khuzestan province. Experiment was performed in three replications as randomized complete block design with soil salinity of 8 dS m-1 and water salinity of 3-4 dS m-1 under seven different treatments consisting of control, free amino acid, seaweed, seed treatment, humic acid, fulvic acid and combination in 2018 for two years. The use of seaweed, humic acid and amino acid caused a significant increase 30, 25 and 24 % of grain yield as compared to control treatment (p ≤0.05). The results of economic analysis showed a significant advantage of the humic acid application in increasing wheat yield (profit to cost ratio = 13.38). Application of plant growth stimulants on the macro and micro nutrients concentration in wheat leaves was not significant in almost all stages of plant growth compared to the control (p ≤0.05). In addition, the application of growth stimulants in calcareous soils of Khuzestan due to high soil buffering capacity did not have a significant effect on soil salinity, pH and sodium uptake ratio. Therefore, it is recommended that in wheat fields of Khuzestan province with saline and calcareous soils, in addition to basic fertilizers, humic acid be used as foliar application in two growth stages of tillering and booting to increase stress plant resistance and improve crop yield.
    Keywords: Environmental stresses, Calcareous soil, Growth stimulating fertilizers, Wheat
  • AliReza Vaezi *, Leila Varghaei Pages 59-70

    Rill erosion rate and particle size of eroded material can be affected by rill length. This study was conducted investigated the effect of furrow length on the rill erosion rate and sediment grain size. Field experiments were done in a rainfed field with a 10% slope gradient with six furrow lengths (2, 6, 10, 14, 18, and 22 m) in a randomized complete block with three replications. The experiments were performed in the furrows with 20 cm width and 5 cm depth using a simulated flow with 3 l min-1. The initiation time of rill erosion and sediment grain size were determined in each furrow/rill at 5-min intervals for 60 min. Based on the results, rill erosion varied in the furrows over time and mainly increased to 45 min. Rill erosion didn’t occur the 22-m furrow, which is related to water infiltration along the rill and the loss of flow power. Rill erosion in furrows with 2, 6, 10, 14, and 18 m were 0.02136, 0.003232, 0.00225, 0.0150, and 0.00235 mg m-2 s-1, respectively. A decreasing linear relationship was found between rill erosion rate and furrow length (R2= 0.54). The grain size distribution of sediment was significantly affects by furrow length. With increasing furrow length, the selectivity of silt increased, whereas the selectivity of sand was limited in the long rills. The selectivity of clay didn’t affect by furrow length. Application of conservation tillage in rainfed lands can increase water infiltration and control rill erosion in the furrows.

    Keywords: Flow intensity, Sediment grain size, Slope gradient, Soil loss, Temporal variation
  • Atefeh Jafarpoor *, Seyed Hamidreza Sadeghi, Mehdi Homaee, Behrouz Zarei Darki Pages 71-81
    Cyanobacteria are one of the main components of soil biocrusts in arid and semi-arid regions that grow in the surface layer of the soil. They actively participate in the cycle of elements by secreting polysaccharides and play an important role in improving soil quality and fertility. Accordingly, they have been used in soil and water resources conservation issues in recent years through cultivating and producing the required biomass in laboratory conditions and inoculating at the soil surface. However, the proper media for optimal growth of the soil microorganisms have not been reported comprehensively. The present study was conducted to select the optimal culture medium for the growth of cyanobacteria in experimental conditions. For this purpose, the performance of three culture media viz. BBM, BG11 and CHU10 was compared during the one-month growth period of soil cyanobacteria. In this regard, the types of grown microorganisms as well as the number of cyanobacteria present during the growth period of one-month and on average once every 4 days were examined. The results showed that soil cyanobacteria in BBM culture medium had better growth than the other two culture media and at the end of the growth period, the number of cyanobacteria grown in BBM, BG11 and CHU10 medium was 91790, 48638 and 1491, respectively, per milliliter. Therefore, BBM culture medium is proposed as the optimal culture medium for use in preparing the biomass required by cyanobacteria for inoculation at the soil surface.
    Keywords: Biologic control of soil erosion, Growth elements, Soil microorganisms, Soil organic amendment, Soil protection
  • Vahid Mozafari *, Zohre Jafari Pages 82-94
    To investigate the effects of paclobutrazol, calcium (Ca), and temperature treatment (cold) on resistance to chilling of pistachios seedlings (Akbari cultivar), a factorial greenhouse experiment was carried out in a completely randomized design with three replications. The treatments included paclobutrazol (0, 75, and 150 mg.-1), Ca (0, 3, and 6 g.l-1 of calcium chelate source) and temperature (0,-2, and -4 in the greenhouse and 0, -2, and +4 °C in the garden). The results showed that with decreasing temperature, total chlorophyll, carotenoids decreased, but the combined use of paclobutrazol and Ca increased the amount of these parameters compared to the control. Also, with decreasing temperature, the amount of electrolyte leakage increased, while using of paclobutrazol and Ca reduced the amount of this parameter compared to control seedlings. Measurement of osmotic regulatory parameters showed that the concentration of starch and soluble protein in leaves decreased with decreasing temperature. However, with the combined use of paclobutrazol (150 mg.l-1) and Ca (6 g.l-1) at -4 ° C, the concentration of proline, total phenol, soluble sugars, starch and soluble protein were increased compared to the control by 112, 28, 20, 80, and 196% respectively. The results of the garden experiment also showed that with decreasing temperature, the amount of ion leakage, in the control fruits increased. Application of paclobutrazol and Ca treatments reduced electrolyte leakage, so that the lowest percentage of electrolyte leakage was observed at -4, 0, and -2 °C when paclobutrazol and Ca were used simultaneously and at the highest levels and the electrolyte leakage rate decreased by 27, 12, and 38% compared to control fruits, respectively. Finally, the results of this study showed that the combined use of Ca and paclobutrazol can reduce the damage caused by chilling in seedlings and pistachio trees.
    Keywords: Chorophyll a, Cartonoids, Electrolyte leakage, Porolin, Soluble sugars
  • Fatemeh Aghalari, Elham Chavoshi *, Sattar Chavoshi Borujeni, Naser Honarjoo, Ahmad Jalalian Pages 95-112
    Soil quality is affected by land use and slope gradient, and soil quality assessment is important in determining sustainable land-use and soil-management practices. This study was conducted to assess soil quality in different land uses and slope gradients at Babolrood watershed, south of Mazandaran province. The studied factors included five levels of land uses (natural forest, rangeland, paddy field, citrus orchard and farmlands) and five levels of slope classes (0-2%, 2-5%, 5-8%, 8-12% and above 12 %). A total of 89 soil samples were collected in the upper layer of topsoil (depth 0-20 cm). The seventeen soil properties were used in a total data set (TDS). These properties included pH, EC, organic carbon (OC), clay, silt, sand, water dispersible clay (WDC), soil bulk density (BD), soil porosity (Pr), mean weight diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD), macro aggregates, micro aggregates, total neutralizing value (TNV), organic carbon pool (OCpool), particulate organic carbon (POC), and mineral-associated organic carbon (MOC). Using the principal components analysis (PCA) method, five soil properties (OCpool, macro aggregates, EC, silt and clay) were selected for the minimum data set (MDS). The soil quality was evaluated by additive soil quality index (SQIa) and weighted additive soil quality index (SQIw) in two data sets of soil properties including MDS and TDS. The eight soil quality indices showed that the forest has the best soil quality with a good and very good grade and the paddy field has the poorest soil quality. Also, among the evaluated SQIs, only SQIw-TDS-NL showed a decrease in soil quality with increasing slope gradients. Moreover, the correlation coefficients were 82% and 89% between the two sets of MDS and TDS in SQIa and SQIw using nonlinear scoring methods, respectively. Because of the good correlation between TDS and MDS, the MDS set is better to determine soil quality indices in the study area. The correlation coefficient between SQIw-MDS-NLwith OCpool was higher (0.85) than all SQIs. So, SQIw-MDS-NL is suggested to evaluate soil quality in the study area.
    Keywords: weighted additive soil quality, additive soil quality, Minimum data set, principal components analysis
  • Marziyeh Piri *, Ebrahim Sepehr Pages 113-128
    Municipal wastewater is a rich source of phosphorus. Due to the limited non-renewable resources of phosphate in the world, the recovery of phosphorus from wastewater in the form of struvite or magnesium ammonium phosphate (MgNH4PO4.6H2O) as slow release fertilizer has been considered worldwide. In this study, phosphorus removal from sewage sludge with digestion-absorption process with H2SO4 (0.2 N) and the molar ratio of magnesium/ ammonium/ phosphorus in 2:1:1 at pH=8.5. The struvite and struchar precipitation were performed in different ratio of grape biochar to struvite including 0:100, 25:75, 50:50 and 75:25 and some of their physicochemical properties were identified. Kinetic Phosphorus release of samples were investigated at 24 hr, 3, 5, 10, 14, 28, 42, 56 and 84 days in distilled water, citric acid (20g/L) and HCl (0.5 M). The release of phosphorus, magnesium and nitrogen in the samples increased with increasing contact time. The results showed that the phosphorus-cumulative-release of composites in water and 20 gram per liter critic acid good fitted to the first-order kinetic model (R2 =0.97-0.99), whereas it followed the Elovich model (R2 =0.98-0.99) in 0.5 mole per liter hydrochloric acid. In addition, the analysis of samples showed that the concentration of heavy metals studied in this study, increased in the presence of biochar but were less than the allowable concentration in fertilizers. In XRF analysis, P2O5 has the highest composition of the obtained sediments. By increasing percentage of biochar the release of phosphorus, nitrogen and magnesium increased in water, citric acid 20 g/L and HCl 0.5 M and the maximum solubility of phosphorus was obtained in the ratio of 75:25 biochar to struvite. Therefore, the use of waste grape pruning biochar in the struvite deposition process increases phosphorus removal, solubility and phosphorus release rate.
    Keywords: Biochar, domestic sewage sludge, Phosphorus, struvite
  • Mahboubeh Mazhari * Pages 129-140

    In the situation where Iran is severely suffering from the lack of freshwater resources and the water resources crisis is a serious issue, paying attention to non-conventional water sources is an unavoidable necessity, in which case environmental tensions will occur. Especially salinity becomes important. To investigate the effects of salinity stress in German chamomile with the use of different culture media, factorial research was carried out in the form of a completely randomized design with three replications. In this experiment, two factors of salinity stress (Sa) (0, 50, 100, and 150 mM) and different percentages of culture medium (perlite 100%, cocopit 25%+perlite 75%, cocopit 50%+perlite 50%, cocopit 75%+perlite 25%, and cocopit 100) %) was investigated. The investigated morphological and physiological traits included fresh and dry weight of root and shoot, stem diameter, amount of chlorophyll a and b and total chlorophyll. The results showed that all investigated traits were subjected to salinity stress and showed a significantly decrease compared to the control. The culture medium containing 75% cocopeat and 25% perlite increased the fresh weight of roots by 22.11% compared to the culture medium containing 25% cocopeat and 75% perlite. Also, the control treatment had a 96.08% increase in root fresh weight compared to salt stress with a concentration of 150 mM. Regarding the amount of total chlorophyll, the results showed that Co50Pe50+Sa0, and Co75Pe25+Sa0 treatments were the most (3.93 and 4.01 mg per gram of fresh tissue, respectively) and Co0Pe100+Sa150, Co25Pe75+Sa150, Co50Pe50+Sa150 treatments. Co100Pe0+Sa150 had the lowest (respectively 2.01, 2.02, 2.06, and 2.19 mg per gram of fresh tissue). In general, it can be said that the German chamomile plant in the culture medium containing 75% cocopeat + 25% perlite can withstand severe salt stress and have acceptable growth.

    Keywords: Culture medium, German chamomile, morphological, physiological characteristics, Salinity stress