فهرست مطالب

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 46، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فاطمه باقری، ژیلا بهارلویی*، الهام چاوشی، بنفشه خلیلی صفحات 1-22
    سابقه و هدف

    با توجه به دو معظل زیست محیطی که در سالیان گذشته گریبانگیر استان های شمالی کشور است، شامل حجم بالای پسماند پس از برداشت برنج و رشد بیرویه سرخس آبی آزولا و پسماند حاصل از جمع آوری آن از سطح آب ها، این پژوهش در راستای تولید اصلاح کننده های زیستی حاصل از این پسماندها و بررسی تاثیر آنها در بهبود و تقویت خاک های پیرامون تالاب انزلی انجام گرفت. از این رو کمپوست آزولا، بیوچار آزولا و همچنین بیوچار پوسته برنج به عنوان اصلاح کننده های زیستی تهیه گردیدند. سپس به بررسی تاثیر این سه اصلاح کننده بر برخی ویژگی های شیمیایی و غلظت برخی عناصر در خاک حاشیه تالاب انزلی پرداخته شد.

    مواد و روش‎ها: 

    از خاک حاشیه تالاب انزلی نمونه برداری شد. تیمارهای اصلاح کننده بیوچار پوسته برنج و بیوچار آزولا به روش پایرولیز در دما و فشار بالا و در شرایط کمبود اکسیژن تولید گردید. پس از تولید تیمارهای اصلاح کننده (بیوچار پوسته برنج، بیوچار آزولا و کمپوست آزولا)، این اصلاح کننده ها در سه سطح صفر (شاهد)، 2 و 4 درصد جرمی، با خاک نمونه برداری شده مخلوط شدند. سپس نمونه ها در ظرف های انکوباسیون در بسته، برای مدت زمان ماند 6 ماه انکوبه شدند. تیمارها در 3 تکرار به صورت آزمایش فاکتوریل (با دو فاکتور) و در قالب طرح کامل تصادفی در گلخانه نگهداری شدند. در پایان دوره انکوباسیون، نمونه ها به آزمایشگاه شیمی خاک انتقال داده شدند. برخی ویژگی های شیمیایی خاک شامل اسیدیته، هدایت الکتریکی، گنجایش تبادل کاتیونی، درصد کربن آلی و فرم قابل دسترس عناصر کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، فسفر و نیتروژن کل اندازه گیری شد.

    یافته ها

    تجزیه واریانس داده ها نشان داد، اثر نوع بیوچار، سطوح آن و اثر متقابل آنها بر تمامی ویژگی های مورد بررسی، در سطح 1 درصد معنی دار بود. در بین تیمارهای اصلاحی، تیمار بیوچار آزولا بیشترین میزان فسفر (17 درصد)، نیتروژن (15 درصد)، سدیم (20 درصد)، منیزیم قابل دسترس (28 درصد)، درصد کربن آلی (10 درصد) و pH (یک واحد) را نسبت به سایر تیمارهای اصلاح کننده ثبت نمود. پس از آن کاربرد کمپوست آزولا بیشترین افزایش پتاسیم قابل دسترس (11 درصد)، هدایت الکتریکی (60 درصد) و گنجایش تبادل کاتیونی (23 درصد) را در پی داشت. بیشترین عملکرد تیمارهای اصلاح کننده در سطح 4 درصد جرمی اختلاط شده تیمار با خاک مشاهده شد.

    نتیجه ‏گیری:

     با توجه به نتایج این پژوهش می توان دریافت که با استفاده از اصلاح کننده های زیستی همچون انواع زغال های زیستی و کمپوست، علاوه بر کاهش حجم پسماند کشاورزی و تبعات آن (دپو کردن، دفن کردن و آتش زدن)، می توان از این معضلات به عنوان فرصتی در جهت اصلاح، تقویت و بهبود خواص شیمیایی خا ک ها استفاده نمود.

    کلیدواژگان: بیوچار آزولا، کمپوست آزولا، انکوباسیون، بیوچار پوسته برنج، اصلاح کننده آلی
  • محمد علیخواه، نسرین قربان زاده*، محمدباقر فرهنگی، مریم خلیلی راد، احسان کهنه صفحات 23-43
    سابقه و هدف

    با توجه به نیاز بالای کشور ایران به چای و کافی نبودن مقدار تولید داخلی، استفاده از کودهای شیمیایی جهت افزایش تولید در واحد سطح رو به افزایش است. کاربرد طولانی مدت کودهای شیمیایی به ویژه کودهای نیتروژن دار، سبب اسیدی شدن خاک باغ های چای شده و سلامت و کیفیت خاک را تحت تاثیر قرار داده است. از این رو، جست وجو برای یک روش جایگزین و کارآمد که کارایی آن به اندازه کودهای شیمیایی باشد و ضررهای ناشی از مصرف بی رویه کودهای شیمیایی را جبران نماید، ضروری است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش ابتدا ریزوباکتری های بومی تثبیت کننده نیتروژن (آزوسپیریلیوم) و حل کننده فسفر از ریزوسفر گیاه چای جداسازی و سپس به عنوان کود زیستی در کشت گلدانی نهال های چای هیبرید چینی در پژوهشکده چای کشور در سال 1400 مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایش در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با آرایش فاکتوریل در سه تکرار اجرا شد. فاکتورهای آزمایش شامل pH خاک در دو سطح (65/4 و 21/5) و تیمارهای کودی در پنج سطح شامل شاهد منفی (B)، کود شیمیایی بر اساس آزمون خاک (C)، کود زیستی باکتری تثبیت کننده نیتروژن (BN)، کود زیستی باکتری حل کننده فسفر (BP) و کود زیستی دارای باکتری های تثبیت کننده نیتروژن و حل کننده فسفر (BNP) بودند. پس از گذشت سه ماه از کشت نهال چای در گلدان-ها پیامد استفاده از این کودهای زیستی بر ویژگی های خاک و رشد گیاه چای مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    مقدار pH خاک در تمامی تیمارهایی که کود زیستی دریافت نمودند نسبت به تیمارهای شاهد و کود شیمیایی بیشتر بود. بیشترین و کمترین مقدار نیتروژن خاک به ترتیب در تیمارهای BNP وB مشاهده شد. بیشترین مقدار فسفر فراهم خاک در تیمار BNP مشاهده شد که البته اختلاف معنی داری با تیمار و BN نداشت. مقدار پتاسیم قابل جذب خاک در تیمارهای دریافت کننده کود زیستی و شیمیایی اختلاف آماری معنی داری را نشان نداد. بیشترین و کمترین مقدار وزن تر، وزن خشک و محصول به ترتیب در تیمارهای BNP و B مشاهده شد. بیشترین محتوای نیتروژن و فسفر گیاه به ترتیب مربوط به تیمارهای BNP (8/4 درصد) و BP (24/0 درصد) بود. محتوای پتاسیم گیاه در تیمارهای کود زیستی بیشتر از تیمار شاهد بود، اگرچه درصد پتاسیم در تمامی تیمارهای کود زیستی از تیمار کود شیمیایی کمتر بود.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش، تیمار کودهای زیستی باکتری آزوسپیریلیوم و حل کننده فسفر به ترتیب سبب افزایش محتوای نیتروژن و فسفر گیاه چای و خاک زیرکشت آن شدند و کاربرد هم زمان آن ها سبب افزایش کارایی هردو شد. بنابراین، از آن جا که این باکتری ها سبب بهبود رشد گیاه و ویژگیهای خاک شدند به نظر می رسد رایزوباکترهای بومی جداشده از ریزوسفر چای پتانسیل استفاده در باغ های چای به عنوان کود زیستی را در راستای کشاورزی پایدار داشته باشند. اگرچه بررسی طولانی مدت در شرایط مزرعه طی چند دوره ی رشد و همچنین فصول مختلف سال برای ارزیابی های بیشتر مورد نیاز است.

    کلیدواژگان: Azospirillum، باکتری های محرک رشد گیاه، ریزوباکتری، کود زیستی
  • سیده سرور حسینی، رویا زلقی*، نعیمه عنایتی ضمیر، محمد فیضیان صفحات 45-62
    سابقه و هدف

    به دلیل کم بودن میزان بارش و پوشش گیاهی و نیز استفاده کم از کودهای آلی، خاک های ایران دارای مقدار ماده آلی پایینی بوده که کمیت و کیفیت تولیدات کشاورزی را تحت تاثیر قرار می دهد. لجن فاضلاب پسماندی آلی است که در برخی مناطق به عنوان کود در کشاورزی استفاده می شود و می تواند سبب بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شود و همچنین باعث افزایش غلظت عناصر غذایی ضروری پرمصرف و کم مصرف موردنیاز برای رشد گیاه می شود. ذرت با نام علمیZea mays گیاهی C4 و گرمسیری و نیمه گرمسیری است که یکی از مهمترین غلات دنیا بوده و نیاز غذایی بالایی نیز دارد. تلقیح گیاه با ریزجانداران همزیست به ویژه قارچ های همزیست ریشه، توانایی گیاهان را برای جذب بهتر آب و مواد غذایی و مبارزه با تنش های محیطی افزایش داده و باعث بهبود رشد و سلامت گیاه می شود. از این رو در مطالعه حاضر تاثیر قارچ های همزیست ریشه در کشت ذرت بر جذب برخی عناصر ریزمغذی و فسفر با افزودن لجن فاضلاب تصفیه شده بررسی شد.

    مواد و روش‎ها: 

    یک نمونه خاک سطحی از مزرعه کشاورزی دانشگاه لرستان تهیه شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی شامل 1) تلقیح میکروبی خاک در سه سطح (بدون مایه زنی، مایه زنی با Rhizophagos intraradices و مایه زنی با Serendipita indica) و 2) لجن فاضلاب (صفر و دو درصد وزنی) در سه تکرار تحت شرایط گلخانه ای اجرا گردید. بذر ذرت در گلدانهای 4 کیلوگرمی کشت شد و بعد از 3 ماه، مقدار غلظت عناصر فسفر، مس، روی، آهن و منگنز در اندام هوایی و ریشه گیاه اندازه گیری شد. همچنین برخی ویژگی های میکروبی (تنفس پایه و کربن زیتوده میکروبی و فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی) در خاک اندازه گیری شد.

    یافته‏ ها: 

    نتایج نشان دهنده تاثیر مثبت افزودن لجن و مایه زنی قارچی بر غلظت عناصر در گیاه بود. پارامترهای بیولوژیک خاک با افزودن 2 درصد لجن به طور معنی داری (p<0.05) نسبت به خاک بدون لجن افزایش یافتند: تنفس خاک (33 درصد)، کربن زیتوده میکروبی (38 درصد) و فعالیت فسفاتاز اسیدی (35 درصد) و قلیایی (5/6 درصد). همچنین تلقیح قارچی به طور معنی داری موجب افزایش غلظت فسفر و عناصر ریزمغذی در ریشه و اندام هوایی گیاه شد. میان دو قارچ تفاوت معنی داری دیده نشد تنها در مورد غلظت روی در ریشه، گیاهان مایه زنی شده با قارچ R. intraradices نسبت به S. indica غلظت بالاتری را نشان دادند. همبستگی مثبتی بین فسفر قابل دسترس با ماده آلی خاک، زیتوده گیاه و فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی وجود داشت.

    نتیجه‏ گیری:

     نتایج نشان دهنده تاثیر مثبت استفاده از لجن فاضلاب تصفیه شده در سطح دو درصد و نیز مایه زنی قارچ های همزیست ریشه در جذب فسفر و عناصر ریزمغذی به گیاه و بهبود ویژگی های رشدی گیاه و نیز بهبود ویژگی های بیولوژیک خاک مانند کربن زیتوده میکروبی و فعالیت آنزیم فسفاتاز شد. هر دو قارچ عملکرد مشابه وخوبی داشتند ولی با توجه به اینکه تکثیر S. indica راحت تر می باشد توصیه می شود از این قارچ به عنوان محرک رشد گیاه و کمک کننده به جذب فسفر بهره گیری شود و مصرف کود فسفره کم شود. در این تحقیق از لجن تصفیه شده فاضلاب در مقدار کم (2 درصد) استفاده شده و بایستی دقت نمود که استفاده از لجن تصفیه نشده و مقادیر بالاتر لجن ممکن است خطر آلودگی میکروبی و مشکلات مربوط به خود را داشته باشد.

    کلیدواژگان: عناصر ریزمغذی، فسفر، قارچ میکوریز، لجن تصفیه شده، ویژگی های زیستی خاک
  • زانیار امیری*، فرهاد خرمالی، مانفرد فرشن، مارتین کهل، کریستین زیدن صفحات 63-74
    زمینه و هدف

    در طول دوره کواترنر، مناطق میانی تا عرض جغرافیایی بالا تحت تاثیر رسوب لس قرار گرفتند. در نواحی شمالی و شمال شرقی ایران، نهشته های لس قابل توجهی وجود دارد که در امتداد دامنه شمالی رشته کوه های البرز و فلات لسی ایران پراکنده شده است. درون این نهشته های لس، پالیوسول هایی هستند که در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب (دوره بین یخبندان) تشکیل شده اند. این پالیوسول ها تغییرات اقلیمی و محیطی رخ داده در دوره کواترنر را نشان می دهند. درک رابطه بین رسوب لس و تشکیل پالیوسول ها می تواند بینش قابل توجهی را در مورد فرایند هایی که باعث تغییرات در آب وهوای جهانی می شود و چگونگی تاثیر آن ها بر زمین و اکوسیستم ارایه دهد. بررسی ها نشان داده است که رسوبات لسی و خاک های مشتق از آن غلظت های متفاوتی از کانی های آهن دار مانند هماتیت، اکسی-هیدروکسید آهن و گوتیت را در خود دارند. کانی های آهن دار به تغییرات محیطی بسیار حساس هستند و بررسی تغییرات این کانی ها در توالی های لس-پالیوسول می تواند شاخصی ارزشمند برای مطالعه تغییرات محیطی گذشته باشد. دو کانی اصلی که باعث ایجاد تغییر رنگ پذیرفتاری مغناطیسی در توالی های لس-پالیوسول می شوند گوتیت و هماتیت است. بنابراین بررسی این توالی ها از جنبه پارامترهای مغناطیسی و رنگ سنجی این امکان را فراهم می کند که تغییرات محیطی و اقلیمی گذشته را در توالی های لس-پالیوسول شناسایی کرد. هدف اصلی این تحقیق بررسی تغییرات اکسیدهای آهن در توالی لس-پالیوسول بلوچ آباد در شرق استان گلستان با استفاده از تکنیک های رنگ سنجی و پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به دما به منظور ارایه اطلاعات کافی برای بازسازی شرایط اقلیمی گذشته در طول شکل گیری پالیوسول ها است.

    مواد و روش ها

    نمونه برداری از توالی لس-پالیوسول بلوچ آباد در شرق استان گلستان، برای هر افق لس و پالیوسول انجام شد. بررسی رنگ سنجی و پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به دما به ترتیب برای 1345 و 24 نمونه در موسسه لیاگ، آلمان انجام شد. رنگ سنجی با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در محدوده نور مریی و پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به دما نیز در محدوده دمایی 20 تا 700 درجه سانتی گراد در محیط حاوی گاز آرگون برای جلوگیری از اکسیداسیون انجام شد.

    نتایج و بحث:

     از جمله نتایج این مطالعه می توان به شناسایی کانی های آهن دار در نمونه های لس و پالیوسول با استفاده از آنالیز رنگ سنجی اشاره کرد. کانی های آهن دار مانند هماتیت، گیوتیت و ماگهمیت را به ترتیب می توان در طول موج های 565، 435 و 595 نانومتر شناسایی کرد. نتایج رنگ سنجی نشان داد که نسبت هماتیت به گیوتیت پالیوسول ها در مقایسه به رسوبات لسی در منطقه مورد مطالعه افزایش داشته است که نشان دهنده افزایش بارندگی و رطوبت خاک در دوران بین یخچالی است. منحنی گرمایشی (پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به دما) نمونه های لس در دمای 590-560 درجه سانتی گراد کاهش شدیدی را نشان داد به دلیل وجود کانی مگنتیت در این نمونه ها است. در حالیکه این اتفاق در پالیوسول ها در دمای 350-300 درجه سانتی گراد رخ می دهد که به دلیل از بین رفتن کانی ماگهمیت تشکیل شده در دوران بین یخچالی است. نتایج نشان داد که هرچه مقدار کاهش منحنی گرمایشی در پالیوسول ها بیشتر باشد نشان دهنده افزایش شدت فرایندهای خاکساز است.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که کانی های آهن دار مانند مگنتیت، ماگهمیت، هماتیت و گیوتیت در لس و پالیوسول ها نقش مهمی در ایجاد خواص مغناطیسی و رنگ خاک دارند. همچنین افزایش حضور هماتیت و ماگهمیت در پالیوسول ها نشان دهنده افزایش شدت فرآیندهای خاکسازی و رطوبت در زمان تشکیل پالیوسول ها است. نتایج این تحقیق نشان داد که تکنیک رنگ سنجی و در کنار پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به دما می تواند یکی از روش های سریع و دقیق در مطالعه و شناسایی پالیوسول ها باشد.

    کلیدواژگان: کواترنر، تغییر اقلیم، لس، اکسید آهن
  • الهام سلیمانی ساردو*، محمدهادی فرپور، مجید محمودآبادی، اعظم جعفری صفحات 75-96
    مقدمه

    تغییر و تحول خاک ها در طول تکامل آن ها بر ترکیبات کانی شناسی، خصوصیات میکرومورفولوژیکی و میزان پذیرفتاری مغناطیسی خاک ها تاثیر می گذارد. بنابراین به منظور تکمیل مطالعات موروفولوژی و تکامل خاک ها بهره گیری از مطالعات میکرومورفولوژی برای مطالعه رده بندی و مدیریت خاک ضروری می باشد. بررسی کانی شناسی برای فهم چگونگی تشکیل خاک نیز امری ضروری است. ویژگی های مغناطیسی خاک، بازتابی از برهم کنش های پیچیده شیمیایی، زمین شناسی و زیستی موجود در آن می باشند؛ بنابراین آگاهی از عوامل موثر بر پذیرفتاری مغناطیسی خاک به درک و تفسیر هرچه بهتر نتایج کمک می کند. بررسی پذیرفتاری مغناطیسی به پدولوژی، نقشه برداری خاک، تغییرات فرایندهای خاک، تاثیر مواد مادری، فهم فرایندهای رسوبی، شرایط زهکشی خاک، آلودگی خاک، تفکیک و شناسایی محدوده های خاک خدمت کند. مطالعه حاضر با هدف بررسی تغییرات میزان پذیرفتاری مغناطیسی، کانی شناسی رس و میکرومورفولوژی متاثر از تشکیل و تحول خصوصیات خاک انجام گرفته است.

    مواد و روش ها

    تعداد هفت خاکرخ در منطقه مطالعاتی، در کاربری بایر و واحدهای فیزیوگرافی تپه، دشت دامنه ای، دشت آبرفتی و اراضی پست در دو بخش مواد مادری آذرین و رسوبی حفر و تشریح شدند. پس از نمونه برداری از افق های ژنتیکی هر کدام از خاکرخ ها، اندازه گیری خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن ها با استفاده از روش های استاندارد انجام شد. غلظت آهن پدوژنیک (Fed) و بی شکل (Feo) با استفاده از دستگاه جذب اتمی Vario (AAS) تعیین گردید. همچنین، کلوخه های دست نخورده خاک برای تهیه مقاطع نازک و مطالعات میکرومورفولوژی انتخاب شدند. از طرف دیگر، سه نمونه خاک برای آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) تهیه گردید. برای تعیین نوع کانی های رسی از روش های جکسون (1975) و کیتریک و هوپ (1963) به منظور حذف املاح محلول، کربنات ها، مواد آلی و آهن و جداسازی ذرات رس استفاده گردید. در نهایت، پذیرفتاری مغناطیسی نمونه های خاک با استفاده از دستگاه Bartington MS2 dual frequency sensor و حسگر MS2B در دو فرکانس بالا (در 6/4 کیلوهرتز) و پایین (در 46/0 کیلوهرتز) اندازه گیری شد.

    بحث و نتایج

    در خاکرخ های مورد مطالعه، فرایندهای شور شدن، انتقال مکانیکی مواد و آبشویی و تجمع گچ و کربنات ها مشاهده گردید. با توجه به حضور افق های مشخصه کلسیک، ژیپسیک، سالیک، آرجیلیک و ناتریک، خاک ها در رده اریدی سول (سامانه رده بندی خاک امریکایی) و گروه های مرجع سولونچاک، سولونتز، کلسی سول و ژیپسی سول (سامانه WRB) قرار می گیرند. حضور گچ، کربنات ها، شوری، تجمع رس و مشاهده افق آرجیلیک، سبب کاهش می شود. توالی های مشاهده شده از پوشش رس و کربنات ها در حاشیه حفرات می تواند دلیل وجود توالی دوره های ترسالی و خشکسالی از زمان گذشته باشد. مقادیر پذیرفتاری مغناطیسی اندازه گیری شده در نمونه ها از 3/4 تا 1264 (10-8 m3 kg-1×) متغیر می باشد. در بررسی مقاطع نازک نیز فراوانی اشکال مختلف و پرشدگی گچ، پوشش ها و تجمعات رسی و کربنات های در حال تجزیه غالب می باشد. کانی های مونت موریلونیت، کلریت، ایلیت، کایولینیت، کوارتز و ورمیکولیت در خاکرخ های مورد مطالعه مشاهده شد. کلریت و ایلیت کانی غالب بخش رس این خاکرخ ها می باشند. با توجه به انقطاع های مشاهده شده در خاکرخ 2، احتمال وجود دوره مرطوب در گذشته، دور از انتظار نخواهد بود. رطوبت سبب خروج پتاسیم و تبدیل کانی های ایلیت و کلریت به ورمی کولیت می شود . غالبیت ایلیت و کلریت در سایر خاکرخ های مطالعاتی می تواند شاهدی بر احتمال آغاز هوادیدگی و تکامل خاکرخ ها باشد.

    نتیجه گیری

    تغییر در مقادیر با تغییر عمق و همسو با تغییر خصوصیات فیزیکوشیمیایی مشاهده گردید؛ به طوری که مقادیر در حضور افق آرجیلیک، مقادیر گچ، کربنات کلسیم و شوری کاهش محسوسی نشان داد. منشا اغلب کانی های رسی موجود، موروثی و به ندرت حاصل فرایندهای خاکسازی می باشد. همچنین، بین مقادیر و آهن، رابطه مستقیم مشاهده شد. به طور کلی، نتایج بیانگر جوانی و آغاز مراحل تکامل خاکرخ های مورد مطالعه می باشد که خاکرخ 2 با وجود خاک چندتشکیلی و افق های مدفون قدیمی، یک مورد استثنا می باشد.

    کلیدواژگان: ایران مرکزی، پوشش رسی، رده بندی خاک، زمین شناسی، شکل های آهن
  • سارا حسینی، مجید حجازی مهریزی*، مهدی سرچشمه پور، مجید فکری صفحات 97-113
    سابقه و هدف

    به دلیل کمبود منابع آبی مناسب و کیفیت پایین خاک (شوری بالا، مواد آلی کم و کمبود عناصر غذایی گیاهی)، افزایش اراضی زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک با چالش های جدی مواجه شده است. استفاده از اصلاح کننده های آلی به عنوان یک استراتژی حیاتی برای تولید گیاه در چنین خاک هایی شناخته شده است. امروزه هیومیک اسید به عنوان یکی از کودهای سازگار با محیط زیست شناخته شده است که نه تنها کیفیت خاک را حفظ می کند، بلکه نقش بسزایی در افزایش تولید محصولات کشاورزی با کیفیت بالا دارد. مطالعه حاضر به منظور استخراج هیومیک اسید از دو منبع کود گاوی و گوسفندی و مقایسه اثر آن بر ویژگی های رویشی ذرت و اشکال فسفر معدنی در خاک آهکی در مقایسه با هیومیک اسید تجاری انجام شد.

    مواد و روش‎ها: 

    سنتز 25 کیلوگرم کود گوسفندی و گاوی از مزرعه دانشگاه شهید باهنر کرمان جمع آوری و به مدت سه ماه به صورت جداگانه در شرایط کنترل شده کمپوست شد. استخراج هیومیک اسید از کود کمپوست شده با استفاده از هیدروکسید سدیم 5/0 نرمال در نسبت 1 به 10 (ماده آلی به استخراج کننده) در یک محیط تاریک و در شرایط عدم حضور اکسیژن انجام شد. برخی ویژگی های شیمیایی و ساختاری هیومیک اسید استخراج شده مانند pH، EC، ترکیب عنصری و گروه های عاملی تعیین شد. برای بررسی تاثیر هیومیک اسید استخراجی بر رشد ذرت و شکل های فسفر معدنی، یک طرح کاملا تصادفی با 7 تیمار شامل سطوح 1/0 و 2/0 درصد هیومیک اسید استخراجی از کود گاوی، سطوح 1/0 و 2/0 درصد هیومیک اسید استخراجی از کود گوسفندی، سطوح 1/0 و 2/0 درصد هیومیک اسید تجاری به همراه یک تیمار شاهد در چهار تکرار طراحی شد. نهال های ذرت در گلدان های تیمار شده با سطح مختلف هیومیک اسید کاشته و به مدت 70 روز در شرایط کنترل شده گلخانه نگهداری شدند. در زمان برداشت، وزن تازه و خشک شاخسار و ریشه اندازه گیری شد. شکل های فسفر معدنی درخاک شامل فسفر قابل استخراج با آب، قابل استخراج با بیکربنات سدیم، قابل استخراج با هیدروکسید سدیم و قابل استخراج با اسید کلریدریک نیز پس از برداشت ذرت تعیین شد.

    یافته ‏ها:

     نتایج نشان داد که هیومیک اسید استخراجی از کود گاوی و گوسفندی دارای pH اسیدی تر و EC بالاتری در مقایسه با هیومیک اسید تجاری بودند. حضور گروه های عامل هیدروکسیل فنولی، کربوکسیل و حلقه های آروماتیک در اسیدهای استخراجی و هیومیک اسید تجاری بر اساس نتایج طیف سنجی مادون قرمز به اثبات رسید. بر اساس نتایج کشت گلخانه-ای، تنها سطح 1/0 درصد از هیومیک اسید تجاری تاثیری بر وزن تازه و خشک شاخسار ذرت نداشت، در حالی که سایر اسیدهای استخراجی، به ویژه اسید هیومیک استخراجی از کود گوسفندی، هر دو ویژگی رویشی ذرت را ارتقا دادند. در تمامی تیمارها توزیع کلی شکل-های فسفر معدنی به صورت HCl-P> NaHCO3-P> NaOH-P> H2O-P بود. کاربرد سطوح 1/0 و 2/0 درصد هیومیک اسید به ویژه اسید استخراجی از کود گوسفندی توانست سهم بخش های قابل دسترس تر فسفر معدنی در خاک شامل H2O-P و NaHCO3-P را افزایش دهد.

    نتیجه ‏گیری:

     با توجه به این که هیومیک اسیدهای استخراجی از کودهای دامی کیفیت بهتری از هیومیک اسید تجاری داشته و به طور موثرتری سبب افزایش رشد ذرت و شکل های قابل دسترس فسفر معدنی درخاک شدند، از این منابع می توان جهت استخراج و تولید کودهای بر پایه هیومیک اسید بهره گرفت. به طور کلی، سطح 2/0 درصد هیومیک اسید استخراجی از کود گوسفندی در مقایسه با سایر تیمارها نقش موثرتری در افزایش شکل های قابل دسترس فسفر در خاک و افزایش رشد گیاه ذرت داشت.

    کلیدواژگان: کشاورزی پایدار، کودهای بیولوژیک، کیفیت خاک، مدیریت ضایعات، هوموس
|
  • Fateme Bagheri, Jila Baharlouei *, Elham Chavoshi, Banafshe Khalili Pages 1-22
    Background and objectives

    Considering the two environmental problems that have plagued the northern provinces of the country in the recent years, they include a high volume of waste after harvesting rice and the excessive growth of azolla fern and the waste after collecting it from the surface waters. This research was carried out in the production of biological conditioners from these wastes and their effect on improving and strengthening the soil edge of the Anzali lagoon. Therefore, biochars have been prepared from azolla fern and rice husk and azolla compost was also prepared as biologicalal conditioners. The effect of these three conditioners on the chemical characteristics of the soil at the edge of the lagoon were investigated. This is the first time that two environmental problems (azolla fern and rice wastes) have been used as an opportunity to improve and strengthen the soils of the region.

    Materials and methods

    For this research, at first, soil samples were taken from the edge of the lagoon. After producing the remedial treatments (rice husk biochar, azolla biochar and azolla compost), they were mixed with the soil sampled from the edge of the lagoon at three levels of 0 (control), 2 and 4% and the treatment was carried out. The samples were incubated in closed incubation containers of 1 kg for a period of six months and the treatments were prepared in 3 repetitions. At the end of the incubation period, the chemical characteristics of the soil including: acidity, electrical conductivity, cation exchange capacity, percentage of organic matter, percentage of organic carbon, and amount of: calcium, magnesium, sodium, potassium, phosphorus, and nitrogen, were measured. This research was conducted as a factorial experiment and in the form of a completely randomized design.

    Results

    The results of the analysis of variance showed that the effect of the type of biochar and its level, as well as their mutual effect on all the examined characteristics, was significant at the 1% level compared to the control sample. Among the remedial treatments, biochar azolla treatment recorded the best result compared to other remedial treatments with the highest increasing performance on the available phosphorus, nitrogen, sodium, magnesium, organic matter percentage and pH. After that, azolla compost remedial treatment with high increase performance on available potassium, electrical conductivity and cation exchange capacity recorded a better result. The best performance of the modifying treatments was mainly observed at the level of 4 mass percent of the treatment mixed with the soil. By increasing the level of the modifier compound with soil, a significant increase was observed at the level of 5% in all the measured characteristics and elements.

    Conclusion

    The results of the analysis of variance of the effect of time, biochar type, level of polluted water and level of biochar on all the investigated parameters showed a significant effect at the 1% level compared to the control sample. According to the results of this research, by using biological conditioner such as biochar and compost, it can be seen reducing the amount of agricultural waste and the problems caused by them (depositing, burying and burning them), we can use these problems as an opportunity. Used to modify, strengthen and improve the chemical properties of soils.

    Keywords: azolla biochar, azolla compost, Incubation, rice husk biochar, Organic modifier
  • Mohammad Alikhah, Nasrin Ghorbanzadeh, MohammadBagher Farhangi, Maryam Khalili Rad, Ehsan Kahneh Pages 23-43
    Background and objectives

    Considering the high demand for tea in Iran and the insufficient local production, the use of chemical fertilizers to enhance production per unit area is increasing. The long-term use of chemical fertilizers, especially nitrogen fertilizers, in tea gardens has led to soil acidification which in turn impacted the soil quality and health. Therefore, searching for an alternative method that is as efficient as chemical fertilizers and compensates for the disadvantages caused by the excessive use of chemical fertilizers is essential in tea gardens nutrition

    Materials and methods

    In this research, native nitrogen-fixing (Azospirillum) and phosphorus solubilizing rhizobacteria were isolated from the rhizosphere of tea plants and then used as biofertilizers for cultivation of Chinese hybrid tea seedlings at tea research center in 1400 under pot experiment. This experiment was conducted in a randomized complete block design with factorial arrangement and three replications. The factors include pH of soil at two levels (4.65 and 5.21), and fertilizer treatments at five levels including blank (B), control; where chemical fertilizer was applied based on soil analysis (C), nitrogen fixing bacteria was applied as biofertilizer (BN), phosphorus solubilizing bacteria was applied as biofertilizer (BP), and nitrogen fixing and phosphorus solubilizing bacteria were applied as biofertilizer (BNP). After three months of tea planting, the effect of applied biofertilizers on soil biochemical characteristics and yield of tea plant were investigated.

    Results

    The soil pH values in all treatments that received biofertilizers were higher than that of the blank and control treatments. The highest and the lowest soil nitrogen (N) content were observed in BNP and B treatments, respectively. The highest content of soil phosphorus (P) was observed in BNP treatments, which P content in this treatment with BN was not significantly different. The soil available potassium content in treatments that receiving bio and chemical fertilizers did not show a statistically significant difference. The highest and the lowest values of fresh weight, dry weight and yield were observed in BNP and B treatments, respectively. The highest content of N and P in plant were observed in BNP (4.8%) and BP (0.24%) treatments, respectively. The potassium content of plant in treatments that received biofertilizers was lower than B, while the potassium content in all biofertilizer treatments were higher than that of the control.

    Conclusion

    In this study biofertilizer treatments, Azospirillum and phosphorus solubilizing bacteria, increased the nitrogen and phosphorus contents in tea plant and soil, respectively. Since these bacteria improved plant growth and soil properties, it seems that native rhizobacteria isolated from tea rhizosphere have the potential to be used as biofertilizers in tea gardens in line with sustainable agriculture. Although, long term investigation during the several growth periods and different seasons of the year is needed for further evaluations.

    Keywords: Azospirillum, Biofertilizer, Plant growth promoting bacteria, rhizobacteria
  • Seyedeh Soror Hoseini, Roya Zalaghi *, Naeimeh Enayatizamir, Mohammad Feizian Pages 45-62
    Background and Objectives

    Due to the low amount of rainfall and vegetation and the low use of organic fertilizers, Iran's soils have a low amount of organic matter, which affects the quantity and quality of agricultural products. Sewage sludge is an organic waste that is used as fertilizer in agriculture in some areas and can both improve the physical and chemical properties of the soil and increase the concentration of macro- and micro-nutrients that are essential for plant growth. Maize, Zea mays, is a tropical and subtropical four-carbon plant that is one of the most important grains in the world and has high nutritional requirements. Plant inoculation with symbiotic microorganisms, especially roots symbiotic fungi, could increases the ability of plants to better absorb water and nutrients, fight against environmental stresses, and improve plant growth and health. Therefore, in the present study, the effects of sewage sludge application adjust by inoculation with root endophytic fungi in maize cultivation on the uptake of some micronutrients and phosphorus was investigated.

    Materials and Methods

    A surface soil sample (0 to 30 cm) was prepared from the agricultural farm of Lorestan University. A factorial experiment in the form of a completely randomized design including soil microbial inoculation at three levels (no inoculation, inoculation with Rhizophagos intraradices, and inoculation with Serendipita indica) and sewage sludge (zero and 2 percent; w/w) was performed in three replicates under greenhouse conditions. Maize seeds were grown in 4 kg pots and after 3 months, the concentration of phosphorus, copper, zinc, iron and manganese elements in the shoot and root of the plant were measured. Also, some microbial characteristics (respiration, microbial carbon biomass, and acid and alkaline phosphatase activity) were measured in the soil.

    Results

    The results showed the positive effect of both applications of sewage sludge and microbial inoculation on the concentration of elements in the plant. Biological parameters significantly increased (p< 0.05) with the application of 2 % sewage sludge: soil respiration (33 %), microbial carbon biomass (38 %), acid phosphatase (35 %), and alkaline phosphatase (6.5 %). Also, fungal inoculation significantly increased the concentration of phosphorus and micro-nutrients in the roots and shoots of the plant. There were no significant differences between the applications of the two symbiotic fungi; the only exception was the Zn concentration of root that was higher in treatments inoculated with R. intraradices than in treatments inoculated with S. indica. There was a positive correlation between available phosphorus with soil organic matter, plant biomass, and acid and alkaline phosphatase activity.

    Conclusion

    The results showed the positive effect of using purified sewage sludge at the level of two percent and inoculation of root endophytic fungi in the uptake of phosphorus and micronutrients by the plant, improving plant growth characteristics, and improving soil biological characteristics such as microbial carbon biomass and phosphatase enzyme activity. Inoculation with both symbiosis fungi was similar, but regarding this point that reproduction of S. indica is simpler, so it is recommended as a plant-promoting fungi that could reduce the application of P fertilizers and help the plant to uptake more P from soil. In this research, refined sewage sludge was used in low content (2 %), so it is essential to pay attention to the application of unrefined or higher amounts of sewage sludge that may result in microbial contamination or future problems.

    Keywords: Biological properties of soil, Micro-nutrients, Mycorrhizal fungi, Phosphorus, Refined sewage sludge
  • Zaniar Amiri *, Farhad Khormali, Manfred Frechen, Martin Kehl, Christian Zeeden Pages 63-74
    Background and objectives

    During the Quaternary period mid to high-latitude areas were affected by loess deposition. In Iran's northern and northeastern regions, significant loess deposits are prevalent and distributed throughout the Iranian Loess Plateau and along the northern foothills of the Alborz Mountains. Intercalated within these loess deposits are paleosols, formed during warm and moist climatic conditions (interglacial period). These paleosols offer an opportunity to study the climatic and environmental changes that occurred during the Quaternary period. Understanding the relationship between loess deposition and paleosol formation can offer significant insights into the mechanisms that drive changes in global climate and how they affect the Earth's geology and ecosystems. Studies have shown that loess sediments and loess-derived soils contain different concentrations of iron minerals such as hematite, iron oxyhydroxide, and goethite. These minerals are highly sensitive to environmental changes, and evaluating the changes of these minerals in loess-paleosol sequences can be a valuable indicator for studying paleoenvironmental changes. The two main minerals that cause color and magnetic susceptibility changes in loess-paleosol sequences are goethite and hematite. Therefore, the assessment of loess-paleosol sequences from the aspect of magnetic and colorimetric parameters provides the possibility to identify paleoenvironmental and climatic changes. The main goal of this research is to investigate the changes in iron oxides in the loess-paleosol sequence in the east of Golestan province using colorimetric techniques and temperature-dependent magnetic susceptibility in order to provide enough information for reconstructing the paleoclimatic conditions during the formation of paleosols.

    Material and Methods

    Sampling was performed from the loess-paleosol sequence in the eastern Golestan province, for each loess and paleosol horizon. Initial colorimetric and magnetic susceptibility measurements were carried out respectively for 1345 and 24 samples at LIAG Institute in Germany. Color measurements were carried out with a spectrophotometer machine that covered the visible light range. The temperature magnetic susceptibility was carried out using in the 20–700°Ctemperature range in an argon atmosphere to minimize oxidation.

    Results and Discussion

    According to the results of this study, we can mention the identification of iron minerals in loess and paleosol samples using colorimetric analysis. Iron minerals such as hematite, goethite, and maghemite can be detected at wavelengths 565, 435, and 595 nm, respectively. Colorimetric results showed that the ratio of hematite to goethite of paleosols has increased compared to loess sediments in the study area, which indicates the increase in precipetation and soil moisture during the interglacial period. The heating curve (temperature-dependent magnetic susceptibility) of loess samples at 560-590 degrees Celsius showed a sharp decrease due to magnetite minerals in these samples. At the same time, this happens in paleosols at a temperature of 300-350 degrees Celsius, which is due to the loss of the maghemite mineral formed during the interglacial period. The results showed that the decrease in the heating curve in paleosols indicates the increase in the intensity of soil-forming processes.

    Conclusion

    The results of this study showed that iron minerals such as magnetite, maghemite, hematite, and goethite in loess and paleosols play an important role in magnetic properties and soil color. Also, the increase in the presence of hematite and maghemite in paleosols indicates the increase in the intensity of soil formation processes and humidity during the formation of paleosols. The results of this research showed that the colorimetric technique, along with temperature-dependent magnetic susceptibility, can be one of the fast and accurate methods in studying and identifying paleosols.

    Keywords: quaternary, Climate Change, Loess, Iron oxide
  • Elham Soleimani Sardoo *, MohammadHady Farpoor, Majid Mahmoodabadi, Azam Jafari Pages 75-96
    Introduction

    Mineralogical composition, soil morphological properties, and magnetic susceptibility were affected along soil evolution in soils. That is why micromorphology helps in performing soil classification and evolution studies, as well as making soil management practices much more efficient. Clay mineralogy is a useful tool that helps in better understanding soil forming factors and processes. Soil magnetic properties are complex reflections of chemical, geological, and biological soil characteristics. Thus, knowledge about factors affecting magnetic susceptibility can help in better understanding and interpreting the results obtained in an area. Assessment of soil magnetic behavior might be used in pedology, soil mapping, investigation of soil process variations, parent material composition, sedimentary processes, soil drainage conditions, soil pollution, and separation and identification of soil unit boundaries. The present study was performed to investigate the effects of magnetic susceptibility, clay mineralogy, and micromorphology on soil characteristics, genesis, and evolution.

    Materials and methods

    Seven representative pedons were selected in sedimentary and igneous sections in uncultivated land use and physiographic units: hill, piedmont plain, alluvial plain, and lowland. Physicochemical properties measurements were performed on the collected samples from representative pedons using standard methods. The pedogenic (Fed) and amorphous (Feo) iron concentrations of the extracts were determined using a Vario Atomic Absorption Spectroscope (AAS) instrument. Undisturbed soil samples were selected for micromorphology studies and thin section preparation. Additionally, three soil samples were used for X-ray diffraction (XRD) analyses after carbonates, organic matter, and Fe were removed using Jackson (1965) and Kittrik and Hope (1963) procedures. Finally, the mass-specific magnetic susceptibility of soil samples was determined using a Bartington MS2 meter equipped with the MS2B Dual Frequency sensor, capable of taking measurements at both low (χlf at 0.46 kHz) and high (χhf at 4.6 kHz) frequencies.

    Results and discussion

    Salinization, leaching, and illuviation processes of gypsum and carbonates were observed in the studied pedons. The soils were classified as Aridisols (Soil Taxonomy system) and Solonchacks, Solonetz, Gypsisols, and Calcisols RSGs (WRB system) due to the presence of calcic, gypsic, salic, argillic, and natric diagnostic horizons. The presence of gypsum, carbonates, salt, clay accumulation, and argillic horizon reduces χlf values. The calcite coating located on the clay coating could probably be attributed to the presence of a climate with more available humidity in the past. The range of soil magnetic susceptibility was from 4.3×10-8 to 1264×10-8 m3kg-1. Gypsum infillings, different forms of gypsum, clay accumulation and coatings, and weathered calcite crystals were among the dominant micromorphological features observed in the studied pedons. Montmorillonite, chlorite, illite, kaolinite, quartz, and vermiculite minerals were observed in the studied pedons. Chlorite and illite minerals were dominant in the clay fraction of the studied soils, whereas a portion of these minerals was probably converted to vermiculite. Discontinuities observed in pedon 2 could be accounted for as proof of more available humidity in the past compared to the present time periods. Moisture has caused the removal of potassium and transformation of illite and chlorite to vermiculite. The dominance of illite and chlorite can be proof of initial weathering and evolution in the other studied pedons.

    Conclusion

    The χlf variations was related to depth trend and physicochemical properties. The χlf values showed a noticeable negative correlation with argillic horizon, gypsum content, carbonate calcium, and salinity. It seems that most of the clay minerals originated from the parent material in the present study, and pedogenic source has rarely taken place. Besides, the χlf and Fe contents were directly correlated. In general, the results indicated young soils with primary development stages in the area under study. Pedon 2 with buried polygenetic soils is an exception.

    Keywords: Central Iran, Clay Coating, Soil classification, Geology, Iron forms
  • Sara Hosseini, Majid Hejazi-Mehrizi *, Mehdi Sarcheshmehpour, Majid Fekri Pages 97-113
    Background and Objectives

    Due to the lack of suitable water resources and poor soil quality (high salinity, low organic matter, and plant nutrient deficiency), the increase of arable lands in arid and semi-arid regions has faced severe challenges. The use of organic amendments is recognized as a critical strategy for plant production in such soils. Nowadays, humic acid (HA) is known as one of the eco-friendly fertilizers that not only preserves soil quality but also plays a significant role in increasing the production of high-quality agricultural yields. The present study was conducted to extract humic acid from two sources of cattle and sheep manures and compare their effect on maize growth characteristics and inorganic phosphorus (Pi) forms in a calcareous soil compared to the commercial HA.

    Materials and Methods

    25 kg of sheep and cattle manure were collected from the farm of Shahid Bahonar University in Kerman and composted separately under controlled conditions for three months. Humic acid was extracted from composted manure using 0.5 N NaOH (1:10 material: extractant) in a dark environment under no oxygen conditions. The extracted HA's chemical and structural features, such as pH, EC, elemental composition, and functional groups, were determined. To investigate the effect of extracted humic acid on the growth of maize and soil inorganic P forms, a completely randomized design with seven treatments, including 0.1 and 0.2% of cattle manure extracted humic acid (CM-HA), 0.1 and 0.2% of sheep manure extracted humic acid (SM-HA), and 0.1% and 0.2% levels of commercial humic acid (HA), and a control treatment was designed in four replicates. The seedlings of maize were planted in treated pots and kept for 70 days under greenhouse-controlled conditions. At harvest time, the fresh and dry weights of the shoot and roots were measured. Soil Pi fractions, including H2O-extractable P, NaHCO3-extractable P, NaOH-extractable P, and HCl-extractable P, were also determined after maize harvesting.

    Results

    The results showed that commercial humic acid had the highest pH and the lowest EC compared to the extracted acids. In contrast, humic acid extracted from cattle and sheep manure was more acidic than the commercial HA. The results of FTIR indicated the presence of phenolic hydroxyl, carboxyl, and aromatic rings in the extracted and commercial humic acids. The results showed that only 0.1% of commercial humic acid had no significant effect on maize's shoot fresh and dry weight. In contrast, other extracted acids, especially SMHA, significantly increased both growth characteristics of maize. In all treatments, the overall distribution of Pi forms was HCl-P > NaHCO3-P > NaOH-P> H2O-P. The results showed that HA application at the rates of 0.1% and 0.2%, mainly extracted HA from sheep manure, increased the contribution of more labile forms of inorganic phosphorus, including H2O-P and NaHCO3-P in the soil.

    Conclusion

    Since extracted HA from sheep manure and cattle manure have better quality than commercial HA and more effectively affect the growth of maize and labile forms of Pi, these resources can be used as an alternative for HA extraction and HA-based fertilizer production. In general, 0.2% of extracted humic acid from sheep manure had a more influential role in increasing the labile P forms in the soil and the growth of maize plants compared to other treatments.

    Keywords: Bio-fertilizer, humus, Soil quality, Sustainable agriculture, Waste Management