فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال ششم شماره 4 (پیاپی 18، زمستان 1395)

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال ششم شماره 4 (پیاپی 18، زمستان 1395)

  • 166 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1396/01/06
  • تعداد عناوین: 10
|
  • جواد گیوی *، سمیه ذاکر حقیقی صفحات 1-20
    سابقه و هدف
    کانی های اولیه تشکیل دهنده سنگ گرانیت و کانی های رسی که از هوا دیدگی این کانی ها به وجود می آیند، تعیین کننده مشخصات خاک هایی می باشند که از سنگ گرانیت منشا می گیرند. مشخصات شیب از طریق تاثیر بر میزان رطوبت و دمای خاک، باعث تغییر و تحول در خاک می شوند. میزان هوا دیدگی در خاک را می توان با مناسب ترین شاخص های هوا دیدگی بیان کرد. این مطالعه جهت بررسی تشکیل خاک روی سنگ گرانیت در جهات، موقعیت ها و شکل های مختلف شیب، با استفاده از مناسب ترین شاخص هوا دیدگی صورت گرفت.
    مواد و روش ها
    توده گرانیتی قره بل طاق در غرب استان اصفهان که دارای اقلیم نیمه خشک است، قرار دارد. در هر جهت شمالی و جنوبی شیب، سه خاک رخ درشیب پشتی و سه خاک رخ در پای شیب حفر، تشریح و از آن ها نمونه برداری صورت گرفت. مشخصات فیزیکی و شیمیایی سنگ و خاک ها اندازه گیری شد. از بین هشت شاخص هوا دیدگی، آن شاخص که بیشترین ضریب همبستگی را با نسبت آهن پدوژنیک به آهن کل، درصد رس و وزن مخصوص ظاهری نشان داد، به عنوان مناسب ترین شاخص انتخاب گردید. در راستای بررسی میزان هوا دیدگی از عمق به طرف سطح خاک و در جهات، موقعیت ها و شکل های مختلف شیب، از این شاخص استفاده شد.
    یافته ها
    همبستگی بین شاخص های هوا دیدگی و نسبت آهن پدوژنیک به آهن کل و وزن مخصوص ظاهری معنی دار، ولی همبستگی بین این شاخص ها و درصد رس معنی دار نشد از بین این شاخص ها، شاخصWR مناسب ترین شاخص برای بیان شدت هوا دیدگی انتخاب شد. در فرمول این شاخص از عناصر Ca، Na و Mg به عنوان عناصر متحرک استفاده شده است. کلسیم و سدیم در ساختار پلاژیوکلاز و منیزیم در ساختمان بیوتیت حضور دارند. متوسط مقدار WR برای سنگ گرانیت، 8/15 و برای رگولیت حاصل از هوا دیدگی این سنگ، 87/10 به دست آمد. درشیب های محدب، متوسط مقدار WR، 82/14 و متوسط ضخامت رگولیت، 31 سانتی متر و درشیب های مقعر، متوسط مقدار WR، 28/13 و متوسط ضخامت رگولیت، 90 سانتی متر محاسبه گردید. در پشته شیب ها، متوسط WR، 9/13 و متوسط ضخامت رگولیت، 80 سانتی متر و در پای شیب ها، متوسط مقدار WR، 30/14 و متوسط ضخامت رگولیت، 5/32 سانتی متر به دست آمد. علت بیشتر شدن WR و کمتر شدن ضخامت رگولیت در پای شیب، وجود یک رخنمون سنگی در پای شیب شمالی می باشد. متوسط WR درشیب جنوبی 3/14 و متوسط ضخامت رگولیت، 7/43 سانتی متر و درشیب شمالی، این مقادیر به ترتیب 0/14 و 2/69 سانتی متر محاسبه شد.
    نتیجه گیری
    با توجه به اینکه منطقه موردمطالعه نیمه خشک است، میزان بارندگی در حدی است که در اثر هوا دیدگی سنگ گرانیت، کاتیون های بازی آزاد و از خاک خارج می شوند. بنابراین شاخص هایی که فرمول آن ها به صورت نسبت اکسیدهای کاتیون های بازی به اکسید یا اکسید های عناصر غیر متحرک است، به عنوان مناسب ترین شاخص ها انتخاب شدند. علاوه بر درجه و جهت شیب، شکل شیب نیز بر هوا دیدگی سنگ مادر اثرگذار است. نظر به اینکه درشیب های محدب، آب کمتر می تواند در خاک نفوذ کند، هوا دیدگی در این نوع شیب ها حداقل و درشیب های مقعر، حداکثر به دست آمد. همان گونه که انتظار می رفت، در پشته شیب جنوبی، نسبت به پای آن، هوا دیدگی کمتر شد. برخلاف انتظار، درشیب شمالی، عکس این پدیده اتفاق افتاد زیرا یک رخنمون سنگی در پای این شیب وجود دارد. در پای شیب، مقدار شیب کمتر و درنتیجه آب بیشتری در خاک نفوذ می کند و هوا دیدگی بیشتر می شود. درشیب جنوبی، میزان هوا دیدگی کمتر از شیب شمالی به دست آمد.
    کلیدواژگان: مشخصات شیب، گرانیت، شاخص هوا دیدگی
  • ایمان جوادزرین، بابک متشرع زاده *، علی احمدی صفحات 21-37
    سابقه و هدف
    گندم یکی از غلاتی است که به ویژه در کشورهای در حال توسعه و پر جمعیت دارای نقش مهمی در تامین غذای افراد جامعه است. اولین پاسخ گیاهان به محض قرار گیری در معرض سطوح بالای فلزات سنگین از جمله کادمیوم، تولید گونه های فعال اکسیژن (ROS) است.
    مواد و روش ها
    این پژوهش طی سه زمان نمونه برداری (30، 45 و 60 روز پس از کشت بذر) در دو رقم گندم نان ایرانی در قالب آزمایشی فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی در گلخانه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران اجرا شد. تیمار های آزمایش شامل چهار سطح کادمیوم صفر Cd0 (شاهد)، 25 (Cd25)، 50 ( Cd50) و 100 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیوم (Cd100) (از منبع نیترات کادمیوم) و دو رقم گندم (آزادی و الوند) بود.
    یافته ها
    نتایج این تحقیق نشان داد با افزایش سطح کادمیوم از Cd0 تا Cd50 فعالیت آنزیم SOD در هر یک از زمان های نمونه برداری در دو رقم آزادی و الوند افزایش یافت. در تیمار Cd100 فعالیت آنزیم SOD در هر دو رقم و در هر سه زمان نمونه برداری کاهش یافت. شدت کاهش در زمان سوم نمونه بردای به طور مشخص بیش از دو مرحله قبلی بود، به عنوان مثال در رقم الوند و آزادی در تیمار Cd100 نسبت به تیمار Cd50 فعالیت آنزیم SOD به ترتیب 39 و 37 درصد کاهش نشان داد. در یک زمان نمونه برداری مشخص، با افزایش سطح کادمیوم خاک، فعالیت آنزیم CAT در هر دو رقم آزادی و الوند کاهش یافت. بیشترین کاهش فعالیت این آنزیم در رقم الوند، در تیمار Cd100 نسبت به تیمار شاهد و در زمان سوم نمونه برداری با 73 درصد کاهش مشاهده شد. همانند آنزیم SOD فعالیت آنزیم POX نیز با افزایش سطح کادمیوم خاک، افزایش یافت، با این تفاوت که بر خلاف آنزیم SOD فعالیت این آنزیم به طور پیوسته روندی افزایشی تا تیمار Cd100 نشان داد. با افزایش سطح کادمیوم خاک، فعالیت آنزیم APX در هر دو رقم آزادی و الوند افزایش یافت.
    نتیجه گیری
    به طور کلی و با توجه به نتایج این تحقیق می توان گفت رقم الوند توانایی بیشتری در تجمع کادمیوم نسبت به رقم آزادی نشان داد که این خصوصیت، از دیدگاه امنیت غذایی (علی رغم تولید زیست توده بیشتر رقم الوند در مقایسه با رقم آزادی)، محدودیت به شمار می رود.
    کلیدواژگان: گندم، کادمیوم، تنش اکسیداتیو، آنزیم
  • وحید مظفری *، مرضیه رعیت پیشه صفحات 39-54
    سابقه و هدف
    پسته (Pistacia vera L.) یکی از مهم ترین محصولات باغی بوده و از اهمیت اقتصادی ویژه ای برخوردار است. اکثر باغ های پسته با آب های شور و با کیفیت پایین آبیاری می شوند که این امر، سبب کاهش تولید پسته طی سال های اخیر به ویژه در باغ های استان کرمان شده است. تنش شوری یکی از عوامل مهم کاهش قابلیت اراضی در تولید محصولات کشاورزی بوده و باعث اختلال در فرآیند های فیزیولوژیکی گیاه و در نهایت کاهش رشد و عملکرد می شود. با وجود این که تحقیقاتی بر روی اثر زئولیت طبیعی بر برخی خصوصیات گیاهان انجام شده، ولی اطلاعاتی در مورد اثر زئولیت غنی شده به عنوان یک کود کند رها و یا اصلاح کننده خاک بر گیاه پسته تحت شرایط شور در منابع وجود ندارد. هدف این تحقیق بررسی اثر زئولیت غنی شده با کلسیم بر روی برخی خصوصیات فیزیولوژیک دانهال پسته تحت تنش شوری می باشد.
    مواد و روش ها
    به منظور بررسی پاسخ دانهال های پسته به سطوح شوری و زئولیت، آزمایشی در محیط کشت پرلیت و به صورت فاکتوریل، در قالب طرح کاملا تصادفی و با سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان انجام شد. تیمارها شامل سه سطح زئولیت غنی شده با کلسیم (0، 10 و 20 درصد وزنی) و چهار سطح کلرید سدیم (0، 75، 150 و 225 میلی مولار) بودند. در هر گلدان تعداد 5 بذر جوانه زده در عمق 3 سانتی متری کشت گردید. برای آبیاری گلدان ها از محلول غذایی هوگلند استفاده شد. در هفته نهم پس از کاشت، آبشویی گلدان ها با آب مقطر انجام گرفت و طبق نقشه طرح، تیمار های کلرید سدیم (0، 75، 150 و 225 میلی مولار) که به صورت محلول تهیه شده بود، طی دو مرحله و به فواصل زمانی یک هفته، به گلدان ها اضافه شد. شاخص کلروفیل فلورسانس (Fv/Fm) در 3 زمان (هفته های دوازدهم، نوزدهم و بیست و چهارم پس از کاشت)، غلظت کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئیدها، پرولین و پروتئین اندازه گیری گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که با افزایش سطوح شوری غلظت کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل با کاهش معنی داری روبه رو گردیدند. کاربرد 10 درصد وزنی زئولیت سبب افزایش 68 درصدی کلروفیلb گردید. شوری هم چنین باعث کاهش شاخص کلروفیل فلورسانس و پروتئین گردید، به گونه ای که با افزایش شوری به 225 میلی مولار شاخص کلروفیل فلورسانس حدود 8 درصد و پروتئین حدود 37 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت. شوری باعث افزایش پرولین برگ گردید. کاربرد زئولیت غنی شده با کلسیم سبب افزایش پارامترهای ذکر شده گردید، به طوری که با افزایش 10 درصد وزنی زئولیت غنی شده به محیط کشت، غلظت پرولین و پروتئین به ترتیب 100 و 5/19 درصد افزایش یافت.
    نتیجه گیری
    در مجموع می توان چنین نتیجه گیری نمود که زئولیت غنی شده با کلسیم (غلظت 10 درصد وزنی)، توانایی دانهال‏های پسته را در مقاومت به تنش شوری افزایش داد.
    کلیدواژگان: پروتئین، پرولین، زئولیت غنی شده با کلسیم، کلروفیل فلورسانس، کلرید سدیم
  • یاسر صفری*، محمد امیر دلاور، عیسی اسفندیارپور بروجنی، حمیدرضا اولیایی، محمدحسن صالحی صفحات 56-70
    سابقه و هدف
    همگام با رشد روزافزون صنعت و فناوری، ورود آلاینده های زیست محیطی و در صدر آن ها فلزات سنگین به خاک ها، موجب نگرانی های رو به رشد جامعه جهانی پیرامون خطرات احتمالی آلودگی منابع خاک شده است. نظر به تعدد منشاهای ورود فلزات سنگین آلاینده به خاک، این عناصر خطرناک اغلب همراه با هم در محیط خاک یافت می شوند و در نتیجه، ارزیابی صحیح خطر آلودگی های زیست محیطی، مستلزم توجه هم زمان به تمامی آلاینده های موجود است. در پژوهش حاضر به منظور ارائه تصویری از آلودگی کلی خاک در منطقه شهرک صنعتی تخصصی روی زنجان، از راهکار امتیازهای محدودیتی برای تلفیق نقشه های تک عنصری فلزات سنگین استفاده شد.
    مواد و روش ها
    برای انجام این پژوهش، 85 نمونه خاک سطحی (صفر تا 20 سانتی متر) در قالب یک الگوی شبکه ای منظم برداشت و غلظت کل فلزات روی، سرب و کادمیم در آن ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. به منظور بررسی الگوی پراکنش مکانی عناصر مختلف، اقدام به درون یابی مقادیر این عناصر با استفاده از تخمین گر کریجینگ معمولی در محیط نرم افزاری ArcGIS 10.1 شد. برای انعکاس خطر آلایندگی عناصر موردبررسی، ابتدا مقادیر غلظت کل عناصر اندازه گیری شده، بر اساس حدود مجاز و خطرساز هر یک از عناصر به کمک یک معادله نمایی به امتیاز محدودیتی تبدیل شدند. سپس، مجموع امتیازهای محدودیتی عناصر در نقاط مشاهده ای محاسبه شد و با منظور داشتن آن به عنوان یک متغیر محیطی، مقادیر این شاخص در فضای نمونه برداری برآورد و در نهایت، پهنه بندی گردید.
    یافته ها
    بررسی الگوی پراکنش مکانی غلظت کل فلزات سنگین نشان داد که پهنه های خاکی دارای بیشترین غلظت هر سه فلز سنگین روی، سرب و کادمیم در قسمت های شمال غربی منطقه، یعنی در اراضی مجاور شهرک تخصصی روی مشاهده می شوند و با افزایش فاصله از این نواحی، شدت آلودگی به تدریج کاهش می یابد. به نظر می رسد که فعالیت های صنعتی انجام گرفته در شهرک تخصصی روی، عامل اصلی کنترل توزیع مکانی عناصر روی، سرب و کادمیم در خاک های منطقه هستند. با وجود بالاتر بودن مقادیر اندازه گیری شده و تخمینی برای غلظت کل عنصر روی در مقایسه با عناصر سرب و کادمیم، بر اساس استانداردهای ملی کشور، مقادیر این عنصر در هیچ کجای منطقه موردمطالعه از حد خطرساز این عنصر فراتر نبود؛ حال آن که در بخش قابل ملاحظه ای از خاک های منطقه، غلظت عناصر سرب و کادمیم از حد مجاز و حتی در بخش های اطراف شهرک تخصصی روی، از حد خطرساز نیز تجاوز نمود. بررسی الگوی تغییرات مکانی امتیازهای محدودیتی تجمعی فلزات سنگین نشان داد که پهنه های دارای بیشترین مقادیر این شاخص در اراضی مجاور شهرک تخصصی روی مشاهده می شوند. در نتیجه می توان گفت که شهرک صنعتی روی نه تنها توزیع مکانی عناصر آلاینده در منطقه را کنترل می کند، بلکه عامل اصلی فراتر رفتن غلظت عناصر از حدود مجاز و گاهی خطرساز، در بخش های مشخصی از منطقه و تنزل کیفیت اراضی در این بخش ها است.
    نتیجه گیری
    به طورکلی، فعالیت های صنعتی مربوط به فرآوری فلز روی، موجب ورود هم زمان چندین فلز سنگین به خاک های اطراف و کاهش کیفیت اراضی منطقه شده است. وقوع مقادیر تخمینی غلظت فلزات آلاینده مختلف در دامنه های متفاوتی از مقادیر و عدم یکسانی حدود آستانه آلایندگی این عناصر، موجب بروز مشکلاتی در درک خطر آلودگی خاک در منطقه از طریق نقشه های تک عنصری گردید. استفاده از راهکار امتیازدهی محدودیتی به دلیل استاندارد بودن امتیازهای منسوب به هر متغیر و قابلیت جمع پذیری، راهکاری سودمند برای انعکاس هم زمان اثرات چندین آلاینده بر کیفیت خاک است.
    کلیدواژگان: ارزیابی خطرات زیست محیطی، امتیاز محدودیتی، تغییرپذیری مکانی، شهرک تخصصی روی زنجان
  • حمیدرضا الماسی، آزاده صفادوست*، علی اکبر صفری سنجانی صفحات 71-86
    سابقه و هدف
    در بسیاری از کشور ها از فاضلاب و پساب صنعتی در آبیاری زمین های کشاورزی بهره گیری می شود و آلودگی خاک این مناطق با فلزهای سنگین یکی از دلایل نگرانی انسان ها می باشد. آلودگی خاک از طریق فعالیت های انسانی به عنوان یک مشکل شایع شناخته شده است. معمولا فلزهای سنگین به علت جذب شدید به فاز جامد خاک تحرک کمی دارند و به همین دلیل از آلاینده های ماندگار در خاک می باشند، ولی عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی زیادی حرکت فلز های سنگین در خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. هدف از این پژوهش بررسی پیامد همزمان بافت و ساختمان خاک و کشت گیاه بر مقدار نیکل در خاک، آب زهکشی شده و گیاه در شرایط آبیاری با آب حاوی نیکل بود.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه ستون هایی به قطر 5/22 و ارتفاع 30 سانتی متر از خاک دست خورده (بدون ساختمان) و دست نخورده (دارای ساختمان) از دو خاک لوم رسی (CL) و لوم شنی (SL) استفاده شد. در نیمی از ستون های خاک (دست خورده و دست نخورده) تربچه (Raphanus sativus L.) کاشته شد و آبیاری همه ی ستون های خاک با آب حاوی نیکل انجام شد. این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار انجام شد. در هر دوره آبیاری از زه آب خروجی ستون های خاک نمونه برداری شد. پس از برداشت جداگانه بخش های هوایی و ریشه گیاه تربچه، از سه لایه 0-10، 10-20 و 20-30 سانتی متری خاک نمونه برداری انجام شد. سپس غلظت نیکل در آب زهکشی شده، لایه های خاک و همچنین اندام هوایی و ریشه گیاه تربچه با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردید.
    یافته ها
    نتایج این پژوهش نشان داد که غلظت نیکل در خاک های لوم شنی دست نخورده حدود 34% بیشتر از خاک های لوم رسی دست نخورده بود، که این امر نشان دهنده اهمیت ساختمان و پیوستگی بهتر منافذ در خاک های لوم رسی و جذب کمتر نیکل توسط کلوئیدهای خاک در مقایسه با خاک لوم شنی است. غلظت نیکل در خاک های دست خورده 5/1 برابر بیشتر از خاک های دست نخورده بود که ممکن است به علت تماس کمتر نیکل با کلوئیدهای خاک و جذب کمتر آن در این خاک ها به علت داشتن مسیرهای ترجیحی برای جریان آب باشد. همچنین غلظت نیکل در زه آب ستون های خاک با کشت تربچه در برابر ستون های بدون کشت گیاه بیشتر بود. که می توان دلیل آن را با پیدایش خاکدانه های درشت و درز و ترک های ساختمانی و همچنین کانال های ریشه در ستون های همراه با کشت گیاه مرتبط دانست. در این پژوهش فاکتور ترابری نیکل در گیاه تربچه بیشتر از یک بود، بنابراین تربچه می تواند یک گیاه بیش اندوز نیکل به شمار رود.
    نتیجه گیری
    غلظت بالای نیکل در آب و خاک نشان دهنده توان جابجایی این آلاینده در این خاک ها با کشت گیاه بیش اندوز تربچه است. بنابراین مدیریت کشاورزی می تواند نقش ویژه ای در تعیین آلودگی خاک و آب های زیرزمینی به فلزهای سنگین داشته باشد.
    کلیدواژگان: آلودگی، بیش اندوز، فاکتور ترابری، نیکل
  • پروانه حاتمی گل مکانی*، واحدبردی شیخ، محسن حسینعلی زاده صفحات 87-102
    سابقه و هدف
    هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (Ks) یکی از ویژگی های مهم خاک است که در علوم آب و خاک اهمیت زیادی دارد، به طوری که در اکثر مدل های شبیه سازی هیدرولوژیکی و فرسایش خاک در آبخیزها، نقش مهمی را ایفا می کند. بنابراین این پژوهش با هدف مقایسه روش های مختلف اندازه گیری میزان هدایت هیدرولیکی اشباع در کاربری های اراضی مختلف از جمله جنگل، مرتع، کشاورزی دارای پوشش زراعی و کشاورزی شخم خورده و بدون پوشش در اراضی لسی شرق استان گلستان انجام شد.
    مواد و روش ها
    به منظور اندازه گیری میزان هدایت هیدرولیکی اشباع خاک هم از روش های میدانی و هم آزمایشگاهی استفاده شد. با توجه به امکانات موجود، دو روش میدانی شامل استوانه های مضاعف و نفوذسنج مکشی گلف و یک روش آزمایشگاهی شامل اندازه-گیری هدایت هیدرولیکی با اعمال بار ثابت بر روی نمونه خاک دست نخورده به کار گرفته شدند. آزمایش های نفوذپذیری، در 12 نقطه (چهار کاربری و سه تکرار) انجام شد. علاوه بر این، در هر نقطه برای تعیین برخی ویژگی های فیزیکی خاک، یک نمونه خاک دست نخورده و یک نمونه خاک دست خورده تهیه شد. به منظور تجزیه و تحلیل آماری نتایج نیز از طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل دو عاملی در نرم افزار SAS 9.0 استفاده شد.
    یافته ها
    نتایج مقایسه هم زمان اثر روش اندازه گیری و نوع کاربری اراضی بر میزان هدایت هیدرولیکی اشباع نشان داد اثر نوع کاربری جنگل، مرتع، کشاورزی با پوشش زراعی گندم و اراضی شخم خورده بدون پوشش بر میزان هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار نبود و تنها اثر شیوه اندازه گیری معنی دار بود، به طوری که روش های اندازه گیری آزمایشگاهی با دو روش میدانی تفاوت معنی داری را نشان داد. همچنین از میان روش های اندازه گیری روش آزمایشگاهی اندازه گیری هدایت هیدرولیک اشباع خاک با بار ثابت به دلیل کوچک بودن نمونه ها دارای بیشترین ضریب تغییرات و روش اندازه گیری میدانی نفوذسنج مکشی گلف بدلیل محدود شدن نفوذ آب به خلل و فرج ریز و جلوگیری از جریان آب از درون درز و ترک ها و خلل و فرج درشت، دارای کمترین میزان ضریب تغییرات بود.
    نتیجه گیری
    با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش، اگرچه از نظر آماری میزان هدایت هیدرولیکی اشباع خاک اندازه گیری شده با روش های آزمایشگاهی و میدانی تفاوت معنی دار نشان داده و نفوذ اندازه گیری شده در کاربری های مختلف تفاوت معنی داری نشان نداد اما به طور کلی با توجه به زیاد بودن ضریب تغییرات نفوذ اندازه گیری شده با روش های میدانی و آزمایشگاهی و در کاربری های مختلف این منطقه، نگاه صرف به معنی داری و مسائل آماری نمی تواند درست باشد و تعمیم آن ها منطقی به نظر نمی-رسد. بنابراین پیشنهاد می شود نتایج این پژوهش با احتیاط بیشتری مورد استفاده پژوهشگران خاک و سایر علوم مرتبط قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اراضی لسی، استوانه مضاعف، نفوذپذیری خاک، نفوذسنج با بار ثابت، نفوذسنج مکشی
  • امیرحسین بقایی * صفحات 103-117
    سابقه و هدف
    استفاده از افزودنی های آلی به عنوان یک ماده ارزان قیمت برای اصلاح خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک رو به افزایش است و در این میان استفاده از کمپوست زباله شهری احتمالا می تواند با افزایش پی اچ، درصد کربن آلی خاک و ظرفیت تبادل کاتیونی باعث کاهش قابلیت دسترسی فلزات سنگین خاک نظیر کادمیم شود. از سویی دیگر کاربرد رسهای طبیعی خاک نظیر زئولیت ها احتمالا می تواند با افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاک باعث کاهش قابلیت دسترسی فلزات سنگین در خاک وگیاه شود، هر چند که قابلیت دسترسی عناصر غذایی خاک نیز ممکن است تحت تاثیر قرار گیرد. این پژوهش با هدف بررسی اثر کاربرد کمپوست زباله شهری اراک و زئولیت بر کاهش قابلیت دسترسی کادمیم در یک خاک با بافت لومی انجام شد.
    مواد و
    روش
    خاکی با بافت لومی، غیر شور با درصد کربن آلی پائین از عمق 15-0 سانتی متری مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اراک نمونه برداری شد. این پژوهش در شرایط گلخانه ای به صورت آزمایش فاکتوریل در فالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار به اجرا در آمد. تیمارهای آزمایشی شامل کاربرد کمپوست زباله شهری اراک در مقادیر 0، 15 و 30 مگاگرم در هکتار بود. خاک با مقادیر 0، 5، 10، 15 و 20 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک از منبع کلرید کادمیم آلوده و به مدت یک ماه نگهداری شد. از سویی دیگر زئولیت (از نوع کیلینوپتیلولایت) با مقادیر 0 و 10 درصد وزنی به خاک اضافه شد. سپس بذر ذرت (سینگل کراس 704) کاشته شد. بعد از گذشت 60 روز از شروع آزمایش، ویژگی های فیزیکی، شیمیایی خاک و غلظت کادمیم در خاک و گیاه ذرت اندازه گیری شد.
    یافته ها
    نتایج حاکی ازآن بود که افزایش کاربرد کمپوست زباله شهری از 0 به 30 مگاگرم در هکتار باعث افزایش معنی دار ظرفیت تبادل کاتیونی خاک (3 واحدی) و پی اچ خاک تحت کشت ذرت شد. افزایش کاربرد کمپوست زباله شهری اراک از 0 به 15 و 30 مگاگرم در هکتار در خاک آلوده به 20 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک و فاقد کاربرد زئولیت به ترتیب باعث کاهش 19 و 30 درصدی در مقدار کادمیم قابل عصاره گیری با DTPA شد. مشابه این نتیجه، غلظت کادمیم ریشه و ساقه نیز کاهش یافت، به طوری که کاربرد 30 مگاگرم در هکتار کمپوست زباله شهری اراک ( در خاک آلوده به 20 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک) و بدون دریافت زئولیت به ترتیب باعث کاهش 37 و66 درصدی غلظت کادمیم ریشه و شاخساره گیاه شد. علاوه بر این، کاربرد زئولیت در مقدار 10 درصد وزنی، درخاک آلوده به کادمیم (20 میلی گرم در کیلوگرم خاک) و فاقد کاربرد کمپوست زباله شهری باعث کاهش 7 درصدی مقدار کادمیم قابل عصاره گیری با DTPA شد. غلظت کادمیم ریشه و شاخساره گیاه نیز به ترتیب 16 و23 درصد کاهش یافت.
    نتیجه گیری
    کمترین مقدار کادمیم قابل عصاره گیری با DTPA در یک خاک آلوده کادمیوم به 5 میلی گرم کادمیم و تیمار شده با 30 مگاگرم در هکتار کمپوست زباله شهری و 10 درصد وزنی زئولیت مشاهده شد، این در حالی است که بیشترین مقدار کادمیم قابل عصاره گیری با DTPA مربوط به خاکی که فاقد دریافت کمپوست زباله شهری و زئولیت و آلوده به 20 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک بود. نتایج کلی این تحقیق حاکی از آن است که کاربرد زئولیت و کمپوست زباله شهری اراک احتمالا می تواند با افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاک باعث کاهش غلظت کادمیم در خاک یا گیاه شود، هر چند که سایر اثرات کاربرد این افزودنی های آلی نیز نبایستی نادیده گرفته شود.
    کلیدواژگان: کمپوست زباله شهری، کادمیم، زئولیت، ذرت، آلودگی خاک
  • شمس الله ایوبی*، زینب سلطانی، حسین خادمی صفحات 119-130
    سابقه و هدف
    در میان آلاینده های خاک، فلزات سنگین به علت سمیت و طول عمر بالا در محیط زیست و بهداشت عمومی اهمیت زیادی دارند. بنابراین بررسی توزیع آنها در اندازه های مختلف ذرات حائز اهمیت می باشدمی‏باشداطلاع و آگاهی از توزیع عناصز سنگین در اندازه های مختلف ذرات خاک جهت مطالعه ارزیابی خطر عناصر سنگین در ذرات گرد و غبار و همچنین ارزیابی خطرات زیست محیطی آنها دارای اهمیت می باشد. در این راستا در دنیا و مخصوصا در کشور ما مطالعات محددوی انجام گرفته است. این پژوهش با هدف بررسی تغییرات سطحی برخی از فلزات سنگین در اجزای مختلف ذرات خاک فضای سبز منطقه صنعتی فولاد مبارکه اصفهان انجام شد.
    مواد و روش ها
    منطقه مورد مطالعه در منطقه صنعتی فولاد مبارکه اصفهان واقع شده است. 60 نمونه خاک از عمق 0 تا 5 سانتی متری برداشت شد. نمونه های خاک با استفاده از روش های الک کردن، سیفون و سانتریفیوژ به 5 جزء کوچکتر از 28، 75-28، 150-75، 300-150، 2000-300 میکرون تفکیک شدند. غلظت عناصر سنگین ( مس، روی، منگنز و آهن ، سرب و نیکل) با استفاده از دستگاه جذب اتمی مجهز به کوره گرافیتی مدل Analyst 200 در اجزا مختلف تفکیک شده اندازه گیری گردید. فاکتور آلودگی و بار وزنی عناصر سنگین محاسبه شد.
    بافته ها: نتایج مطالعه نشان داد که در ذرات ریز ( کوچکتر از 28 میکرون و 75-28 میکرون) عنصر آهن دارای حداکثر غلظت بود و در ذرات درشت تر، عنصر منگنز حداکثر غلظت را از خود نشان داد. بیشترین میانگین فاکتور آلودگی مربوط به عنصر آهن در کل خاک و پس از آن در اجزای خاک با اندازه ذرات 300-150 میکرون و کمترین میانگین فاکتور آلودگی مربوط به عنصر سرب در اجزای خاک با اندازه ذرات 300-150 میکرون بود. بالاترین شاخص بار وزنی در تمام عناصر سنگین در کوچکترین اندازه ذرات دیده شد که علت آن وجود سطوح ویژه بالا در این اندازه ذرات خاک و افزایش همزمان این عناصر در لایه های واکنش پذیر این جزء خاک می باشد. پس از آن، بیشترین بار وزنی عناصر سنگین به ترتیب در ذرات خاک با اندازه ذرات 75-28، 150-75 و 300-150 میکرون مشاهده گردید.
    نتیجه گیری
    در مجموع نتایج مطالعه تایید می نماید که اندازه گیری غلظت عناصر سنگین در اندازه ذرات مختلف خاک می تواند اطلاعات ارزشمندی را برای ارزیابی خطر آلایندگی خاک های آلوده سطحی در مناطق صنعتی تحت فرسایش فراهم نماید. نتایج این مطالعه می توان در راستای مطالعات خطر ریسک فرسایش بادی ذرات با اندازه مختلف و خطرپذیری آن برای تنفس انسان مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: توزیع اندازه ذرات، شاخص بار وزنی عناصر سنگین، عناصر سنگین، فاکتور آلودگی، فولاد مبارکه
  • آرش محمدزاده، سجاد رحیمی مقدم *، محمدرضا چایچی، یعثوب حیدرزاده صفحات 131-142
    سابقه و هدف
    آلودگی خاک به وسیله فلزات سنگین یکی از مشکلات اصلی محیط زیست در سراسر جهان است، که باعث خطراتی برای سلامت مردم و زیست بوم می شود. برای پالایش خاک های آلوده به فلزات سنگین می توان از گیاه پالایی که یک روش در حال گسترش، کم هزینه و دوست دار محیط زیست است، استفاده کرد. این گیاهان باید دارای رشد سریع بوده و ضمن تولید زیست توده انبوه، تحمل خوبی نسبت به غلظت های بالای فلزات سنگین در اندام هوایی داشته باشند. اهداف اصلی تحقیق حاضر عبارتند از: 1) بررسی اثرات آلودگی نیکل بر شاخص های رشدی آفتابگردان و سورگوم 2) بررسی توانایی پالایش آلودگی نیکل توسط آفتابگردان و سورگوم.
    مواد و روش ها
    به منظور ارزیابی کارآیی گیاه پالایی آفتابگردان و سورگوم در سطوح مختلف نیکل، آزمایشی گلخانه ای در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه ی تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج در سال 1391 به اجرا درآمد. آزمایش به صورت فاکتوریل و تیمارهای آزمایش شامل دو گیاه (سورگوم و آفتابگردان) و چهار سطح غلظت نیکل در خاک (شاهد، 150، 300 و 450 میلی گرم نیکل به ازای هر کیلوگرم خاک) بود. هشت هفته بعد از تاریخ کاشت (مرحله گلدهی)، گیاهان از 5/• سانتی متری بالای سطح خاک قطع و برداشت شدند. غلظت نیکل، آهن و روی با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. تجزیه واریانس برای داده های به دست آمده با استفاده ازنرم افزارآماری SAS انجام شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که بیشترین مقدار وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و کل زیست توده به ترتیب با مقادیر 66/36، 77/29 و 43/66 گرم تک بوته مربوط به سورگوم در تیمار شاهد بود. همچنین کمترین مقدار وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و کل زیست توده به ترتیب با مقدارهای 39/8، 74/1 و 12/10 گرم تک بوته مربوط به آفتابگردان در سطح 450 میلی گرم نیکل در کیلوگرم خاک بود. بیشترین غلظت نیکل جذب شده در کل گیاه و نیکل جذب شده در اندام هوایی به ترتیب با مقادیر 1/6 و 67/•میلی گرم در هر گیاه مربوط به سورگوم در سطح 450 میلی گرم نیکل به ازای هر کیلوگرم خاک و کمترین مقدار این دو صفت به ترتیب با 11/• و 09/• میلی گرم در هر گیاه مربوط به آفتابگردان در تیمار شاهد بود.
    نتیجه گیری
    به طور کلی نتایج نشان داد که نیکل جذب شده به وسیله سورگوم بیشتر در ریشه تجمع پیدا کرده و انتقال به اندام هوایی در آن محدود بوده و برای تثبیت نیکل در خاک های آلوده به این عنصر مناسب است. اما گیاه آفتابگردان با توجه به زیست توده کمتر، نیکل بیشتری را به اندام هوایی خود انتقال داده و از این لحاظ نسبت به سورگوم برای استخراج گیاهی مناسب تر است.
    کلیدواژگان: وزن خشک، فاکتور انتقال، آهن، روی، آلودگی خاک
  • الهه جعفری هفشجانی، صفورا اسدی کپورچال، مهدی همایی*، محمد بای بوردی صفحات 143-153
    سابقه و هدف
    آلودگی زیست بوم، به ویژه خاک از چالش های مهم عصر کنونی است فعالیت های انسانی باعث ایجاد آلودگی های فراوانی در محیط زیست شده اند. هرچند که این آلاینده ها را می توان به دو گروه بزرگ معدنی و آلی تقسیم بندی کرد، لیکن آلاینده های مایع آلی نامحلول در آب (NAPL) از مهمترین آلاینده های آلی زیست محیطی به شمار می آیند و به عنوان یکی از آلاینده های بالقوه طبیعت آسیب هایی فراوان به زیست بوم وارد کرده اند. خاک آلوده افزون بر اینکه آلاینده ها را از راه چرخه غذایی وارد بدن انسان می کند، خود نیز می تواند به عنوان منبع آلودگی آب های زیر زمینی و آب آشامیدنی باشد. خاک های آلوده، گستره ی استفاده از اراضی را نیز محدود می سازند. آلاینده های مایع آلی نامحلول در آب (NAPL) سهم بزرگی از کل آلاینده های زیست محیطی را تشکیل می دهند. درک چگونگی نفوذ NAPLها به خاک از اهمیتی ویژه برخوردار است. زیرا با درک آن، می توان خاک های آلوده به NAPLها را اصلاح و اقداماتی مدیریتی برای جلوگیری از نفوذ آنها به سفره های آب زیرزمینی به کار گرفت. هدف از این پژوهش، ارزیابی کمی فرآیند نفوذ برخی ترکیبات نفتی شامل نفت خام و نفت سفید به خاک بود.
    مواد و روش ها
    خاک مورد آزمون از اطراف پالایشگاه نفت تهران با بافت لوم شنی تهیه شد. با استفاده از مدل های نفوذ فیلیپ، کوستیاکوف و گرین امپت پارامترهای نفوذ و با استفاده از قانون دارسی هدایت هیدرولیکی اشباع برآورد و با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه گردیدند. به منظور ارزیابی کمی تخمین های حاصل از مدل ها، از آماره های ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین استفاده شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که با گذشت زمان ، طول جبهه ی رطوبتی و نفوذ تجمعی NAPLها همانند آب به صورت غیر خطی افزایش می یابد. بیشترین نرخ نفوذ برای این ترکیبات، همچون آب در زمان های ابتدایی نفوذ رخ داد. مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع برای نفت خام و نفت سفید به ترتیب 0058/0 و 280/0 سانتی متر بر دقیقه بدست آمد. به دلیل لزوجت بیشتر نفت سفید و کشش سطحی کمتر نسبت به آب، نگهداشت این سیال نسبت به آب کمتر و نرخ نفوذ آن بیشتر بود.
    نتیجه گیری
    نتایج ارزیابی کمی فرآیند نفوذ نفت خام به خاک نشان داد که برای ترکیبات NAPLs هنگامی که زمان به سمت بی نهایت میل می کند، شدت نفوذ پایه آنها با هدایت هیدرولیکی اشباع این ترکیبات برابر نیست. زیرا در اواخر نفوذ، ضریب ثابت (S) تاثیر زیادی بر نفوذ این ترکیبات به خاک دارد. با توجه به نتایج، مدل نفوذ گرین- امپت و کوستیاکوف با در نظر گرفتن آماره RMSE، برآورد بهتری از نفوذ NAPLبه خاک ارائه می دهند. ویژگی های NAPLها همچون نوع ترکیب، ساختار شیمیایی، گرانروی، کشش سطحی و چگالی تاثیری به سزا بر نفوذ این ترکیبات به خاک دارند.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، قانون دارسی، مدل های نفوذ، هدایت هیدرولیکی اشباع، NAPL
|
  • Javad Givi *, Somayeh Zakerhaghighi Pages 1-20
    Background And Objectives
    Granite forming primary minerals and the clay minerals that are formed from weathering of these minerals, determine characteristics of the soils that originate from the granite. Slope characteristics through their effect on soil moisture and temperature, causing changes in soil. The weathering in the soil can be expressed with the most appropriate weathering indices. This study aimed to investigate the soil formation on granite in various aspects, situations and forms of slope, using the most appropriate indices.
    Materials And Methods
    Gharreh –Boltagh granitic mass is located in semi-arid west of Isfahan province. In each of the northern and southern aspects of the slope, three profiles on the backslope and three profiles on the footslope were excavated, described and soil and rock samples were taken from their horizons. Physical and chemical properties of the samples were measured. Of the eight weathering indicies, the index with the highest correlation with the ratio of pedogenic iron to total iron, the clay content and bulk density, was selected as the most appropriate index.In order to assess the degree of chemical weathering from subsoil towards topsoil and in various aspects, positions and shapes of the slopes, this index was used.
    Results
    Significant correlations between the weathering indices and the ratio of pedogenic iron to total iron and bulk density and non-significant correlations between these indices and the clay content were observed. Of the indices, the index of WR was the best index to express the intensity of weathering. The elements Ca, Na, and Mg have been used as mobile elements in the formula of this index. Calcium and sodium in the plagioclase and magnesium in the biotite are present. The average value of WR for granite and for regolith, derived from the weathering of this rock were calculated as 15.8 and 10.9, respectively. On convex slopes, the average values of WR and the regolith thickness were determined as 14.8 and 31 cm, respectively. These values for the concave slopes, respectively were calculated as 13.3 and 90 cm. The average values of WR and the regolith thickness were obtained as 13.9 and 80 cm on the backslopes and as 14.3 and 32.5 cm for the footslopes, respectively. The reason for the higher average value of WR and the lower average value of regolith thickness in the footslopes is presence of a granitic rock outcrop at the northern footslope. On the southern slope, the average values of WR and the regolith thickness were calculated as 14.3 and 43.7 cm and on the northern slope, these values were determined as 14.0 and 69.2 cm, respectively.
    Conclusion
    Given that the studied area is semi-arid, the amount of rain is at a level that as a result of granite weathering, basic cations are released and leached from the soil. This is the reason why the indices which are determined by the ratio of basic cations oxides to immobile elements oxides, were selected as the most appropriate weathering indices. In addition to degree and aspect, shape of the slope also affects parent rock weathering. Since less water can penetrate the soil on convex slopes, weathering in this type of slope and in concave one was minimum and maximum, respectively. As it was expected, weathering was less on back of the southern slope, relative to its foot. Unexpectedly, on the northern slope, contrary to this phenomenon happened, because there is a rock outcrop at the footslope. At the footslope, the slope is less. As a result, more water penetrates the soil and more weathering occurs. In the southern slope, weathering was less than the northern slope.
    Keywords: Slope characteristics, Granite, Weathering index
  • Babak Motesharezade * Pages 21-37
    Background And Objectives
    Wheat is one of the crops that have an important role especially in developing countries for feeding people. Therefore pay attention to the most minor issues with related to this crop strategy has a great importance role in ensuring food security and maintaining the independence of the country. First response of plants as soon as are exposed to high levels of heavy metals such as cadmium is production of reactive oxygen species (ROS). Effect of cadmium stress on superoxide dismutase (SOD) activity in different varieties of wheat showed a significant increase (31). Khan et al (2007) reported that under cadmium stress, ascorbate peroxidase (APX) enzyme activity in all varieties of the wheat had risen. Milone et al (2003) showed that about plants treated with cadmium, peroxidase (POX) activity increased. Catalase (CAT) enzyme activity in rice was increased under salt stress (33). According to importance of this issue, this study examined the uptake of cadmium and changes in activity of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and peroxidase Guaiacol) three stage sampling was conducted at two Iranian bread wheat cultivars.
    Materials And Methods
    A factorial experiment in completely randomized has been designed and performed with three replications in the research greenhouse in Tehran University, Collage of Agriculture and Natural Resources. The treatments were consisted of four levels of Cd (0 (as control), 25, 50 and 100 mg Cd kg-1 soil), three times of sampling (30, 45 and 60 days after seed planting) and two cultivars of Iranian wheat (Alvand and Azadi), respectively.
    Results And Discussion
    The results of this study has been showed with increasing of cadmium level in soil (Cd0to Cd50), SOD activity in two cultivars of wheat and three time of sampling was increased. On the other hand, in Cd100, SOD activity in two cultivars of wheat and three time of sampling was decreased. Level of decreasing in third time of sampling was clearer in compare to first and second time of sampling. For example Alvand and Azadi cultivars in Cd100 treatment showed 39 and 37 percent reduce. For two cultivars and in every three stage of sampling, CAT activity showed a decrease when level of cadmium was increased. Alvand cultivar showed the greatest decrease in third time of sampling with 73 percent, when level of cadmium was 100 mg/kg. Similar to SOD activity, POX activity was increased, when level of cadmium increased, but activity of POX was increased continuous. APX activity was increased when level of cadmium increased. Generally result of this research showed that efficiency of ant oxidative system in Alvand cultivar was more of Azadi cultivar.
    Conclusion
    Our results showed that Alvand cultivar compared with Azadi cultivar is more able to accumulate cadmium in its root and shoot that based on a botanical point view is an advantage and from the perspective of food security is a disadvantage.
    Keywords: Wheat, Cadmium, Oxidative Stress, Enzyme
  • Vahid Mozafari * Pages 39-54
    Background And Objectives
    Pistachio (Pistacia vera L.) is one of the most important horticultural products and of particular economic importance. Most of pistachio orchards are irrigated with saline and low quality water which reduced production in recent years especially in the gardens of Kerman pistachio in recent years. Salinity stress is one of the important factors reducing the land ability in agricultural production and impairing the plant physiological processes and reduced growth and yield eventually. Although research on the effect of natural zeolite on some on some plant characteristics, but information about the effect of enriched zeolite as a slow release fertilizer or soil conditioner on pistachio plant under saline conditions, there are no resources. The aim of this study is to evaluate the effect of calcium enriched zeolite on some physiological characteristics of pistachio seedlings under salinity stress.
    Materials And Methods
    In order to investigate the response of pistachio seedlings to salinity and zeolite levels, a factorial experiment was carried out in a completely randomized design in perlite medium with three replications in the greenhouse of agriculture college, Vali-e-Asr University of Rafsangan. Treatments consisted of three levels of zeolite enriched by calcium (0, 10 and 20 % W) and four levels of NaCl (0, 75, 150 and 225 mM). 5 germinated seeds were planted in each pot at a depth of 3 cm. Hoagland solution was used for pots irrigation. Pots leaching was carried out with distilled water in the ninth week after planting and according to plan, treatments of sodium chloride (0, 75, 150 and 225 mM) was prepared as a solution added to pots in two phases and once a week. fluorescence Chlorophyll index (Fv/Fm) at 3 times (weeks twelfth, nineteenth and twenty-fourth after planting), concentration of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, carotenoids, proline and protein were measured.
    Results
    The results showed that, with increasing salinity the concentration of chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll decreased significantly. Application of 10 % W zeolite increased chlorophyll b by 68 percent. Salinity also decreased the fluorescence chlorophyll index and protein, so that with increasing salinity to 225 mM, fluorescence Chlorophyll index by 8 percent and protein by 37 percent decreased compared to control. Salinity increased leaf proline. Application of zeolite enriched by calcium increased mentioned parameters, so that with increasing 10 % W zeolite enriched by calcium to medium, the concentration of proline and protein, increased by 100 and 19.5 percent respectively.
    Conclusion
    In total it is concluded that the calcium-enriched zeolite (10 % W), increased the ability of pistachio seedlings in resistance to salinity stress.
    Keywords: protein, proline, calcium enriched zeolite, chlorophyll fluorescence, sodium chlorid
  • Yaser Safari * Pages 56-70
    Background And Objectives
    Considering progressive growth of industry and technology, the accumulation of environmental contaminants, especially heavy metals (HMs) in the soil is of increasing worldwide concern about the probable soil pollution risks. Due to the multiplicity of the HMs’ sources, these serious elements are usually found along with each other in the soil. Therefore, the precise evaluation of the environmental pollution risks needs all of the existing pollutants to be concomitantly assessed. Representing overall soil pollution in the Zanjan Zinc Specialized Industrial Town (briefly Zinc Town) in this study, single-element maps of heavy metals were incorporated using cumulative limitation scores (LS).
    Materials And Methods
    In the present study, 85 topsoil samples (0-20 cm) using a regular grid sampling pattern were collected and total contents of Zn, Pb and Cd were measured for each soil sample using atomic absorption spectroscopy. Assessing the spatial structure of studied elements, their contents were interpolated using ordinary kriging method in ArcGIS 10.1 software. Assessing the pollution risk of studied elements, the total concentration of heavy metals is first transformed to LSs using the exponential transfer function determined by using two threshold values: permissible concentration and seriously polluted soil. Calculated cumulative LSs for studied elements were considered as an environmental variable and its values were interpolated and classified.
    Results
    Mapping the total concentration of Zn, Pb and Cd revealed that elevated soil HMs concentrations were mostly found in the northwest of studied area, i.e. lands located surrounding the Zinc Town. Increasing the distance from the industrial source of pollution, pollution intensity decreased gradually. It seems that Zinc Town is the main factor which controls the spatial distribution of Zn, Pb and Cd in the studied soils. Although the observed and estimated values for the total concentration of Zn were higher than Pb and Cd, its values did not exceed its maximum permissible value in Iranian soils; whereas the total concentration of Pb and Cd in sizeable parts of the studied area exceeded their national maximum permissible concentration and in some parts of the area located around the Zinc Town, exceeded than the seriously pollution threshold value. Mapping the spatial distribution of LSs showed that elevated soil LSs were mostly found in the lands located surrounding the Zinc Town. Therefore, it can be concluded that Zinc Town not only controls the spatial distribution of pollutant elements in the area, but also is the main factor which causes the HMs concentration to be exceeded than their maximum permissible or even seriously pollution threshold values in some parts of the studied area and finally, lower the land quality in these areas.
    Conclusion
    Totally, industrial activities related to Zn production caused to simultaneous entrance of several heavy metals to the adjacent soils and lead to degradation of the lands in studied area. The interpolated heavy metal values were observed in the very different range for each specific element, as different threshold values. These caused some difficulties to perceive the soil pollution risk just by single-element maps of heavy metals. Since the limitation scores are standardized and can be summed for different variables, this technique is capable to represent the contemporaneous effects of several pollutants on the soil quality.
    Keywords: Environmental risk assessment, Limitation score, Spatial variability, Zanjan Zinc Specialized Town
  • Azade Safadoost * Pages 71-86
    Background And Objectives
    Sewage and wastewater from industry are used for irrigating farmland in many countries and contamination of these areas with heavy metals has become one of the major causes of concern for human. Contamination of soil by human activities is recognized as a widespread problem. The mobility of heavy metals is usually low due to their strong affinity for the solid phase, and thus they are very persistent contaminants in soils but physical, chemical and biological parameters can affect heavy metal mobility in soil. The aim of this study was evaluate the interactive effects of soil texture and structure and plant cultivation on Ni content of soils, effluent drainage and plant being irrigated by Ni-contaminated water.
    Materials And Methods
    Columns with 22.5 cm diameter and 30 cm height of disturbed (unstructured) and undisturbed (structured) soils of sandy loam (SL) and clay loam (CL) were used in this study. Half of columns (undisturbed and disturbed) were cultivated by radish (Raphanus sativus L.) and all soil columns were irrigated by Ni-contaminated water. The experiments were carried out using randomized complete design and factorial arrangement in three replications. The drained water was sampled after each irrigation cycle. Radish were harvested and divided into shoots and roots and the soil was sampled from 3 layers of 1-10, 10-20 and 20-30 cm. Then the concentration of nickel (Ni) in drained water, soil layers and plant (shoots and roots) was determined by atomic adsorption.
    Results
    Result showed that the concentration of Ni in the undisturbed soil columns was greater about 34% in the SL than in the CL soil texture. This indicates a predominant role of pore continuity than retention at adsorptive site in structured clay loam soils. In the disturbed soil columns, average Ni concentration was greater about 1.5 times more than undisturbed soil columns, likely due to enhanced Ni/soil particle interactions due to presence of preferential paths for water flow. Accelerated water velocities through preferential flow pathways were likely responsible for the smaller adsorption of Ni in undisturbed soil columns. The effluent concentration under radish cultivation showed higher Ni concentration contents when compared to soil without plant. In the soils under plant cultivation, structural cracks and root channels were the cause of higher leached concentrations when compared to the soil without plant cultivation. Our results also showed translocation factor of Ni was more than one and hence, radish could be considered as an accumulator of Ni.
    Conclusion
    The high concentration of Ni in soil and effluent water drainage indicates the potential for pollution transfer from these media even in presence of radish as an accumulator; and also show that agricultural management can play an important role in soil and groundwater-heavy metals contamination.
    Keywords: contamination, accumulator, Translocation factor, nikcel
  • Parvaneh Hatami Golmakani *, Vahedberdi Sheikh, Mohsen Hoseinali Zade Pages 87-102
    Background And Objectives
    Saturated hydraulic conductivity (Ks) is one of the most important properties of soil that is essential for soil and water studies. It is a key input parameter to most watershed hydrology and soil erosion simulation models. Therefore this research aimed at comparison of different measurement methods of saturated hydraulic conductivity in different landuse types including forestland, rangeland, Agriculture (with vegetation) and Agriculture (bare & plowed) in the eastern loess lands of the Golestan province.
    Materials And Methods
    To measure the saturated hydraulic conductivity both field and laboratory methods were used. Considering the availability of equipments, two field methods including double rings and tension Guelph permeameter disk and one laboratory method of the constant-head conductivity test on undisturbed soil core were employed. Infiltration tests were conducted at 12 locations (in four landuse types with 3 repetitions). Furthermore, in order to determine some of soil physical properties in each location, one disturbed and one undisturbed soil sample were taken. For statistical analysis of results the completely randomize factorial design with two treatment factors was used within SAS 9.0 software.
    Results
    The results of both comparisons between the influence of the measurement method and the type of landuse on the saturated hydraulic conductivity, showed that the landuse influence on hydraulic conductivity at the confidence level of 95% was not significant but the influence of measurement method with the same confidence level was significant so that a significant difference between the laboratory method and two field methods was observed. Among two measuring categories, the laboratory method due to smaller sample sizes had the highest coefficient of variation while the field method of tension Guelph permeameter disk had the least coefficient of variation due to restriction of flux to micropores and preventation from water flow through cracks and macropores.
    Conclusion
    According to the results obtained in this research, without considering the landuse effect is generelized to all placed landuses in these regions. While that the measured saturated hydraulic conductivity by laboratory and field methods could not to be apply and generalized instead of each other. So given that the application objective of results and available equipment in every area should select the fitting method for measuring of the saturated hydraulic conductivity in this area.
    Keywords: Constant head Infiltrometer, Double ring, Infiltration, Loess lands, Tension Guelph permeameter disk
  • Amir Hoseiin Baghaie * Pages 103-117
    Background And Objectives
    Application of organic amendments as a cheap material is increasing to modify soil physical, chemical and biological properties of arid and semi-arid regions. Applying municipal waste compost can probably increase soil pH, organic carbon percent and cation exchange capacity and thereby decreaseing heavy metal availability such as cadmium. On the other hand, applying soil natural clay such as zeolites can probably increase cation exchange capacity that decreases the heavy metal availability in soil and plant. However, this may be affect soil nutrition availability. This research was done to investigate the effect of applying Arak municipal waste compost and zeolite on decreasing cadmium availability in a loamy soil.
    Materials And Methods
    A loamy, non-saline soil with low organic carbon percent was sampled from soil surface layer (0–15 cm) in the research field of Arak Azad University. A factorial experiment with a randomized complete block design with 3 replications was conducted in greenhouse conditions.. Treatments were consisting of applying Arak municipal waste compost at the rates of 0, 15 and 30 Mg ha-1. The soil was polluted with cadmium from cadmium chloride source at the rates of 0,5,10, 15 and 20 mg Cd kg-1 soil and incubated for one month. On the other hand, zeolite clay (clinoptilolite) was added to the soil at the rates of 0 and 10 % (W/W). Then, corn (Zea mays L. single grass 704) seeds were sown. After 60 days from the experiment, soil physio-chemical properties and soil and plant Cd concentration were measured.
    Results
    The results showed that increasing application of municipal waste compost from 0 to 30 Mg ha-1 significantly increased CEC (3 units) and pH in the soil under growth of corn. Increasing the amount of Arak municipal waste compost from 0 to 15 and 30 Mg ha-1 in a 20 mg Cd kg-1 soil without applying zeolite, caused a significant decrease in DTPA-extractable Cd by 19 and 30 %, respectively. Similar to this result, root and shoot Cd concentration were decreased, as, applying 30 Mg ha-1 Arak municipal waste compost (in a soil polluted with 20 mg cd kg-1 soil) without receiving zeolite caused a significant decrease in root and shoot Cd concentration by 37 and 66%, respectively. In addition, applying 10 % (W/W) zeolite clay in a cadmium polluted soil (20 mg Cd kg -1soil) without municipal waste compost decreased the DTPA-extractable Cd by 7%. Root and shoot Cd concentration was also decreased by 16 and 23%, respectively.
    Conclusion
    The lowest DTPA-extractable Cd was in a 5 mg cadmium polluted soil treated with 30 Mg ha-1 municipal waste compost and 10% (W/W), white the greatest amount of DTPA-extractable Cd was observed in a polluted soil with 20 mg cd kg-1 soil without receiving municipal waste compost and zeolite. The result of this experiment showed that applying zeolite and Arak municipal waste compost can increase the cation exchange capacity and thereby decreasing cadmium concentration in soil or plant. However, the other effect of applying organic amendments cannot be ignored.
    Keywords: Municipal waste compost, Cadmium, Zeolite, Corn, Soil pollution
  • Shamsolah Ayubi *, Hoseiin Khadem Pages 119-130
    Background And Objectives
    Among the soil pollutants, heavy metals due the high stability in soils and their toxicity to animals and plants needed especial considerations. Therefore, knowledge about the variability of heavy metals especially in various physical fractions is valuable for decision making and proper management in industrial districts. The knowledge about the heavy metal distribution in different particle size distributions (PSD’s) provides valuable information for heavy metal risk assessment of wind deposits and aerosols. In this regards little study has been made in the world as well as in our country. Therefore, this study was conducted to study the variability of heavy metals in different particle size fractions of surface soils of Foolad-e- Mobarakeh steel company in Isfahan province.
    Methods and Materials: The study area is located in Foolad-Mobarakeh steel company nearby of Isfahan city. Sixty soil samples were collected from 0-5 cm of surface soils and after sieving, various fractions including
    Results
    . The results showed that the highest of CF was observed for Fe in bulk soil samples and following for Fe in 150-300 μ fraction. The lowest CF was observed for Pb in 150-300μfraction. The results of study showed that Fe had the highest value in finest particles (
    Conclusions
    In overall, results of this study confirmed that various metals are distributed variously in different PSD’s. Also, the knowledge about the heavy metals contribution in various particle size distribution of soil, could provide valuable information for manager and governors in respect to risk assessment of metals in aerosols and wind deposits in industrial sites located in arid regions.
    Keywords: Particle size distribution, grain size fraction loading, heavy metals, concentration factor, Foolad-e- Mobarakeh
  • Sajjad Rahimi Moghaddam * Pages 131-142
    Background And Objectives
    Soil contamination due to heavy metals is one of the major environmental problems across the world, causing significant risks to public health and ecosystems. Phytoremediation is a low-cost and ecofriendly method, which can be applied to clean up contaminated soils. Appropriate plants for phytoremediation should be characterized by rapid growth, high biomass production, and tolerance to high concentrations of heavy metals in shoots. The main objectives of the current study were to 1) evaluate the effects of Nickel contamination on growth characteristics of sunflower and sorghum and 2) assess the ability of refining nickel contamination by sunflower and sorghum.
    Materials And Methods
    To study the capability of sunflower and sorghum plants in phytoremediation of Ni contaminated soils, a greenhouse experiment as factorial arranged in completely randomized design with three replications was carried out at Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran in 2012. The experimental treatments consisted of two crop species, sunflower and sorghum, and four levels of nickel concentrations in the soil (0, 150, 300, and 450 mg of Ni per kg of soil). After 8 weeks from sowing date (flowering stage, R4), plants were harvested by cutting the shoots approximately 0.5 cm above the soil surface. Nickel, Fe, and Zn concentrations were determined using atomic absorption spectrophotometry. The analysis of variance for the obtained data was done by SAS v9.1 software.
    Results
    Results showed that the highest values of shoot, root, and total dry matter (36.66, 29.77 and 66.43 g.plant-1, respectively) were related to sorghum plants grown in non-contaminated soil. Also, the lowest values of shoot, root, and total dry matter (8.39, 1.74 and 10.12 g.plant-1, respectively) were related to sunflower plants grown in 450 mg Ni per kg of soil. The maximum values of Ni uptake by total plant biomass and shoot part of plants (6.1 and .67 mg.plant-1, respectively) were observed in sorghum plants grown in 450 mg Ni per kg of soil. While, the minimum values of Ni uptake by total plant biomass and shoot part of plants (0.11 and 0.09 mg.plant-1, respectively) were observed in sunflower plants grown in non-contaminated soil.
    Conclusion
    Generally, results revealed that the capability of sorghum plant in phytoremediation of Ni contaminated soils was better than sunflower plant. In sorghum plants, low proportion of accumulated Ni in roots was translocated to shoot part. Therefore, sorghum plant can be used for ‘phytostabilization’. While, sunflower plants despite of relatively lower biomass, translocated higher proportion of Ni to shoot parts. So, sunflower can be suitable plant for phytoremediation of Ni contaminated soils (Phytoextraction).
    Keywords: Dry matter, Translocation factor, Fe, Zn, Soil contamination
  • Safoora Asadi Kapourchal, Mehdi Homaei * Pages 143-153
    Background And Objectives
    Human activities imposed several contaminations to the environment. Although environmental contaminations can be categorized into inorganic and organic contaminations, but the so-called non-aqueous phase liquids (NAPLs) are considered among the most hazardous pollutants in environment and can potentially cause severe damage to our environment. The contaminated soils not only may transfer the pollutants to the human chain food, but may transmit the contaminants to the groundwater and drinking water. Furthermore, the contaminated soil would limit the use of available lands for agricultural purposes. Environmental contamination, particularly soil is one of the most important challenges in recent years. Non-aqueous phase liquids (NAPLs) have significant influences on environmental contaminations. Understanding infiltration characteristics of these compounds into the soils is very important because it assists to remediate contaminated soils and manage to reduce NAPL recharge into groundwater. The main objective of this research was to quantitatively investigate the influence of infiltration of some NAPLs including crude oil and kerosene into soil.
    Materials And Methods
    Consequently, the required soil samples were collected from neighboring Tehran oil refinery. The saturated hydraulic conductivity, cumulative infiltration and the infiltration rates were obtained by using Darcy’s law and Philip, Kostiakov and Green-Ampt infiltration models, respectively. The performance of predictive infiltration models were evaluated using RMSE and R2 statistics.
    Results
    The obtained results showed that similar to water, the wetting front length and cumulative infiltration for both examined NAPL components were nonlinearly increased. The largest NAPLs infiltration rates as well as that of water were observed during the initial experimental periods. The hydraulic conductivity of crude oil and kerosene were obtained to be 0.0058, 0.280 cm/min, respectively.
    Conclusion
    Quantitative assessment of kerosene infiltration into the soil indicated that for NAPLs, when time moves towards infinity, the basic intake rate doesn’t resemble the soil saturated hydraulic conductivity. This can be attributed to the fact that at the final stage of infiltration process, the sorptivity plays a significant role in infiltration of these components. Overall observations show that that based on the calculated RMSE statistic, the Green-Ampt and Kostiakov models can well predict the NAPLs infiltration into the soil. Some NAPL characteristics including type of compounds, composition, surface tension, viscosity and specific gravity were appeared to significantly influence the infiltration process.
    Keywords: Darcy's law, Infiltration models, NAPL, Saturation hydraulic conductivity, Soil contamination