فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال هفتم شماره 4 (پیاپی 22، زمستان 1396)

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال هفتم شماره 4 (پیاپی 22، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/20
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مقاله پژوهشی
  • سولماز کاظم علیلو *، نصرت الله نجفی، عادل ریحانی تبار، مهدی غفاری صفحات 1-18
    سابقه و هدف
    تنش کم آبی به عنوان یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید محصول در دنیا و ایران است. برای افزایش تحمل گیاهان به تنش کم آبی و کاهش مصرف کودهای شیمیایی، تلفیق کودهای شیمیایی و آلی توصیه می شود. مطالعات مختلفی در مورد اثر فسفر و لجن فاضلاب بر عملکرد و ویژگی های کیفی محصولات زراعی مختلف در سطح دنیا انجام شده است ولی تاکنون در مورد مصرف توام فسفر و لجن فاضلاب بر رشد آفتابگردان (Helianthus annuus L.) و تعیین مقدار بهینه این کودها برای شرایط آبیاری مطلوب و محدود گزارشی ارائه نشده است. لذا، پژوهش حاضر برای بررسی تاثیر سوپرفسفات تریپل و لجن فاضلاب بر شاخص کلروفیل و برخی ویژگی های رشد آفتابگردان روغنی در شرایط آبیاری مطلوب و محدود در یک خاک لوم رسی انجام شد.
    مواد و روش ها
    آزمایش به صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار طی دو سال در ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان خوی و در شرایط مزرعه ای اجرا شد. عامل های آزمایش شامل سال در دو سطح (1393 و 1394)، زمان آبیاری در دو سطح (آبیاری پس از 60 و 150 میلی متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A)، سوپرفسفات تریپل در سه سطح (صفر، 100 و 200 کیلوگرم در هکتار) و لجن فاضلاب در چهار سطح (صفر، 2/14، 4/28 و 7/56 تن ماده خشک در هکتار) بودند. تحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزار MSTATC و مقایسه میانگین ها با آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام شد.
    یافته ها
    مطابق با نتایج تجزیه واریانس مرکب، اثر سال تنها بر شاخص سطح برگ، عملکرد زیستی و ارتفاع گیاه معنی دار بود. تنش کم آبی سبب کاهش معنی دار شاخص کلروفیل برگ، شاخص سطح برگ، عملکرد زیستی، ارتفاع بوته و قطر ساقه شد ولی مصرف سوپرفسفات تریپل و لجن فاضلاب تمامی ویژگی های اندازه گیری شده را به طور معنی داری نسبت به شاهد افزایش دادند. در هر دو شرایط آبیاری مطلوب و محدود، بیشترین شاخص کلروفیل برگ، شاخص سطح برگ، عملکرد زیستی، ارتفاع بوته و قطر ساقه از تیمارهای تلفیقی به دست آمد که در شرایط آبیاری مطلوب به ترتیب 40، 141، 75، 26، 47 درصد و در شرایط آبیاری محدود 51، 95، 114، 36 و 60 درصد نسبت به شاهد افزایش یافتند.
    نتیجه گیری
    برای کاهش مصرف کودهای شیمیایی و دستیابی به رشد مطلوب آفتابگردان، در شرایط آبیاری مطلوب مصرف تلفیقی 200 کیلوگرم سوپرفسفات تریپل+7/56 تن لجن فاضلاب در هکتار و در شرایط آبیاری محدود مصرف 100 کیلوگرم کود سوپرفسفات تریپل+7/56 تن لجن فاضلاب در هکتار در شرایط مشابه می تواند توصیه شود.
    کلیدواژگان: آفتابگردان، تنش کم آبی، کلروفیل، مدیریت تلفیقی تغذیه گیاه
  • حسین میر سیدحسینی *، منصور کوهستانی، ارژنگ فتحی گردلیدانی، محمدرضا بی همتا صفحات 19-43
    سابقه و هدف
    رشد جمعیت و افزایش فعالیت های صنعتی در دو قرن اخیر سبب افزایش قابل توجهی در غلظت CO2 اتمسفر شده است. بر اساس تحقیقات انجام شده افزایش غلظت CO2 اتمسفری از شروع انقلاب صنعتی در اواسط قرن هجدهم تا به امروز همچنان ادامه دارد، به نحوی که غلظت CO2 از حدود 270 میلی گرم در لیتر قبل از انقلاب صنعتی به حدود 394 میلی گرم در لیتر در سال 2013 میلادی افزایش یافته است. تاثیر غلظت افزایش یافته CO2 بر جذب عناصر غذایی مانند نیتروژن، آهن، منگنز و روی در مورد بسیاری از محصولات مطالعه شده است. بهبود شرایط تغذیه ای ناشی از مصرف کودهای نیتروژنی و افزایش غلظت CO2 اتمسفری به دلیل افزایش فتوسنتز و تولید ماده خشک موجب افزایش رشد و عملکرد گیاهان زراعی مختلف و همچنین سبب تغییر غلظت بسیاری از عناصر غذایی ضروری گیاه می شود. پژوهش حاضر باهدف بررسی اثر افزایش غلظت CO2 و فراهمی نیتروژن خاک بر جذب عناصر غذایی در گیاه گندم انجام گردید.
    مواد و روش ها
    کشت گلخانه ای گندم به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی شامل فاکتور خاک در دو سطح (لوم رسی شنی و لوم شنی) و فاکتور نیتروژن در سه سطح (صفر، 100 و 200 میلی گرم در کیلوگرم از منبع اوره) و در دو سطح CO2 (400 و 850 میلی گرم در لیتر) در چهار تکرار انجام شد که جمعا در هر آزمایش 24 و در کل آزمایش 48 گلدان استفاده گردید. 60 روز پس از کشت گیاهان برداشت شدند و وزن خشک و میزان جذب نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، آهن، منگنز و روی بخش هوایی آن ها اندازه گیری گردید.
    یافته ها
    نتایج نشان داد با افزایش غلظت CO2، در تیمار‏های مختلف کود نیتروژنی، وزن خشک بخش هوایی گندم به طور میانگین 67/10 درصد افزایش یافت. افزایش غلظت CO2 تاثیری بر جذب نیتروژن و منیزیم در بخش هوایی گندم نداشت ولی جذب فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز و روی را به ترتیب 58/18، 72/20، 87/32، 66/24 و 36/22 درصد افزایش داد. با کاربرد کود نیتروژن جذب نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، آهن، منگنز و روی بخش هوایی گندم به ترتیب 337، 93، 96، 145، 135، 129 و 156 درصد افزایش یافت و این افزایش برای عناصر فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز و روی در غلظت افزایش یافته CO2 شدیدتر بود.
    نتیجه گیری
    میزان مصرف کود‏های شیمیایی و به‏خصوص نیتروژن و برقراری تعادل تغذی های برای گیاه باید براساس شرایط اقلیمی تغییر یابد. با توجه به نتایج این آزمایش افزایش مقدار نیتروژن خاک منجر به تشدید اثرات مثبت افزایش غلظت دی اکسید کربن گردید. بنابراین درصورتی که محدودیتی از نظر تامین عناصر غذایی ضروری گیاه به خصوص نیتروژن وجود نداشته باشد، در شرایط افزایش غلظت CO2 اتمسفری، رشد گیاه گندم و جذب اکثر عناصر غذایی در بخش هوایی آن افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، جذب عناصر غذایی، دی اکسید کربن، نیتروژن خاک
  • سپیده اعتدالی دهکردی *، سیدعلی ابطحی، محمدحسن صالحی، جواد گیوی، محمد هادی فرپور، مجید باقرنژاد صفحات 45-64
    سابقه و هدف
    استفاده مطلوب و پایدار از خاک در صورتی امکان پذیر است که شناخت صحیح و کامل از ویژگی های آن انجام گیرد. اهداف این مطالعه افزایش اطلاعات در مورد خاک های موجود در منطقه ای در 35 کیلومتری چلگرد واقع در استان چهارمحال و بختیاری از طریق بررسی ویژگی های مورفولوژیکی، فیزیکوشیمیایی، کانی شناسی و میکرومورفولوژیکی برای بررسی نحوه تشکیل و طبقه بندی این خاک ها طبق دو سامانه رده بندی آمریکایی و جهانی است.
    مواد و روش ها
    میانگین بارندگی و درجه حرارت سالیانه منطقه مورد مطالعه به ترتیب 6/1389 میلی متر و 5/9 درجه سانتی گراد و رژیم حرارتی و رطوبتی آن به ترتیب مزیک و زریک می باشند. 8 خاکرخ در طول یک ترانسکت در جهت شیب، حفر و نمونه برداری شدند. آزمایشات شامل واکنش خاک، بافت، ضریب انبساط خطی، هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم معادل، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربن آلی و آنالیزهای کانی شناختی و میکرومورفولوژی بر روی نمونه های خاک انجام گردید. سپس، بر اساس کارت تشریح هر پروفیل و نتایج آزمایشگاهی، طبق کلید تاکسونومی خاک، تا سطح فامیل و با استفاده از سامانه طبقه بندی جهانی نیز خاک ها در سطح دوم طبقه بندی شدند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که راسته خاک های منطقه در سامانه آمریکایی، اینسپتی سول و ورتی سول بودند در حالی که در سامانه جهانی، در گروه های مرجع کلسی سول، کمبی سول و ورتی سول نام گذاری شد. نتایج بیانگر این بود که به خاطر وجود ماده آلی بیشتر و بافت ریزتر در موقعیت های پایین تر شیب، ظرفیت تبادل کاتیونی در این موقعیت حداکثر بود. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش عمق خاک، مقدار کربن آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک کاهش یافته در حالیکه مقدار رس و آهک روند معکوس داشته و با افزایش عمق خاک، افزایش یافتند. مقدار ضریب انبساط خطی نیز همانند مقدار رس از شیب پشتی به طرف پای شیب و همچنین از سطح به طرف عمق پروفیل افزایش یافت. خاک های منطقه غالبا دارای کانی رسی اسمکتیت همراه مقادیری از کانی های ایلیت، کلریت، کائولینیت، کوارتز و کانی مختلط ایلیت- اسمکتیت بودند. طبق نتایج، منشا کانی ها در موقعیت های مختلف شیب، توارثی است. بررسی مقاطع نازک، نشان دهنده وجود پوشش های رسی در افق های Bt و Btk می باشد که این پوشش های رسی در خاک، شواهدی از انتقال رس از افق های بالایی به افق های تحتانی در نتیجه ی نفوذ آب هستند. هم چنین، تجمع آهک به فرم های متنوع از جمله پوشش، پرشدگی، آهک سوزنی و نادول آهکی در افق های Bk و Btk مشاهده گردید که موید ثانویه بودن آهک می باشد و باعث ایجاد بی فابریک از نوع کلسیت کریستالیتیک شده است. علت تجمع آهک به فرم سوزنی شکل در راس شیب احتمالا به خاطر مرتفع بودن منطقه، وجود رطوبت کافی در خاک، پایین بودن شوری خاک و حضور مواد آلی تجزیه پذیر است.
    نتیجه گیری
    نتایج این پژوهش نمایانگر نقش پستی و بلندی در تغییر پذیری ویژگی های خاک و رده بندی آن در منطقه می باشد.
    کلیدواژگان: توپوگرافی، رده بندی خاک، کانی شناسی رس، منطقه چلگرد، ویژگی های فیزیکوشیمیایی
  • وحیدرضا جلالی*، اعظم جعفری، فاطمه عباس زاده صفحات 65-81
    سابقه و هدف ارتباط مستقیم بین افزایش غلظت فلزات سنگین خاک و ابتلا به سرطان های مختلف برای افرادی که در معرض آلودگی این فلزات هستند، توسط محققان مختلفی گزارش شده است. بنابراین پایش سریع و دوره ای گسترش مکانی این فلزات، بسیار با اهمیت است. اگرچه روش-های معمول اندازه گیری غلظت فلزات سنگین خاک که مبتنی بر روش هضم در اسیدهای غلیظ و قرائت توسط دستگاه ICP-OES و یا AAS انجام می گیرد از دقت کافی برخوردار است، این روش ها عمدتا وقت گیر و پرهزینه بوده و نیاز به مواد شیمیایی و کارشناسان آموزش دیده دارند. توسعه روش های اسپکتروسکوپی در دامنه طیف های مرئی تا مادون قرمز نزدیک می تواند روش جایگزین مناسبی برای انجام تخمین محتوی فلزات سنگین خاک باشد. این روش جز روش های غیرتخریبی تقسیم بندی شده، احتیاج به حداقل آماده سازی نمونه پیش از انجام آزمایش داشته و نیازمند به استفاده از هیچ گونه مواد شیمیایی( خطرناک ) نیست. همچنین قرائت های این روش حداکثر چند ثانیه طول کشیده و همزمان می توان چندین ویژگی خاک را از یک قرائت تخمین زد. اطلاعات چندانی در زمینه استفاده از بازتاب های طیفی در تخمین فلزات سنگین آرسنیک و مولیبدن با استفاده از بازتاب های طیفی در محدوده مادون قرمز نزدیک و میانی در کشور وجود ندارد. بنابراین هدف این پژوهش بررسی قابلیت شبکه های عصبی مصنوعی در تخمین غلظت این عناصر بر اساس مطالعه بازتاب های طیفی در محدوده مادون قرمز نزدیک و میانی است.
    مواد و روش ها تعداد 58 نمونه سطحی از جزیره هرمز جمع آوری و غلظت فلزات سنگین مولیبدن و آرسنیک با استفاده از روش هضم چهار اسید (16) و توسط دستگاه ICP-OES تعیین شد. به منظور اندازه گیری داده های طیفی نمونه های خاک، از دستگاه اسپکترورادیومتر زمینی(Field Spec 3، Analytical Spectral Device، ASD Inc) استفاده و بازتاب طیفی نمونه های سطحی در محدوده مادون قرمز نزدیک و میانی به دست آمد. سپس با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی اقدام به استخراج توابع انتقالی طیفی و تخمین غلظت فلزات آرسنیک و مولیبدن گردید.
    یافته ها نتایج نشان داد که روش شبکه عصبی مصنوعی دارای قابلیت بالا در تخمین غلظت فلزات سنگین مورد مطالعه با استفاده از داده های طیفی می باشد. مقادیر ضریب همبستگی(R2) برای هر دو عنصر، مطلوب و بیشتر از 9/0 بوده است که نشان دهنده همراستایی بالای داده های واقعی و پیش بینی شده توسط مدل شبکه عصبی برای پیش بینی فلزات سنگین مورد مطالعه بوده است، در عین حال نتایج حاصل از سایر شاخص ها نشان داد که توانایی شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی غلظت مولیبدن بهتر از آرسنیک بوده است، به طوری که نتایج نشان داد که مقدار خطای باقی مانده برای این عنصر کم (CRM=0.11)، ضریب آکائیک منفی(AIC=-345.8) و کارایی مدل سازی برای این عنصر نزدیک به یک بوده است (EF=0.97).
    نتیجه گیری در این تحقیق از بازتابش های طیفی در محدوده مادون قرمز در تخمین محتوای مولیبدن و آرسنیک خاک استفاده شد. همچنین شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان ابزار برقراری ارتباط بین بازتابش های طیفی و میزان فلزات سنگین به کار گرفته شد. بطور کلی نتایج نشان داد که روش شبکه عصبی مصنوعی می تواند به عنوان روشی کارا در اشتقاق توابع انتقالی طیفی و تخمین قابل اعتماد غلظت مولیبدن و آرسنیک در غلظت های بالا به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: توابع انتقالی طیفی، جزیره هرمز، شبکه عصبی مصنوعی، فلزات سنگین
  • زهرا سلیمان نژاد، احمد عبدل زاده *، حمیدرضا صادقی پور صفحات 83-97
    سابقه و هدف
    همگام با رشد روزافزون صنعت و فنآوری، ورود آلاینده های زیست محیطی و در صدر آن ها فلزات سنگین به خاک، موجب نگرانی جامعه جهانی پیرامون خطرات احتمالی آلودگی منابع خاک در جهان شده است. روی یکی از فلزات سنگین ضروری در همه گیاهان عالی است که در بسیاری از اعمال زیستی نقش دارد، ولی در غلظت های بالا می تواند علاوه بر اثرات منفی در رشد و نمو گیاهان، سبب به خطر انداختن سلامت انسان و بقیه موجودات زنده مصرف کننده گردد. این تحقیق میزان تحمل، انباشتگی و توان گیاه پالایی دو گونه خردل اتیوپی (Brassica carinata) و خردل هندی (Brassica juncea) رشد یافته در خاک آلوده شده به غلظت های مختلف روی را مورد مطالعه قرار داد.
    مواد و روش ها: گیاهان در خاک های آلوده شده با غلظت های 500 و 1000 میلی گرم بر کیلوگرم روی در گلخانه رشد یافتند. آزمایش در طرح کاملا تصادفی و به صورت فاکتوریل انجام شد. فاکتور اول سطوح روی و فاکتور دوم گونه های گیاهی بود. گیاهان پس از 7 هفته کشت در آغاز فاز زایش، جهت سنجش برخی خصوصیات رشدی، غلظت روی و مقدار رنگیزه های فتوسنتزی برداشت شدند.
    یافته ها
    نتایج مطالعه نشان داد که به جزء کاهش طول ریشه تحت تیمار 1000 میلی گرم بر کیلوگرم روی در خردل اتیوپی، تیما رهای روی بر بقیه صفات رشد هر دو گیاه اثر معنی داری نداشتند. هر دو گیاه شاخص تحمل تنش بالایی را نسبت به روی نشان دادند. با افزایش آلودگی روی در خاک، غلظت این فلز در ریشه و بخش هوایی هر دو گیاه به طور معنی داری افزایش یافت. بیشترین میزان تغلیظ زیستی ریشه و بخش هوایی و فاکتور انتقال در تیمار 500 میلی گرم بر کیلوگرم روی در هر دو گیاه مشاهده شد. در خردل اتیوپی تیمار 1000 میلی گرم بر کیلوگرم روی منجر به کاهش کلروفیل a و نسبت کلروفیل کل به کاروتنوئید گردید، ولی تیما رهای روی اثر معنی داری در میزان رنگیزه های فتوسنتزی گیاه خردل هندی نداشت.
    نتیجه گیری
    در سطوح مختلف آلودگی روی، هر دو گونه قادر به تحمل و تجمع روی بودند، به طوری که در هر دو گونه با افزایش میزان آلودگی روی در خاک شاخص تحمل تنش افزایش یافت. بیشترین میزان تغلیظ زیستی و فاکتور انتقال هر دو گیاه تحت تیمار 500 میلی گرم بر کیلوگرم روی اتفاق افتاد. تحت تیمار 1000 میلی گرم در کیلوگرم روی، خردل هندی توانست در بخش هوایی حدود 05/0 درصد روی انباشته نماید که 5/1برابر بیشتر از خردل اتیوپی بود. لذا، گیاه خردل هندی نسبت به خردل اتیوپی دارای عملکرد بهتری جهت استفاده در فرایند گیاه پالایی روی می باشد.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، روی، شب بو، تحمل، گیاه پالایی
  • نسرین قربان زاده*، عباس شعبانی روفچایی، حسین پندی صفحات 99-113
    سابقه و هدف
    امروزه کاربرد بی رویه و نادرست آنتی بیوتیک های دارویی به یک مشکل اساسی در رابطه با آلودگی و تخریب زیست بوم های مختلف تبدیل شده است. خاک از جمله زیست بوم هایی می باشد که به دلیل دریافت کودهای جانوری دارای مقادیر زیاد آنتی بیوتیک، به شدت تحت تاثیر این مواد قرار می گیرد. با توجه به این که فعالیت های میکروبی خاک با سلامت و کیفیت خاک رابطه مستقیم دارند، لذا در این مطالعه تاثیر دو آنتی بیوتیک دارویی جنتامایسین و تری متوپریم بر فعالیت جامعه میکروبی دو خاک رسی و لوم شنی مورد بررسی قرار گرفت.
    مواد و
    روش
    دو نمونه خاک با بافت مختلف که در طول 10 سال اخیر هیچ نوع کود دامی دریافت نکرده بودند انتخاب شدند و از عمق 25-0 سانتی متری نمونه برداری انجام گرفت. غلظت های متفاوت از آنتی بیوتیک های جنتامایسین و تری متوپریم (1/0، 1، 10 و 100 میلی گرم بر کیلوگرم) از محلول های مادر با غلظت 1000 میلی گرم بر لیتر تهیه و به نمونه های خاک اضافه شدند. در فواصل زمانی 0، 2، 8، 15 و 30 روز مقدار تنفس پایه و برانگیخته با سوبسترا و کاهش آهن فریک در نمونه های خاک اندازه گیری شد. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و سه تکرار انجام گرفت. سطح صفر آنتی بیوتیک نیز به عنوان تیمار شاهد لحاظ شد.
    یافته ها
    در خاک رسی، فعالیت های تنفسی در تیمارهای دریافت کننده جنتامایسین اختلاف کاهشی معنی داری را با تیمار شاهد پس از گذشت 2 روز نشان دادند. پس از گذشت 8 روز در مقایسه با روز 2 ام فعالیت های تنفسی خاک کاهش بیشتری نشان دادند. مقدار تنفس پایه در روز 8 ام در سطوح 1/0، 1، 10 و 100 میلی گرم بر کیلوگرم جنتامایسین به ترتیب 52، 66، 68 و 84 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش نشان داد. تنفس برانگیخته با سوبسترا در زمان های مختلف انکوباسیون روندی مشابه تنفس پایه را نشان داد. مقدار تنفس پایه در خاک لوم شنی در حضور جنتامایسین پس از گذشت 2 روز نسبت به سایر زمان ها کمترین مقدار بود و پس از گذشت 8 روز دوباره افزایش نشان داد. در خاک رسی مقدار تنفس پایه در روز 8 ام آزمایش در تیمارهای دریافت کننده سطوح 1/0، 1، 10 و 100 میلی گرم بر کیلوگرم تری متوپریم نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 51، 55، 59 و 89 درصد کاهش داشت. در خاک لوم شنی تنفس پایه و برانگیخته با سوبسترا در حضور تری متوپریم پس از گذشت 2 روز کمترین مقدار را نشان دادند و در تمامی تیمارها اختلاف معنی داری با تیمار شاهد مشاهده شد. در خاک رسی در سطوح مختلف هر دو آنتی بیوتیک، سهم آهن فرو از تیمار شاهد در روز 2 ام بیشتر از روز 8 ام بود. در خاک شنی بیشترین تاثیر منفی دو آنتی بیوتیک بر سهم آهن فرو در روز 2 ام مشاهده شد. به طو کلی، باکتری های کاهنده آهن فریک در خاک های دریافت کننده تری متوپریم کمتر تحت تاثیر اثر منفی قرار گرفتند که به دلیل تفاوت در عملکرد این دو آنتی بیوتیک می باشد.
    نتیجه گیری
    اثر آنتی بیوتیک ها بر فعالیت های زیستی خاک به طول زمانی که خاک در معرض آنتی بیوتیک قرار گرفته و همچنین عملکرد آنتی بیوتیک مصرفی و ویژگی های خاک بستگی دارد. فعالیت های میکروبی خاک حتی از سطوح غلظتی پایین آنتی بیوتیک ها نیز تاثیر منفی می پذیرند. لذا به منظور کاهش خطر آلودگی محیطی، بایستی جوانب احتیاط در رابطه با استفاده از آنتی بیوتیک ها در انسان و دام رعایت شود.
    کلیدواژگان: جنتامایسین، تری متوپریم، تنفس میکروبی، کاهش آهن فریک
  • شیرین مرادیان، کمال نبی اللهی*، روح الله تقی زاده مهرجردی صفحات 115-129
    سابقه و هدف
    شوری خاک یکی از مشکلات عمده در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد. در این شرایط، نمک های م
    سابقه و هدف
    شوری خاک یکی از مشکلات عمده در مناطق خشک و نیمه خشک است. در این شرایط، نمک های محلول در سطح خاک تجمع یافته و باعث کاهش عملکرد و حاصلخیزی خاک می شوند. شناسایی و نقشه برداری خاک های مبتلا به نمک می تواند به بهبود مدیریت این خاک ها کمک کند. بررسی تغییرات شوری خاک به شیوه های مرسوم گران و زمان بر است . بنابراین یکی از راه های چاره جهت حل این چالش استفاده از نقشه برداری رقومی خاک است که خصوصیات خاک با استفاده از داده های کمکی نقشه برداری می شوند. هدف از این تحقیق استفاده از مدل های رگرسیون درختی و شبکه عصبی مصنوعی و داده های کمکی برای تهیه نقشه شوری خاک می باشد.
    مواد و روش ها
    با استفاده از روش نمونه برداری هایپرکیوب تعداد 150 نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی متری خاک های منطقه قروه استان کردستان (با وسعت 30000 هکتار) برداشت شده و هدایت الکتریکی خاک اندازه گیری شد. متغیرهای محیطی در این پژوهش اجزاء سرزمین و داده های تصویر +ETM ماهواره لندست 8 بودند. پارامترهای سرزمین ( شامل 15 پارامتر) و شاخص شوری (SI) و شاخص گیاهی نرمال شده (NDVI) به ترتیب با استفاده از نرم افزار SAGA و ArcGIS محاسبه و استخراج گردید. جهت ایجاد ارتباط بین شوری خاک و متغیرهای کمکی از مدل رگرسیون درختی و شبکه عصبی بهره گرفته شد و با استفاده از روش اعتبارسنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت نقشه شوری خاک با استفاده از مدل بهتر تهیه شد.
    یافته ها
    برای پیش بینی شوری خاک، متغیرهای کمکی شامل شاخص شوری، شاخص خیسی، شاخص همواری دره، شاخص NDVI، باند3 و باند 7 مهم ترین بودند. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی (با 70/0، 036/0 و 190/ به ترتیب0برای ضریب تبیین، میانگین خطا و میانگین ریشه مربعات خطا) دارای دقت بیشتری نسبت به رگرسیون درختی برای پیش بینی شوری خاک می باشد. شوری خاک در محدوده بین 93/6 -23/0 دسی زیمنس بر متر قرار داشت و بیش ترین مقادیر شوری خاک در مناطق مرکزی (اراضی پست و بایر) قرار داشت. در این مناطق مرکزی، داده های کمکی شامل شاخص شوری، شاخص همواری دره، شاخص خیسی، باند 7 و باند 3 بیشترین مقدار و شاخص NDVI کمترین مقدار را داشتند.
    نتیجه گیری
    مهمترین متغیر کمکی در پیش بینی شوری خاک در منطقه شاخص شوری می باشد و وجود ارتباط قوی بین داده خاک و داده های کمکی می تواند برروی دقت مدل اثرگذار باشد. به طور کلی نتایج نشان داد که تکنیک های پدومتری می تواند در گستره ای وسیع جهت نقشه برداری رقومی خصوصیات خاک ها به کار گرفته شود. پیشنهاد می گردد که جهت تهیه نقشه خصوصیات خاک از مدل شبکه عصبی مصنوعی، و داده های کمکی همچون اجزاء سرزمین و تصاویر ماهواره ای در مطالعات آینده استفاده شود.
    کلیدواژگان: تصویر ماهواره ای، مدل رقومی ارتفاع، پدومتری
  • صفورا ناهیدان * صفحات 131-145
    سابقه و هدف
    ارتباط تنگاتنگی بین فعالیت های میکروبی و محیط فیزیکی خاک وجود دارد. موقعیت هر آنزیم در خاک، به موقعیت سوبسترا، خصوصیات آنزیمی و یا جانداران تولید کننده آن ها نسبت داده شده است. توپوگرافی (موقعیت شیب) به عنوان یکی از عوامل مهم خاک سازی، نقش بسزایی در تحول، تکامل و تغییرپذیری خاک ها ایفا می کند. تغییرات مکانی فعالیت آنزیم ها در مقیاس زمین نما در حقیقت به وسیله فرآیندهای پدولوژیکی و هیدرولوژیکی کنترل می شوند. اثر توپوگرافی (موقعیت شیب) بر توزیع اندازه خاکدانه و فعالیت آنزیم ها در مطالعات پیشین مورد بررسی قرار گرفته است. موقعیت شیب ممکن است بر الگوی توزیع فسفومونواسترازهای اسیدی و قلیایی در خاکدانه ها اثر متفاوتی بگذارد. بنابراین هدف از پژوهش اخیر بررسی الگوی توزیع خاکدانه ای فعالیت فسفاتاز اسیدی و قلیایی در موقعیت های مختلف شیب می باشد.
    مواد و روش ها
    نمونه برداری از سه موقعیت قله شیب، شیب پشتی و انتهای شیب یک اکوسیستم مرتعی انجام گرفت. از عرض هر موقعیت شیب، سه نقطه به عنوان سه تکرار با فاصله 10 متر از یکدیگر در نظر گرفته شد. در هر موقعیت شیب، در یک دایره به شعاع 2 متری، 10 نمونه خاک از عمق 0-10 سانتی متری جمع آوری و با یکدیگر مخلوط شدند. پس از اندازه گیری ویژگی های عمومی خاک ها، خاکدانه ها به روش الک تر جدا شده و توزین گردیدند. کربن آلی، فسفر قابل استفاده، فسفاتاز اسیدی و فسفاتاز قلیایی درون شش گروه اندازه خاکدانه (4-2، 2-1، 1-5/0، 5/0-25/0 ، 25/0-05/0 و05/0> میلی متر) اندازه گیری شدند.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که توزیع اندازه خاکدانه تحت تاثیر موقعیت شیب قرار گرفت. کمترین و بیشترین درصد جرمی ریزخاکدانه ها (05/0-25/0 میلی متر و کوچکتر از 05/0 میلی متر) به ترتیب در قله شیب و شیب پشتی مشاهده شد. تشکیل خاکدانه های درشت با مقدار کربن آلی خاک در طول شیب در ارتباط بود. خاکدانه های درشت 4-2 میلی متری در شیب پشتی به میزان 85 درصد نسبت به قله شیب کاهش یافتند. دیگر نتایج پژوهش نشان داد که کربن آلی و فسفر قابل استفاده در درشت خاکدانه ها به ترتیب به میزان 38 و12 درصد بیشتر از ریزخاکدانه ها می باشند. هر دو آنزیم فسفاتاز اسیدی و قلیایی در درشت خاکدانه ها بیشتر از ریزخاکدانه ها بودند و فعالیتشان با کاهش اندازه خاکدانه به میزان 42 درصد کاهش یافتند. اثر موقعیت شیب بر الگوی توزیع فسفومونواسترازها متفاوت بود. انتهای شیب و شیب پشتی به ترتیب دارای کمترین فعالیت فسفاتاز اسیدی و قلیایی بودند. اگرچه نسبت فعالیت فسفاتاز اسیدی به کربن آلی و فسفر قابل استفاده در تمام خاکدانه های موقعیت شیب پشتی دارای بیشترین مقدار بود، الگوی توزیع فعالیت نسبت فسفاتاز قلیایی به کربن آلی و فسفر قابل استفاده در موقعیت های مختلف شیب به اندازه خاکدانه ها بستگی داشت. تنها فسفاتاز قلیایی با فسفر قابل استفاده در طول شیب تپه مورد مطالعه همبستگی معنی داری (001/0 P = 72/0=r) نشان داد.
    نتیجه گیری
    به طور کلی نتایج حاکی از آن است که هر دو آنزیم فسفاتاز اسیدی و قلیایی الگوی توزیع مشابهی را در خاکدانه ها داشتند ولی تحت تاثیر موقعیت شیب دارای الگوی توزیع متفاوتی بودند که ممکن است ناشی از منشا متفاوت آن ها باشد. همچنین از آن جایی که درشت خاکدانه ها دارای فعالیت آنزیمی، کربن آلی و فسفر بیشتری بودند، حفاظت از ساختمان خاک و درشت خاکدانه به ویژه در موقعیت های شیب حساس به فرسایش می تواند با حفظ ذخایر فسفومونواسترازی بر چرخه بیوشیمیایی فسفر تاثیر بگذارد.
    کلیدواژگان: موقعیت شیب، خاکدانه، فسفاتاز اسیدی، فسفاتاز قلیایی
  • الهام امیری خبوشان*، حجت امامی، علیرضا آستارایی، محمدرضا مصدقی صفحات 147-158
    سابقه و هدف
    مدیریت صحیح اراضی باعث بهبود ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک و کنترل فرسایش در مناطق خشک و نیمه خشک می شود. استفاده از پوشش گیاهی به عنوان یک ابزار بیومهندسی در جهت بهبود ویژگی های هیدرو فیزیکی خاک و حفاظت آن در برابر عوامل فرساینده فاکتور مناسبی می باشد. پلی اکریل آمید آنیونی (PAM) نیز در این زمینه کاربرد گسترده ای یافته است. در مطالعات پیشین اثر وتیور و PAM بر شاخص های پایداری ساختمان و کنترل فرسایش خاک مورد بررسی قرار گرفته است. این پژوهش با هدف بررسی و مقایسه سیستم وتیور و PAM و تلفیق آنها بر ویژگی های هیدرولیکی و شاخص کیفیت فیزیکی خاک (Sgi) در کرت-های آزمایشی انجام شد.
    مواد و روش ها
    این پژوهش در کرت های آزمایشی یک خاک لومی واقع در دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل تیمار کشت گیاه وتیور (VP0)، کاربرد PAM در دو سطح 20 (P2) و 40 (P4) کیلوگرم در هکتار، کاربرد هم زمان وتیور و هر دو سطح PAM (VP2 و VP4) بود. یک تیمار نیز به عنوان تیمار شاهد (P0) در نظر گرفته شد. مقادیر رطوبت خاک تیمار های مختلف در مکش های ماتریک صفر، 5، 10، 30، 50، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلو پاسکال اندازه گیری شد. سپس مدل منحنی رطوبتی ون گنوختن با استفاده از نرم افزار RETC به داده های آزمایشی برازش داده شد و پارامتر های مدل مذکور با روش حداقل مربعات خطا برآورد گردید. هم چنین هدایت هیدرولیکی اشباع (KS) و شاخص Sgi تعیین گردید. جهت تجزیه و تحلیل داده ها، آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار طراحی شد و تحلیل آماری پارامتر های مدل ون گنوختن، شاخص Sgi و هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از نرم افزار SPSS 23 انجام گردید.
    یافته ها
    نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان داد که PAM و وتیور با افزایش خاکدانه سازی و پایداری آن ها و بهبود ویژگی های ساختمانی خاک موجب افزایش درصد رطوبت اشباع و KS شدند. البته اثر PAM برKS به غلظت و گرانروی محلول نیز بستگی دارد. وتیور درصد رطوبت باقیمانده خاک را کاهش و مولکول های آب دوست پلیمر PAM درصد رطوبت باقیمانده خاک را افزایش داد. وتیور با افزایش منافذ درشت خاک، اثر قابل توجهی در افزایش α و کاهش مکش ورود هوا داشت، در حالی که PAM تاثیر چندانی در پارامتر α نشان نداد. PAM و وتیور پارامتر n را به ترتیب افزایش و کاهش دادند. هم چنین PAM و وتیور با اثر بر خاکدانه سازی و بهبود ساختمان و شرایط فیزیکی خاک، شاخص Sgi را افزایش داده اند. در مجموع اثر وتیور بر پارامتر های مدل ون گنوختن و بهبود ویژگی های هیدرولیکی خاک بیشتر ازPAM بود و تلفیق وتیور و PAM بیشترین تاثیر را نشان داد.
    نتیجه گیری
    به طور کلی بر اساس نتایج این پژوهش، روش بیومهندسی کمهزینه و بادوام بر پایه کاربرد وتیور جهت بهبود ویژگی های فیزیکی و ساختمانی خاک در مناطق نیمه خشک مانند ایران پیشنهاد میشود.
    کلیدواژگان: منحنی مشخصه رطوبتی خاک، مدل ون گنوختن، هدایت هیدرولیکی اشباع، شاخص کیفیت فیزیکی خاک
|
  • Nosratollah Najafi, Adel Reyhanitabar, Mehdi Ghaffari, Solmaz Kazemaliloo * Pages 1-18
    Background And Objectives
    Water deficit is one of the most important factors limiting crops production in the world and Iran. To increase the tolerance of plants to water deficit and reducing the consumption of chemical fertilizers, integrated application of organic and chemical fertilizers is recommended. Several studies have been done about the effects of phosphorus and sewage sludge on yield and quality of different crops at the world, but a report has not yet been presented about the effect of integrated application of phosphorus and sewage sludge on the growth of sunflower and determination of optimal amount of fertilizer under optimum and limited irrigation conditions. Therefore, the present study was conducted for evaluating the effect of triple superphosphate (TSP) and sewage sludge (SS) on leaf chlorophyll index (LCI) and some growth characteristics of oil sunflower under optimum and limited irrigation conditions in a clay loam soil.
    Materials And Methods
    The study was carried out as a split-factorial experiment based on randomized complete blocks design for two years in Agricultural Research Station of Khoy under farm conditions. Experimental factors were included year at two levels (2014 and 2015), irrigation time at two levels (irrigation after 60 and 150 mm evaporation from pan class A), SS at four levels (0, 14.2, 28.4 and 56.7 t/ha) and TSP at three levels (0, 100, 200 kg/ha). Statistical analysis of the data using MSTATC software and means comparison were performed by the Duncan test at 5% probability level.
    Results
    According to the combined analysis of variances, the effect of year was significant only for plant height, BY and LAI. Water deficit decreased LCI, LAI, BY, plant height and stem diameter but application of TSP and SS increased all studied characteristics significantly compared to the control. In both optimum and limited irrigation conditions, the highest LCI, LAI, BY, plant height and stem diameter were obtained from integrated treatments which increased 40, 141, 75, 26 and 47 percent at optimum irrigation conditions and 51, 95, 114, 36 and 60 percent at limited irrigation conditions respectively compared to the control treatments.
    Conclusion
    In order to reducing the consumption of chemical fertilizers and achieving the optimum growth of sunflower, application of 200 kg TSP 56.7 tons SS under optimum and 100 kg TSP 56.7 ton of SS per hectare under limited irrigation is recommended at similar conditions.
    Keywords: Chlorophyll, Integrated Plant Nutrition Management (IPNM), Sunflower, Water deficit
  • Hossein Mirseyed Hosseini *, Mansour Kouhestani, Arzhang Fathi Gerdelidani, Mohammadreza Bihamta Pages 19-43
    Background And Objectives
    Population growth and increased industrial activity in the last two centuries have led to a significant increase in atmospheric CO2 concentration. According to research, the atmospheric CO2 concentration has been increasing constantly since the industrial revolution up to recent years. The concentration has increased from 270 mg/l before industrial revolution in the mid eighteen century to about 394 mg/l in 2013. Effects of elevated CO2 concentration on uptake of plant nutrients such as nitrogen, iron, manganese, and zinc, on many agricultural crops have been studied. Improvement of nutritional conditions due to use of nitrogen fertilizers and increasing atmospheric CO2 concentration initiating increased photosynthesis and dry matter production results in promoting growth and yield increase of agronomic crops. At the same time this would change the concentration of necessary nutrients in the plants. This research is conducted with aim of studying effects of elevated CO2 concentration and nitrogen availability on plant nutrient uptake in wheat.
    Materials And Methods
    A greenhouse experiment in a factorial (combined) based on completely randomized design was conducted with soil texture in two levels (sandy clay loam and sandy loam), nitrogen in three levels (0, 100 and 200 mg/kg from urea source) in 4 replications of each treatment. Treatments were applied under two CO2 levels (ambient 400 and elevated 850 mg/l). A total of 24 pots in each CO2 level and 48 pots in total were used. Sixty days after planting, the aboveground parts were harvested and plant dry matter weight, nitrogen, phosphorus, potassium, iron, manganese and zinc in shoots were determined and compared.
    Results
    results showed that with increasing CO2 concentration, in different nitrogen treatments shoot dry weight of wheat increased on the average by 10.67 percent. Increase in CO2 concentration did not have significant on shoot nitrogen and magnesium uptake of wheat but increased phosphorus, potassium, iron, manganese and zinc uptake by 18.58, 20.72, 32.87, 24.66, and 22.36 percent, respectively. Application of nitrogen fertilizer increased shoot uptake of nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium, iron, manganese and zinc by 337, 93, 96, 145, 135, 129 and 156 percent, respectively, and this increase was more intense for phosphorus, potassium, iron and manganese in elevated CO2 concentration.
    Conclusion
    The amount of chemical fertilizers, especially nitrogen, and nutrient balance should be changed according to the weather conditions. Based on the results of this experiment, increasing soil nitrogen concentration resulted in an exacerbation of the positive effects of increasing CO2concentration. Therefore, if there is no limitation in the supply of essential nutrients, especially nitrogen, wheat growth and shoot uptake of most nutrients will increase under increased atmospheric CO2 concentration.
    Keywords: Climate change, CO2, Nutrient uptake, Soil nitrogen
  • Sepideh Etedali Dehkordi *, Seyed Ali Abtahi, Mohamadhasan Salehi, Javad Givi, Mohamadhadi Farpoor, Majid Baghernejad Pages 45-64
    Background And Objectives
    The optimum and sustainable use of soil is possible only with correct and complete understanding of its properties. The objectives of the this study were to enhance understanding of soils available in an area located on 35 km of Chelgerd region in Chaharmahal –va- Bakhtiari province through the study of the Soil morphological, physico-chemical, mineralogical and micromorphological characteristics to check the formation and classification of these soils according to USDA Soil Taxonomy (2014) and WRB (2014) systems.
    Materials And Methods
    Mean annual rainfall and soil temperature of the selected location are 1389.6 mm and 9.5 ℃ respectively and Soil temperature and moisture regimes of this region are mesic and xeric, respectively. Eight pedons located on one transect along slope direction were excavated and sampled. Routine physico-chemical analysis such as soil reaction, texture, COLE content, electrical conductivity, calcium carbonate equivalent, cation exchange capacity, organic carbon and clay mineralogy and micromorphology investigations were performed on selected soil samples. Then, based on description card of each profile and laboratory results, soils were classified to phamily level and to second level based on Taxonomy and WRB systems, respectively.
    Results
    the results showed that the category of the soils of the area according Taxonomy system, are Inceptisols and Vertisols, while in WRB system, named Calcisols, Cambisols and Vertisols. The results showed that, because of higher organic matter content and finer texture of soils of lower slope positions, cation exchange capacity was maximum in this position. The results also revealed that, with increasing soil depth, organic carbon content and cation exchange capacity decreased, whereas clay and lime content had a reverse trend and increased with increasing the soil depth. Coefficient of linear extensibility (COLE) values as well as clay content increased from back slope to foot slope and with increasing soil depth. They are constituted mainly by smectites associated to some amount of illite, chlorite, kaolinite, quartz and illite- smectite as mixed minerals. According to this results, the origin of the clay minerals in different slope positions are mostly inheritance from parent material. Study of thin section revealed the presence of clay coating in the Bt and Btk horizons, that, this clay coatings in the soil are evidence of transmission clay from upper horizons to lower horizons as a result of water penetration. Also, calcite accumulation with various forms such as calcite coating, calcite infilling and calcite needle and calcite nodule in the Bk and Btk were observed, which, confirms the secondary nature of lime and causing calcitic crystalitic b-fabric. Also, the cause is the accumulation of calcite needle in the top of the slope due to highlands area, presence of enough moisture in the soil, the low salinity of soil and presence of biodegradable organic matter.
    Conclusion
    the result of this study showed the role of topography on variability of soil properties and soil classification in the studied area.
    Keywords: Chelgerd region, Clay mineralogy, Physico-chemical properties, Soil classification, Topography
  • Vahidreza Jalali * Pages 65-81
    Background and objectives Direct relationships between the incidences of cancer in people who are exposed to heavy metals, have been investigated and proved in various studies (28). So rapid and periodic monitoring of heavy metals in the areas vulnerable to pollution is important (9). Although conventional methods of soil metals content determination are sufficiently accurate, they are mostly based on wet digestion of soil samples in hot concentrated acids followed by atomic absorption spectrometry (AAS) or inductively coupled plasma (ICP) spectrometry, these methods are time consuming, expensive and require chemical agents and qualified staff (1). Development of visible-near infrared (Vis-NIR) diffuse reflectance spectroscopy provides an alternative to these conventional monitoring methods of the soil heavy metal contamination. Because there are many advantages with using the technique. It is non- destructive, requires a minimum of sample preparation and does not involve any (hazardous) chemicals. The measurements only take a few seconds and several soil properties can be estimated from a single scan. Moreover, the technique allows for flexible measurement configurations and in situ as well as laboratory-based measurements (35). Limited work has been done to predict soil heavy metal content with Vis-NIR through different models or data mining methods in Iran. The aim of this study was to explore the feasibility of ANN in estimating the heavy metal concentration using diffuse spectral reflectance data in the Vis-NIR range,
    Materials and methods A total of 57 soil samples were collected from the topsoil of Hormuz Island. The total concentrations of Mo and As elements were measured using inductively coupled plasma (ICP-OES) apparatus. Then reflectance spectra of the collected soil samples were measured using a portable spectroradiometer apparatus (Field Spec 3, Analytical Spectral Device, ASD Inc.) in the Vis-NIR (350-2500 nm) range. Artificial Neural Networks (ANN) method WAS used to predict heavy metal concentration from soil samples reflectance spectra.
    Results The results showed that ANN has high capability in estimating the concentration of studied heavy metals using spectral data. Coefficient of determination (R2) for both elements, were desirable and more than 0.9 that represents the correspondence of the observed and predicted data by the neural network model in predicting the Mo and As heavy metals. However, results from other index also indicated that the ability of artificial neural network to predict the concentration of molybdenum was better than arsenic heavy metal, So that the results showed that the coefficient of residual mass was low for this element (CRM = 0.11), the coefficient of Akaike was negative (AIC = -345.8) and modeling efficiency for this element has been close to a 1 (EF = 0.97).
    Conclusions In this paper we used hyperspectral reflectance data in visible and near infrared regions (350-2500 nm) to predict concentration of Mo and As heavy Using ANN as calibration model. Overall, results showed that artificial neural networks can be effectively used in deriving spectral-pedotransfer functions and bridging soil spectral reflectance to accurate estimates of molybdenum and arsenic heavy metals in high concentrations.
    Keywords: ANN, heavy metals, Hormuz island, spectral pedotransfer functions(STFs)
  • Zahra Soleimannejad, Ahmad Abdolzadeh *, Hamed Raza Sadeghipour Pages 83-97
    Background And Objectives
    The current development of industry and technology has been associated with the entry of environmental pollutants and particularly heavy metals into the soil, and accordingly it raised the safety concerns of the international community. Zinc is an essential heavy metal in plants which involves in many biological functions, but at high concentrations inhibits plants growth and development and may endanger the health of human and other organisms in case of plant consumption. It can play catalytic, cocatalytic (coactive), or structural roles in a large number of enzymes and is involved in the biosynthesis and catabolism of proteins, nucleic acids, carbohydrates and lipids. In this research the tolerance of Ethiopian and Indian mustards grown in soils contaminated with different Zn concentrations and the accumulation of this element in these plants were investigated to assess their phytoremediation potentials.
    Materials And Methods
    Plants were grown in greenhouse in soils contaminated with 500 and 1000 mg kg-1 of zinc. The experiment was carried out in a factorial completely randomized design. Factor one was Zn and factor two was plant species.They were harvested after 7 weeks of growth at the beginning of the reproductive phase and assayed for growth characteristics and Zn concentration and photosynthetic pigments content.
    Results
    The results showed that Zn treatments had no significant effect on growth parameters of both species except decrease in root length of Ethiopian mustard under 1000 mg kg-1 Zn. Both specices indicated great stress tolerance index to zinc. As soil zinc contamination increased, the concentration of Zn increased significantly in roots and shoots of both Ethiopian and Indian mustards. The greatest bioconcentration factor in root and shoot and translocation factor in both plants were observed under 500 mg kg-1 Zn treatment. In Ethiopian mustard, 1000 mg kg-1 Zn treatment reduced chlorophyll a and the ratio of total chlorophyll to carotenoids, however, Zn treatments did not affect significantly the photosynthetic pigments in Indian mustard.
    Conclusion
    Both species are able to tolerate and accumulate Zn under different Zn contamination levels, thus in both species increased soil Zn contamination led to increased stress tolerance index. The highest bioconcentration and translocation factors in both plants occurred under 500 mg kg-1 Zn. Under 1000 mg kg-1 Zn, Indian mustard accumulated 0.05 % Zn in shoots which was greater 1.5 fold than Ethiopian mustard. Accordingly, Inadian mustard has greater competence for phytoremediation of Zn contaminated soils compared to Ethiopian mustard.
    Keywords: Soil contamination, zinc, Brassicaceae, tolerance, phytoremediation
  • Abbas Shaabani Rufchai, Nasrin Ghorbanzadeh * Pages 99-113
    Background And Objectives
    During the last few years, the misapplication and overdose of pharmaceutical antibiotics has become a major problem in relation to destruction and pollution of different ecosystems. Soil is one of the biomes that because of receiving animal manures, severely affected by these materials. As respects that soil microbial activities have a direct relationship with the health and soil quality, so in this research the effect of two pharmaceutical antibiotics gentamicin and trimethoprim on microbial activity of clay and sandy loam soils was studied.
    Materials And Methods
    Two soils with different texture that had received any manure fertilizer throughout the last decades were sampled (0-25 cm depth). The different concentrations of antibiotics (0.1, 1, 10 and 100 mg L-1) were prepared from the stock solution (1000 mg L-1) and were added to the soil samples. Basal respiration, substrate induced respiration and ferric iron reduction was measured in sampling time (2, 8, 18 and 30). Experiment was done in a completely randomized design with factorial arrangement and three replications. Treatments without antibiotics were considered as control.
    Results
    in clay soil, respiratory activity in treatments that received gentamicin showed significant difference with control after 2 days. The respiratory activity after 8 days reduced in compared with second day. The basal respiration in 0.1, 1, 10 and 100 mg Kg-1 gentamicin reduced 52, 66, 68 and 84% respectively in compared to control on 8th day. Substrate induced respiration in different incubation times showed a similar trend to basal respiration. Basal respiration in sandy loam in the presence of gentamicin was the lowest after 2 days than any other time and after 8 days again increased. In clay soil receiving 0.1, 1, 10 and 100 mg Kg-1 trimethoprim, basal respiration reduced 51, 55, 59 and 89% respectively, in compared with control on 8th day. In sandy loam soil in the presence of trimethoprim after 2 days, basal and substrate induced respiration showed the lowest amount and all treatments showed the significant difference with control. In clay soil in different levels of both antibiotic, the ratio of Fe(II) of control was higher in second day than 8th day. In sandy loam soil, the most negative effect of antibiotics for ratio of Fe(II) was on second day. Generally, the ferric iron reducing bacteria in soils that receiving trimethoprim has been less affected by the negative impact due to difference in performance between the two antibiotics.
    Conclusion
    Influence of antibiotics on soil biological activity is dependent on the length of time that soil was exposed to antibiotics and also performance of antibiotic and soil properties. Soil microbial activity accepted negative impact even at low concentrations of antibiotics. In order to reduce the risk of environmental contamination, caution should be exercised regarding the use of antibiotics in human and livestock.
    Keywords: Gentamicin, trimethoprim, microbial respiration, ferric iron reduction
  • Kamal Nabiollahi *, Ruhollah Taghizadeh Pages 115-129
    Background And Objectives
    Soil salinity is one of the major problems in arid and semi-arid area. In this condition, soluble salts accumulate in the soil surface and reduce yield and soil fertility. Soils survey and mapping can help to improve these soils. The investigation of variability of soil salinity using traditional methods is expensive and time consuming. Therefore, one of the ways to solve this challenge is using digital soil mapping that soil characteristics were mapped using auxiliary data. The aim of this research is using tree regression (TR) and artificial neural network (ANN) models and auxiliary data to prepare soil salinity map.
    Materials And Methods
    Using Hypercube soil sampling method, 100 soil samples in depths 0-30 cm of Ghorveh soils, Kurdistan Province (covers 30000 ha) were taken and soil electrical conductivity was measured. Auxiliary data in this study were terrain attributes and Landsat 8 ETM data. Terrain parameters (include 15 parameters) and salinity index (SI) and normalized difference vegetative index (NDVI) were computed and extracted using SAGA and ArcGIS software, respectively. To make a relationship between soil salinity and auxiliary data, TR and ANN models were applied and were validated using cross validation method. Finally, soil salinity map were made using better model.
    Results
    To predict soil salinity, auxiliary variables include salinity index, wetness index, index of valley bottom flatness, NDVI index, Band 3, and Band 7 were the most important. The results of the study showed that ANN model (0.70, 0.036 and 0.190, respectively for determination of coefficient, mean error, and root mean square root) has more accuracy compared to TR model to predict soil salinity. Soil salinity content ranged between 0.23 to 6.93 dSm1 and the highest content of soil salinity located in central regions (lowland and bare land). In these central regions, auxiliary data include salinity index, index of valley bottom flatness, wetness index, band 7 and band 3 had the highest values and NDVI index had the lowest values.
    Conclusion
    Salinity index is the most important auxiliary data to predict soil salinity of the study area. Strong link between soil data and auxiliary data can impact on the accuracy of the model. In general, the results showed that pedometrics techniques in a wide range can be used for digital mapping of soil properties. It is suggested ANN model and auxiliary data such as terrain attributes and satellite images were applied to prepare map of soil properties in future studies.
    Keywords: Satellite image, Digital elevation model, Pedometrics
  • Safoora Nahidan * Pages 131-145
    Background And Objectives
    There is a close relationship between microbial activities and soil physical environment. The specific location of each enzyme within the soil matrix has been attributed to the location of their substrates, enzyme characteristics or the organisms responsible for their production. Topography (slope position), one of the important soil forming factors, plays a significant role in development, evolution and variability of soils. Landscape-scale variations in soil enzyme activities are controlled by pedological and hydrological processes. The effect of topography (slope position) on aggregate size distribution and the enzyme activities has been evaluated in previous studies. Slope position may influence the aggregate distribution of acid and alkaline phosphomonoesterase differently. Therefore, the objective of this research is to evaluate the aggregate distribution of acid phosphatase and alkaline phosphatase activities in different slope positions.
    Materials And Methods
    Soil samples were collected from three slope positions of a grassland ecosystem. At each landscape position, three equally spaced points were selected, at a distance of 10 m. In each point, ten soil cores of 0–10 cm depth were taken within a 2 m radius and then composited. After measuring general properties in soil, aggregates were separated by wet sieving method. The aggregates remained on each sieve were collected and weighted. Organic C, available phosphorous, acid phosphatase and alkaline phosphatase were measured in the six size ranges (4–2, 2–1, 1–0.5, 0.5–0.25 and 0.25–0.05,
    Results
    Results showed that aggregate size distribution was influenced by slope position. Microaggregates were lowest and greatest in summit and backslope positions, respectively. Macroaggregate contents were related by organic C along slope position. Macroaggreagtes decreased in backslope positon by 85%. The results also showed that organic C and available P were greater in macroaggregates than microaggregates by 38 and 12% respectively. Both acid phosphatase and alkaline phosphatase activities were greater in macroaggregates than microaggaregates and their activities decreased with decreasing aggregate size by 42%. The effect of slope positon on the distribution pattern of phosphomonoesterase was different. Acid phosphatase and alkaline phosphatase activities were lowest in toeslope and backslope, respectively. Although, acid phosphatase to organic C and available P was higher in all aggregates of backslope position, the distribution pattern of alkaline phosphatase to organic C and available P in different slope positions was dependent to aggregate size. Alkaline phosphatase was only related to available P (r=0.72 P=0.001).
    Conclusion
    In overall, acid and alkaline phosphatase activities had similar distribution in soil aggregates but both enzymes were distributed differently in different slope positions. Since macroaggregates contain higher organic C, available P and phosphomonoesterase activities, soil structure protection of sensitive slope positions to erosion can influence on P cycling in soil.
    Keywords: slope position, aggregate, acid phosphatase, alkaline phosphatase
  • Elham Amiri Khaboushan*, Alireza Astaraei, Mohammad Reza Mosaddeghi Pages 147-158
    Background And Objectives
    Suitable land management result in improving the soil hydro-physical properties and erosion control in arid and semi-arid regions. Application the cover crop as bioengineering tool is a good choice to improve soil hydro-physical properties and to protect the soil against erosive factors. Anionic polyacrylamide (PAM) has been widely used in this field, as well. In literature, the individual effect of Vetiver and PAM on Soil structural stability and erosion indices has been investigated. The objective of this study was to investigate and compare the effect of vetiver cultivation system, PAM and their combination on hydraulic properties and physical quality index of soil in experimental plots.
    Materials And Methods
    This study was performed in loamy soil plots of a loamy soil in Agriculture Campus, Ferdowsi University of Mashhad. The experimental treatments include vetiver cultivation (VP0), PAM (20 (P2) and 40 (P4) kg ha-1), simultaneous application of vetiver and PAM concentrations (VP2, and VP4). In addition, P0 (no PAM and vetiver) was regarded as control treatment. The soil moisture contents for different treatments were measured at 0, 5, 10, 50, 100, 300, 500, 1000, and 1500 kPa. According to this data the van Genuchten’s equation was fitted to the soil moisture characteristic curve using the RETC software, and the parameters of model were estimated by the least square error methods. Also, saturated hydraulic conductivity and soil physical quality index were determined. This study was designed based on randomized complete blocks in a factorial arrangement with 3 replications. Data of van Genuchten’s parameters, Sgi index, and Ks were analyzed using SPSS 23 software.
    Results
    The results showed that vetiver and PAM through increasing the aggregation and stability of soil structure, and improving the structural properties increased θs, and ks. However, the effect of PAM on ks depends on its concentration and viscosity. Vetiver decreased θr, and the hydrophilic molecules of PAM polymer increased θr. Vetiver increased considerably the value of α parameter and decreased air entry value by increasing the soil macro-pores. Although, the value of α parameter was not affected by PAM. Vetiver increased the value of n parameter, while PAM decreased its value. Also, vetiver and PAM increased the Sgi through the aggregation and improving the soil structure and physical condition. In general, vetiver had more effect on parameters of van Genuchten model and improvement of soil hydraulic properties than the PAM and the combination of vetiver and PAM showed the greatest effect.
    Conclusion
    Generally, the results of this research indicated that the very low cost and long-term bioengineering technique based on vetiver system can be recommended to improve physical and structural properties of soil in semi-arid regions such as Iran.
    Keywords: Soil moisture characteristic curve, van Genuchten's model, Saturated hydraulic conductivity, Soil physical quality index