فهرست مطالب

مدیریت خاک و تولید پایدار - سال دهم شماره 2 (پیاپی 32، تابستان 1399)

نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال دهم شماره 2 (پیاپی 32، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/08/19
  • تعداد عناوین: 9
|
  • حجت امامی*، سمیه گاراژیان، امیر فتوت، الهام امیری صفحات 1-23
    سابقه و هدف

    آلودگی خاک از مهمترین آلودگی های محیط زیست، می باشد. سرب یکی از فلزات سنگین و آلاینده های مهم زیست بوم خشکی است. استفاده از گیاهان برای رفع آلودگی خاک یا گیاه پالایی، روشی مقرون به صرفه است. امروزه با توجه به افزایش آلودگی منابع خاک و مشکلات ناشی از آن، شناسایی گیاهان مفید در این زمینه ضروری به نظر می رسد. کارآیی گیاه وتیور و کلم زینتی در جذب سرب بررسی و مقایسه نشده است، بنابراین این پژوهش با هدف مقایسه میزان گیاه پالایی سرب توسط دو گیاه وتیور و کلم زینتی و معرفی گونه بهتر در این زمینه انجام شد.

     مواد و روش ها:

     آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل در شرایط گلخانه به اجرا درآمد. تیمارها شامل دو نوع گیاه وتیور (Vetiveria zizanioides) و کلم زینتی (Brassica oleraceae) و سه سطح آلودگی خاک به سرب شامل 50، 250 و 500 میلی گرم در کیلوگرم از منبع نیترات سرب، در سه تکرار بودند. پس از اندازه گیری سرب انباشته شده در خاک به روش DTPA ، سرب ریشه و اندام هوایی گیاهان، فاکتور انتقال (انتقال از ریشه به اندام هوایی) و فاکتور تجمع زیستی ریشه (انتقال از خاک به ریشه) نیز اندازه گیری شدند. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار JMP و مقایسه میانگین ها با روش LSD انجام شد. 

    یافته ها:

     نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد در ریشه و خاک تاثیر نوع گیاه، سطوح آلودگی خاک و اثر متقابل این دو عامل بر میزان انباشت سرب در سطح یک درصد و در اندام هوایی تاثیر نوع گیاه و سطوح آلودگی خاک در سطح پنج درصد و اثر متقابل این دو عامل در سطح یک درصد معنی دار بود. بیشترین انباشت سرب در ریشه و اندام هوایی در تیمار وتیور با سطح آلودگی 250 میلی-گرم سرب بر کیلوگرم خاک اتفاق افتاد و بیشترین انباشت سرب خاک مربوط به تیمار کلم زینتی با سطح 500 میلی گرم سرب بر کیلوگرم خاک بود. وتیور در مقایسه با کلم زینتی میزان سرب را در ریشه و اندام هوایی خود به ترتیب 5/3 و 2/1 برابر بیشتر تجمع نمود و انباشت سرب در ریشه وتیور 4 برابر اندام هوایی این گیاه و در ریشه کلم زینتی 5/1 برابر اندام هوایی آن بود. در تمام سطوح آلودگی، فاکتور انتقال در هر دو گیاه ، کمتر از یک و فاکتور تجمع زیستی ریشه وتیور از کلم زینتی بیشتر بود.

     نتیجه گیری:

     با وجود توانایی هر دو گیاه در انباشت سرب در ریشه و اندام هوایی خود، وتیور عملکرد بهتری در جذب سرب و کاهش غلظت سرب خاک داشت بنابراین کاربرد آن برای اهداف گیاه پالایی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آلودگی خاک، فاکتور انتقال، گیاه پالایی
  • شاهرخ فاتحی*، کامران افتخاری، جلال قادری صفحات 25-45
    سابقه و هدف

    در بیشتر پروژه های ملی و منطقه ای به منظور تولید نقشه رقومی ویژگی های خاک، تراکم نمونه برداری، به دلیل پرهزینه و زمان بر بودن، کم در نظر گرفته می شود. به همین دلیل نقشه های رقومی تولیدی دارای قدرت تفکیک مکانی درشت (بیش از90 متر) هستند که در مقیاس مزرعه ای (قدرت تفکیک مکانی کمتر از30 متر) قابل استفاده نیستند. یکی از راه کارهای حل این مسیله، ریزمقیاس سازی نقشه های رقومی با قدرت تفکیک مکانی درشت با استفاده از متغیرهای محیطی با قدرت تفکیک مکانی ریز است. هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی کارآیی الگوریتم ریزمقیاس سازی دیزور برای تولید نقشه رقومی کربن آلی با قدرت تفکیک مکانی 30 متر از نقشه رقومی کربن آلی خاک با قدرت تفکیک مکانی 90 مترمی باشد.

    مواد و روش ها:

     ناحیه مورد مطالعه به وسعت تقریبی 14084 هکتار بخش کوچکی از حوضه آبریز کرخه واقع در استان کرمانشاه می باشد. در ابتدا با استفاده از 110 نقطه مشاهداتی تصادفی و روش کریجینگ بلوکی، نقشه رقومی کربن آلی خاک در محدود مورد مطالعه با اندازه پیکسل 90 متر تهیه گردید. سپس مجموعه ای شامل 23 متغیر کمکی محیطی مرتبط با فاکتورهای اسکورپن شامل اقلیم، توپوگرافی، موجودات زنده و مواد مادری به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور تهیه متغیرهای محیطی اقلیمی و توپوگرافی، از مدل رقومی ارتفاعSTRM و برای تهیه شاخص های پوشش گیاهی و زمین شناسی از تصاویر ماهواره لندست 5 استفاده شد. از الگوریتم دیزور که یک فرایند تکراری برای نزدیک شدن به راه حلی برای حفظ جرم است و مدل های خطی چند متغیره، افزودنی تعمیم یافته، کوبیست، جنگل تصادفی و مدل تجمعی برای تولید نقشه های ریزمقیاس استفاده گردید. برای ارزیابی کارآیی روش های مختلف، از مقایسه نقشه های بازسازی شده (حاصل از تبدبل نقشه های ریزمقیاس با اندازه پیکسل 30 متر به 90 متر با استفاده از فیلتر میانگین) با نقشه پایه (نقشه کریجینگ بلوکی) و معیارهای ارزیابی نااریبی، ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا وضریب همبستگی تطابق استفاده شد. همچنین ساختار مکانی نقشه های بازسازی شده و نقشه پایه با استفاده پارامترهای نیم تغییرنمای تجربی بررسی گردید. 

    یافته ها: 

    رابطه بین متغیرهای کمکی با کربن آلی با استفاده از روش های داده کاوی در چهارچوب الگوریتم دیزور منجر به تولید نقشه های ریزمقیاس شد. نتایج نشان داد توابع تراکم احتمال نقشه های بازسازی در مدل کوبیست بسیار نزدیک به تابع تراکم احتمال نقشه پایه است. همچنین نقشه ریزمقیاس شده حاصل از مدل کوبیست دارای بیشترین ضریب تبیین بازسازی (75/0) و ضریب همبستگی تطابق بازسازی (8/0) و کمترین ریشه میانگین مربعات خطای بازسازی (06/0) و نااریبی بازسازی (001/0) بوده و بنابراین دارای بالاترین کارآیی در ریزمقیاس سازی نسبت به مدل های مختلف داده کاوی مورد بررسی است. همچنین مشخص شد استفاده از روش مدل سازی تجمعی در مقایسه با مدل های داده کاوی منفرد، صحت و دقت نقشه های ریز مقیاس شده را افزایش می دهد. مطالعه ساختار مکانی نقشه های ریزمقیاس شده با روش های داده کاوی در مقایسه با نقشه پایه (نقشه کریجینگ بلوکی کربن آلی خاک) نشان داد که واریانس کل نیم-تغییرنمای نقشه بازسازی شده مدل کوبیست نسبت به سایر مدل ها به واریانس کل نیم تغییرنمای نقشه پایه بسیار نزدیکتر است.

    نتیجه گیری:

    الگوریتم دیزور اصلاح شده به دلیل استفاده از روش های مختلف داده کاوی و مدل تجمعی، یک گزینه عملی برای ریزمقیاس-سازی نقشه ویژگی های خاک با قدرت تفکیک مکانی درشت است. با توجه به کارایی بالای این روش، می توان از آن برای تولید نقشه های ویژگی های خاک در مقیاس مزرعه ای از نقشه های رقومی در مقیاس منطقه ای و ملی استفاده نمود.

    کلیدواژگان: نقشه برداری رقومی خاک، قدرت تفکیک مکانی، کریجینگ بلوکی، داده کاوی
  • وحیدالله جهاندیده مهجن آبادی، مژگان سپهری*، هادی اسدی رحمانی، مهدی زارعی، عبدالمجید رونقی، سید محسن تقوی صفحات 47-67
    سابقه و هدف

    باکتری های افزایش دهنده رشد گیاه ساکن در فیلوسفر گیاهان مختلف ابزاری برای استفاده کارآمدتر از باکتری ها به عنوان منبعی برای تولید کودهای زیستی را فراهم می کند. استفاده از فن آوری های مولکولی منجر به پژوهش عمیق در مورد ریزجانداران فیلوسفری می شود و ممکن است راه های جدیدی را برای توسعه و اعتباردهی عملیات کشاورزی مدرن فراهم نموده و سبب افزایش چشمگیر بهره وری شود. هدف از این پژوهش بررسی ویژگی های محرک رشد باکتری های جدا شده از فیلوسفر ذرت (Zea mays L.) رشد یافته در مناطق مختلف جغرافیایی کشور (ایران) و شناسایی مولکولی آنها با روش توالی یابی ژن 16Sr RNA بود.

     مواد و روش ها:

     در شهریور سال 1395، 116 نمونه برگ سالم بالغ از مزارع ذرت واقع در 6 استان ایران (البرز، تهران، خراسان رضوی، خوزستان، فارس و قزوین) جمع آوری و سپس باکتری های فیلوسفری از آنها جداسازی شدند. ویژگی های محرک رشد باکتری ها از جمله، تولید ایندول استیک اسید (Indole-3 Acetic acid, IAA)، انحلال فسفات آلی نامحلول، تولید سیدروفور، تولید پلی ساکاریدهای برون سلولی (Exopolysaccharides, EPS) و نیز فعالیت آنزیم نیتروژناز با استفاده از روش های استاندارد اندازه گیری شدند. سویه های برتر بر اساس روش توالی یابی ژن 16Sr RNA در حد گونه شناسایی شدند.

    یافته ها:

    10 سویه از 242 باکتری جداسازی شده از فیلوسفر ذرت براساس ویژگی های محرک رشد آنها انتخاب شدند. همه سویه های انتخابی دارای فعالیت آنزیم نیتروژناز، انحلال فسفات آلی و قابلیت تولید IAA و EPS بودند. بیشترین فعالیت آنزیم نیتروژناز (31/70nM ml-1 h-1) و انحلال فسفات آلی (05/75 g l-1) در سویه THE15 مشاهده شد، اگرچه کمترین مقدار این ویژگی ها به ترتیب متعلق به سویه های KHO57 (55/5 nM ml-1 h-1) و KHO51 (90/15 g l-1) بودند. سویه های QAZ26 و TEH15 دارای بیشترین مقدار IAA (به ترتیب 56/31 و 00/30 μg ml-1) بودند و سویه ALB32 کمترین مقدار IAA (50/4 μg ml-1) را تولید کرد. تولید EPS به وسیله سویه ها بین 805/1-120/0 g l-1 متغیر بود. در میان سویه های بررسی شده، تنها KUU32، KHU53، ALB32 و QAZ26 توانستند سیدروفور تولید کنند. توالی یابی 16S rRNA نشان داد که 10 سویه متعلق به جنس های Bacillus، Microbacterium، Pseudarthrobacter، Pseudomonas، Stenotrophomonas، Enterobacter و Kocuria هستند. Bacillus با 4 گونه مختلف (شامل Bacillus subtilis، Bacillus megaterium، Bacillus paralicheniformis و Bacillus pumilus) غالب ترین جنس بود.

     نتیجه گیری:

     بر اساس نتایج این پژوهش باسیلوس غالب ترین جنس باکتری های افزایش دهنده رشد در فیلوسفر ذرت بود. از میان باکتری های جداسازی شده، TEH15 Enterobacter hormaechei توانایی بالایی در فعالیت آنزیم نیتروژناز، تولید ایندول استیک اسید و انحلال فسفات آلی داشت. بنابراین این سویه شایسته پژوهش بیشتر در بررسی های میدانی (مطالعات گلخانه ای و مزرعه ای) کشت ذرت و گیاهان هم خانواده ذرت است.

    کلیدواژگان: میکروبیوم فیلوسفر، ویژگی های افزایش دهنده رشد گیاه، 16S rRNATEH15 Enterobacter hormaechei
  • محمدرضا رفیع*، محمود صلحی، مریم جواد زاده صفحات 69-88
    سابقه و هدف

    باوجود مقادیر فراوان برخی از عناصر غذایی در خاک های آهکی، فرم قابل جذب این عناصر کمتر از مقدار لازم برای رشد گیاه بوده و کمبود عناصر غذایی یکی از عوامل محدود کننده تولید محصول گیاهان به ویژه گندم در این خاک ها محسوب می شود. کاربرد محرک های رشد گیاهی ممکن است از طریق افزایش جذب عناصر غذایی گیاه باعث بهبود عملکرد و کیفیت گندم -شود. بنابراین، هدف از انجام این بررسی، مقایسه اثر کاربرد محرک های رشد گیاهی مختلف بر خصوصیات کمی و کیفی گندم رشد یافته در یک خاک آهکی است.

     مواد و روش ها:

     این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی با هفت تیمار و سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی بهبهان به مدت یک سال زراعی (97-1396) اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل: شاهد (کاربرد کودهای شیمیایی مطابق آزمون خاک)، کاربرد اسید آمینه آزاد (L)، اسید فولویک، عصاره جلبک دریایی، اسید هیومیک، مایه تلقیح ازتوباکتر و مصرف توام محرک های رشد (بجز اسید فولویک). محرک های رشد اسید آمینه، اسید فولویک و عصاره جلبک دریایی بصورت محلول پاشی با غلظت 5 در هزار در دو مرحله پنجه زنی و ظهور سنبله و اسید هیومیک بصورت کود آبیاری به میزان 5 کیلوگرم در هکتار در مراحل اولیه رشد (قبل از پنجه زنی) استفاده شدند. در این تحقیق صفات ارتفاع بوته، تعداد سنبله در متر مربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزاردانه، عملکرد دانه، زیست توده، پروتئین دانه و غلظت عناصر فسفر، پتاسیم، مس، روی، منگنز و آهن دانه اندازه گیری گردید. نتایج حاصله توسط نرم افزار MSTATC تجزیه واریانس شده و میانگین ها با استفاده از آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح 5 درصد مقایسه شدند.

    یافته ها:

     اثر محرک های رشد بر عملکرد دانه در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بود. کاربرد این مواد صرف نظر از نوع ماده مصرفی سبب افزایش معنی دار عملکرد دانه نسبت به شاهد گردید. بیشترین ارتفاع بوته (99 سانتی متر)، تعداد سنبله در متر مربع (633)، تعداد دانه در سنبله (33/43)، وزن هزاردانه (12/46) و عملکرد دانه (71/8617 کیلوگرم در هکتار) در تیمار مصرف توام محرک های رشد بدست آمد و نسبت به کاربرد تکی این مواد برتری معنی داری داشت. مصرف محرک-های رشد باعث افزایش معنی دار درصد پروتئین دانه، غلظت های پتاسیم، مس، روی، منگنز و آهن دانه در سطح احتمال 1 درصد گردید. مصرف مواد مزبور بر غلظت فسفر دانه اثر معنی داری نداشتند. مصرف توام محرک های رشد گیاهی باعث بیشترین افزایش درصد پروتئین، پتاسیم، روی، منگنز و آهن دانه نسبت به شاهد شد. در بین محرک های رشد، اسید آمینه باعث بیشترین افزایش درصد پروتئین و غلظت آهن دانه شده و اسید هیومیک باعث بیشترین افزایش در غلظت پتاسیم، مس، روی و منگنز دانه نسبت به شاهد گردید. 

    نتیجه گیری:

    کاربرد توام محرک های رشد گیاهی بهترین عملکرد و کیفیت دانه را نسبت به مصرف تکی این مواد تولید نمود. لذا می توان تلقیح بذور گندم با ازتوباکتر، مصرف اسید هیومیک بصورت کود آبیاری در اوایل رشد گیاه و محلول-پاشی اسید آمینه و عصاره جلبک دریایی در دو مرحله پنجه زنی و ظهور سنبله را توصیه نمود. بر اساس نتایج بدست آمده در بین محرک های رشد بصورت تکی اولویت مصرف با کاریرد اسید آمینه یا اسید هیومیک می باشد.

    کلیدواژگان: اسیدآمینه، اسیدهیومیک، اسیدفولویک، جلبک دریایی
  • حامد نریمانی، رئوف سید شریفی* صفحات 89-105
    سابقه و هدف

    شوری خاک یکی از مهم ترین فاکتورهای محدود کننده رشد و تولید گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک است. روی یک ریزمغذی ضروری برای انسان، دام و گیاه است که به عنوان بخش فلزی آنزیم ها و کوفاکتور تنظیم کننده تعداد زیادی از آنزیم ها عمل می کند. روی برای سنتز کلروفیل ضروری است و نقش مهمی در تولید زیست توده گیاهی بازی می کند. روی در گرده افشانی، باروری و جوانه زنی گیاهان نیز نقش مهمی به عهده دارد. کمبود روی به عنوان یک مشکل اساسی به خصوص در گیاهان رشد کرده در خاکهای شور با مقادیر بالای pH شناخته می شود. ولی بررسی های اخیر نشان داده اند که کاربرد مقدار کمی از عناصر ریزمغذی به خصوص روی به صورت محلول پاشی، می تواند توانایی گیاهان را نسبت به تنش شوری متاثر نماید. از این رو هدف این آزمایش بررسی اثر مصرف خاکی و محلول پاشی روی بر محتوای رنگدانه های فتوسنتزی، فلورسانس کلروفیل و عملکرد گندم در شرایط شوری خاک بود.

     مواد و روش ها

    آزمایشی در سال 1397 به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی اجرا گردید. فاکتورهای آزمایشی شوری خاک در چهار سطح (عدم اعمال شوری، شوری30، 60 و 90 میلی مولار با نمک NaCl)، مصرف خاکی و محلول پاشی روی در چهار سطح (شاهد یا عدم مصرف روی، مصرف خاکی سولفات روی، محلول پاشی نانواکسید روی، کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی) شامل می شدند.

     یافته ها: 

    نتایج نشان داد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط غیر شور، موجب افزایش محتوای کلروفیل a، b، کلروفیل کل، کاروتنویید و عملکرد دانه (به ترتیب 2/65، 72/52، 62، 43/50، 28/99 و 56/34 درصد) نسبت به شرایط عدم کاربرد روی تحت شوری 90 میلی مولار خاک شد. همچنین کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم اعمال شوری موجب افزایش فلورسانس حداکثر (Fm)، فلورسانس متغیر (Fv) گردید. عملکرد دانه 56/34 درصدی در شرایط عدم کاربرد روی و شوری 90 میلی مولار خاک در مقایسه با کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم شوری به دلیل افزایش فلورسانس حداقل (F0) و کاهش محتوای کلروفیل کاهش یافت.

     نتیجه گیری: 

    به نظر می رسد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی می تواند عملکرد دانه ی گندم در شرایط شوری به دلیل بهبود رنگدانه های فتوسنتزی و مولفه های فلورسانس کلروفیل افزایش دهد. یافته ها: نتایج نشان داد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط غیر شور، موجب افزایش محتوای کلروفیل a، b، کلروفیل کل، کاروتنویید و عملکرد دانه (به ترتیب 2/65، 72/52، 62، 43/50، 28/99 و 56/34 درصد) نسبت به شرایط عدم کاربرد روی تحت شوری 90 میلی مولار خاک شد. همچنین کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم اعمال شوری موجب افزایش فلورسانس حداکثر (Fm)، فلورسانس متغیر (Fv) گردید. عملکرد دانه 56/34 درصدی در شرایط عدم کاربرد روی و شوری 90 میلی مولار خاک در مقایسه با کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم شوری به دلیل افزایش فلورسانس حداقل (F0) و کاهش محتوای کلروفیل کاهش یافت.

    نتیجه گیری:

     به نظر می رسد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی می تواند عملکرد دانه ی گندم در شرایط شوری به دلیل بهبود رنگدانه های فتوسنتزی و مولفه های فلورسانس کلروفیل افزایش دهد.

    کلیدواژگان: پروتئین، تنش، ریزمغذی روی.کاروتنوئید
  • ساره رجبی اگره*، کاظم خاوازی، محمودرضا رمضانپور، مهران افضلی صفحات 107-123
    سابقه و هدف

    شوری خاک و آب آبیاری از عمده ترین عوامل محدودکننده رشد گیاهان و تولید محصول در کشاورزی محسوب می شود. شوری آب و خاک غالبا از طریق افزایش فشار اسمزی محلول خاک، سمیت ویژه یون هایی چون سدیم و کلر و همچنین عدم توازن تغذیه ای، رشد گیاهان را محدود می کند. علاوه بر این، تنش شوری از طریق افزایش سطح هورمون اتیلن گیاه موجب کاهش رشد ریشه و رشد عمومی گیاه می شود. یکی از سازوکارهای مقابله با شوری، تلقیح بذر و یا ریشه گیاهان زراعی با باکتری ها محرک رشد گیاه می باشد. 

    مواد و روش ها:

     به منظور بررسی تاثیر چهار سویه از باکتری های سودوموناس فلورسنت بر غلظت عناصر غذایی کم نیاز تحت شرایط آبیاری با آب شور در برنج آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل، در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در چهار تکرار انجام شد. فاکتور اول شامل پنج سطح شوری آب آبیاری (7/0، 4/1، 8/2، 2/4، 6/5 دسی زیمنس بر متر از منبع آب دریا) و فاکتور دوم شامل چهار زاد مایه (سودوموناس پوتیدا 4، سودوموناس پوتیدا 11، سودوموناس پوتیدا 108، سودوموناس فلورسنس 169) و یک تیمار بدون تلقیح بود. ریشه نشاء برنج رقم طارم پس از تلقیح با سویه های موردنظر در گلدان ها کاشته شدند. آبیاری با تیمارهای مختلف آب شور در طول دوره رشد گیاه در حد اشباع انجام گردید. جهت تعیین غلظت عناصر غذایی منگنز، آهن، روی و مس نمونه برگ تهیه شد. پس از برداشت دانه برای تعیین میزان عناصر غذایی، نمونه بذر به آزمایشگاه منتقل گردید.

    یافته ها:

    نتایج نشان داد با افزایش شوری آب آبیاری، غلظت کلیه عناصر غذایی کم نیاز در برگ و دانه برنج به طور معنی داری کاهش یافت. تلقیح برنج با سویه های مختلف باکتری های سودوموناس فلورسنس و پوتیدا در شرایط آبیاری با آب شور بر جذب عناصر غذایی کم نیاز در برنج موثر بود و باعث افزایش معنی دار غلظت این عناصر نسبت به تیمارهای تلقیح نشده گردید. همچنین نتایج نشان داد که اثر متقابل تلقیح باکتری و سطوح شوری بر غلظت مس و آهن برگ و همچنین بر غلظت مس و منگنز دانه در سطح احتمال یک درصد معنی دار شد و در تمامی سطوح شوری، تیمارهای تلقیح شده با سویه سودوموناس فلورسنس 169 بیشترین غلظت آهن برگ را دارا بود.

    نتیجه گیری: 

    تلقیح برنج با سویه های مختلف باکتری های سودوموناس فلورسنس و پوتیدا در شرایط آبیاری با آب شور در تخفیف اثرات شوری در شرایط گلدانی موثر بود و باعث افزایش غلظت عناصر غذایی کم نیاز نسبت به سطح بدون تلقیح گردید. بنابراین در شرایط آبیاری با آب شور می توان از سویه های سودوموناس پوتیدا 11، سودوموناس پوتیدا 108، سودوموناس فلورسنس 169 به عنوان باکتری های محرک رشد گیاه در کاهش اثرات شوری استفاده نمود.

    کلیدواژگان: باکتری محرک رشد، برنج، تنش شوری، عناصر غذایی
  • فردین صادق زاده*، زهره نوری امیر کلایی، محمدعلی بهمنیار صفحات 125-141
    سابقه و هدف

    امروزه آلودگی خاک با فلزات سنگین یکی از معضلات زیست محیطی و حایز اهمیت می باشد. خاک های اطراف معادن دارای غلظت بالایی از فلزات سنگین هستند که می توانند بر سلامتی انسان و سایر جانداران تاثیر گذار باشند. یکی از روش های ارزان برای اصلاح خاک های آلوده به فلزات سنگین، ناپویاسازی فلزات در خاک است. استفاده از ترکیبات سازگار با محیط زیست دارای توانایی ناپویاسازی فلزات در خاک، مورد توجه بسیاری از پژوهشگران است. بدین منظور، در این مطالعه از ترکیبات سیلیسیم جهت ناپویاسازی سرب در خاک آلوده استفاده گردید. 

    مواد و روش ها:

     در این آزمایش از چهار نوع ترکیب شامل کلسیم سیلیکات ، پتاسیم سیلیکات ، سدیم سیلیکات و سیلیسیم خالص در پنج غلظت (0، 50، 100، 200 و 400 میلی گرم سیلیسیم بر کیلوگرم خاک) استفاده شد. ترکیبات سیلیسیم به گلدان هایی که حاوی 700 گرم خاک آلوده به سرب بودند اضافه گردیدند و به مدت یک ماه در دمای محیط و رطوبت معادل ظرفیت زراعی نگه داری شدند. سپس سرب قابل دسترس نمونه ها با محلول DTPA استخراج و غلظت سرب توسط دستگاه جذب اتمی قرایت گردید. همچنین توزیع شکل های شیمیایی سرب قبل و بعد از اعمال تیمار با استفاده از عصاره گیری پی در پی انجام گرفت. این آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار انجام شد.

    یافته ها:

     نتایج نشان داد که از بین تمام تیمارهایی که اعمال گردید، کلسیم سیلیکات درغلظت 400 میلی گرم بر کیلوگرم خاک، توانست بیشترین میزان تثبیت سرب را نسبت به شاهد (54 %) انجام دهد. به طور کلی هر چهار تیمار به کار برده شده در این آزمایش، در غلظت 400 میلی گرم بر کیلوگرم خاک دارای بیشترین میزان تثبیت سرب نسبت به سایر غلظت های کاربردی بودند. نتایج حاصل از عصاره گیری پی در پی نشان داد که با کاربرد ترکیبات سیلیسیم در خاک آلوده و افزایش غلظت از 50 به 400 میلی گرم در کیلو گرم خاک، شکل محلول و تبادلی، متصل به کربنات ها و متصل به اکسید آهن و منگنز کاهش و شکل باقی مانده سرب افزایش یافت. بیشترین میزان کاهش در شکل تبادلی، کربناتی و متصل به اکسید آهن و منگنز و بیشترین میزان افزایش در شکل باقی مانده، مربوط به تیمار کلسیم سیلیکات بود. 

    نتیجه گیری: 

    در واقع با افزایش غلظت ترکیبات سیلیسیم استفاده شده، سطوح بیشتری از این ترکیبات جهت تثبیت در اختیار سرب قرار می گیرد. سیلیسیم می تواند با فلزات سنگین کمپلکس تشکیل دهد و از این طریق حلالیت آن ها را کاهش دهد. از میان ترکیبات سیلیسیم، کلسیم سیلیکات سطح ویژه بالاتری نسبت به پتاسیم سیلیکات و سدیم سیلیکات داشته که از این طریق می تواند یون های فلزی بیشتری را در سطح خود کمپلکس کند. پتاسیم سیلیکات و سدیم سیلیکات نیز به همین دلیل توانایی ببیشتری نسبت به سیلیسیم خالص در ناپویاسازی سرب داشته اند. بنابراین، سیلیسیم خالص کمترین توانایی در ناپویاسازی سرب داشت. به طور کلی استفاده از سیلیسیم و ترکیبات آن علاوه بر اینکه سازگار با محیط زیست بوده تا حدود زیادی می توانند از پویایی سرب در خاک بکاهند.

    کلیدواژگان: ناپویا سازی، ترکیبات سیلیسیم، خاک آلوده به سرب
  • جهانبخش میرزاوند*، حسین پژمان صفحات 143-157
    سابقه و هدف

    تغییرات در مدیریت خاک می تواند بر تولید محصول اثرات مثبت و یا منفی بگذارد که تحت تاثیر عواملی از جمله منطقه، تناوب زراعی، خصوصیات خاک، شدت خاک ورزی و هم چنین تنوع گونه ای خاک قرار می گیرد. اطلاعات کمی درباره پاسخ و واکنش موجودات خاک به تغییرات خاک ورزی وجود دارد. پژوهش ها نشان داده است که اجرای سامانه های خاک ورزی حفاظتی می تواند موجودات خاک و دشمنان طبیعی آن ها را تحت تاثیر قرار دهد که به دلیل تغییر در حاصلخیزی خاک و دسترسی به خرد زیستگاه های بیشتر می باشد. بنابراین، این پژوهش با هدف بررسی اثرات سامانه های خاک ورزی حفاظتی و رایج بر جمعیت ماکروفون و تنوع گونه ای خاک در تناوب گندم (Triticum aestivum L.)-ذرت (Zea mays L.) انجام شد. 

    مواد و روش ها:

     به منظور بررسی اثر خاک ورزی (خاک ورزی رایج، کم خاک ورزی و بی خاک ورزی) و بقایای ذرت (حفظ بقایا و حذف تمام بقایا) بر فراوانی جمعیت ماکروفون خاک در تناوب گندم -ذرت، پژوهشی مزرعه ای در دو فصل زراعی (96-1395) به صورت کرت های یک بار خرد شده با سه تکرار در زرقان استان فارس اجرا شد. برای نمونه برداری از جمعیت ماکروفون خاک از تله های خاکی و برای تعیین مقادیر شاخص های تنوع گونه ای از نرم افزار پست استفاده شد. کلیه محاسبات آماری با استفاده از نرم افزار سس انجام گرفت و برای مقایسه میانگین ها از آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح 5 درصد استفاده شد.

    یافته ها: 

    نتایج نشان داد که حفظ بقایای گیاهی در کشت ذرت نسبت به گندم جمعیت ماکروفون خاک را بیش از 6 درصد افزایش داد. کاهش عملیات خاک ورزی و حفظ بقایای گیاهی اثر مثبتی بر فعالیت ماکروفون خاک داشت به گونه ای که جمعیت ماکروفون خاک با عملیات کم خاک ورزی و بی خاک ورزی نسبت به سامانه خاک ورزی رایج حدود 1 برابر افزایش یافت. در شرایط حفظ بقایای گیاهی شاخص شانون برای سامانه های بی خاک ورزی، کم خاک ورزی و خاک ورزی رایج به ترتیب 88/1، 91/1، 92/1، سیمپسون 83/0، 84/0، 85/0 و برگر-پارکر 31/0، 28/0، 25/0 تعیین شد. بیشترین مقدار شاخص هیل در کشت گندم و ذرت (به ترتیب 68/0 و 71/0) در سامانه خاک ورزی متداول (رایج) و حذف بقایای گیاهی به دست آمد.

     نتیجه گیری:

     اگر چه طیف گسترده ای از پاسخ ها در میان گونه های مختلف وجود داشت، اما بیشترین فراوانی ماکروفون خاک در سامانه کم خاک ورزی و حفظ بقایای گیاهی در مقایسه با خاک ورزی رایج و بی خاک ورزی حاصل شد که دلیل آن افزایش تنوع در خرد زیستگاه-های طبیعی در خاک در نتیجه حفظ بقایا و کاهش عملیات خاک ورزی می باشد. بطور کلی، درک بهتر از اثر روش های مختلف خاک ورزی و مدیریت بقایا بر ماکروفون خاک، به منظور شناخت روابط میان ماکروفون خاک و دشمنان طبیعی آن ها با گیاهان زراعی در توسعه راهکارهای مدیریت آفات به عنوان جزیی مهم در پایداری برنامه های کشاورزی محسوب می گردد.

    کلیدواژگان: تنوع گونه ای، خرد زیستگاه، کشاورزی پایدار، کم خاک ورزی
  • پرستو شریفی*، مهدی شرفا، محمدحسین محمدی صفحات 159-168
    سابقه و هدف

    شور و سدیمی شدن خاک ها از مهم ترین عوامل تخریب اراضی، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شمار می روند. خاک های شور- سدیمی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی نامطلوبی دارند که باعث کاهش جذب عناصر غذایی توسط گیاهان و درنهایت افت رشد و عملکرد آن ها می گردد. کاربرد اصلاح کننده ها ازجمله مواد آلی، اغلب می تواند راهکاری مناسب در جهت اصلاح و بهبود باروری خاک های شور- سدیمی باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش خاک شور-سدیمی از استان البرز، تهیه شد و سپس در سه سطح 1، 3 و 5 درصد وزنی، با کودهای گاوی، ورمی کمپوست و آزولا مخلوط شد و به مدت پنج ماه در دمای 20 درجه سلسیوس تحت انکوباسیون قرار گرفت. سپس در خاک تیمارها، بذر گیاه گلرنگ کاشته شد و به مدت دو ماه در گلخانه قرار گرفت. در این دوران، رطوبت خاک در حد رطوبت مزرعه، از طریق توزین هفتگی و آبیاری با آب مقطر حفظ گردید. بعد از این دوران، شاخص های گیاهی شامل: ارتفاع اندام هوایی، وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه، میزان کلروفیل برگ ها و سطح برگ های گیاه گلرنگ به دقت اندازه گیری شد و مشاهده شد که افزودن کودها موجب تغییر در رشد گیاه گلرنگ نسبت به تیمار شاهد شده است.

    یافته ها: 

    پس از سپری شدن دوران انکوباسیون و سپس دوران کشت، مشاهده شد افزودن اصلاح کننده ها موجب تغییر در رشد گیاه گلرنگ نسبت به تیمار شاهد می شود. کمترین ارتفاع ساقه مربوط به تیمار 5 درصد کود گاوی و بیشترین ارتفاع گیاه گلرنگ، مربوط به تیمار 5 درصد کود ورمی کمپوست بود که از نظر آماری با تیمار شاهد، تفاوت معنی داری داشتند. تیمارهای 3 و 5 درصد کود ورمی کمپوست و1 درصد کود آزولا بیشترین وزن تر ریشه و اندام هوایی را نسبت به سایرین به طور معنی دار داشتند که این بیانگر وجود بیشترین آب قابل دسترس در این تیمارها جهت استفاده ی گیاه گلرنگ می باشد. تیمارهای مختلف، روی افزایش وزن خشک گیاه گلرنگ تاثیر معنی داری نداشتند. میزان کلروفیل برگ گیاه گلرنگ در تیمارهای مختلف نسبت به شاهد، تفاوت معنی داری نداشت، به استثنای تیمار 5 درصد کود گاوی که کاهش معنی دار و تیمار 3 درصد کود آزولا ، افزایش معنی دار نسبت به شاهد نشان داد. سطح برگ در تیمارهای 5 درصد ورمی کمپوست و 1 درصد کود آزولا، افزایش معنی داری داشت و تیمار 5 درصد کود گاوی در کمترین سطح برگ را داشت.

    نتایج

    تغییرات رشد گیاه گلرنگ در تیمار کود گاوی عمدتا منفی ظاهر گردید، در حالی که تیمار کود آزولا با تغییرات ناچیزی و تیمار کود ورمی کمپوست با تغییرات مثبت معنی دار در اکثر آنالیزهای گیاهی ظاهر شد. به طور دقیق تر 5 درصد کود ورمی کمپوست و سپس 3 درصد کود آزولا می تواند در خاک شور-سدیمی، مناسب ترین بستر را برای رشد گیاه گلرنگ فراهم آورد. بنابراین با توجه به نتایجی که از این آزمایش به دست آمده، در شرایط مشابه، استفاده از کود گاوی در خاک های شور-سدیمی توصیه نمی شود.

    کلیدواژگان: اصلاح خاک شور- سدیمی، انکوباسیون، کود آلی، گیاه روغنی
|
  • Somaye arazhian, Amir Fotovat, Elhham Amiri Pages 1-23
    Background and Objectives

    Soil contamination is one of the most important pollutants in the environment. Lead (Pb) is one of the heavy metals and important pollutant in arid ecosystem. The use of plants to remove contaminated soil or Phytoremediation is an economical method. Todays due to increasing the pullution of soil sources and resultant problems, identification the resistant plant species against soil pollution is essential. Effeciency of Vetiver and Brassica to Pb uptake has not studied and compared, therefore, this study was carried out in order to compare the Phytoremediation capacity of Pb by two plants i.e. Vetiveria zizanioides and Brassica oleraceae, and to indentify the better specie for this purpose.

    Materials and Methods

    A completely randomized design with factorial arrangement in greenhouse conditions was carried out. Treatments included two types of plants (Vetiveria zizanioides and Brassica oleraceae) and three rates of Pb contamination in soil (50, 250 and 500 mg / kg prepared from lead nitrate) in three replicates. After measuring the amount of Pb in soil by DTPA, the concentration of Pb in root and shoot of plants, Translocation factor (translocation from roots to shoots) and Bio-accumulation factor (translocation from soil to roots) were measured, too. Data analysis was performed using JMP software and comparison of means by LSD method.

    Results

    The results of analysis of variance showed that the effect of plant type, soil contamination rates and their interaction on accumulation content of lead in root and soil were Significant at p < 0.01, while the effect of soil contamination rate on the shoots of plant was Significant at p < 0.05. The highest accumulation contents of lead in roots and shoots were found in Vetiver plant containing 250 mg / kg of soil pollution rate treatment. Also, the highest amount of Pb accumulation in soil was related to Brassica containing 500 mg/kg of soil treatment. Vetiver in root and shoots accumulated Pb 3.5 and 2.1 times more than Brassica, respectively. In addition, the accumulation content of Pb in the roots of Vetiver was 4 times higher than its shoots, while the concentration of Pb in roots of Brassica was 1.5 times greater than its shoots. Translocation factor in both plant was less than 1, while bio-accumulation factor of Vetiver was greater than that of Brassica in all Pollution rates.

    Conclusion

    Despite the ability of both plants to accumulate lead in their roots and shoots, Vetiver had the better performance in lead uptake from soil and reduced lead amount in soil, so its application is recommended for Phytoremediation purposes.

    Keywords: Soil contamination, Translocation factor, Phytoremediation
  • Shahrokh Fatehi *, Kamran Eftekhari, Jalal Ghaderi Pages 25-45
    Background and objectives

    In most national and regional projects, in order to produce a digital map of soil properties, usually sampling density is low due to costly and time-consuming. Because of this, produced digital maps have a large spatial resolution (more than 90 meters) that can’t be used on a farm scale (spatial resolution less than 30 meters). One way to solve this problem is to downscale of digital maps with coarse spatial resolution using covariates with fine spatial resolution. The purpose of this study was to investigate the efficiency of the Dissever algorithm for producing an organic carbon map with a spatial resolution of 30 m from a carbon-organic digital map with a spatial resolution of 90 meters.

    Materials and methods

    The study area is approximately 14084 hectares and formed a small part of the Karkhe catchment in Kermanshah province. Initially, using 110 random observations and block Kriging method, an organic carbon map was prepared with a pixel size of 90 m. Then a set of 23 environmental covariates associated with scorpan factors including climate, topography, living organisms and maternal materials were used as predictor variables. SRTM digital elevation model and Landsat 5 satellite imagery were used to provide climatic and topographic predictors and vegetation and geology indicators. The dissever algorithm is a repetitive process for approaching a mass balance solution. Multiple regression model, generalized additive model, cubist, random forest, and ensemble model used for production fine spatial resolution map. In order to evaluate the efficiency of different methods, restored maps (obtained by converting downscaled maps with 30 m resolution to maps with 90 m resolution using mean filter) were compared with base map (block kriging map) using validation criteria include Bias, R2, root mean square error, and concordance correlation coefficient. The spatial structure of the restored maps and the base map was also investigated using parameters of their experimental variogram.

    Results

    The relationship between the covariates and the soil organic carbon using data mining methods in the framework of dissever algorithm resulted in the production of downscaled maps. The results showed that the probability density function of the restored map of cubist model is very close to the base map probability density function. Also, the downscaled map using the cubist model had the highest coefficient of determination (0.75) and concordance correlation coefficient (0.8) and the lowest root mean square error (0.06) and bias (0.001). Thus, cubist model have the highest efficiency of downscaling in compared to the rest of models. . It was also found that the use of ensemble model increases the accuracy and precision of downscaled map compared to single data mining models. The study on the spatial structure of restored maps indicates that the cubist restored maps captured more of the variance of the base map than others.

    Conclusion

    The modified dissever procedure due to the use of data mining methods and ensemble model is a practical option to downscale soil properties map with coarse resolution. Considering the high efficiency of dissever algorithm, this method can be used to prepare soil properties map at field scale from national and regional maps which can be used in farm management.

    Keywords: Soil digital mapping, spatial resolution, block kriging, Data Mining
  • VahidAlah Jahandideh Mahjen Abadi, Mozhgan Sepehri *, Hadi Asadi Rahmani, Mehdi Zarei, Abdolmajid Ronaghi, Seyed Mohsen Taghavi Pages 47-67
    Background and Objectives

    The plant growth promoting bacteria (PGPB) inhabiting the phyllosphere of different plants provides a tool for more efficient use of bacteria as a source of biofertilizers. The use of molecular technologies leads to in-depth research of the phyllosphere microorganisms and may provide new avenues for the development and validation of modern agricultural operations and significantly increase productivity. The aim of this research was to investigate the plant growth promoting (PGP) traits of bacteria isolated from maize (Zea mays L.) phyllosphere cultivated in different geographical zones of country (Iran) and their molecular identification by 16Sr RNA sequencing.

    Materials and Methods

    In September (2016), 116 samples of healthy mature leaves were collected from the maize fields located in 6 provinces of Iran (Fars, Alborz, Qazvin, Khuzestan, Tehran and Khorasan) and then, phyllosphere bacteria were isolated from them. Growth promoting traits of bacteria including Indole-3 Acetic acid (IAA) production, organic phosphate dissolution, siderophore production, exopolysaccharides (EPS) production and also nitrogenase enzyme activity were measured using standard methods. Superior strains were identified based on 16S rRNA sequencing method.

    Results

    The 10 from 242 bacterial strains isolated from maize phyllosphere were selected based on their growth promoting traits. All strains selected demonstrated nitrogenase activity, organic phosphate dissolution and IAA and EPS production capability. The highest nitrogenase activity (70.31 nM ml-1 h-1) and organic phosphate dissolution (75.05 g l-1) were observed in THE15 strain, while the lowest amount of these properties belonged to KHO57 (5.55 nM ml-1 h-1) and KHO51 (15.90 g l-1) strains, respectively. The QAZ26 and TEH15 strains had the highest amount of IAA production (31.56 and 30.00 µg ml-1, respectively) and the ALB32 strain produced the lowest amount of IAA (4.50 µg ml-1). The EPS production by strains ranged from 0.120 to 1.805 g l-1. Among the strains investigated, only KUU32, KHU53, ALB32 and QAZ26 were able to produce siderophore. 16S rRNA sequencing revealed that the 10 strains selected belong to Bacillus, Microbacterium, Pseudarthrobacter, Pseudomonas, Stenotrophomonas, Enterobacter and Kocuria genera. The Bacillus with 4 different species (including Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus paralicheniformis and Bacillus pumilus) was the most dominant genus.

    Conclusion

    Based on the results of this study, Bacillus was the most dominant genus of plant growth promoting bacteria in the maize phyllosphere. Among the isolated bacteria, Enterobacter hormaechei TEH15 was highly capable of nitrogenase enzyme activity, IAA and organic phosphate solubility. Therefore, this strain deserves further research in greenhouse and field studies of maize cultivation and maize family plants.

    Keywords: Phyllosphere microbiome, Plant growth promoting traits, 16S rRNA, Enterobacter hormaechei TEH15
  • MohammadReza Rafie *, Mahmoud Sohi, Maryam Javadzadeh Pages 69-88
    Background and objective

    Despite the abundance of some nutrients in calcareous soils, the available form of these nutrients is less than the amount required for plant growth, and the deficiency of nutrients is one of limiting factor in the production of plants especially wheat in these soils. The application of plant growth biostimulants may improve the availability of nutrients in calcareous soils and consequently increase yield and grain quality of wheat. Therefore, this study was conducted to evaluate the effect of plant growth biostimulants on quantitative and qualitative characteristics of wheat in a calcareous soil.

    Material and method

    This research was conducted in randomized complete design with seven treatments and three replications at Behbahan Agricultural Research Station in one year (2017-2018). Treatments included: control (application of chemical fertilizers according to soil test), free amino acid (L), fulvic acid, seaweed extract, humic acid, grain inoculation with Azotobacter and application of all studied biostimulants (except fulvic acid). Foliar application of amino ccid, fulvic acid and seaweed extract was done at a concentration of 0.5 % at two stages, tillering and heading. Humic acid was used as fertigation at 5 kg.ha-1 in the early stages of growth (prior to tillering). During experiment: plant height, number of spikes per m2, number of grain per spike, 1000- grain weight, grain yield, biomass, grain protein, phosphorus, potassium, copper, zinc, manganes and iron of grain were measured. Varince analysis were done by MSTATC statistical software and meanes were compared using Duncan,s Multiple Range Test at the 5% prpbability level.

    Results

    The effect of biostimulants on grain yield was significant at the 1% prpbability level. A significant increase in grain yield observed in plants treated with biostimulants compared with control. The highest plant height (99 cm), number of spikes per m2 (633), number of grain per spike (43.33), 1000-grain weight (46.12 g) and grain yield (8617.71 kg.ha-1) were recorded in the combined treatment. The differences of grain yield among this treatment and other treatments were significant. Application of biostimulants significantly increased the grain protein percentage, the concentration of potassium, copper, zinc, manganes and iron of grain at the 1% prpbability level. These formulations had no significant effect on grain phosphorus. Application of combined biostimulants significantly increased the grain protein percentage, potassium, copper, zinc, manganes and iron of grain compared with control. Among growth biostimulants, the highest increase in the grain protein percentage and grain iron was achieved by amino acid while the highest increase in potassium, copper, zinc and manganese of grain was obtained by humic acid compared with control.

    Conclusion

    The combined use of plant growth biostimulants produced the best grain yield and quality in comparision to alone of these substances.Therefore, inoculation of wheat seeds with Azotobacter, use of humic acid as fertigation at in the early stages of growth and foliar application of amino ccid and seaweed extract at two stages of tillering and heading, are recommended. According to the results, among growth biostimulants, application of amino acid or humic acid is preferred.

    Keywords: amino acid, Humic acid, fulvic acid, Seaweed
  • Hamed Narimani, RAOUF SHARIFI * Pages 89-105
    Background and objectives

    Soil salinity is one of the most serious limiting factors for crop growth and production in the arid and semi-arid regions. Zinc is an essential micronutrient for humans, animals and plants, which act either as the metal component of enzymes or as a regulatory co-factor of a large number of enzymes. Zinc is required for chlorophyll synthesis and plays an important role in biomass production. Zinc is required for pollen function, fertilization and germination plays an important role. Zinc deficiency is recognized as a critical problem in plants, especially grown on saline conditions with high pH values. But, recent researches have shown that a small amount of nutrients, particularly Zn applied by foliar spraying can affect ability of plants to salinity stress. So, the aim of this study was to investigate the effects of foliar and soil application of zinc on photosynthetic pigments, chlorophyll fluorescence and grain yield of wheat under soil salinity

    Materials and methods

    A factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications in research greenhouse of faculty of agricultural and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili in 2018. Factors experiment were included soil salinity in four levels (non-salinity, salinity 30, 60 and 90 mM by NaCl), foliar and soil application of zinc in four levels (without zinc as control, soil application of ZnSo4, foliar application of nano zn oxide, both application of ZnSo4 and nano zn oxide).

    Results

    The results showed that both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition, increased chlorophyll a, b, total chlorophyll, cartenoeid and grain yield (65.2, 52.72, 62, 50.43 and 34.56 % respectively) in comparison with no application of zinc under salinity of 90 mM. Also, both application of ZnSo4 and nano Zn oxide under without salinity, increased maximum fluorescence (Fm) and variable fluorescence (Fv). Grain yield decreased 34.56% under salinity of 90 mM and without application of zinc in comparison with both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition due to increasing minimum fluorescence (F0) and decreasing chlorophyll content.

    Conclusion

    It seems that both application of ZnSo4 and nano zn oxide can increase grain yield of wheat under salinity stress due to improving Potosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence components.

    Results

    The results showed that both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition, increased chlorophyll a, b, total chlorophyll, cartenoeid and grain yield (65.2, 52.72, 62, 50.43 and 34.56 % respectively) in comparison with no application of zinc under salinity of 90 mM. Also, both application of ZnSo4 and nano Zn oxide under without salinity, increased maximum fluorescence (Fm) and variable fluorescence (Fv). Grain yield decreased 34.56% under salinity of 90 mM and without application of zinc in comparison with both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition due to increasing minimum fluorescence (F0) and decreasing chlorophyll content.

    Conclusion

    It seems that both application of ZnSo4 and nano zn oxide can increase grain yield of wheat under salinity stress due to improving Potosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence components.

    Keywords: Stress, cartooned, Zinc, Protein
  • Sareh Rajabi Agereh *, Kazem Khavazi, MahmoudReza Ramezanpoure, Mehran Afzali Pages 107-123
    Background and objectives

    Soil and water salinity is the major limiting factors for plant growth and crop production. Water and soil salinity almost limit plant growth through increasing osmotic pressure, specific toxicity of some ions such as sodium and color, and nutritional imbalance. In addition to, salinity stress reduces root and plant growth via increasing hormone level. One of the strategies to deal with salinity is inoculation of seeds with plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR).

    Background and objectives

    Soil and water salinity is the major limiting factors for plant growth and crop production. Water and soil salinity almost limit plant growth through increasing osmotic pressure, specific toxicity of some ions such as sodium and color, and nutritional imbalance. In addition to, salinity stress reduces root and plant growth via increasing hormone level. One of the strategies to deal with salinity is inoculation of seeds with plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR).

    Materials and methods

    The effect of four strains of Fluorescent pseudomonads on uptake of micronutrients in rice was studied under saline irrigation. Greenhouse tests were performed as factorial experiment in a completely randomized design with four replications. First factor was salinity water in five levels (0.7, 1.4, 2.8, 4.2 and 5.6 ds/m originated from sea water) and the second factor was pseudomonads strains (Pseudomonas putida 4, 11 and 108, and Pseudomonas fluorescens 169 and a non-inoculated control). Root of rice (cv. Tarom) transplants was inoculated with mentined strains before planting in pots. During growth period, the pots were irrigated with the abovementioned saline water upto saturation point. In the flowering stage, flag leaf samples were collected to determine Manganese, Iron, Zinc and copper concentration. The content of micronutrients in seed samples was also measured.

    Results

    The results showed that increasing the salinity level significantly reduced all microelements contents in the leaf and seed. Rice inoculation with different strains of P. fluorescens and P. putida affected on nutrients concentrations under saline irrigation and it increased content of the elements compared to control. Also, the interaction of Pseudomonas strain × salinity level had a significant effect on copper and iron concentration in leaf, and copper and Manganese concentration in seed (P < 0.01). At all salinity levels, maximum iron concentration observed by inoculation of roots with P.fluorescent 169.

    Conclusion

    Inoculation of rice with various strains of bacteria Fluorescent pseudomonads and putida affected the concentration of micronutrients under saline water irrigation in rice and caused to increase these elements more than control. Therefore, in saline conditions, using strains of Fluorescent Pseudomonas can be growth up of rice plant.

    Keywords: Plant growth promoting bacteria, Rice, Salinity stress, Elements nutrient
  • Fardin Sadegh Zadeh *, Zohreh Noori Amirkolaei, MohammadAli Bahmanyar Pages 125-141
    Background and objectives

    Soil contamination with heavy metals is one of the main important environmental issues. Soils around mines have a high concentration of heavy metals that can affect the health of humans and animals. A cheap method to remediate soils contaminated with heavy metals is the, immobilization of heavy metals in soils. The use of environmentally friendly compounds that have the ability to immobilize of heavy metals in the soil environment has taken attention of many researchers. For this purpose, silicon compounds were used in the study to immobilize lead (Pb) in the contaminated soil.

    Materials and methods

    In this study, four types of compound such as calcium silicate, potassium silicate, sodium silicate and pure silicon were used at five concentrations (0, 50, 100, 200 and 400 mg / kg soil) in terms of Si content. The Silicon compounds were added to the pots containing 700 grams of Pb contaminated soil, and maintained for one month at ambient temperature and soil water content equivalent to field capacity. The available Pb was then extracted with DTPA and the Pb concentration was measured by atomic absorption. The distribution of chemical forms of Pb was determined before and after of incubation time with sequential extraction method. This experiment was carried out in a factorial arrangement in a completely randomized design with three replications.

    Results

    The results showed that among the 4 silicon compounds, calcium silicate at a concentration of 400 mg / kg soil had the highest rate (54%) of Pb stabilization. In general, all of four silicon compounds, at the concentration of 400 mg / kg soil, had the most Pb stabilization capability among the all of applied rates. The results of sequential extraction showed that by using silicon compounds in Pb contaminated soil and increasing the concentrations rates from 50 to 400 mg / kg the soluble and exchangeable form, the form attached to carbonates and the iron and manganese oxides reduced but the forms of Pb co-exist with organic matter and the residual form of Pb increased. The highest reduction in the form of exchangeable, carbonate and bounded to iron and manganese oxide, Conversely, the highest increase occurs in the form of residual and was belong to calcium silicate treatment.

    Conclusion

    In fact, by the increase of silicon compound rates application, more amount of these compounds are available for Pb immobilization. The Silicon can form a complex with heavy metals and thereby reduce the available concentration of them. The Calcium silicate has a higher specific surface area than potassium and sodium silicates, hence, it can initiate more complex with Pb ions. However, Potassium and sodium silicates had a greater ability to stabilize Pb ions than pure silicon. Therefore, pure silicon had less ability to decrease the available Pb concentration among the all treatments. In general, it can be concluded that silicon compounds are able to reduce the mobility of Pb ions in soil environment and these compound environmentally friendly compounds.

    Keywords: Immobilization, Silicon compounds, Pb contaminated soil
  • Jahanbakhsh Mirzavand *, Hossein Pezhman Pages 143-157
    Background and objectives

    Soil management changes can have either negative or positive impacts on crop production, depending on many factors including region, rotation, soil properties, tillage intensity, and at the same time, alter soil fauna diversity. Little attention has been paid to the response of soil fauna to changes in soil tillage methods. Results showed that soil fauna groups and natural enemies affected by conservation tillage resulting in changed soil fertility and small habitats accessibility. Thus, the aim of this study was to investigate the effect of conservation and conventional tillage on soil macro-fauna communities and species diversity in wheat (Triticum aestivum L.)-corn (Zea mays L.) rotation.

    Materials and methods

    In order to evaluate the effects of soil tillage methods (conventional tillage (CT), reduced tillage (RT), and No-Till (NT)) and crop residue (residue returned and exported) on soil macro-fauna in a wheat-corn rotation, a 1-year field experiment (two growing seasons) was conducted in 2016-2017 based on split-plot design in three replications, in Zarghan, Fars province. Sampling was done by pitfall traps and species diversity indices were measured using Past software. Data were collected and performed with the function of split plot design using SAS 9.3 software. Means were separated using Duncan’s Multiple Range test at 5% probability level.

    Results

    Results showed that soil macro-fauna abundance increased up to 6% in corn cultivation compared to wheat, when plant residue returned. Soil macro-fauna abundance was positively affected by conservation tillage and residue retention, so that applying RT and NT systems increased soil macro-fauna compared to CT system approximately one time. Shannon index in NT, RT and CT systems were 1.88, 1.91 and 1.92, while Simpson and Berger-parker indices were 0.83, 0.84, 0.85 and 0.31, 0.28, 0.25, respectively, when residue returned. The highest Hill index (0.68 and 0.71) was obtained by CT system and plant residue removing in wheat and corn, respectively.

    Conclusions

    Although there is a wide range of responses among different species, most macro-fauna groups have greater abundance in RT system and residue retention compared to CT and NT systems due to increasing and creating diverse habitats on the soil as a result of plant residue retention and reducing soil tillage operations. Overall, greater knowledge of different soil tillage methods and residue management effects on soil macro-fauna groups will allow for a better understanding of interactions between soil macro-fauna and natural enemies with crops and would aid the development of pest management strategies as components of sustainable agricultural programs.

    Keywords: Conservation agriculture, species diversity, Small habitat, Reduced tillage
  • Parastoo Sharifi *, Mehdi Shorafa, MohammadHosein Mohammadi Pages 159-168
    Background and Objectives

    Soil salinization and sodicity are two most important factors in land degradation, especially in arid and semi-arid regions of the world. Considering that saline-sodic soils have poor physical, chemical and biological properties that reduce the absorption of nutrients by plants and eventually decline their growth and yield. Application of the soil amendments, such as organic matter, can be a suitable method for improving the fertility of saline-sodic soils.

    Materials and Methods

    In this study, a saline-sodic soil was chosen from Alborz, and then it was mixed with three levels of 1%, 3% and 5% (weight) of Cow manure, Vermicompost and Azolla, and incubated for 5 months at the moisture of field capacity and temperature of 20 ° C. Then, safflower seeds were planted and treatments were placed in a greenhouse for two months. During this period, soil moisture was maintained at the field capacity, through weekly weighing and irrigation with distilled water. After this period, plant indices including: height of shoots, fresh and dry weight of shoots and roots, chlorophyll content of leaves and safflower leaves area were accurately measured.

    Results

    After the incubation period and then the cultivation period, the addition of modifiers was observed to change the growth of safflower plant compared to the control. The lowest stem height was related to 5% cow manure treatment and the highest safflower height was related to 5% vermicompost fertilizer, which had the significant differences with control treatment. The 3 and 5% vermicompost and 1% Azolla fertilizer had the highest fresh weight of root and shoot compared to others, indicating the highest amount of water in these treatments for use of safflower plant. Different treatments did not have a significant effect on dry weight increasing of safflower plants. The chlorophyll content of safflower leaves was not significantly different in treatments than control, except for 5% cow manure application, which significantly decreased and 3% Azolla fertilizer treatment showed a significant increase compared to control. The leaf area was significantly increased in 5% vermicompost and 1% Azolla treatments and 5% cow manure had the lowest leaf area.

    Conclusion

    Safflower plant growth changes were mainly negative in cow manure treatment, while Azolla fertilizer treatment was almost unchanged and Vermicompost fertilizer treatment showed significant positive changes in most plant analyzes. More precisely, vermicompost fertilizer at 5% level and then Azolla fertilizer at 3% level could provide the most suitable substrate for safflower growth in saline-sodic soil. Therefore, according to the results obtained in this experiment, under similar conditions, the use of cow manure in saline-sodic soils is not recommended.

    Keywords: Incubation, Oily plant, Organic fertilizer, Saline-Sodic soil modification