فهرست مطالب
نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 39، بهار 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/05/30
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-30سابقه و هدف
ویژگیهای ریولوژیکی خاکها (از جمله تغییرشکل و رفتارهای ویسکوالاستیک آنها در برابر تنش برشی) میتوانند اطلاعات مهمی در مورد پایداری ساختمان خاک و ریزخاکدانهها فراهم آورند. یکی از جدیدترین روشهای ارزیابی پایداری خاکدانهها، استفاده از مباحث ریومتری در این ارتباط است. بهعبارت بهتر، از ریومتری میتوان برای ارزیابی رفتار الاستیک خاک در مقابل رفتار پلاستیک آن در طیفی از تغییرشکل خاکدانهها استفاده کرد و بدین ترتیب تفسیر کمی بیشتری از تشکیل یا پایداری خاکدانهها در برابر تنش وارده بر آنها را محاسبه نمود. در دهه اخیر، آزمون روبشی دامنه کرنش بهمنظور ارزیابی پایداری ریزساختار خاک و رفتارهای الاستیکی آن استفاده شده است. پژوهش حاضر در راستای تعیین پایداری خاکدانه و رفتار ویسکوالاستیک خاک با استفاده از ریومتر طراحی شده است. در پژوهش حاضر، ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی، کانیشناسی رس و طبقهبندی ردههای خاک غالب استان چهارمحال و بختیاری در راستای تعیین پایداری خاکدانهها و رفتار ویسکوالاستیک خاکها با استفاده از روش ریومتری، مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است.
مواد و روشهاپنج خاکرخ مختلف در شهرستانهای شهرکرد، فارسان و کوهرنگ تشریح و نمونهبرداری شد. پس از هواخشک و الک کردن نمونههای خاک برداشتشده از افقهای ژنتیکی این خاکرخها، ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز با استفاده از روشهای استاندارد اندازهگیری شدند. همچنین، نوع کانیهای رسی آنها به روش پراش پرتو ایکس تعیین گردید. بهعلاوه، از آزمون روبشی دامنه کرنش برای کمیسازی مقادیر اولیه پارامترهای ریولوژیکی شامل مدولهای ذخیره (G') و اتلاف (G")، حد تغییرشکل (γL: هنگامیکه ماده شروع به تغییرشکل غیر قابل برگشت میکند)، تغییرشکل در نقطه جریان (γf: هنگامیکه ماده وارد فاز ویسکوز میشود و جریان مییابد)، ضریب اتلاف (tan δ = G''/ G') و انتگرال z (سطح بدون بعدی که رفتار الاستیک ماده تحت تنش برشی را نشان میدهد) در راستای مطالعه پایداری ریزساختار و ریزخاکدانههای نمونههای برداشتشده از ردههای پنجگانه مزبور استفاده شد. در نهایت، ترسیم نمودار هم-بستگی بین ویژگیهای خاک و پارامترهای ریولوژیکی اندازهگیریشده با استفاده از نرمافزار R انجام گرفت.
یافتههاخاکرخهای مورد مطالعه بر مبنای سامانههای ردهبندی آمریکایی و طبقهبندی جهانی، بهترتیب در پنج رده و چهار گروه مرجع مختلف شامل انتیسول (کرایوسول در طبقهبندی جهانی)، ورتیسول، مالیسول (کاستانوزم در طبقهبندی جهانی)، آلفیسول و اینسپتیسول (کلسیسول در طبقهبندی جهانی) قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل نیمهکمی کانیهای رسی نیز نشان داد که این خاکرخها دارای کانیهای مختلفی از جمله کایولینیت، ورمیکولیت، اسمکتیت، ایلیت، کلریت و کوارتز میباشند. نتایج حاصل از آزمون روبشی دامنه کرنش، حاکی از آن بود که حد تغییرشکل در افقهای زیرسطحی بهطور قابل توجهی بالاتر از افقهای سطحی خاک و در خاکهای رسی بیشتر از خاکهای شنی بود. خاکهای دارای خواص ورتیک، دارای محدوده بالاتری از ناحیه خطی ویسکوالاستیک (LVE) بوده که به خاصیت الاستیک بالای آنها نسبت داده شد. خاکهای دارای رس بیشتر و متکاملتر، پارامترهای ریولوژیکی بالاتری را نشان دادند که میتواند حاکی از پایداری بیشتر ریزساختار و خاکدانههای ریز این خاکها نسبت به دیگر ردههای خاک باشد. در مقابل، افقهایی که دارای درصد بالاتر شن و تکامل کمتری بودند، پارامترهای ریولوژیکی پایینتری داشتند که نشاندهنده عدم پایداری ریزخاکدانهها در این افقها بود. ضریب همبستگی پیرسون نشان داد که انتگرال z تحت تاثیر ویژگیهای مختلف فیزیکی و شیمیایی خاکها قرار میگیرد و بهطور معمول در خاکهایی با درصد رس بالاتر، نوع کانیهای رسی 2:1 غالب بههمراه میزان بالاتر ظرفیت تبادل کاتیونی، انتگرال z هم بالاتر است.
نتیجهگیریدر مجموع، اندازهگیری پارامترهای ریولوژیکی نشان داد که خاکهای متکاملتر نسبت به خاکهای با ساختمان توسعهنیافته یا کمتر توسعهیافته، دارای پایداری ریزساختاری بیشتری هستند. در نتیجه، پارامترهای ریولوژیکی میتوانند برای شناسایی مهمترین عواملی که روی خاکدانهسازی تاثیر میگذارند مفید باشند. بهعلاوه، این پارامترها میتوانند بهعنوان شاخصی برای ارزیابی مقدار نسبی تکامل خاک در مطالعات آتی مد نظر قرار گیرند.
کلیدواژگان: رئومتری، آزمون روبشی دامنه کرنش، تکامل خاک، رفتار ویسکوالاستیک خاک، کرایوسول -
صفحات 31-58سابقه و هدف
درختان میوه در زمان گلدهی، تقاضای زیادی برای نیتروژن دارند و بیشتر این نیتروژن از اندامهای ذخیره فراهم میگردد به طوری که حدود 70 درصد نیتروژن سرشاخههای رویشی و 80 درصد نیتروژن گلها از نیتروژن ذخیره شده در بافتهای دایمی تامین میکنند. بنابراین به منظور بررسی امکان جذب اوره، سولفات روی و بور در محلولپاشی پاییزی، انتقال از برگها به اندامهای ذخیره و از بافتهای ذخیره به بافتهای جدید در حال توسعه، این آزمایش انجام شد. از طرف دیگر، نیتروژن مصرفی در اوایل بهار، بیشتر به رشد رویشی سرشاخهها اختصاص پیدا میکند در حالی که نیتروژن مصرفی در آخر فصل بیشتر به اندامهای ذخیره مانند پوست ریشهها و تنه درختان میرود
مواد و روشهاآزمایش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با هفت تیمار و چهار تکرار در شرق مازندران انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل: 1- شاهد، 2- محلولپاشی اوره 10 در هزار، 3- محلولپاشی اوره 10 در هزار + سولفات روی 5 در هزار، 4- محلول-پاشی اوره 10 در هزار + سولفات روی 5 در هزار + اسید بوریک 4 در هزار، 5- محلولپاشی اوره 15 در هزار + سولفات روی 5 در هزار + اسید بوریک 4 در هزار، 6- محلولپاشی اوره 20 در هزار + سولفات روی 5 در هزار + اسید بوریک 4 در هزار، 7- محلولپاشی اوره 25 در هزار + سولفات روی 5 در هزار + اسید بوریک 4 در هزار بود.
نتایجمحلولپاشی اوره موجب افزایش غلظت نیتروژن برگها در پاییز شد و همچنین غلظت نیتروژن در پوست و چوب در اندامهای مختلف را افزایش داد. محلولپاشی سولفات روی و اسید بوریک نیز موجب افزایش غلظت روی و بور در برگ شد. نتایج اندازهگیری غلظت نیتروژن، روی و بور در بافت برگ سرشاخههای جوان در بهار سال پس از محلول پاشی نشان داد که در تیمارهای محلولپاشی، غلظت نیتروژن برگهای جوان نسبت به شاهد افزایش یافت. اندازهگیری غلظت نیتروژن در برگ سرشاخههای جوان، پوست و چوب سرشاخههای یک ساله و همچنین جوانههای گل و گل نشان داد که تیمارهای محلولپاشی تاثیر معنیداری بر غلظت نیتروژن پوست و چوب این سرشاخهها داشتند به طوری غلظت نیتروژن از 53/0 درصد در تیمار شاهد به 92/0 درصد در تیمار 25 در هزار اوره با سولفات روی پنج در هزار و اسید بوریک پنج در هزار افزایش یافت. همچنین میانگین غلظت بور در بافت سرشاخهها با اعمال تیمارهای آزمایشی افزایش یافت اما تیمارهای آزمایشی تاثیر معنیداری بر غلظت روی در برگ سرشاخهها و بافت سرشاخهها نداشتند.
نتیجهگیریبراساس نتایج این آزمایش، به منظور افزایش ذخیره نیتروژن، افزایش میوهدهی و کاهش ریزش گل و میوهچه، توصیه میشود محلولپاشی اوره با غلظت 20 تا 25 در هزار، سولفات روی با غلظت پنج در هزار و اسید بوریک با غلظت چهار در هزار در زمان زرد شدن 10 تا 15 درصد برگها در اواخر پاییز انجام شود
کلیدواژگان: انتقال مجدد، جذب عناصر غذایی، ذخیره نیتروژن، محلول پاشی اوره -
صفحات 59-79سابقه و هدف
آبگریزی سبب کاهش نفوذپذیری خاک، فراهمی آب برای گیاهان و سبب افزایش روانآب سطحی، فرسایش خاک، جریان-های ترجیحی و کاهش حاصلخیزی محیط میشود. کاربری زمین از عوامل موثر بر آبگریزی خاک به شمار میآید. آبگریزی میتواند رواناب را در مناطقی که تغییر در کاربری زمین رخ میدهد افزایش دهد، به این ترتیب شناخت ویژگیهای آبگریزی، برای مدیریت موثر زیستمحیطی لازم است. تغییر در ویژگیهای خاک که در نتیجه کاهش آبپذیری خاک رخ میدهد، میتواند بر رشد و عملکرد محصول و کارآیی مصرف آب گیاهان تاثیر بگذارد. ولی تاکنون ارتباط بین آبگریزی و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک در کاربریهای مختلف به ویژه در شرایط احیاء شالیزار و امکان برآورد آن در مقیاس بزرگ ارزیابی نشده است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی پایداری و شدت آبگریزی خاک در کاربریهای مختلف در مرکز استان مازندران و توسعه روابط رگرسیونی بین شاخصهای آبگریزی و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک بود.
مواد و روشهادر این پژوهش پایداری و شدت آبگریزی خاک از شالیزارهای واقع در جلگه تا مناطق مرتفع جنگلی در چهار کاربری مرتع، مرکبات، شالیزار و جنگل واقع در شهرستان آمل بخش مرکزی استان مازندران بررسی شد. 92 نمونه خاک برای تعیین آبگریزی و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک در فصل خشک سال جمعآوری شد. پایداری آبگریزی خاک با استفاده از آزمون زمان نفوذ قطره آب (WDPT) و شاخص آبگریزی (RI) و زاویه تماس خاک-آب (β) با استفاده از روش جذبپذیری ذاتی در آزمایشگاه تعیین شد. همبستگی بین شاخصهای آبگریزی و ویژگیهای خاک تعیین شده و روابط بین شاخصهای آبگریزی و ویژگیهای خاک به کمک رگرسیون چندمتغیره استخراج شد.
یافتههاآبگریزی خاکها در تمام کاربریها زیر-بحرانی بود به طوری که تمامی مقادیر زاویه تماس خاک-آب کمتر از 90 درجه به دست آمد. بیشترین میانگین شاخصهای آبگریزی اندازهگیریشده در تمامی روشها در خاکهای جنگلی مشاهده شد به طوری که مقدار Log WDPT تفاوت معنیداری با کاربری شالیزار داشت. ضریب همبستگی مثبت و معنیداری (**33/0=r ) بین نتایج دو آزمون (Log WDPT و RI) وجود داشت که نشان میدهد پایداری آبگریزی (Log WDPT) و شدت آبگریزی (RI) در خاکهای مورد بررسی با هم ارتباط مستقیم دارند. همبستگی بین مقدار ماده آلی خاک و β محاسبهشده در مرکبات مثبت و معنیدار (*42/0r =) بود. همچنین بین Log WDPT و ماده آلی خاک همبستگی مثبت و معنیداری (***36/0r =) وجود داشت. همبستگیهای منفی و معنیداری بین کربنات کلسیم معادل CCE و Log WDPT در تمامی منطقه مورد بررسی (**28/0-r =) و در کاربری شالیزار (*29/0=-r ) مشاهده شد.
نتیجهگیرینوع کاربری زمین با تغییر ماده آلی توانست بر آبگریزی در خاکهای مورد بررسی موثر باشد. همچنین روابط رگرسیونی استخراجشده نشان داد درصد ماده آلی، نیتروژن کل و CCE از عوامل مهم و موثر بر آبگریزی در خاکهای مورد بررسی میباشند.
کلیدواژگان: آب گریزی خاک، کاربری زمین، آزمون زمان نفوذ قطره آب، جذب پذیری ذاتی، زاویه تماس خاک-آب -
تاثیر کاربرد کیتوسان بر جمعیت برخی گروه های میکروبی و شناسه های اکوفیزیولوژیک در یک خاک آلوده به سربصفحات 81-99سابقه و هدف
آلودگی خاکهای کشاورزی به فلزهای سنگین یکی از چالشهای مهم در سراسر جهان است. جامعه زنده خاک و به دنبال آن فرآیندهایی که توسط این ریزجانداران کنترل میشود، از تنش فلزهای سنگین متاثر میشوند. هدف از این پژوهش ارزیابی تاثیر کاربرد سطوح کیتوسان و آلودگی خاک به سرب بر فعالیت زیستی خاک بود.
مواد و روشهابه منظور بررسی اثرات سطوح مختلف سرب (بدون آلودگی (Pb0)، 250 (Pb250) و 500 (Pb500) میلیگرم بر کیلوگرم خاک) و کیتوسان (بدون کاربرد کیتوسان (Ch0)، 6/0 % (Ch0.6) و 2/1 % (Ch1.2)) بر غلظت سرب قابل جذب (سرب قابل استخراج با DTPA) و برخی ویژگیهای زیستی خاک آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی انجام شد. در ظروف پلاستیکی سطوح مختلف سرب و کیتوسان به400 گرم خاک در سه تکرار افزوده شد و خاکها در رطوبت70% ظرفیت زراعی به مدت 45 روز خوابانده شدند. پس از پایان دوره خوابانیدن افزون بر تعیین غلظت سرب قابل استخراج با DTPA، جمعیت گروههای میکروبی مانند باکتریهای هتروتروف، قارچها، باکتریهای سازنده اسپور و اکتینومیستها تعیین شد و کربن و نیتروژن زیتوده میکروبی، تنفس پایه و تنفس برانگیخته برآورد گردید. همینطور برخی شناسههای اکوفیزیولوژیک شامل ضریب متابولیک (qCO2)، ضریب تنفس میکروبی (QR) و نسبت کربن به نیتروژن زیتوده میکروبی MBC:MBN بررسی شد.
یافتههاکاربرد تیمار Pb250 اثر معنیداری بر جمعیت گروههای میکروبی بررسی شده در مقایسه با شاهد نشان نداد. کاربرد تیمار Pb500 بطور معنیداری سبب کاهش جمعیت اکتینومیستها و جمعیت باکتریهای سازنده اسپور گردید ولی اثر معنیداری بر نسبت جمعیت قارچ به باکتری نداشت (p ≤ 0.05). تنفس پایه و برانگیخته، کربن و نیتروژن زیتوده میکروبی در تیمار Pb500 بطور معنی-داری کاهش یافت. تیمار Pb500 ضریب متابولیک، ضریب تنفس میکروبی و نسبت MBC:MBN را افزایش داد. کاربرد کیتوسان در هر دو سطح سبب کاهش غلظت سرب قابل جذب در خاک گردید بطوریکه کاربرد تیمار 2/1 % کیتوسان زیست فرآهمی سرب را به میزان 42% در تیمار Pb250 و به میزان 12% در تیمار Pb500 کاهش داد. کاربرد کیتوسان تنفس پایه را بویژه در تیمار Pb500 افزایش داد و سبب کاهش qCO2 گردید (p ≤ 0.05).
نتیجهگیریمیتوان گفت که کاربرد کیتوسان در سطوح پایین آلودگی از نظر کاهش درصد زیست فرآهمی سرب کارآمدتر بود. همچنین به نظر میرسد بخشی از آثار مثبت کاربرد این پلیمر زیستی بر ویژگیهای زیستی خاک ناشی از تجزیه زیستی آن در خاک مورد مطالعه بوده است. بطور کلی نتایج نشان دهنده اهمیت کاربرد کیتوسان به عنوان یک جاذب زیست تجزیهپذیر برای کاهش غلظت سرب قابل جذب در خاک و پتانسیل آن برای تقویت فعالیت زیستی در خاک آلوده به سرب میباشد.
کلیدواژگان: پلیمر زیستی، فلزات سنگین، ساختار جامعه میکروبی، نسبت کربن به نیتروژن بیوماس میکروبی -
صفحات 101-119سابقه و هدف
عامل اصلی هدررفت خاک در مناطق خشک و نیمه خشک فرسایش بادی میباشد. در حدود 40 درصد از اراضی سطح زمین مستعد فرسایش بادی است. در سالهای اخیر در ایران، بعلت خشک شدن پهنه وسیعی از دریاچه ارومیه و پیدایش شورهزارها و دشتهای نمکی فراوان، آن را به یکی از مشکلات اساسی منطقه تبدیل نموده است. این دریاچه، میتواند به یکی از منابع اصلی گرد و غبار در شمالغرب کشور تبدیل شود. تعیین شدت جریان فرسایش بادی و بررسی عوامل موثر بر آن، در نوع روش مقابله با این مشکل موثر است. اندازهگیری صحرایی قابل اطمینان میزان هدررفت خاک، در صورت نبود تجهیزات رضایت بخش، امکان پذیر نخواهد بود. نمونه-گیرهای متعددی تاکنون توسعه یافته است، قابل توصیهترین آنها، نمونهگیرBSNE (Big Spring Number Eight) میباشد که اولین بار توسط دونالد فریر برای جمع آوری ذرات معلق، ساخته شد و مورد بهره برداری قرار گرفت.
مواد و روشهابه منظور به دام انداختن ذرات معلق و جهشی حاصل از فرسایش بادی، تعداد 14 دیرک که روی هر کدام چهار نمونه گیرBSNE در ارتفاعهای15/0- 5/0- 1 و 2 متری از سطح خاک نصب گردیده بود در یک الگوی دایرهای شکل به شعاع 100 متر در زمینی به مساحت 14/3 هکتار نصب گردید. همچنین جهت به دام انداختن ذرات خزشی، تعداد 14 عدد تله رسوبگیر که دهانه آن هم تراز با سطح زمین بود، به فاصله شعاعی 20 سانتیمتر از هر دیرک نصب گردید و به مدت 6 ماه (اسفند 1395 تا مرداد 1396) ذرات فرسایش یافته، جمع آوزی و توزین گردید. سپس شدت جریان ذرات معلق، جهشی و خزشی محاسبه گردید.اطلاعات هواشناسی در طول مدت اجرای تحقیق از اداره هواشناسی خسروشهر که در نزدیکترین فاصله ممکن از منطقه مورد مطالعه قرار داشت، اخذ گردید. به منظور بررسی تاثیر زمان نمونهبرداری بر روی شدت جریان معلق، جهشی و خزشی، آزمایشی به صورت طرح کاملا تصادفی در سه تکرار طراحی شد. برای مقایسه میانگینها از آزمون دانکن استفاده گردید. تجزیهی آماری از طریق به کار گیری نرم افزار SPSS و رسم نمودارها با نرم افزار EXCEL صورت گرفت. جهت تعیین نیمرخ عمودی شدت جریان ذرات معلق از شدت جریان ذرات معلق جمع آوری شده از نمونهگیرهای BSNE در چهار سطح ارتفاع مختلف استفاده شد.
یافتههانتایج نشان داد که اثر زمان نمونهبرداری بر شدت جریان خزشی، جهشی و معلق در سطح احتمال 1 درصد (01/0 ≤p) و بر روی شدت جریان کل در سطح احتمال 5 درصد (05/0 ≤p) معنیدار بود. نتایج مقایسه میانگین بیانگر این بود که بیشترین میانگین شدت جریان کل در ماههای اسفند 95 و تیر 96 (به ترتیب 091/2 و 0153/2 تن بر هکتار در ماه (به خاطر بالا بودن حداکثر سرعت باد (به ترتیب 16 و 18 متر بر ثاینه) و نبود پوشش گیاهی در اسفند ماه و خشک بودن خاک در تیر ماه (بارندگی صفر میلیمتر) اتفاق افتاد. کمترین میانگین شدت جریان کل نیز در ماه فروردین (1007/0 تن بر هکتار در ماه) به خاطر بالا بودن بارندگی (3/78 میلی متر) و رطوبت بالای خاک دیده شد. در کل، میزان فرسایش بادی در منطقه مورد مطالعه، 028/11 تن در هکتار در سال بدست آمد. شدت جریان ذرات معلق با افزایش ارتفاع از سطح خاک کاهش یافت و تابع توانی بهترین تابع برای تشریح این تغییرات بود.
نتیجه گیریبین شدت جریان معلق، خزشی (بخش مربوط به فرسایش بادی) و کل با مجموع بارندگی ماهانه رابطه عکس و با سرعت باد رابطه مستقیم وجود داشت. میانگین شدت جریان کل در اسفند و تیر ماه بیشترین مقدار و فروردین ماه کمترین مقدار بود. نتایج حاکی از آن بود که بخش بزرگی از ذرات، در ارتفاع زیر 15 سانتیمتری از سطح خاک در حال حرکت است.
کلیدواژگان: تله رسوب گیر، شدت جریان ذرات، فرسایش بادی، نمونه گیر BSNE -
صفحات 121-139سابقه و هدف
نیشکر در سطح وسیع در استان خوزستان کشت میشود. پس از هر بار برداشت محصول، برای حذف تراکم به وجود آمده در اثر تردد ماشینهای برداشت و ترمیم جوی و پشتهها، عملیات بازرویی انجام میشود. این آزمایش با هدف ارزیابی اثر نوع ماشین و سرعت حرکت بر کیفیت عملیات بازرویی نیشکر انجام شد.
مواد و روشهاتیمارهای تحقیق عبارت بودند از دستگاه بازرویی مرسوم (زیرشکن 4 شاخه+ دیسک شکلدهنده پشته) و بازرویی با دستگاه ترکیبی (زیرشکن 4 شاخه + دیسک شکلدهنده پشته و زیرشکن 10 شاخه) و سرعتهای حرکت ماشین با سه سطح (5، 6 و 7 کیلومتر در ساعت). طرح آزمایشی در قالب طرح کرتهای یکبار خرد شده بر پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در اراضی کشت و صنعت امیرکبیر، مزرعه ALC 408 با بافت لوم رسی، رطوبت 15 درصد وزنی، رقم محصول 1062-69CP و بازرویی سال اول انجام شد. ویژگیهای فیزیکی مورد نظر در این تحقیق شامل، قطر متوسط کلوخهها و جرم مخصوص ظاهری بود. همچنین یکنواختی سطح خاک و سرعت نفوذپذیری آب به خاک نیز اندازهگیری گردید. برای مقایسه تیمارها از تجزیه واریانس و آزمون دانکن استفاده شد.
یافتههانتایج نشان داد قطر متوسط وزنی کلوخهها، جرم مخصوص ظاهری خاک، یکنواختی سطح خاک و نفوذپذیری آب به خاک در دو نوع ماشین بازرویی و سه سرعت حرکت ماشین دارای اختلاف معنیدار بودند. مقایسه میانگینها نشان داد، تیمار بازرویی با دستگاه ترکیبی در سرعت 7 کیلومتر در ساعت، کوچکترین قطر متوسط وزنی کلوخهها را به خود اختصاص داد. استفاده از دستگاه ترکیبی در بازرویی، جرم مخصوص ظاهری خاک را نیز بهصورت معنیداری کاهش داد. میانگین جرم مخصوص ظاهری خاک در عملیات بازرویی با دستگاه ترکیبی به 33/1 گرم بر سانتیمتر مکعب کاهش یافت. کمترین ضریب تغییرات یکنواختی سطح خاک مزرعه در تیمار بازرویی با دستگاه ترکیبی در سرعت 7 کیلومتر در ساعت برابر 16 درصد بهدست آمد. همچنین سرعت نفوذ آب به خاک در دو تیمار دستگاه بازرویی مرسوم و دستگاه بازرویی ترکیبی با یکدیگر اختلاف معنیدار داشتند. سرعت نفوذ آب به خاک پس از عملیات بازرویی با دستگاههای مرسوم و ترکیبی بهترتیب برابر 6/1 و 3/2 سانتیمتر در ساعت بهدست آمد. استفاده از دستگاه ترکیبی در عملیات بازرویی موجب افزایش نفوذپذیری شد؛ علت این است که در اثر حرکت زیرشکن ده شاخه، شدت به همخوردگی خاک بیشتر گردید. حرکت ساقه زیرشکن باعث ایجاد شکاف در محل عبور ساقه در کف جویها گردیده که در نتیجه موجب بیشتر شدن میزان نفوذپذیری آب به خاک شد. در واقع استفاده از زیرشکن، به دلیل شکسته شدن و خرد شدن لایههای سطحی و عمقی در خاک و تشکیل فضاهای بزرگ بین کلوخهها و ترکهای بهوجود آمده در عمق و کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک، ضمن افزایش حجم ذخیره آب در خاک، نفوذ آب به خاک بهراحتی انجام میگیرد. نتیجه مقایسه میانگین اثر سرعت حرکت ماشین بر نفوذ آب به خاک نیز نشان داد که بیشترین سرعت نفوذ آب به خاک در سرعت 5 کیلومتر در ساعت و کمترین میزان نفوذپذیری آب به خاک در تیمار سرعت 7 کیلومتر در ساعت بهترتیب برابر 1/2 و 4/1 سانتیمتر در ساعت رخ داد. علت کاهش نفوذپذیری آب در سرعتهای بالاتر به این خاطر است که شیارهای ایجاد شده در سرعت بالای دستگاه بهوسیلهی ریزش دیوارههای شیار سریعتر پر میگردند در حالی که ثبات این شیارها در سرعتهای پایین حرکت زیرشکن و دستگاه بازرویی در خاک ماندگارتر است.
نتیجهگیریدر نهایت با توجه به اختلاف معنیدار تیمارهای دستگاه بازرویی مرسوم و ترکیبی، استفاده از دستگاه ترکیبی بازرویی نیشکر، بیشترین تاثیر مثبت را بر شاخصهای فیزیکی اندازهگیری شده در خاک مزرعه داشت که این امر ناشی از به همخوردگی بیشتر خاک بهدلیل حرکت زیرشکن ده شاخه در حین عملیات بازرویی میباشد.
کلیدواژگان: جرم مخصوص ظاهری، قطر متوسط وزنی کلوخه ها، نفوذپذیری، نیشکر، یکنواختی سطح -
صفحات 141-158سابقه و هدف
آبشویی خاک تکنیکی موثر جهت خروج فلزهای سنگین با استفاده از آب یا هر سیال دیگر است ولی بایستی توجه کرد که شناسایی عامل آبشویی سازگار با محیطزیست اهمیت بسیار بالایی دارد. کارایی این تکنیک به عوامل متعددی مربوط میشود اما پژوهشگران به دنبال موادی هستند که کمترین تاثیر مخرب را بر محیطزیست داشته باشد. با توجه به اینکه تاکنون تحقیقی روی اثر کربن آلی محلول استخراج شده از کود مرغی و باگاس نیشکر بر آبشویی سرب از خاک آلوده گزارش نشده است، هدف از این تحقیق بررسی آبشویی سرب از خاک آلوده توسط کربن آلی محلول استخراج شده از باگاس نیشکر و کود مرغی بود.
مواد و روشهادر این تحقیق آزمایشی جهت بررسی کارایی کربن آلی محلول استخراج شده از کود مرغی و باگاس نیشکر جهت خروج سرب از خاک آلوده معدن در نظر گرفته شد. بدین منظور آزمایش آبشویی گسسته و تعادلی به نسبت 20:1 (خاک : عصاره) در غلظتهای مختلف کربن آلی محلول (50، 100، 200، 400، 800 ، 1000، 2000 میلیگرم بر لیتر) ، pH (4، 6، 7، 8، 10) و زمان (5/0، 1، 2، 4 ساعت) انجام شد. بهترین نتایج آبشویی سرب خاک حاصل از آزمایش گسسته و تعادلی به ستون آبشویی(آبشویی پیوسته و غیرتعادلی) منتقل شد و با دو نوع آبشویی به صورت متوالی و متناوب در ستون خاک بررسی شد. در هر دو نوع آبشویی متناوب و متوالی میزان خروج سرب خاک آلوده در دو عصاره کود مرغی و عصاره باگاس نیشکر بررسی شد.
یافتههانتایج نشان داد، کاربرد عصاره کود مرغی در رژیم متناوب آزمایش پیوسته غیرتعادلی، موجب خروج بالاترین میزان سرب از خاک آلوده (65/135 میلیگرم بر کیلوگرم) شد. در این آزمایش میزان خروج سرب توسط کربن آلی محلول ناشی از عصاره باگاس به دلیل ماهیت گروههای عاملی عصاره در تثبیت سرب تغییرزیادی نداشت. در آزمایش گسسته تعادلی، بیشترین سرب خروجی(55 میلیگرم بر کیلوگرم) مربوط به کاربرد غلظت 2000 میلیگرم بر لیتر کربن آلی محلول ناشی از عصاره کودمرغی در pH برابر 8 بود. میزان سرب خروجی با کاربرد 400 میلیگرم بر لیتر کربن آلی محلول ناشی از عصاره باگاس نیشکر در pH برابر 7 به میزان 20 میلیگرم در کیلوگرم بود.
نتیجه گیریاستفاده از کربن آلی محلول عصاره کود مرغی با توجه به ماهیت گروههای عاملی آن، میزان قابل توجهی از سرب خاک آلوده مدنظر را خارج کرد اما استفاده از این نوع باگاس نیشکر در آبشویی سرب در غلظتهای مختلف کارایی چندانی نداشت.
کلیدواژگان: آبشویی، سرب، کربن آلی محلول، کود مرغی، باگاس نیشکر
-
Pages 1-30Background and Objectives
Rheological characteristics of soils (including their deformation and flow behaviors when subjected to external stress) can provide important information on microstructural and microaggregate stability. One of the newest methods of assessing the stability of aggregates is the use of rheometric discussions in this regard. In other words, rheometry can be used to evaluate the elastic behavior of soil versus its plastic behavior in a range of aggregate deformation and thus a more quantitative interpretation of aggregate formation or stability against stress. In the last decade, Amplitude sweep test (AST) has been used to evaluate the stability of soil microstructure and its elastic behaviors. The present study was designed to determine the aggregate stability and viscoelastic behavior of the soil using the rheometric method. In the present study, physical, chemical, clay mineralogical properties and classification of dominant soil orders in Chaharmahal-va-Bakhtiari Province were studied and compared in order to determine the stability of aggregates and viscoelastic behavior of soils using the rheometric method.
Materials and MethodsFive different soil orders were described and sampled in Shahrekord, Farsan, and Koohrang cities. After air-drying and sieving of soil samples taken from the genetic horizons, the physical and chemical properties were measured using standard methods. Besides, the type of clay minerals was determined by the X-ray diffraction method. AST was used to quantify the initial rheological parameter values, including the storage (G') and loss moduli (G"), deformation limit (γL: when the material begins to irreversibly deform), deformation at flow point (γf: when the material becomes viscous), loss factor (tan δ = G''/ G') and integral z (which summarizes the overall elasticity of the material) in order to study microstructural stability and microaggregates of the five soil orders. Finally, the correlation diagram was plotted among soil properties and rheological parameters using R software. Besides, the soil was classified based on the American Soil Taxonomy (2014) and WRB (2015).
ResultsThe studied pedons classified based on the American Soil Taxonomy (2014) and WRB (2015) in five different soil orders and four reference soil groups, including Entisol (Cryosol in WRB), Vertisol, Mollisol (Kastanozem in WRB), Alfisol, and Inceptisol (Calcisol in WRB). Semi-quantitative analysis of clay minerals showed that the soils have different clay minerals assemblage including kaolinite, vermiculite, smectite, illite, chlorite, and quartz. The results of the AST indicated that the deformation limit was significantly higher in subsoil horizons than topsoil horizons and was also higher in the clayey soils compared to sandy soils. The soils with “vertic soil properties” showed the high range of linear viscoelastic region (LVE) that attributed to the samples with high elasticity behavior. Soils with higher clay contents and further evolution showed higher rheological parameters, implying that these soils had more rigid microstructures incomparable with other soil orders which in turn, indicated the higher microstructural and microaggregate stability. In contrast, the horizon, which had high sand content and little soil development, had the lowest values for all properties, thus indicating a lack of micro-aggregate stability. Pearson correlation coefficient analyses revealed that integral z was influenced by soil physicochemical properties, and was higher in soils with the clay fraction dominated by expansive clay minerals and higher cation exchange capacity.
ConclusionAltogether, the rheological parameters indicated that more developed soils had greater microstructural stability than their less-developed counterparts. As a result, rheological measurements may be useful for identifying the major factors that affect soil aggregation. In addition, these parameters can be used as indicators to evaluate the relative amount of soil evolution in future studies.
Keywords: Rheometry, Amplitude sweep test, soil development, Soil viscoelastic behaviour, Cryosol -
Pages 31-58Background and purpose
Due to low efficiency of chemical fertilizers and high nitrogen demand for fruit trees at the first stage of growth, early spring growth, flowering and fruit set in fruit trees is heavily dependent on tree N reserves. Therefore, this experiment was performed to investigate the possibility of urea, zinc sulfate and boron uptake, as well as transmission of these materials from leaves to storage organs and from storage tissues to new developing tissues, in autumn foliar application. On the other hand, nitrogen application in early spring is more often devoted to the vegetative growth of the branches, while nitrogen uptake at the end of the season goes more to the storage organs such as root bark and tree trunks.
Material and methodsThe experiment was conducted in a randomized complete block design with seven treatments and four replications for three years on 56 trees with the same age and size trees in the east of Mazandaran. The treatments included: 1. Control, 2. Urea (10 g.l-1), 3. Urea (10 g.l-1) + Zinc sulfate (5 g.i-1), 4. Urea (10 g.l-1) + Zinc sulfate (5 g.l-1) + Boric acid (4 g.l-1), 5. Urea (15 g.l-1) + Zinc sulfate (5 g.l-1) + Boric acid (4 g.l-1), 6. Urea (20 g.l-1) + Zinc sulfate (5 g.l-1) + Boric acid (4 g.l-1), 7. Urea (25 g.l-1) + Zinc sulfate (5 g.l-1) + Boric acid (4 g.l-1).
ResultsUrea foliar application increased the nitrogen concentration of leaves in autumn and also increased the concentration of nitrogen in bark and wood in various organs. Foliar application of zinc sulfate and boric acid also increased the concentration of zinc and boron in the leaves. Measuring the concentration of nitrogen, zinc and boron in the leaf tissue of young shoots in the spring showed that in foliar spraying treatments, the nitrogen concentration of young leaves increased compared to the control. Measurement of nitrogen concentration in leaves of young shoots, bark and wood of annual shoots as well as flower and flower buds showed that foliar spraying treatments had a significant effect on nitrogen concentration of bark and wood of these shoots. Thus, the nitrogen concentration increased from 0.53% in the control treatment to 0.92% in the treatment 25 gl-1 urea + 5 gl-1 zinc sulfate + 4 gl-1 boric acid.
ConclusionAccording to the results of this experiment, in order to increase the storage of nitrogen, increase the fruit set, and reduce the flower and fruitlets drops, it is strongly recommended to do foliar application of urea at 20 to 25 gl-1 + zinc sulfate at 5 gl-1 + boric acid at 4 gl-1 in autumn, when 10 to 15 percent of the leaves are yellow.
Keywords: Nitrogen storage, Nutrient uptake, Remobilization, Urea spray -
Pages 59-79Background and objectives
Soil water repellency reduces soil infiltrability, water availability for plants, and can increase surface runoff, soil erosion and preferential flows, and reduces environmental fertility. Land use is one of the factors affecting soil water repellency. Soil water repellency can increase runoff in areas where land use change occurs. Thus, knowledge about the soil water repellency properties is necessary for effective environmental management. Changing the soil properties upon reduction of soil wettability can affect crop growth and yield, and water use efficiency. However, relations between soil water repellency and physical and chemical properties among different land uses in the large scale have not been studied yet. Therefore, the objectives of this study were: i) to investigate the persistence and severity of soil water repellency in different land uses, and ii) to develope regression relations between the water repellency indices and soil physical and chemical properties in the central part of Mazandaran province.
Materials and methodsIn this study, the persistence and severity of soil water repellency were investigated in the paddy fields located in the plains to mountainous areas consisting of four land uses of pasture, citrus garden, paddy field, and forest located in Amol city in the central part of Mazandaran province. Ninety-two soil samples were collected to determine soil water repellency and physical and chemical properties in the dry season of the year. The persistence of soil water repellency was determined using the water droplet penetration time (WDPT) test, and water repellency index (RI) and soil-water contact angle (β) were measured using the intrinsic sorptivity test in the laboratory. Correlation between water repellency indices and soil properties was studied. Relations between the water repellency indices and soil properties were derived by multiple regression.
ResultsSoil water repellency in all the land uses was sub-critical and all of the soil-water contact angle values were less than 90°. The highest mean values of soil water repellency indices in all methods were found in the forest land use, so that Log WDPT value was significantly different from paddy field land use. Log WDPT showed positive and significant correlations (r = 0.33**) with RI, indicating that the water repellency persistence (i.e., Log WDPT) and water repellency severity (RI) are directly related in the studied soils. The correlation between soil organic matter content and calculated β in the citrus garden land use was positive and significant (r = 0.42*). There was also a positive and significant correlation between Log WDPT and soil organic matter content (r = 0.36***). Negative and significant correlations were found between calcium carbonate equivalent (CCE( and Log WDPT in the whole study area (r = -0.28**) and in the paddy field land use (r = -0.29*)
ConclusionThe results showed that the land use through the effect on the soil organic matter content can induce and intensify water repellency in the studied soils. Moreover, the derived regression relations indicated that soil organic matter content, total nitrogen and CCE are important properties affecting water repellency in the studied soils.
Keywords: Soil water repellency, Land use, Water droplet penetration time test, Intrinsic sorptivity test, soil-water contact angle -
Pages 81-99Background and objectives
Contamination of agricultural soils with heavy metals is one of the major challenges worldwide. Heavy metal stress can affect soil living community and, consequently, different soil processes. The aim of this study was to evaluate the effect of chitosan application levels and soil contamination with Pb on soil biological activity.
Materials and methodsIn order to investigate the effects of different levels of Pb (non-contaminated (Pb0), 250 (Pb250) and 500 (Pb500) mg kg-1 of soil) and chitosan application (without chitosan (Ch0), 0.6% (Ch0.6) and 1.2 % (Ch1.2)) on the available Pb (DTPA-extractable Pb) and some biological properties in soil, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design. Different levels of lead and chitosan were added in pots containing 400 g of soil in three replications and and soil moisture was maintained at 70% field capacity for 45 days. At the end of the incubation period, DTPA-extractable Pb and the population of microbial groups including heterotrophic bacteria, fungi, spore-forming bacteria and actinomycetes were determined. Moreover, microbial biomass of C (MBC) and N (MBN), basal respiration (BR) and substrate-induced respiration (SIR) were measured and some ecophysiological characteristics including microbial metabolic quotient (qCO2), microbial respiration quotient (QR) and MBC: MBN ratio were calculated.
ResultsThe results showed that Pb250 treatment did not show a significant effect on the population of the studied microbial groups compared to the control. Application of Pb500 treatment significantly reduced the population of spore-forming bacteria and actinomycetes but did not lead to a significant change in the faungi/bacteria ratio. BR, SIR, MBC and MBN were significantly reduced by Pb500 treatment. Under Pb500 treatment, qCO2, QR and MBC:MBN ratio increased. Application of chitosan at both levels decreased the available Pb concentration of lead in the soil so that application of 1.2% chitosan reduced DTPA-extractable Pb by 42% in Pb250 treatment and by 12% in Pb500 treatment. Application of chitosan increased BR, especially under Pb500 treatment, and caused a decrease in qCO2 (p ≤ 0.05).
ConclusionIt can be stated that the use of chitosan at low levels of soil pollution was more effective in reducing the Pb bioavailability. It also seems that the positive effects of the application of this biopolymer on the biological properties of the soil have been partly due to its biodegradation in the studied soil. In general, the results indicate the importance of chitosan application as a biodegradable adsorbent to reduce available Pb in soil and its potential to enhance biological activity in Pb-contaminated soil.
Keywords: Biopolymer, Heavy metals, Microbial community structure, Carbon to nitrogen ratio of microbial biomass -
Pages 101-119Background and objectives
The main reason for soil loss in arid and semiarid regions is wind erosion. About 40 percent of lands have potential to wind erosion. In Iran due to the drying of a large area of the Lake Urmia and creating the salt marshes and abundant salt plains, it has recently been one of the main problem in this region. Due to the location of this lake, it will become one of the main sources of dust and wind erosion in northwestern of Iran. Determination of the wind erosion flux and its components will be useful for choosing appropriate solutions for this problem. Reliable field measurement of the amount of soil loss will not be possible if there is no satisfactory equipment. Several wind erosion samplers have been developed so far. But the most recommendable one is the BSNE (Big Spring Number Eight) sampler that was made and used by Donald Fryrear to gather the suspended particles.
Materials and methodsIn order to trap the suspension and saltation particles from the wind erosion, 14 poles with four BSNE samplers installed on each of them at height of 0.15, 0.5, 1 and 2 m above the soil surface were installed in a circular pattern with a 100 m radius on a land area of 3.14 ha. Also, in order to trap the creeping particles, 14 sediment traps which the opening of them was in the same level with ground were installed at a radial distance of 20 cm from each BSNE pole. For 6 months (from March - August 2017) the eroded particles were collected and weighed. Then the suspension (Isus), saltation (Isal) and creeping (Ic) fluxes were calculated.Meteorological information was obtained from Khosroshahr Weather Agency during the research period, which was at the closest distance from the study area. In order to investigate the effect of sampling time on suspension, saltation and creeping fluxes, a completely randomized experiment was designed with three replications. Duncan's test was used to compare the means. Statistical analysis was performed by SPSS software and charts drawn by EXCEL software. In order to determine the vertical profile of the suspension flux, the data obtained from the BSNE samplers at four heights (0.15, 0.5, 1 and 2 m ) was used.
ResultsFindings of this study showed that the effect of sampling time was significant on Ic, Isal and Isus (p≤0.01) and on total flux (It)(p≤0.05). The results of mean comparing showed that the highest of It was obtained in March and July (2.091 and 2.0153 ton.h-1.mon-1, respectively) due to the high speed of strongest wind (16 and 18 m.s-1, respectively) and lack of plant cover in March and dry soil surface in July (Monthly rainfall was zero). The lowest of It was obtained in April (0.1007 ton.h-1.mon-1) due to high monthly rainfall (78.3 mm) and high moisture of soil surface. Totally, the wind erosion in the study area was 11.028 ton.h-1.y-1. The Isus decreased with increasing the height of soil surface and the power equation was the best one to explain these profile.
ConclusionThere was a negative correlation between Ic (wind erosion section), Isus and It fluxes with monthly rainfall and positive correlation with speed of strongest wind. The mean It was maximum in March and July and minimum in April. The results showed that a large part of the particles were moving at a height of less than 15 cm above the soil surface.
Keywords: BSNE Sampler, Particles flux, sediment trap, Wind erosion -
Pages 121-139Background and objectives
Sugarcane is widely cultivated in Khuzestan province. After each harvest, a ratooning operation is performed to remove the impact of compaction due to traffic on the harvesting machines and recelennce furrow. This experiment was conducted to investigate the effect of machine type and forward speed on the quality of sugarcane ratooning operations.
Materials and methodsResearch treatments included conventional ratooning device (4-shanks subsoil + reshaper) and combined ratooning device (4-shanks subsoil + reshape disk and 10-shanks subsoil) and three- rates speeds (5, 6 and 7 km / h). The experimental design was a split plot design based on randomized complete block design with three replications in the cultivation industry of Amir Kabir farm ALC 408 with clay loam texture, 15% moisture, crop variety 1069-69CP and first year ratoon. The physical properties of interest in this study were Mean Weight Diameter (MWD) of clods, bulk density, soil surface uniformity, and water infiltration in soil. ANOVA and Duncan tests were used to compare the treatments.
ResultsThere was a significant difference between the two types of ratooning machine and the three forward speeds in the mean weight diameter of clods, bulk density, surface uniformity and soil water infiltration. Comparison of means showed that the ratooning treatment with the combined machine at the speed of 7 km / h had the smallest mean weight diameter of clods. The use of an integrated device also significantly reduced the bulk density of the soil. The mean soil bulk density in the ratooning operation was reduced to 1.33 g / cm3. The lowest coefficient of variation of surface uniformity in ratoon treatment with combined machine at 7 km / hwas obtained equal to 16%. Also, the water infiltration rate in soil was significantly different between the conventional and combined ratooning machine treatments. Soil water infiltration rate was 1.6 and 2.3 cm / h, respectively, after the ratooning operation with a conventional ratooning machine and combined ratooning machine treatments. The effect of forwarding speed on soil water infiltration rate also showed that the highest water infiltration rate occurred at 5 km / h, equal to 1/2 cm per hour.
ConclusionFinally, due to the significant difference between conventional and combined ratooning treatments, sugarcane ratooning combined machine had the greatest impact on soil physical parameters. This is due to the movement of the 10-shanks subsoil during the ratooning operation and the greater turbulence of the soil.
Keywords: Bulk density, Mean weight diameter of clods, Sugarcane, Surface uniformity, infiltration -
Pages 141-158Background and Objective
The leaching is an effective method for the removal of heavy metals using water or any other fluid. However, it is vital to identify the environmentally friendly leaching agent. The effectiveness of this technique depends on several factors. The researchers are looking for substances that have the least harmful impact on the environment. There is no reported study on the effects of dissolved organic carbon extract from poultry manure and sugarcane bagasse on leaching of Pb from contaminated soil. Therefore, the objective of this study was to investigate the leaching of Pb from mine contaminated soil as affected by dissolved organic carbon derived from poultry manure and sugarcane bagasse. .
Materials and MethodsIn this study, an experiment was conducted to evaluate the efficiency of dissolved organic carbon derived by poultry manure and sugarcane bagasse to remove Pb from contaminated soil. For this purpose, the leaching and batch equilibrium experiments with the ratio of 1:20 (soil:extract) and different concentrations of dissolved organic carbon (50, 100, 200, 400, 800, 1000, 2000 mg/l), pH (4, 6, 7 , 8, 10) and time (0.5, 1, 2, 4 hours) were carried out. The best results of soil Pb leaching and batch equilibrium experiments were chosen for the leaching column (continuous and intermittent leaching) experiment. In both of continuous and intermittent leaching experiments, the Pb leaching with two types of extracts was investigated.
ResultsThe results showed that the application of dissolved organic carbon derived from poultry manure initiated highest Pb leaching from mine contaminated soil in the both of continuous and intermittent leaching experiments. The intermittent leaching, resulted in the highest amount of Pb leaching from the contaminated soil (135.65 mg/kg) compare to continuous leaching experiments. In leaching experiment, the content of Pb leaching by dissolved organic carbon derived from bagasse did not change considerably. In the batch equilibrium experiment, the highest Pb leaching (55 mg/kg) was related to the application of 2000 mg/l dissolved organic carbon derived from poultry manure at pH 8. The amount of Pb leaching with the application of 400 mg/l of dissolved organic carbon derived from sugarcane bagasse at pH 7 was 20 mg/kg.
ConclusionAccording to the results, the application of dissolved organic carbon derived from poultry manure removed a significant content of Pb from mine contaminated soil. However, the application of dissolved organic carbon from this type of sugarcane bagasse for Pb leaching was not effective.
Keywords: Leaching, Pb, Dissolved organic carbon, Poultry manure, sugarcane bagasse