علوم آب و خاک

---

به منظور آگاهی از تأثیر کاربرد فاضلاب‌های تصفیه شده خانگی بر عملکرد و کیفیت کاهو (Lactuca sativa) و ویژگی‌های خاک، آزمایشی در یک خاک با بافت لوم‌رسی، که بر پایه سیستم رده‌بندی Fine loamy mixed mesic Calcixerollic Xerochrepts نام دارد، در چارچوب طرح بلوک‌های کامل تصادفی، در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه مشهد انجام شد. تیمارها عبارت بودند از: T1 (آبیاری با فاضلاب تصفیه شده خانگی)، T2 (آبیاری با فاضلاب تصفیه شده خانگی + آب چاه به تناوب)، T3 (آبیاری با آب چاه + کود حیوانی، گاوی)، T4 (آبیاری با آب چاه + کاربرد نیتروژن و فسفر) و T5 (آبیاری با آب چاه، شاهد). نتایج تجزیه شیمیایی آب چاه نشان داد که این آب برای کشاورزی محدودیت خاصی ندارد.

نتایج به دست آمده از این آزمایش مشخص کرد که عملکرد کاهو در کلیه تیمارها افزایش داشت. در مقایسه با تیمار شاهد، بیشترین عملکرد تر اندام هوایی کاهو (برگ) به ترتیب در تیمارهای T3 و T1، و بیشترین افزایش وزن خشک برگ کاهو به ترتیب در تیمارهای T1 و T3 دیده شد. نتایج تجزیه گیاه نشان داد که غلظت عناصر غذایی پرمصرف و سنگین در اندام هوایی و ریشه کاهو، در کلیه تیمارهای آزمایش نسبت به تیمار شاهد افزایش داشته است. در تیمار T1 آزمایش، غلظت آهن بیشترین و غلظت کادمیوم کمترین بوده است. آلودگی‌های میکروبی در تیمار T2 آزمایش به مراتب بیش از دیگر تیمارها بود. تجزیه خاک سطحی (0-30 سانتی‌متر) نشان داد که با کاربرد فاضلاب، قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، بُر محلول و عناصر سنگین خاک افزایش داشت، ولی مقدار آن زیر مرز استانداردهای ارائه شده به وسیله مجامع بین‌المللی بوده و هیچ گونه تأثیر سوئی بر خاک نداشته است. تفاوت‌های ایجاد شده در ویژگی‌های دیگر گیاهی و خاک چندان نیست، هر چند ضروری است به نتایج حاصله در سال‌های بعد نیز توجه گردد.

---

در خاک‌های آهکی مناطق خشک و نیمه خشک حضور مقدار زیاد کاتیون کلسیم در سیستم تعادلی خاک (محلول و تبادلی)، همواره واکنش‌های شیمیایی فاز محلول و تبادلی خاک را تحت تأثیر قرار می‌دهد. پدیده تبادل از جمله این واکنش‌های شیمیایی است، که تأثیر کاتیون دو ظرفیتی کلسیم در آن بسیار مهم می‌باشد. یکی از تعادل‌هایی که در سیستم شیمیایی خاک‌های آهکی از اهمیت بیشتری برخوردار است، تعادل پتاسیم-کلسیم است، که می‌تواند پاسخ‌گوی بسیاری از مسائل در شیمی و حاصل‌خیری خاک و قابلیت استفاده این عناصر، به ویژه پتاسیم باشد. با توجه به اهمیت موضوع، در خاک‌های آهکی کشور در این زمینه پژوهش زیادی انجام نشده است. این بررسی در شماری از خاک‌های آهکی شمال خراسان انجام شد. در مرحله نخست، رابطه رگرسیونی بین KAR (نسبت جذب پتاسیم) و EKR (نسبت پتاسیم تبادلی) در 26 نمونه خاک تعیین گردید (R²=0.77 Y=0.02+2.48X). بدین ترتیب K_G (ضریب گزینش‌پذیری گاپون) خاک‌ها حدود 48/2 برآورد شد. در مرحله دوم، در 14 نمونه خاک اشباع با کلسیم، با افزودن غلظت‌های مختلف پتاسیم و برقراری تعادل، رابطه بین EKR و KAR با تقریب زیاد برای هر خاک تعیین شد. دامنه مقدار K_G در این خاک‌ها بین 21/1 تا 34/3 با ضریب تبیین (R²) بالای 91/0 به دست آمد. در محدوده خاک‌های مورد بررسی، K_G در دامنه پتاسیم مورد آزمایش ثابت، و تقریباً مشابه با K_G حاصل از رابطه بین EKR و KAR در مرحله اول است. معادله پیشنهاد شده در حقیقت گویای ارتباط میان پتاسیم محلول و پتاسیم تبادلی است، که بر اساس آن می‌توان در خاک‌های آهکی تأثیر تغییرات پتاسیم محلول را بر پتاسیم تبادلی، در حضور کلسیم و منیزیم بررسی نمود.

---

در میان انواع آلاینده‌های آلی، آفت کش‌ها و از جمله علف کش‌ها به دلیل استفاده گسترده در سراسر جهان نقش چشمگیری در آلودن خاک و آب داشته‌اند. در این بررسی آزمایشگاهی توانایی مواد آلی در افزایش نرخ تجزیه علف کش‌های آترازین و متامیترون در دو خاک با بافت‌های متفاوت، بررسی شد. نمونه‌ها از افق سطحی دو خاک دارای بافت‌های لوم شنی و رس سیلتی جمع آوری و به علف کش‌های آترازین و متامیترون با غلظت 50 میلی‌گرم در کیلوگرم آلوده شدند. خاک‌های آلوده زیر تأثیر کود دامی، کمپوست و ورمی کمپوست به مقدار 5/0 و 2 درصد (وزنی/وزنی) در برابر شاهد (بدون افزایش ماده آلی) قرار گرفتند. سپس در دوره‌های زمانی 20، 40 و 60 روز باقی‌مانده علف کش‌ها از نمونه‌های خاک استخراج و به وسیله HPLC اندازه‌گیری شد. این پژوهش در قالب طرح کاملاً تصادفی و به صورت فاکتوریل با 3 تکرار، انجام گردید. میانگین باقی‌مانده آترازین در خاک پس از گذشت 20، 40 و 60 روز به ترتیب 0/93، 77/8، و 4/72 درصد غلظت نخستین بود. متامیترون با سرعت بسیار بیشتر نسبت به آترازین تجزیه شد . میانگین غلظت باقی‌مانده متامیترون پس از گذشت 20، 40 و 60 روز به ترتیب 8/5، 0/2، و 2/1 درصد بود. تجزیه این دو علف کش با افزودن 5/0 و 2 درصد از هر سه نوع ماده آلی، به گونه‌ای معنی دار نسبت به شاهد افزایش یافت. بنابراین میان تأثیر انواع متفاوت ماده آلی در مقادیر 5/0 و 2 درصد تفاوتی دیده نشد. بافت خاک تأثیر مشخصی بر سرعت تجزیه علف کش‌ها داشت. تجزیه هر دو علف کش در بافت لومی شنی به مراتب کندتر از سرعت تجزیه در بافت رسی سیلتی بود.

---

  مطالعه تنوع ژنتیک باکتری‌های ریزوبیومی و ارزیابی کارآیی همزیستی آنها در جمعیت‌های بومی خاک به منظور شناخت پاسخ آنها به سویه‌های تلقیح شده به خاک و هم‌چنین نقش مدیریت‌های متفاوت بر تنوع این باکتری‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مطالعات بسیار اندکی پیرامون تنوع ژنتیکی باکتری‌های ریزوبیومی بومی ایران انجام شده و گزارشی راجع به باکتری‌های بومی ریزوبیومی از لحاظ ژنتیکی ارائه نشده است. به همین منظور تنوع ژنتیکی 150 جدایه باکتری سینوریزوبیومی جدا شده از خاک‌های استان همدان با به کارگیری تکنیک PCR / RFLP 16S-23S rDNA مطالعه شدند. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که به طور کلی جدایه‌های مورد مطالعه در سه گروه کاملاً متفاوت قرار گرفتند. گروه اول 122 جدایه از 150 جدایه را شامل شد و این گروه خصوصیات ژنتیکی Sinorhizobium meliloti را نشان دادند. گروه دوم (II) شامل 25 جدایه بود و این گروه هم متعلق به Sinorhizobium medicae بود. گروه سوم ( III ) شامل دو جدایه بود که خصوصیات ژنتیکی کاملا متفاوت با دو گروه قبلی داشت. شاخص تنوع شانون جدایه‌های مورد مطالعه در بین یازده واحدهای فیزیوگرافی مختلف (تپه، اراضی نسبتاً مسطح، فلات، کوهپایه، اراضی پست و اراضی متفرقه) متفاوت بوده و با برخی از خصوصیات خاکی هم‌بستگی نشان داد. شاخص تشابه متفاوت در بین واحد‌های فیزیوگرافی بیانگر تفاوت در گروه‌های موجود در هر واحد فیزیوگرافی بود.

---

در این پژوهش تأثیر کاربرد مواد آلی گوناگون با نسبت‌های C/N و ساختار شیمیایی متفاوت بر تجزیه شیمیایی و زیستی آترازین در خاک سترون و ناسترون مطالعه شد. این پژوهش در قالب طرح کاملاً تصادفی و به صورت فاکتوریل 2×6×2 دو خاک (سترون و ناسترون)، شش نوع ماده آلی (ورمی‌کمپوست، کود گاوی، گلوکز، نشاسته و خاک اره و بدون ماده آلی) و دو سطح نیتروژن (صفر و 250 میلی‌گرم در کیلوگرم) با سه تکرار انجام شد. غلظت اولیه آترازین در خاک لوم سیلتی mg.kg-1 100 بود و بر روی آن مواد آلی به مقدار 5 درصد وزنی و 250 میلی‌گرم نیتروژن به بعضی از تیمارها به شکل NH4NO3 افزوده شد. برای حذف ریزجانداران خاک در تیمارهای خاک سترون از کلرید جیوه استفاده گردید. باقیمانده آترازین در خاک پس از گذشت 20، 40 و 60 روز از آغاز خوابانیدن تیمارها به وسیله دستگاه HPLC اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که به جز کود گاوی، سایر مواد آلی موجب کاهش تجزیه زیستی آترازین در خاک ناسترون شدند و افزودن نیتروژن معدنی نیز کاهش تجزیه آترازین را در پی داشت. نتایج نشان داد که نمی‌توان تجزیه زیستی آترازین را با توجه به نسبت C/N مواد آلی و شدت فعالیت ریزجانداران خاک پیش‌بینی کرد. تجزیه شیمیایی آترازین در خاک سترون در 60 روزه آزمایش زیر تأثیر مواد آلی و نیتروژن معدنی قرار نگرفت.

---

کلونیزه شدن ریشه‌های گیاه با قارچ میکوریزای آربسکولار باعث تغییر میزان دسترسی گیاه به عناصر گوناگون می‌شود. برای بررسی کارایی هیف‌های بیرونی قارچ میکوریزا در انتقال عناصر، محیط‌های رشد ریشه و رشد هیف با غشای نایلونی 30 میکرومتر از هم جدا شدند. گیاهان مایه‌زنی شده با دو گونه قارچ میکوریزا G. mosseae و G. intraradices در بخش ریشه‌ای گلدان کشت شدند. شش ترکیب فلزی (روی 400، کادمیم 25، فسفر 50 میلی‌گرم در کیلوگرم نمونه خاک، روی و کادمیم، روی و کادمیم و فسفر به همان غلظت‌ها و شاهد بدون فلز) به بخش هیفی گلدان‌ها افزوده شدند. این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با آرایش فاکتوریل در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد وزن خشک گیاه و غلظت فسفر در اندام‌های هوایی شبدر سفید میکوریزایی در برابر گیاهان غیرمیکوریزایی به گونه چشمگیری افزایش یافت. قارچ G. mosseae در برابر G. intraradices تأثیر بیشتری بر غلظت فسفر در گیاه شبدر داشت. هر دو گونه قارچ سبب انتقال بیشتر عنصر روی به اندام هوایی و ریشه گیاه شبدر سفید شدند. غلظت روی در تیمار فسفر همراه با روی در اندام هوایی و ریشه شبدر کاهش یافت. هر دو گونه قارچ میکوریزا غلظت کادمیم در ریشه گیاهان میکوریزایی را در برابر گیاهان غیرمیکوریزایی به گونه چشمگیری افزایش دادند. میان دو گونه قارچ، گونه G. intraradices باعث انباشتگی بیشترکادمیم در ریشه‌های گیاه شبدر شد. در مجموع یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که میکوریزایی شدن شبدر سبب انتقال بیشترعناصر فسفر و روی به اندام‌های هوایی می شود ولی سبب تثبیت بیشتر کادمیم در بخش ریشه‌ای گیاه می‌شود.

---

تغییرات کربن آلی خاک یکی از مهم‌ترین شاخص‌های تعیین تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر کیفیت خاک است. با توجه به سابقه طولانی‌مدت تبدیل اراضی مرتعی به دیم در منطقه روئین واقع در استان خراسان شمالی، اهداف این پژوهش بررسی تأثیر تغییرات درازمدت کاربری اراضی بر مقدار کربن آلی خاک در جهات مختلف شیب و امکان استفاده از کربن آلی خاک به‌عنوان معیاری برای تصمیم‌سازی برای استفاده از اراضی در این منطقه بود. 140 نمونه خاک از عمق 15-0 سانتی‌متری بخش شیب پشتی شیب‌های شمالی، جنوبی، شرقی، غربی و بدون جهت در کاربری‌های مرتع، دیم، یونجه دیم، باغ و کشت آبی و از هر کاربری در 7 نقطه و 14 نمونه از کشت آبی، در تیرماه برداشت شد. نتایج نشان داد که کاربری باغ با میانگین 03/2 و کشت آبی با 78/0 درصد، بیشترین و کمترین مقدار کربن آلی را دارند. میانگین کربن آلی خاک در مرتع 40/1 درصد می‌باشد که تغییر کاربری باعث کاهش آن تا 27/1 و 04/1 درصد به‌ترتیب در یونجه دیم و دیم شده است. در تمام کاربری‌ها بین تمام شیب‌ها با شیب جنوبی اختلاف معنی‌داری مشاهده شد و شیب‌های‌ شرقی بیشترین مقدار کربن آلی خاک را داشتند. به نظر می‌رسد پس از تغییر درازمدت کاربری، کربن آلی خاک با شرایط محیطی و کاربری به تعادل رسیده و میانگین کربن آلی خاک در جهات مختلف شیب به غیر از شیب جنوبی از 4/1 درصد در کاربری مرتع به 12/1 درصد در کاربری دیم و 32/1 درصد در کاربری یونجه دیم درصد رسیده است که برای مناطق نیمه‌خشک در حد مناسبی قرار دارد. براساس نتایج به‌دست آمده، با هدف جلوگیری از تخریب اراضی از یک سو و از سوی دیگر با در نظر گرفتن این واقعیت که دیم‌کاری یکی از منابع اصلی درآمد ساکنان منطقه است، پیشنهاد می‌شود که کشت دیم در شیب‌های جنوبی متوقف شده و در جهات دیگر شیب با رعایت اصول حفاظتی انجام شود.