علوم آب و خاک

روی یک عنصر ضروری برای گیاهان است. این عنصر در گیاه موجب بهبود رشد و عملکرد شده و در متابولیسم کربوهیدرات­‌ها نقش دارد. کمبود روی در خاک‌­ها و گیاهان زراعی ایران به‌دلایل متعددی از جمله آهکی بودن خاک­‌های زراعی، مصرف بی­‌رویه کودهای فسفره و مصرف نامتعادل کودها محتمل است. در پژوهش حاضر تأثیر باکتری­‌های انحلال­کننده عنصر روی بر برخی ویژگی­های گیاه گندم به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی بررسی ­شد. تیمارهای آزمایش شامل باکتری در چهار سطح ₁B (شاهد)،₂B  (Bacillus megaterium)،  ₃B(Enterobacter cloacae)، ₄B(ترکیب دو باکتری مذکور) و کود سولفات­روی در سه سطح Zn₀ (شاهد)، Zn₂₀ (20 کیلوگرم بر هکتار) و Zn₄₀ (40 کیلوگرم بر هکتار) بودند. طی دوره آزمایش ارتفاع گیاه و شاخص­ کلروفیل اندازه­‌گیری شد. در پایان دوره کشت مقدار روی تبادلی خاک، وزن خشک ریشه و اندام هوایی و مقدار روی در ریشه، ساقه و دانه اندازه‌­گیری و عملکرد دانه و مقدار جذب روی در دانه نیز محاسبه شد. نتایج نشان داد مقدار روی تبادلی خاک با کاربرد هر یک از تیمارهای باکتری نسبت به تیمار شاهد، افزایش معنی­‌داری در سطح یک­ درصد داشت. بیشترین مقدار روی تبادلی، عملکرد دانه، غلظت و جذب روی­ در دانه در تیمار دارای دو باکتری و با کاربرد 40 کیلوگرم بر هکتار سولفات روی و پس از آن در حضور Enterobacter cloacae با کاربرد 40 کیلوگرم در هکتار سولفات روی  مشاهده شد. بیشینه تمام ویژگی­‌های اندازه‌­گیری شده در تیمار دارای دو باکتری  Enterobacter cloacae و Bacillus megaterium نشان‌دهنده امکان استفاده از این باکتری­‌ها در راستای غنی­‌سازی روی در گندم، تولید بهینه محصول و کشاورزی پایدار است.

بخش آلی خاک با تأثیر‌گذاری بر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی نقش مهمی در افزایش تولید محصولات و چرخه عناصر غذایی مختلف در خاک دارد. مطالعه پیش ‌رو با هدف بررسی تأثیر باکتری‌های محرک رشد بر تنفس پایه، بهره‌ میکروبی، کربن آلی، کربن زیست‌توده میکروبی، کربن قابل اکسید با پرمنگنات، کربن محلول در آب سرد و گرم زیر کشت گندم رقم چمران در قالب طرح کاملاً تصادفی در شش تکرار صورت گرفت. تیمارهای آزمایش شامل چهار سطح باکتری (شاهد بدون مایه‌زنی، مایه‌زنی با انتروباکتر کلوآسه R₃₃، مایه‌زنی با انتروباکتر کلوآسه R₁ و مخلوط دو باکتری) بودند. طی دوره آزمایش ویژگی‌هایی مانند ارتفاع گیاه و شاخص کلروفیل اندازه‌گیری شد. در پایان دوره کشت، وزن خشک ریشه، اندام هوایی و عملکرد دانه محاسبه شد. همچنین ویژگی‌های بیولوژیکی و شکل‌های مختلف کربن در خاک پس از پایان کشت اندازه‌گیری شد. نتایج نشان‌دهنده تأثیر باکتری‌های محرک رشد بر افزایش شاخص کلروفیل، ارتفاع، وزن خشک ریشه و اندام هوایی و عملکرد دانه در مقایسه با شاهد بود. کمترین مقدار pH و بیشترین مقدار شکل‌های کربن در حضور سویه‌های مختلف باکتری نسبت به شاهد مشاهده شد. بیشترین مقدار کربن آلی خاک با مخلوط دو باکتری با مقدار 22/7 درصد افزایش نسبت به شاهد مشاهده شد. بیشترین مقدار کربن زیتوده میکروبی به‌ترتیب با مخلوط دو باکتری، انتروباکترکلوآسه R₁، انتروباکترکلوآسه R₃₃ با مقادیر 87/67، 42 و 26/5 درصد افزایش نسبت به شاهد مشاهده شد. همبستگی بین شکل‌های کربن خاک نشان داد کربن قابل‌ استخراج با آب سرد و گرم، کربن آلی محلول و کربن قابل اکسید با پرمنگنات همبستگی مثبت معنی‌داری با تنفس و کربن زی‌توده میکروبی و همبستگی منفی با مقدار pH خاک دارند. استفاده از مایه‌ تلقیح میکروبی موجب افزایش اجزای کربن در خاک شد که می‌تواند در بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و عملکرد گیاه نقش مثبت داشته باشد.

این مطالعه با هدف بررسی اثر تغییر کاربری اراضی (جنگل و مرتع طبیعی به کشاورزی) بر برخی شاخص‌های میکرومورفولوژیکی کیفیت خاک در بخشی از حوزه آبخیز رکعت در شرق استان خوزستان انجام شد. نمونه‌های دست‌نخورده خاک از لایه‌های 15-0 و 30-15 سانتی‌متری کاربری‌های مزبور تهیه و ساختمان میکروسکوپی، نوع و فراوانی حفرات، ویژگی‌های اکسید و احیائی، فراوانی مواد هومیکی در این اراضی مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که در کاربری جنگل طبیعی غالب حفرات از نوع آرایشی و ماکروپور بوده درحالی که در تغییر کاربری از جنگل به کشاورزی این حفرات از توسعۀ کمتری برخوردار هستند. در کاربری مرتع طبیعی حفرات عمدتاً از نوع آرایشی، کانال و ماکروپور بوده اما پس از تغییر کاربری از مرتع به کشاورزی حفرات بیشتر از نوع وگی مشاهده شد. نتایج همچنین نشان داد که کاربری جنگل طبیعی و پس از آن مرتع طبیعی به‌ترتیب با 73/27 و 18/22 درصد فراوانی حفرات بیشتری را در مقایسه با کاربری‌های چنگل به کشاورزی (01/19) و مرتع به کشاورزی (62/18) دارا هستند. در هر دو کاربری جنگل طبیعی و مرتع طبیعی انواع گرهک‌های اکسیدی، پوشش‌ها، پوشش‌های زیرسطحی و در امتداد سطح آهن و منگنز به‌میزان قابل توجهی بیشتر از کاربری‌های کشاورزی بود.

فرسایش خندقی، یکی از مهم‌ترین انواع فرسایش آبی است. از آنجایی که میزان هدررفت خاک ناشی از این فرسایش، ارتباط مستقیمی با عوامل محیطی دارد؛ بنابراین می توان بر اساس شرایط محیطی، میزان هدررفت خاک ناشی از هر خندق را مدل سازی کرد. با توجه به اینکه مدل های یادگیری ماشین، مبتنی بر هوش مصنوعی، قابلیت زیادی در تجزیه‌وتحلیل اطلاعات محیطی دارند، در این پژوهش علاوه بر تعیین هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی، اقدام به مدل سازی با استفاده از دو مدل جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی و ارزیابی کارایی آنها در حوزه آبخیز ماهورمیلاتی واقع در جنوب غرب استان فارس شده است. به این منظور، اندازه گیری پارامترهای ابعادی 70 خندق، طی چهار سال (1402-1399) انجام و حجم و وزن خاک از دست رفته محاسبه شد. 15 عامل محیطی، به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده انتخاب و مدل سازی با رویکرد اعتبارسنجی متقاطع، توسط این دو مدل انجام شد و دقت مدل ها با استفاده از معیارهای کمی بررسی شد. میزان هدررفت خاک خندق ها در دوره مورد مطالعه 15300/94 تن بود. ارزیابی دقت مدل‌ها نشان داد مدل جنگل تصادفی بر اساس معیار ارزیابی ضریب تبیین (0/73-0/66=R2) از عملکرد بهتری برخوردار است. همچنین این مدل از نظر معیار ارزیابی شاخص خطای RSR، دارای کمترین مقدار بوده (1/03-0/66=RSR) و بیشترین دقت را به خود اختصاص داده است. از نظر شاخص ارزیابی تطابق (D)، نیز مدل جنگل تصادفی دارای بیشترین تطابق، میان داده‌های مشاهداتی و پیش‌بینی بوده و بیشترین مقدار این شاخص (0/83=D) را به خود اختصاص داد و بنابراین به عنوان مدل برتر برای پیش‌بینی هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی در این حوزه آبخیز معرفی شد.