علوم آب و خاک

فرسایش آبی می‌تواند به‌شدت تحت‌تأثیر تغییر کاربری زمین و تخریب فیزیکی خاک در اثر عملیات کشاورزی قرار گیرد. این پژوهش به‌منظور بررسی اثرات تغییر کاربری مراتع ضعیف بر تخریب‌پذیری فیزیکی خاک و فرسایش خاک در عرصه‌های مرتعی منطقه نیمه‌خشک انجام شد. آزمایش در 42 نمونه خاک مربوط به هفت عرصه با کاربری مرتع ضعیف و زراعت دیم که از خاک متفاوت (لوم رسی، لوم رس سیلتی، لوم رس شنی، لوم سیلتی، لوم، لوم شنی و شن لومی) برخوردار بودند، انجام شد. ویژگی‌های فیزیکی خاک در نمونه‌های هر دو نوع کاربری زمین اندازه‌گیری شد و تغییرات آن به‌عنوان تخریب فیزیکی خاک بیان شد. حساسیت به فرسایش در خاک‌ها تحت باران شبیه‌سازی‌شده با شدت 50 میلی‌متری بر ساعت به مدت 60 دقیقه اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که تغییر کاربری زمین‌های مرتعی به زراعت دیم به‌شدت منجر به تخریب فیزیکی خاک‌ها می‌شود؛ به‌طوری که چگالی ظاهری، تخلخل کل، تخلخل درشت، رطوبت ظرفیت مزرعه، درصد رطوبت اشباع، اندازه خاکدانه، پایداری خاکدانه به‌ترتیب 28، 22، 41، 11، 5، 62 و 63 درصد در اثر تغییر کاربری زمین تخریب شدند. ویژگی‌های ساختمانی خاک (اندازه خاکدانه و پایداری خاکدانه) بیشترین تخریب‌پذیری فیزیکی را داشتند. تغییر کاربری زمین حساسیت خاک‌ها را به فرسایش افزایش داد. میان حساسیت به فرسایش در اثر تغییر کاربری و تخریب‌پذیری فیزیکی خاک رابطه معنی‌دار وجود داشت. نتایج نشان داد که خاک‌هایی که از خاکدانه‌های درشت و پایدارتری برخوردارند، بیشترین تخریب‌پذیری فیزیکی را در اثر تغییر کاربری زمین ‌دارند و بیشترین حساسیت را به فرسایش نشان می‌دهند.

هدف از این پژوهش بررسی اثر آتش‌سوزی مراتع منطقه گنبد همدان بر ذخیره کربن آلی خاک در دو منطقه شاهد و دچار آتش‌سوزی، پس از گذشت سه سال از آتش‌سوزی، و امکان‌سنجی کاربرد سنجش‌ازدور در برآورد غیرمستقیم کربن خاک است؛ ازاین‌رو پس از گذشت 3 سال از زمان وقوع آتش‌سوزی، 20 نمونه خاک سطحی (عمق 10-0 سانتی‌متری) از منطقه آتش‌سوزی‌شده و 20 نمونه از منطقه شاهد (در مجموع 40 نمونه) به‌صورت سیستماتیک - تصادفی برداشت شد. تغییرات میزان کربن آلی، نیتروژن کل، اسیدیته و شوری خاک سطحی بین مناطق شاهد و آتش‌سوزی با استفاده از آزمون t مستقل مورد بررسی قرار گرفته‌است. سپس به‌منظور بررسی رابطه خطی ذخیره کربن‌ آلی خاک با سایر پارامترها از آزمون همبستگی پیرسون در نرم‌افزار SPSS v.26 استفاده شد. نتایج آزمون t مستقل تفاوت معنی‌داری در EC، اسیدیته و کربن آلی خاک دو منطقه شاهد و آتش‌سوزی نشان نداد و تنها میزان نیتروژن کل خاک تفاوت معنی‌داری بین دو منطقه داشته‌است. نتایج در منطقه آتش‌سوزی نشان داد، بین کربن آلی خاک و نیتروژن کل ارتباط مثبت معنی‌داری به میزان 0/830 (0/01>p) و با شاخص لختی خاک ارتباط منفی به میزان 0/727- دیده شده‌است (0/05>p). در منطقه شاهد نیز بین کربن آلی و نیتروژن کل ارتباط مثبت معنی‌داری به میزان 0/627 دیده شد (0/05>p). نتایج پردازش تصاویر لندست 8 (سنجنده OLI-TIRS) در منطقه آتش‌سوزی نشان داد، بین کربن آلی خاک با شاخص روشنایی و شاخص خیسی حاصل از تسلدکپ ارتباط آماری معنی‌داری به‌ترتیب به میزان 0/726- و 0/674 و مؤلفه PC1 حاصل از تجزیه مؤلفه‌های اصلی و 0/724- دیده شد (0/05>p). این نتایج نشان می‌دهد امکان استفاده از تصاویر تسلدکپ برای پیش‌بینی کربن آلی خاک در مناطق آتش‌سوزی وجود دارد.

رطوبت خاک یکی از عوامل مهم و تعیین‌کننده برای رشد گیاه، میزان تبخیر و تعرق و همچنین مدیریت آبی در مزرعه است. به همین منظور سنجش آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. سطح زمین دارای تنوع زیادی در رطوبت خاک بوده و سنجش و اندازه‌گیری آن به شیوه‌های مختلف انجام می‌گیرد. به‌دلیل مشکلاتی که روش‌های تماسی اندازه‌گیری رطوبت خاک دارد، امروزه سنجش‌ازدور به دلیل اینکه که امکان تحلیل و پایش رطوبت خاک را در مقیاس‌های بزرگ و جهانی فراهم می‌کند، مورد توجه واقع شده ‌است. در این پژوهش از داده‌های ماهواره‌ای و رطوبت‌های اندازه‌گیری‌شده در مزارع انتخابی واقع در دشت هرمزآباد استفاده و این داده‌ها تحلیل و مقایسه شده‌اند. داده‌های ماهواره سنتینل-2 با سامانه گوگل ارث انجین تحلیل شده‌اند. نتایج این پژوهش نشان داد که اگر چه استفاده از شاخص‌های سه‌گانه به‌منظور کاربرد در مدل OPTRAM برای برآورد رطوبت دقت زیادی ندارند، ولی بااین‌وجود استفاده از شاخص گیاهی EVI نتایج بهتری نسبت به دو شاخص دیگر ارائه کرده‌است.

الگوی توزیع زمانی بارندگی می‌تواند در تولید رواناب و هدررفت خاک طی بارندگی نقش ایفا کند. در این پژوهش چهار الگوی بارندگی یکنواخت، پیش‌افتاده، بینابین و دیرکرده بررسی شدند. مقدار بارندگی در همه الگوهای بارندگی 20 میلی‌متر بود. در الگوی بارندگی یکنواخت، شدت بارندگی (20 میلی‌متر بر ساعت) ثابت بود و در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، بیشترین شدت (40 میلی‌متر بر ساعت) در دوره 15 دقیقه اعمال شد. آزمایش‌ها در کرت‌هایی به ابعاد 60 سانتی‌متر در 80 سانتی‌متر در دامنه‌ای با شیب 9 درصد در سه تکرار انجام گرفت. الگوهای بارندگی در پنج رخداد با فاصله یک هفته بر کرت‌ها اعمال شدند. نتایج نشان داد که تفاوتی معنی‌دار بین الگوهای بارندگی از نظر رواناب و هدررفت خاک وجود دارد (0/01 >p). این تفاوت به‌دلیل تخریب ساختمان خاک سطحی و کاهش نفوذپذیری خاک به‌ویژه در زمان اوج شدت بارندگی (40 میلی‌متر بر ساعت) بود. بیشترین مقدار رواناب در باران دیرکرده (3/43 میلی‌متر) و بیشترین مقدار هدررفت خاک (61/47 گرم بر مترمربع) در باران بینابین رخ داد که دلیل آن وقوع اوج شدت بارندگی در اواخر بارندگی و نقش مؤثر آن در تخریب بیشتر ساختمان خاک و کاهش شدت نفوذ بود. بررسی تغییرات رواناب و رسوب در رخدادهای بارندگی نشان داد که روند هدررفت خاک در الگوی بارندگی یکنواخت همسو با روند تولید رواناب است؛ درحالی‌که در سایر الگوها تغییرات هدررفت خاک از تغییرات رواناب پیروی نکرد. این نتایج نشان می‌دهد که در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، در کنار مقدار تولید رواناب، دردسترس‌بودن ذرات فرسایش‌پذیر نیز عامل مؤثر در هدررفت خاک است. نتایج این پژوهش ضرورت آگاهی از الگوی توزیع بارندگی و تغییرات رخداد به رخداد آن را برای پیش‌بینی دقیق فرسایش خاک در منطقه نیمه‌خشک آشکار می‌کند.

خاک‌ها به طور مداوم در معرض نانوذرات به ویژه نانوذرات نقره قرار دارند که می‌تواند بر جمعیت میکروبی و چرخه نیتروژن خاک اثرگذار باشد. فرضیات این مطالعه عبارت‌اند از: 1) نوع گیاه موجب تغییر در پاسخ گیاه به نوع و غلظت نانوذرات می‌شود، 2) این پاسخ ممکن است منجر به تغییر در غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک شود و 3) ترکیب اثرهای سیستم ریشه، نوع و غلظت نقره ممکن است اثرهای تعدیل‌کننده‌ای بر غلظت آمینواسیدها و پروتئین خاک در طول ستون خاک داشته باشد. این فرضیات در آزمایش گلخانه‌ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های تصادفی آزمون شد. نمونه برداری خاک از دو منطقه بادرود (33⁰ '44 "50 N, 51⁰ 57' 55" E) و فمی (33⁰ '42 17" N, 51⁰ 59' 58" E) در استان اصفهان با دو بافت متفاوت (شن و لوم) در عمق 0 تا 40 سانتی‌متری انجام شد. تیمارها شامل: 1) نوع خاک (شن لومی و لوم شنی)، 2) سیستم ریشه‌ای (خاک بدون کشت، گندم و گلرنگ)، 3) نوع نقره (تیمار بدون نقره، نانوذرات نقره و نیترات نقره) و 4) غلظت نقره (50 و 100ppm) است. گیاهان 110 روز پس از کاشت برداشت و نمونه‌های خاک از ناحیه ریزوسفر و خاک بدون کشت جمع‌آوری و غلظت پروتئین وآمینواسیدهای خاک اندازه‌گیری شد. در خاک بادرود با افزایش عمق غلظت پروتئین خاک به طور معنی‌داری (0/05>p) کاهش یافت. اگرچه تغییرات عمق تفاوت معنی‌داری بر غلظت پروتئین در خاک زیر کشت گندم نشان نداد، اما افزایش عمق باعث کاهش معنی‌دار (0/05>p) غلظت پروتئین در خاک تحت کشت گلرنگ شد. در خاک فمی، افزودن نیترات نقره منجر به افزایش معنی‌دار (0/05>p) غلظت پروتئین شد. این در حالی است که افزودن نانوذرات نقره تأثیر معنی‌داری (0/05>p) بر غلظت پروتئین خاک نداشت. در خاک بادرود بیشترین غلظت آمینواسیدهای خاک در تیمار نیترات نقره دیده شد. تیمار نانوذرات نقره اثر معنی‌داری (0/05>p) در غلظت آمینواسیدهای خاک نشان نداد، با این حال اعمال تیمار نقره در هر دو غلظت، افزایش معنی‌دار (0/05>p) آمینواسیدهای خاک را به دنبال داشت. به طور کلی، اثر نانوذرات و یون‌های نقره بر غلظت پروتئین‌ها و آمینواسیدهای خاک برحسب بافت خاک و پوشش گیاهی متفاوت بود؛ بنابراین مطالعات بیشتری به منظور تعیین مکانیسم‌هایی که طی آن نانوذرات و نیترات نقره بر ذخایر و چرخه نیتروژن خاک در حضور گیاه در اعماق مختلف خاک تأثیر می‌گذارند، لازم است.

در مطالعه حاضر از مدل تحویل رسوب جاده (SEDMODL) و سامانه اطلاعات جغرافیایی برای تخمین میزان و درصد رسوب‌دهی متوسط سالانه ناشی از شبکه جاده‌های جنگلی در جنگل‌های بلوط غرب کشور در استان چهارمحال‌وبختیاری (جاده جنگلی نازی به طول 5171 متر) برای اولین بار در کشور استفاده شد. بر اساس سه عامل پایه در مدل، رسوب‌دهی ناشی از شبکه جاده جنگلی مطالعاتی برآورد شد. همچنین در این پژوهش به‌منظور اندازه‌‌گیری میدانی میزان فرسایش و رسوب در فواصل مختلف از جاده و در قسمت‌های مختلف جاده مطالعاتی، 30 میخ فرسایشی نصب و در طول یک سال میزان تغییرات آن‌ها اندازه‌‌گیری شد. نتایج نشان داد میانگین فرسایش خاک در فواصل مختلف از جاده نازی بر اساس میخ‌های فرسایشی 5/7 میلی‌متر در سال است. همچنین بر اساس مدل SEDMODL، برآورد میزان فرسایش و رسوب‌دهی کل شبکه جاده مطالعاتی به‌ترتیب 2875 و 570 تن در سال در کیلومتر است. ارزیابی مدل با استفاده از میخ‌های فرسایشی نشان داد که SEDMODL مدلی مناسب برای برآورد فرسایش خاک در جاده‌های جنگلی غرب کشور است (0/78=R2 و 0/73=RMSE). گفتنی است که تحلیل آماری لکه‌های داغ فرسایش نشان داد، 39 درصد از جاده‌های جنگلی نازی دارای تولید فرسایش بسیار زیاد هستند. بنابراین باتوجه به نتایج به‌دست‌آمده در پژوهش حاضر پیشنهاد می‌شود اقدامات اصلاحی، حفاظتی و مراقبت از جاده در مناطق با خطر زیاد فرسایش در اولویت تصمیم‌گیران قرار گرفته شود.

در این پژوهش تأثیر فعالیت‌های کشاورزی بر خاک‌های جنوب مهریز با تعیین ترکیب ژئوشیمیایی و مقایسه خواص فیزیکوشیمیایی خاک‌ در باغ‌های پسته (خاک‌های کشاورزی) و خاک‌های بکر (طبیعی) بررسی شد و جنبه‌های زیست‌محیطی آن ارزیابی شد. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی خاک نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی موجب کاهش pH و افزایش مواد آلی در خاک‌های کشاورزی شده است. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی خاک مزارع مهریز نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی موجب افزایش TOC (میانگین 1/5% (و کاهش اسیدیته در خاک‌های کشاورزی شده است. فعالیت‌های کشاورزی میزان فسفر در خاک‌های کشاورزی را نیز به نسبت افزایش داده است. خاک‌های کشاورزی در عناصری همچون کادمیم (Cd)، آنتیموان (Sb)، کروم (Cr)، نیکل (Ni)، سرب (Pb)، اسکاندیم (Sc) و عناصر نادر خاکی (REE) به نسبت خاک‌های طبیعی غنی‌شدگی دارند و الگوی REE در آنها همگن‌تر شده است. مقایسه مقادیر عناصر کمیاب با استانداردهای ملی زیست‌محیطی (MPC) نشان می‌دهد که با وجود افزایش غلظت این عناصر در خاک‌های کشاورزی، میزان این عناصر در حد قابل قبول و کمتر از حد بحرانی است؛ البته از سوی دیگر، فعالیت‌های کشاورزی میزان دسترس‌پذیری زیستی فلزات سنگین در خاک‌های کشاورزی را به میزان قابل‌توجه افزایش داده است که عدم توجه به این امر می‌تواند مشکلات زیست‌محیطی را در آینده به همراه آورد.

این پژوهش به‌منظور ارزیابی سناریوهای مدیریت حاصلخیزی خاک شامل استفاده جداگانه از کودهای شیمیایی و آلی (کود دامی و کمپوست زباله شهری) و مصرف تلفیقی آن‌ها بر تغییرات میزان نیتروژن، فسفر و پتاسیم قابل استفاده خاک از آبان سال 1396 به مدت چهار سال در شش کشت متوالی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی مؤسسه تحقیقات خاک و آب اجرا شد. نتایج، تخلیه 14 و 44 درصدی نیتروژن و فسفر قابل جذب خاک و عدم تخلیه پتاسیم قابل جذب در تیمار بدون مصرف کود در شش کشت متوالی را نشان داد. مصرف سالانه 20 تن کمپوست زباله شهری در هکتار و 75 درصد نیتروژن توصیه‌شده، بیشترین مقدار نیتروژن قابل جذب خاک را نشان داد. مقدار نیتروژن قابل جذب خاک برخلاف فسفر در تیمارهای کمپوست زباله شهری به‌طور معنی‌دار بیشتر از کود گاوی بود. بیشترین مقدار فسفر قابل جذب خاک در تیمار مصرف 10 تن کود گاوی در هکتار قبل از هر کشت بود که میانگین فسفر قابل استفاده آن در شش کشت متوالی به‌طور معنی‌دار بیشتر از بقیه تیمارها بود. استفاده از 10 تن در هکتار کود گاوی و کمپوست زباله شهری قبل از هر کشت به‌ترتیب سبب بیشترین میزان تجمع پتاسیم در خاک شد. میزان پتاسیم قابل استفاده خاک در تیمارهای حاوی کود گاوی به‌طور معنی‌داری بیشتر از تیمارهای حاوی کمپوست زباله شهری بود. نتایج این آزمایش بیانگر اهمیت استفاده از کودهای حاوی نیتروژن، فسفر و پتاسیم در حفظ پایداری حاصلخیزی خاک در درازمدت بود.

هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر املاح و کیفیت آب روی مقدار و شدت تبخیر در فرایند تبخیر از دو خاک شنی و رسی (خاکدانه‌‌ای) است. بدین منظور نمونه‌‌های خاک رسی دارای رس (خاکدانه) و شن که اندازه قطر آنها 1-0/5 میلی‌‌متر بودند، نمونه برداری شدند. طی آزمایش تعداد 7 ستون خاک (با ارتفاع 60 و قطر داخلی 15/5 سانتی‌متر) تهیه و 6 ستون (3 ستون شنی و 3 ستون خاکدانه) از خاک پر شده و یک ستون مرجع نیز از آب مقطر پر شد. به دو ستون (شن و رس خاکدانه‌‌دار) محلول اشباع کلسیم سولفات (گچ اشباع)، دو ستون (شن و رس خاکدانه‌‌دار) محلول 0/01 مولار کلسیم کلراید و دو ستون (شن و رس خاکدانه‌‌دار) آب مقطر اضافه شد. مقدار آب حاصل از فرایند تبخیر در دوره‌‌های زمانی 8 تا 12 ساعته، با وزن‌کردن ستون‌ها ثبت می‌‌شدند. پس از حدود 130 روز از شروع آزمایش و برش دادن ستون‌ها، پروفیل رطوبتی (تغییرات رطوبت به عمق) و غلظت املاح خاک ستون‌ها ترسیم شدند. نتایج مطالعه نشان داد که مرحله اول و دوم تبخیر در خاک شنی به‌طور واضح قابل تفکیک بوده؛ ولی در خاک رسی (خاکدانه) به‌دلیل انتقال تدریجی آب و اتصال هیدرولیکی و بدون وقفه آب از سطح عمق ایستابی، فقط مرحله اول تبخیر وجود داشته است. وجود و نوع املاح روی نرخ تبخیر و همچنین پروفیل رطوبتی تأثیر داشته و موجب کاهش تبخیر و افزایش نگهداشت آب در اعماق خاک می‌‌شوند. پیوستگی هیدرولیکی (کلسیم سولفات > کلسیم کلراید> آب مقطر) و درنتیجه خیز مویینه و تأمین آب بخارشده از لایه‌های بالاتر باعث شدت تبخیر بیشتر تیمار کلسیم سولفات نسبت به تیمار کلسیم کلراید و آب مقطر در هردو نوع خاک ‌‌باشد. در شرایط وجود املاح، به‌دلیل ایجاد یک پوسته نمکی در سطح خاک، اتصال هیدرولیکی با سطح خاک قطع شده و در پی آن مقدار و شدت تبخیر کاهش و تبخیر تجمعی نیز کاهش می‌‌یابد.

کربن آلی خاک با افزایش کیفیت خاک از راه بهبود ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک شرایط را برای رشد بهتر گیاه فراهم می‌کند؛ بنابراین به‌منظور بررسی کارایی منابع مختلف مواد آلی بر برخی ویژگی‌های خاک و عملکرد گندم، آزمایشی در قالب طرح آماری بلوک‌های کامل تصادفی و به‌صورت کرت‌های یکبار خردشده با سه تکرار به مدت پنج سال در ایستگاه تحقیقات کشاورزی شاوور استان خوزستان انجام شد. کرت‌های اصلی شامل کود گاوی، کود مرغی، کاه و کلش گندم، باگاس و فیلترکیک نیشکر و کرت‌های فرعی شامل سه سطح کودی 2/5، 5 و 10 تن در هکتار بودند. همچنین در هر تکرار یک کرت به‌عنوان شاهد (بدون مصرف کود آلی) در نظر گرفته شد. بررسی نتایج نشان داد که از بهترین منابع کود آلی موجود در استان که نتیجه مطلوبی در افزایش عملکرد گندم و بهبود خواص فیزیکی خاک داشته‌اند، کودهای فیلترکیک، گاوی و باگاس نیشکر (به‌ترتیب با میزان عملکرد 4467، 4772 و 4452 کیلوگرم در هکتار) هستند. کاه و کلش گندم نیز با کمترین تأثیر بر عملکرد (4019 کیلوگرم در هکتار) تنها در بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی خاک نقش عمده‌ای ایفا می‌نماید. گفتنی است که از آنجایی که در مجموع نتایج حاصل، بین مقادیر مصرف کود اختلاف معنی‌داری دیده نشده است، مصرف 2/5 تن در هکتار از هر منبع کودی مقرون‌به‌صرفه‌تر بوده و توصیه می‌شود. همچنین به نظر می‌رسد کاربرد تلفیقی از فیلترکیک با باگاس نیشکر و یا کود گاوی و یا مرغی با کاه و کلش گندم، در مجموع به میزان 2/5 تن در هکتار نتیجه مطلوب‌تری در افزایش عملکرد گندم و بهبود خواص فیزیکی خاک داشته باشد.

ارزیابی کیفیت خاک به‌منظور مدیریت پایدار اراضی، نقش برجسته‌ای در تشخیص وضعیت مناطق دچار تخریب خاک به ویژه خاک‌های شور و سدیمی ایفا می‌کند. این مطالعه با هدف تعیین توزیع مکانی شاخص کیفیت خاک (Soil Quality Index-SQI) در اراضی شور و سدیمی حاشیه دریاچه ارومیه با استفاده از روش‌های زمین‌آماری کریجینگ و وزن‌دهی عکس فاصله (IDW) انجام شد. بدین منظور، 82 نمونه خاک از عمق 30–0 سانتی‌متری جمع‌آوری و 24 ویژگی فیزیکی، شیمیایی و فلزات سنگین خاک آنالیز شدند. شاخص کیفیت خاک با استفاده از دو رویکرد خطی و غیرخطی محاسبه شد. همچنین، حداقل مجموعه داده (Minimum Data Set – MDS) شامل 8 متغیر هدایت الکتریکی (EC)، درصد سیلت، کربن آلی (OC)، چگالی ظاهری (BD)، کادمیوم (Cd)، رس، کربنات کلسیم (CaCO₃) و سرب (Pb) شناسایی شد که بیش از 78% از واریانس کل داده‌ها را تبیین کردند. نتایج نشان دادند که شاخص کیفیت خاک در منطقه دارای تغییرپذیری مکانی متوسطی است و الگوی آن از غرب به شرق منطقه کاهش می‌یابد. مقایسه روش‌های درون‌یابی نشان داد که روش کریجینگ در مدل خطی و روش IDW در مدل غیرخطی دقت بیشتری دارند. همچنین، مدل کروی با دامنه تأثیر متغیر بین 6130 تا 20610 متر بهترین برازش را با سمیواریوگرام‌های تجربی داشت؛ بنابراین، استفاده از شاخص کیفیت خاک در کنار روش‌های زمین‌آماری ابزاری مؤثر برای شناخت تغییرپذیری مکانی خاک و برنامه‌ریزی مناسب در مدیریت اراضی شور و سدیمی محسوب می‌شود.

فرسایش خاک و انتقال رسوبات از چالش‌های اساسی در مدیریت منابع آب‌وخاک کشور به شمار می‌رود. در این پژوهش، با هدف تخمین حجم تولید رسوب و بررسی وضعیت فرسایش در حوضه آبریز پلاسجان، از مدل تجربی اصلاح‌شده پسیان (Modified PSIAC)  استفاده شد. این مدل بر پایه ارزیابی نه عامل مؤثر شامل ویژگی‌های زمین‌شناسی، خصوصیات خاک، شرایط اقلیمی، میزان رواناب، شیب زمین، وضعیت پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی، فرسایش سطحی و فرسایش جریان‌های آبی طراحی شده و از طریق امتیازدهی و ترکیب لایه‌های اطلاعاتی، شدت رسوب‌زایی در هر زیرحوضه به‌صورت کمی و کیفی تعیین می‌شود. در این پژوهش، ابتدا داده‌های پایه با بهره‌گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) آماده‌سازی و تحلیل شد. سپس امتیاز نهایی شاخص فرسایش برای هر زیرحوضه محاسبه و بر اساس جداول استاندارد مدل، سطوح خطر فرسایش در طبقات مختلف تعیین شد. مقدار کل رسوب تولیدی در حوضه حدود 803,301 تن در سال برآورد شد و نسبت تحویل رسوب (SDR) برابر با 14/84 درصد محاسبه شد که بیانگر رسوب‌گذاری چشمگیر در مسیرهای انتقال است. نتایج نشان داد که بیشتر زیرحوضه‌ها در طبقه فرسایش متوسط قرار دارند و پوشش گیاهی ناکافی، شیب زیاد و تغییرات کاربری اراضی از مهم‌ترین عوامل افزایش رسوب محسوب می‌شوند. بر اساس یافته‌ها، تمرکز بر شناسایی مناطق بحرانی، اجرای طرح‌های کنترل فرسایش و بهره‌گیری از فناوری‌های سنجش از دور و سیستم‌های پایش رسوب ضروری به نظر می‌رسد. این مطالعه می‌تواند پایه‌ای علمی برای تصمیم‌گیری مدیریتی در حوضه‌های مشابه و کاهش خطرات ناشی از فرسایش فراهم کند.

اصلاح ویژگی های خاک از مسائل دارای اهمیت در علوم کشاورزی ‌و مهندسی است. به منظور بررسی تأثیر نانوذرات سیلیس بر ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی خاک، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل نانوذرات سیلیس در سه سطح (0، 0/5 و 1 درصد وزنی) و دو نوع خاک با بافت لوم و لوم رسی بودند. نتایج آزمایش مقاومت برشی نشان داد افزودن نانوذرات سیلیس، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی ذرات را در هر دو خاک لومی و لوم رسی افزایش داده؛ اما حد مایع و شاخص خمیری در هر دو خاک کاهش یافت. در آزمایش تحکیم نیز ضریب تراکم‌پذیری در خاک لوم از 0/38 به 0/21 و در خاک لوم رسی از 0/42 به 0/23 و ضریب تورم در خاک لوم از 0/13 به 0/07 و در خاک لوم رسی از 0/18 به 0/08 کاهش یافت. به‌طور کلی، نتایج بیانگر تأثیر معنی‌دار نانوذرات سیلیس بر اصلاح مقاومت مکانیکی خاک‌، به‌ویژه در خاک لوم رسی با مقدار رس و سطح ویژه بیشتر بود؛ بنابراین می¬توان گفت که استفاده از نانوذرات سیلیس یک روش مؤثر در تثبیت خاک‌های مسئله‌دار است.

خاک به‌عنوان یکی از منابع حیاتی طبیعی، نقشی اساسی در پایداری اکوسیستم‌ها و امنیت غذایی جهانی دارد. اما تخریب ناشی از مدیریت ناپایدار، کشاورزی فشرده و آلودگی ظرفیت آن را تهدید می‌کند. استفاده از اصلاح‌کننده‌های آلی مانند هیدروچار رویکردی نوین برای بهبود خواص فیزیکوشیمیایی خاک و ارتقای شاخص کیفیت خاک (SQI) است. این پژوهش با هدف بررسی اثر سطوح مختلف هیدروچار بر ویژگی‌های خاک و ارزیابی SQI انجام شد. تیمارها شامل شاهد و سه سطح هیدروچار (H10، H20 و H50) بودند. ویژگی‌های pH، تخلخل، چگالی ظاهری، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل و فسفر قابل‌استفاده اندازه‌گیری و پس از نرمال‌سازی با روش‌های آنتروپی و تحلیل مؤلفه‌های اصلی وزن‌دهی شدند. نتایج نشان داد نیتروژن و کربن آلی بیشترین اهمیت را در کیفیت خاک دارند. تیمار H50 بالاترین SQI (0/815) را به‌طور معنی‌دار نسبت به سایر تیمارها داشت؛ درحالی‌که H20 (0/546) و H10 (0/336) نیز نسبت به شاهد (0/159) اثر مثبت داشتند. بهبود کربن آلی، نیتروژن و فسفر و کاهش چگالی ظاهری از مهم‌ترین اثرهای هیدروچار بود؛ هرچند افزایش هدایت الکتریکی در H50 دیده شد. در مجموع، کاربرد هیدروچار اثر مثبت و تدریجی بر SQI دارد و سطح H20 می‌تواند به‌عنوان گزینه بهینه برای ارتقای حاصلخیزی و کاهش خطر شوری پیشنهاد شود.

فرسایش پاشمانی، مرحله آغازین فرسایش خاک توسط آب است که می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی‌های خاک قرار گیرد. شدت این نوع فرسایش خاک در کشتزارهای دیم مناطق نیمه‌خشک به دلیل پوشش گیاهی پراکنده، به‌ویژه در مراحل اولیه رشد گیاه بالا است. این مطالعه با هدف بررسی نقش ویژگی‌های خاک در فرسایش پاشمانی در کشتزارهای منطقه نیمه‌خشک انجام شد. نمونه‌هافرسایش پاشمانی، مرحله آغازین فرسایش خاک توسط آب است که می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی‌های خاک قرار گیرد. شدت این نوع فرسایش خاک در کشتزارهای دیم مناطق نیمه‌خشک به دلیل پوشش گیاهی پراکنده، به‌ویژه در مراحل اولیه رشد گیاه زیاد است. این مطالعه با هدف بررسی نقش ویژگی‌های خاک در فرسایش پاشمانی در کشتزارهای منطقه نیمه‌خشک انجام شد. نمونه‌های خاکدانه‌ها با قطر 6 تا 8 میلی‌متر از سطح خاک (عمق 30-0 سانتی‌متر) از 30 کشتزار دیم با سه تکرار برداشت شدند. خاکدانه‌ها در کاسه های پاشمانی ریخته شده و به مدت 30 دقیقه در معرض بارندگی شبیه‌سازی‌شده با شدت 60 میلی‌متر در ساعت قرار گرفتند. ویژگی‌های مختلف خاک در 90 نمونه خاک تعیین شدند. بر اساس نتایج، بیشترین شدت فرسایش پاشمانی در خاک‌های با بافت لوم‌رسی (g.m⁻².s⁻¹ 0021/ 0) و کمترین مقدار آن در خاک‌های با بافت شن‌لومی (g.m⁻².s⁻¹ 0/0008) دیده شد. فرسایش پاشمانی به طور معنی‌داری تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات قرار گرفت؛ به‌طوری که همبستگی‌های مثبتی با سیلت (0/43=r)، رس (0/44=r) و رس قابل پراکنش (0/47=r) یافت شد؛ درحالی‌که همبستگی‌های منفی با شن (0/46- =r) و سنگ‌ریزه (0/53- =r) داشت. علاوه بر این، فرسایش پاشمانی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ماده آلی (0/23- =r)، کربنات کلسیم (0/22- =r)، چگالی ظاهری (0/60- =r)، پایداری خاکدانه (0/44- =r) و هدایت هیدرولیکی (0/44- =r) قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که کشتزارهای دیم دارای خاک با بافت خاک‌ریز و مقدار اندک ماده آلی و آهک، حساسیت بیشتری به فرسایش پاشمانی در مناطق نیمه‌خشک دارند.ی خاکدانه‌ها با قطر 6 تا 8 میلی‌متر از سطح خاک (عمق 0-30 سانتی‌متر) از 30 کشتزار دیم با سه تکرار برداشت شدند. خاکدانه‌ها در کاسه­های پاشمانی ریخته شده و به مدت 30 دقیقه در معرض بارندگی شبیه‌سازی‌شده با شدت 60 میلی‌متر در ساعت قرار گرفتند. ویژگی‌های مختلف خاک در 90 نمونه خاک تعیین شدند. براساس نتایج، بالاترین شدت فرسایش پاشمانی در خاک‌های با بافت لوم‌رسی (g.m⁻².s⁻¹0/0021) و کمترین مقدار آن در خاک‌های با بافت شن‌لومی (g.m⁻².s⁻¹ 0/0008) مشاهده شد. فرسایش پاشمانی به طور معنی‌داری تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات قرار گرفت؛ به طوری که همبستگی‌های مثبتی با سیلت (0/43=r)، رس (0/44=r) و رس قابل پراکنش (0/47=r) یافت شد، در حالی که همبستگی‌های منفی با شن (0/46- =r) و سنگریزه (0/53- =r) داشت. علاوه بر این، فرسایش پاشمانی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ماده آلی (0/23- =r)، کربنات کلسیم (022- =r)، چگالی ظاهری (0/60- =r)، پایداری خاکدانه (0/44- =r) و هدایت هیدرولیکی (0/44- =r) قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که کشتزارهای دیم دارای خاک با بافت خاک‌ریز و مقدار اندک ماده آلی و آهک، حساسیت بیشتری به فرسایش پاشمانی در مناطق نیمه‌خشک دارند.
 

کارایی بهره مندی از بارندگی بیانگر میزان عملکرد محصول نسبت به مقدار بارندگی سالانه است. مدیریت بهتر کشتزارهای دیم نیازمند بررسی تغییرات مکانی کارایی بهره مندی از بارندگی و عوامل مؤثر بر آن است. در این پژوهش 298 کشتزار دیم گندم در منطقه خدابنده در جنوب استان زنجان مورد مطالعه قرار گرفتند. کارایی بهره‌مندی از بارندگی از نسبت عملکرد دانه گندم به مقدار بارندگی به دست آمد. علاوه بر این، ویژگی های اقلیمی و ویژگی‌های فیزیکی (توزیع اندازه ذرات و نگهداری آب) و شیمیایی خاک ها (واکنش، شوری، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل و غلظت عناصر غذایی پرمصرف و کم مصرف) در کشتزارها مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کارایی بهره مندی از بارندگی در کشتزارها به طور میانگین 4/43 کیلوگرم در هکتار در میلی متر باران است. مقدار این ویژگی عمدتاً در بخش های شمال شرق و جنوب و غرب منطقه بیشتر است؛ درحالی‌که این مناطق از عملکرد دانه گندم نسبتآ کمتری برخوردارند. تحلیل زمین آماری نشان داد که تغییرات مکانی متوسطی برای عملکرد دانه گندم و کارایی بهره مندی از بارندگی در منطقه وجود دارد که تحت تأثیر متغیرهای اقلیمی (بارندگی و دما) و متغیرهای زمینی مانند ویژگی های خاک (توزیع اندازه ذرات، ماده آلی و نیتروژن) است. کشتزارهای برخوردار از ذرات ریزدانه و از محتوای ماده آلی و نیتروژن بیشتر، توانایی بهره مندی بیشتری از آب باران دارند. برای افزایش کارایی بهره مندی از بارندگی در کشتزارهای دیم علاوه بر اصلاح جهت شخم (روی خطوط تراز)، استفاده از خاکورزی حفاظتی برای بهبود محتوای ماده آلی و در نتیجه باروری خاک ضروری است.

یکی از عوامل مهم تولید محصولات کشاورزی وجود مقدار کافی از عناصر غذایی و قابل استفاده برای گیاه است که در این راستا عنصر نیتروژن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اتلاف کودهای نیتروژنه حاصل از کم‌بودن کارایی مصرف کود، منجر به مسائل زیست‌محیطی چون آلودگی آبهای زیرزمینی و سطحی به نیترات و آمونیوم می‌شود. در این پژوهش تأثیر کود آبیاری به صورت ترکیبی از کودهای نیتروژن‌دار اوره و نیترات آمونیوم به همراه زئولیت طبیعی سمنان (CP) و اصلاح‌شده با سورفکتانت (SMZ) در کاهش هدررفت کود بررسی شد. آزمایش‌ها در دو بخش و در قالب طرح کاملاً تصادفی و با سه تکرار برای هر تیمار، به‌صورت ستونی برای خاک لومی صورت گرفت. تیمارها شامل چهار سطح کاربرد زئولیت (صفر، 4، 8 و ۱۶ گرم بر کیلوگرم در لایه سطحی خاک) و یک سطح کوددهی با غلظت ۶۰ میلی‌گرم در لیتر نیترات در سه دوره کود آبیاری و با شش بار آبیاری در هر دور بودند. در بخش اول مطالعه نقش کود آبیاری به صورت ترکیبی از کودهای نیتروژن‌دار اوره و نیترات آمونیوم (UAN) در خاک معمولی در کاهش غلظت نیترات و آمونیوم زهاب بررسی شد و با کود آبیاری به صورت کاربرد یکی از کودهای مد نظر مقایسه شد. نتایج نشان داد که میزان هدررفت کود به فرم نیترات در دور اول کود آبیاری توسط تیمارهای UAN به میزان ۴۰ درصد کاهش یافت. با توجه به اینکه نتایج حاصل از بخش اول مطالعه نشان داد که غلظت نیترات و آمونیوم زهاب در حد استاندارد آب شرب کاهش نمی¬یابد، در بخش دوم از اصلاح‌کننده‌های خاک استفاده شد. بیشترین شدت حذف نیترات با اندازه‌گیری مقدار نیترات حذف‌شده مربوط به تیمار خاک مخلوط با ۱۶ گرم در کیلوگرم زئولیت اصلاح‌شده در لایه سطحی خاک (SM16) و معادل ۹۰ درصد بود و بیشترین شدت حذف آمونیوم مربوط به تیمار خاک مخلوط با ۱۶ گرم در کیلوگرم زئولیت طبیعی در لایه سطحی خاک (CP16) و به میزان ۸۵ درصد بود؛ بنابراین به‌کارگیری کود آبیاری به صورت ترکیبی از کودهای نیتروژن‌دار به همراه اصلاح‌کننده‌های خاک در شرایطی که پتانسیل آلودگی آبهای زیرزمینی به سبب افزایش آبشویی نیترات زیاد است، توصیه می¬شود.

صنعت فولاد نقش مهمی در انتشار آلاینده‌های سمی، از جمله فلزات سنگین به محیط‌زیست دارد. مطالعه توصیفی ـ کاربردی حاضر در سال 1401 برای شناسایی منابع انتشار فلزات سنگین در خاک های سطحی در مجاورت یک صنعت فولاد با استفاده از مدل‌های فاکتور ماتریس مثبت و موازنه جرم شیمیایی انجام شد. نمونه‌های خاک (50 نمونه) به طور سیستماتیک از چهار منطقه در محدوده کارخانه فولاد جمع‌آوری شدند و یک منطقه شاهد به مساحت 15 کیلومتر ایجاد شد. پنج منبع اصلی، شامل پوسته زمین (فاکتور 1)، وسایل نقلیه (فاکتور 2)، صنعت فولاد (فاکتور 3)، زیست‌توده (فاکتور 4) و سایر منابع (فاکتور 5)، به عنوان عوامل اصلی فلزات سنگین در مدل فاکتور ماتریس مثبت شناسایی شدند. کبالت، نیکل و روی بیشترین میانگین غلظت به ترتیب با مقادیر 14/5، 1/21 و 0/92میلی‌گرم بر کیلوگرم را داشتند. کادمیوم و سرب کمترین غلظت را با مقادیر 0/02 و 0/10 میلی‌گرم بر کیلوگرم به ترتیب در نمونه‌های محدوده از منطقه شرکت فولاد خوزستان نشان داد. مقایسه سهم منابع مختلف در انتشار فلزات سنگین در عوامل شناسایی‌شده نشان داد که صنعت فولاد، سایر منابع، پوسته زمین، وسایل نقلیه و زیست‌توده به ترتیب 24، 23، 19، 18 و 16 درصد در مدل فاکتور ماتریس مثبت و 23، 22، 20، 18 و 17 درصد در مدل موازنه جرم شیمیایی را تشکیل می‌دهند. مدل‌های فاکتور ماتریس مثبت و موازنه جرم شیمیایی نشان دادند که سطح زیاد آلودگی خاک با فلزات سنگین در مجاورت شرکت فولاد خوزستان در شهر اهواز داشت.