علوم آب و خاک

---

با تولید روزافزون مواد آلی، به‌ویژه لجن فاضلاب و کمپوست زباله شهری، به‌کارگیری آنها در عرصه‌ کشاورزی به عنوان کود آلی، نقش به‌سزایی بر مقدار عناصر در خاک و قابلیت دسترسی آنها برای گیاه و در نهایت افزایش عملکرد محصولات کشاورزی دارد. این تحقیق به‌منظور بررسی اثر باقی‌مانده و تجمعی کودهای آلی بر غلظت نیتروژن، فسفر و پتاسیم در خاک و گیاه گندم و مقایسه عملکرد آن با کود شیمیایی اجرا شد. این آزمایش به صورت طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار و چهار تیمار کودی شامل کود گاوی، لجن فاضلاب، کمپوست زباله شهری و کود شیمیایی انجام گرفت. کود‌های آلی به مقدار 25، 50 و 100 تن در هکتار و کود شیمیایی به مقدار 250 کیلوگرم آمونیوم فسفات روی شخم و250 کیلوگرم در هکتار اوره به صورت سرک به کرت‌ها افزوده شد. در سال اول اجرای طرح تمام کرت و در سال دوم، چهار پنجم هر کرت (برای بار دوم) کوددهی گردید. اثر باقی‌مانده (یک بار کاربرد کود) کودهای آلی بر غلظت نیتروژن کل در خاک و مقدار آن در کاه و کلش معنی‌دار نبود، اما غلظت فسفر و پتاسیم قابل دسترس خاک و غلظت آنها در گیاه نسبت به شاهد تفاوت معنی‌داری نشان داد. اثر تجمعی (دو بار کاربرد کود) کودها بر نیتروژن کل خاک در تیمارهای 50 و 100 تن کود گاوی و 100 تن کمپوست، فسفر در همه تیمارهای کود آلی و پتاسیم در تیمارهای کمپوست و کود گاوی منجر به افزایش معنی‌دار نسبت به شاهد گردید. اثر تجمعی کودها بر غلظت عناصر در کاه و کلش معنی‌دار بود. نیتروژن کل کاه و کلش در تیمار 100 تن لجن فاضلاب، فسفر در 100 تن کمپوست و پتاسیم در همه تیمارهای کود آلی به جز 25 تن در هکتار کمپوست نسبت به شاهد تفاوت معنی‌‌دار داشت.

---

تمرکز فعالیت‌های صنعتی، کشاورزی و شهرنشینی در شهرها باعث آلودگی و تجمع فلزات سنگین در خاک شده است. با توجه به اهمیت استان اصفهان از نظر فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی، هم‌چنین جمعیت زیاد این استان، این تحقیق با هدف ارزیابی تغییرات مکانی آرسنیک در بخش‌هایی از استان اصفهان و هم‌چنین تهیه نقشه آلودگی این عنصر در خاک‌های این منطقه انجام گرفت. در این تحقیق نمونه‌های خاک روی یک شبکه منظم با فواصل حدود 4 کیلومتر برداشت شد. موقعیت جغرافیایی نقاط با استفاده از GPS تعیین و کاربری محل‌های تهیه نمونه‌‌های خاک نیز شناسایی و ثبت گردید. پس از آماده‌‌‌سازی نمونه‌های خاک در آزمایشگاه، غلظت کل آرسنیک در نمونه‌ها با استفاده از کریجینگ نقطه‌ای روی نتایج به دست آمده از آنالیز نمونه‌های خاک توسط نرم افزار زمین آماری WinGslib و نرم افزار Surfer، نقشه آلودگی خاک به آرسنیک تهیه شد. ساختار مکانی متغیر به کمک تغییرنما بررسی شد. تغییرنما به شکل جهتی محاسبه و ترسیم گردید. نتایج نشان داد، الگوی کروی، بهترین مدل برازش یافته بود. میانیابی در بلوک‌هایی با ابعاد1000*1000 متر به روش کریجینگ صورت گرفت و به منظور تعیین دقت تخمین‌های انجام شده از میانگین مربع خطای تخمین(MSE) و ضریب هم‌بستگی پیرسون استفاده گردید و نتایج حاکی از دقت نسبتاً خوب تخمین‌ها بود. بر اساس نقشه‌های پراکنش آرسنیک، جهت باد غالب در توزیع آرسنیک حاصل از صنایع تنها در بخش جنوب غربی استان و اطراف کارخانه‌های بزرگ صنعتی فولادسازی مؤثر بوده است. در مجموع می‌توان نقش جنس سنگ مادر را در بالا بردن غلظت آرسنیک در محدوده‌های تیره رنگ نقشه (محدوده‌های کم وسعت شمال غرب و شمال شرق) مؤثر دانست.

---

سیستم های خاک ورزی و کودهای آلی بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک مؤثر هستند. این پژوهش به منظور بررسی اثر دو سیستم خاک ورزی مرسوم با گاوآهن برگردان دار (عمق خاک ورزی 30 سانتی متر) و کم خاک ورزی با دیسک (عمق خاک ورزی 15 سانتی متر) و سه سطح کود گاوی (0، 30 و 60 تن در هکتار) تحت کشت ذرت بر مقاومت فروروی خاک در قالب طرح بلوک‌های خردشده با سه تکرار انجام گردید. با افزایش عمق خاک ورزی، شاخص مخروطی (CI) کاهش یافت. دلیل این امر، به هم خوردن و نرم-شدن بیشتر خاک در عمق، تحت سیستم خاک ورزی مرسوم نسبت به کم خاک ورزی بود. البته این تأثیر تنها در مراحل اول (پس از کاربرد تیمارها و پیش از کشت) و دوم اندازه‌گیری (زمان حداکثر سرعت رشد رویشی گیاه) مشاهده گردید. در مرحله سوم اندازه گیری (پس از برداشت محصول)‌، تفاوت معنی‌داری بین مقادیر CI در دو سیستم خاک‌ورزی و عمق‌ها‌ی مختلف خاک دیده نشد. علت آن برگشت خاک به حالت اولیه (پیش از خاک‌ورزی) و از بین رفتن تأثیر خاک‌ورزی در خاک پس از حدود 7 ماه از انجام عملیات خاک‌ورزی است. در واقع با گذشت زمان، مقاومت مکانیکی خاک افزایش یافت که نشان دهنده تراکم مجدد خاک در طول فصل رشد است. افزودن کود دامی در لایه رویین پشته (0 تا 10 سانتی‌متر) موجب کاهش معنی‌دار مقاومت خاک در مقایسه با شاهد گردید. کاهش CI در تیمار 30 تن در هکتار تا مرحله حداکثر سرعت رشد گیاه دیده شد و پس از برداشت محصول این تیمار تأثیری بر CI نداشت. ولی اثر تیمار 60 تن در هکتار در کاهش CI پس از برداشت محصول نیز در خاک دیده شد. تأثیر کود دامی در عمق‌ها‌ی پایین‌تر از 10 سانتی‌متر از سطح پشته و در تمامی عمق‌ها‌ از کف جوی معنی‌دار نبود. در کف جوی به علت تأثیر کم کود‌، کاهش معنی‌داری در مقاومت خاک دیده نشد.

---

استفاده از لجن فاضلاب به عنوان کود در زمین‌های کشاورزی رواج زیادی یافته است. لجن سرشار از مواد مغذی مورد نیاز گیاهان است. اما از طرف دیگر غلظت بالای فلزات سنگین موجود در لجن مثل جیوه (Hg) می‌تواند منجر به آلودگی خاک، گیاه و زنجیره غذایی انسان شود. به منظور ارزیابی خطر جذب جیوه از خاک تیمار شده با لجن فاضلاب، در مرکز ایران طی پنج سال، آزمایشی با سه سطح لجن فاضلاب (25، 50 و100 مگاگرم در هکتار 1-ha Mg) و تیمار شاهد (بدون لجن) در قالب طرح پلات‌های خرد شده و در سه تکرار اجرا شد. در سال اول به کل پلات، سال دوم به 5/4، سال سوم به 5/3، سال چهارم به 5/2 و سال پنجم به 5/1 هر پلات لجن اضافه گردید. بعد از پنج سال، از دو عمق cm20-0 و 40-20 خاک، ریشه، ساقه و دانه گیاه ذرت بخش‌های مختلف پلات‌ها نمونه‌برداری و مقدار جیوه آن آنالیز شد. به طور کلی استفاده از لجن باعث افزایش معنی‌دار غلظت جیوه خاک هر دو عمق و بخش‌های مختلف گیاه گردید. غلظت جیوه اندازه‌گیری شده نمونه‌های خاک در دامنه 1-kg µg 22 (در نمونه‌های شاهد) تا 1- µg kg1200 (در پلات‌هایی که 5 سال متوالی لجن با حجم 1-ha Mg100 دریافت کرده بودند) متغیر بود. میانگین غلظت Hg ریشه، ساقه و دانه به ترتیب 1- µg kg 91، 9 و 8 اندازه‌گیری شد. کابرد لجن فاضلاب هم‌چنین باعث افزایش معنی‌دار عملکرد گیاه شد.

---

توزیع زمانی و مکانی آب در حوضه های آبریز، تخمین کمیت و کیفیت آب و عدم قطعیت تخمینهای حاصله از اهمیت خاصی برخوردار به منظور تخمین مؤلفه های منابع آب شامل آب آبی (مجموع رواناب سطحی و تغذیه آب زیرزمینی SWAT است. در مطالعه حاضر، مدل عمیق)، آب سبز (تبخیر و تعرق واقعی) و ذخیره آب سبز (آب خاک) در حوضه آبریز همدان- بهار استفاده شد. همچنین از الگوریتم SWAT برای واسنجی و اعتبارسنجی بر اساس دبی ماهانه رودخانه و تحلیل عدم قطعیت مدل SWAT-CUP در بسته نرم افزاری ،SUFI2 محاسبه میشود. نتایج شبیه سازی دبی رودخانه ها در بیشتر P-factor و R-factor به کار گرفته شد. درجه عدم قطعیت توسط فاکتورهای در مرحله واسنجی R-factor ایستگاهها، به ویژه خروجی حوضه آبریز (ایستگاه کوشک آباد) رضایتبخش بود. نتایج نشان داد که مقادیر بین ٢٠ تا ٦٠ درصد بودند. کم بودن مقادیر فوق به ترتیب بیانگر واسنجی خوب رواناب P-factor ٠ و مقادیر / ٠ تا ٨ / رواناب ماهانه بین ٤ در حوضه و عدم قطعیت زیاد پیشبینیهاست. در بیشتر ایستگاهها، به علت عدم دسترسی به اطلاعات کافی در مورد مقدار آب برداشتی از ٠/ بعد از واسنجی بین ٣ (NS) کم است. ضریب نش- ساتکلیف P-factor رودخانهها، شبیه سازی جریان پایه ضعیف بوده و در نتیجه مقدار ٠ بود که نشان میدهد واسنجی مدل در خروجی حوضه از دقت بسیار خوبی برخوردار است. از این مطالعه، اطلاعات خوبی در مورد / تا ٨ مؤلفه های منابع آب، هم از نظر توزیع مکانی (در مقیاس زیرحوضه) و هم از نظر توزیع زمانی (در مقیاس ماهانه)، به همراه باند تخمین عدم قطعیت ٩٥ درصد، به دست آمد. نتایج تحلیل عدم قطعیت مؤلفه های منابع آب نشان میدهد که میانگین ماهانه عدم قطعیت مربوط به تخمین آب آبی بیشتر از سایر مؤلفه هاست، زیرا این مؤلفه به تعداد پارامترهای بیشتری حساس میباشد

---

مدیریت و استفاده از پسماندهای آلی صنعتی، کشاورزی و شهری در زمین‌های کشاورزی ضمن کاهش خطرات زیست محیطی، افزایش بهره‌وری آنها را در پی دارد. به‌همین منظور این پژوهش با هدف ارزیابی و مقایسه تأثیر لجن فاضلاب کارخانه پلی‌اکریل، کمپوست زباله شهری و کود گاوی بر ویژگی‌های خاک و رشد و عملکرد هیبرید سینگل کراس 704 ذرت دانه‌ای انجام شد. تیمارهای مورد استفاده، شامل لجن فاضلاب کارخانه پلی‌اکریل، کمپوست زباله شهری، کود گاوی هر کدام در دو سطح (15 و 45 تن در هکتار) و تیمار شاهد (بدون کاربرد پسماند آلی) بودند. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. این پژوهش در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان واقع در لورک نجف آباد اجرا شد. تیمارها قبل از کشت ذرت در سوم تیر ماه 1387 به خاک اضافه و نمونه‌برداری از خاک بعد از گذشت 132 روز و در زمان برداشت ذرت انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد این پسماندها سبب بهبود ویژگی‌های خاک از لحاظ مقدار ماده آلی، نیتروژن کل، جرم مخصوص ظاهری شد، اما لجن فاضلاب باعث کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک شد. هم‌چنین با کاربرد پسماندهای آلی، عملکرد ذرت و اجزای آن افزایش یافت، به طوری که شاخص سطح برگ، ارتفاع گیاه، عملکرد بیولوژیک، وزن هزار دانه و عملکرد دانه به طور معنی‌داری افزایش پیدا کردند.

---

عوامل مختلفی بر تراکم‌پذیری و خواص فیزیکی خاک تأثیر دارند که یکی از مهم‌ترین آنها مواد آلی است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر تفاله‌های پسته بر برخی خواص فیزیکی دو نوع خاک، قبل و بعد از عمل تراکم و منحنی تراکم دو نوع خاک بود. این پژوهش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه‌ای اجرا شد. تیمارهای اعمال شده شامل تفاله‌های پسته در 4 سطح (صفر، 3، 6 و 9 درصد وزنی) و بافت خاک در دو سطح (لوم رسی سیلتی و شنی) بود. در این تحقیق از تفاله‎های پسته (پوست تازه پسته، خوشه‎های بدون دانه و مقداری برگ درخت) به‌عنوان ماده آلی استفاده شد. نتایج نشان داد که سطوح بالای تفاله قبل از عمل تراکم، موجب کاهش معنی‌دار جرم ویژه ظاهری خاک شنی شد، ولی بر جرم ویژه ظاهری خاک رسی تأثیری معنی‌دار نداشت. این در حالی بود که مقاومت فروپذیری هر دو خاک در اثر افزودن تفاله پسته به‌طور معنی‌داری کاهش یافت. هم‌چنین، منحنی رطوبتی هر دو نوع بافت خاک با افزودن ماده آلی به سمت بالاتر انتقال یافت. بدین معنی که ظرفیت نگه‌داری رطوبت در خاک در یک مکش معین افزایش پیدا کرد. پس از عمل تراکم، با افزایش سطوح بقایا، جرم ویژه ظاهری خاک کاهش یافت، به‌طوری‌که منحنی تراکم هر دو نوع خاک، در اثر افزودن تفاله‌های پسته به سمت پایین‌تر انتقال پیدا کرد. بدین معنی که حداکثر جرم ویژه ظاهری خاک، در سطوح بالاتر بقایا کاهش و رطوبت بحرانی (رطوبت معادل جرم ویژه حداکثر) افزایش یافت که این اثر در خاک ریزبافت چشمگیرتر بود. اثر تفاله پسته بر مقاومت فروپذیری خاک شنی پس از عمل تراکم، فقط در بالاترین سطح (9 درصد وزنی) معنی‌دار بود. ولی در مورد خاک لوم رسی سیلتی، سطح کمتر تفاله پسته نیز، مقاومت فروپذیری را نسبت به شاهد کاهش داد.

---

عناصر کم مصرف مانند آهن و روی در حد کفایت برای چرخه رشد گیاه لازم است و نقش مهمی در افزایش عملکرد کمی و کیفی محصولات کشاورزی دارند. استفاده مجدد از ضایعات آلی مانند لجن فاضلاب، کمپوست و کود‌گاوی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، روش مناسبی برای باز گرداندن مواد آلی و برخی عناصر غذایی کم مصرف به خاک است. هدف از این پژوهش، تعیین اثر کاربرد لجن فاضلاب پلی اکریل، کمپوست زباله و کود گاوی بر قابلیت جذب آهن و روی در خاک و جذب آنها توسط ذرت، یونجه و گل جعفری بود. این پژوهش در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تیمار (لجن فاضلاب، کمپوست و کود گاوی به میزان 25 تن در هکتار) و در 3 تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که تیمارهای کود آلی اثر معنی‌داری بر افزایش آهن و روی قابل جذب خاک داشتند.کاربرد این کودها باعث افزایش معنی‌دار عملکرد گیاه ذرت، یونجه و گل جعفری شد. استفاده از کودهای آلی سبب افزایش جذب آهن و روی شاخساره گیاه شد. غلظت آهن و روی شاخساره در تیمارهای مواد آلی به طور معنی‌داری بیشتر از شاهد بود. بیشترین غلظت آهن شاخساره گیاهان مورد آزمایش مربوط به تیمار کود گاوی و بیشترین غلظت روی شاخساره گیاهان مربوط به تیمار کمپوست بود. براساس نتایج این پژوهش، می‌توان از لجن فاضلاب، کمپوست و کود گاوی برای رفع کمبود عناصر آهن و روی در خاک‌ها به ویژه خاک منطقه اصفهان که کمبود عناصر کم مصرف در آن از مهم‌ترین مشکلات تغذیه گیاهان است، با در نظر گرفتن احتیاط‌های زیست محیطی استفاده کرد.

---

لجن‌ تولید شده در پالایشگاه‌ها از جمله مهم‌ترین آلاینده‌های محیط زیست می‌باشد. دفن کردن و سوزاندن لجن‌ها آثار خطرناکی بر محیط زیست و سلامت انسان می‌گذارد. بنابراین باید از روش‌هایی که سبب کاهش آثار سمی لجن حاوی مواد هیدروکربنی می‌شوند، استفاده نمود. به همین منظور در این پژوهش با استفاده از گیاهان، پالایش ترکیبات آلی لجن در خاک جهت کاهش یا حذف هیدروکربن‌های نفتی مورد آزمون قرار گرفت. لجن آبگیری شده واحد بازیافت آب پالایشگاه اصفهان ابتدا در هوا خشک شد. سپس به نسبت‌های 0، 10، 20، 30 و 40 درصد وزنی با دو خاک آهکی محمودآباد با بافت رسی (Typic Haplocalcids) و باغ‌پرندگان با بافت لوم‌سیلتی (Anthropic Torrifluvents) مخلوط شدند. به منظور آزمایش گیاه‌پالایی 100 عدد بذر تال‌فسکیو(Festuca arundinacea) و اگروپایرون (Agropyron Smithii) هر یک جداگانه در گلدان‌های 3 کیلوگرمی حاوی تیمارهای مختلف خاک‌های آلوده به لجن در سه تکرار به مدت 5 ماه کشت شد. آبیاری به طور مرتب هر سه روز یک بار با اندازه‌گیری رطوبت به صورت وزنی، در حد ظرفیت مزرعه انجام شد. در پایان دوره کشت، عملکرد گیاهان و درصد کاهش کل هیدروکربن‌های نفتی ریزوسفر گیاهان تعیین شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد لجن تا سطح 40 درصد میزان هیدروکربن‌های نفتی در ریزوسفر گیاه تال‌فسکیو 65 درصد کاهش یافت. در حالی‌که در ریزوسفر گیاه اگروپایرون با افزایش درصد لجن و در سطح 30 درصد میزان ترکیبات نفتی 55 درصد کاهش یافت. در مجموع سطح 40 درصد لجن، عملکرد ریشه و اندام‌هوایی کمتری نسبت به سایر سطوح لجن در اگروپایرون و تال‌فسکیو داشت. تجزیه هیدروکربن‌های نفتی در ریزوسفر تال‌فسکیو و در سطح 40 درصد لجن مخلوط با خاک باغ‌ پرندگان بیشتر از سایر سطوح بود، اما عملکرد به دست آمده در این سطح بسیار پایین بوده و به دست آوردن سطح پوشش مناسبی از گیاه مشکل است. اما در کل عملکرد این گیاه در سطح 20 درصد لجن مخلوط با خاک محمودآباد کاهش بسیار زیادی نسبت به شاهد نداشت و تجزیه هیدروکربن‌های نفتی نیز در این سطح نسبتا قابل قبول بود. بنابراین گیاه‌پالایی به وسیله این گیاه و در خاک محمود آباد در سطح 20 درصد لجن و درخاک باغ‌پرندگان در سطح 30 درصد لجن توصیه می‌شود. بیشترین مقدار تجزیه هیدروکربن‌های نفتی در ریزوسفر اگروپایرون، در سطح 30 درصد لجن مخلوط با خاک باغ‌پرندگان مشاهده شد. اما بیشترین عملکرد گیاه در سطح 20 درصد لجن دیده شد. بنابراین گیاه‌پالایی به وسیله این گیاه در سطح 20 و 30 درصد لجن و ترجیحا مخلوط با خاک با بافت سبک‌تر توصیه می‌شود. این مطالعه نشان داد که ریزوسفر گیاه تال فسکیو در کاهش ترکیبات نفتی بیشترین اثر را داشته است و به نظر می‌رسد که گیاه‌پالایی در خاک‌های با بافت ریزتر می‌تواند با جذب و تثبیت ترکیبات سمی در سطوح بالاتری از ترکیبات آلاینده گیاه را در خود رشد و توسعه دهد

---

این پژوهش به منظور ارزیابی تحمل به کمبود آهن 30 رقم گندم بهاره در مزرعه تحقیقاتی رودشت اصفهان به صورت آرایش کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. عامل اصلی در آزمایش را دو سطح بدون مصرف کود و کوددهی 20 کیلوگرم سکوسترین آهن 138 (6%) در مرحله کاشت و شروع رشد فعال بهاره تشکیل داد. بررسی ارقام گندم از نظر عملکرد دانه در شرایط کوددهی و بدون کوددهی آهن نشان می‌دهد در اثر مصرف 20 کیلوگرم سکوسترین آهن، عملکرد دانه حدود 14 درصد افزایش یافت. با مصرف آهن عملکرد دانه در همه ارقام گندم مورد مطالعه به جز رقم روشن افزایش یافت. بر‌اساس نتایج به‌دست آمده، شاخص‌های میانگین بارآوری، میانگین هندسی بارآوری و تحمل به تنش مناسب‌ترین شاخص‌ها برای شناسایی و معرفی ارقام متحمل به کمبود آهن بودند. همبستگی هر سه شاخص با عملکرد دانه در هر دو شرایط کمبود و کوددهی آهن مثبت و در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود. با شاخص تحمل به تنش، ارقام مورد مطالعه بر اساس پاسخ به کوددهی و پتانسیل عملکرد به گروه‌های مختلف دسته‌بندی شدند. بر‌اساس هر سه شاخص، رقم قدس، متحمل‌ترین و رقم فلات حساس‌ترین رقم به کمبود آهن بود

---

در میان آلاینده‌های محیطی، فلزات سنگین به دلیل غیرقابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیکی که بر موجودات زنده در غلظت‌های کم دارند، از اهمیت خاصی برخوردارند. این عناصر به دلیل تحرک کم به مرور در خاک انباشته می‌شوند. انباشت این عناصر در خاک در نهایت باعث ورود آنها به چرخه غذایی و تهدید سلامت انسان و سایر موجودات می‌شود. لذا بررسی توزیع غلظت عناصر سنگین جهت پایش آلودگی خاک و حفظ کیفیت محیط زیست ضروری است. این تحقیق با هدف بررسی اثر کاربری اراضی کشاورزی و زمین‌شناسی بر میزان غلظت فلزات سنگین و نقشه پهنه‌بندی آلودگی خاک با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده، سیستم اطلاعات جغرافیایی و زمین آمار انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه‌برداری سیستماتیک تصادفی طبقه‌بندی شده، تعداد 135 نمونه خاک سطحی (20- 0 سانتی‌متری) از منطقه‌ای به وسعت7262 کیلومتر مربع جمع‌آوری و غلظت کل عناصر نیکل،کروم وکبالت و خصوصیات خاک شامل pH، ماده آلی و بافت آنها اندازه‌گیری شد. میانگین غلظت عناصر 7/22 ± 9/88Cr:، 5/3±6/17Co:، 7/17 ± 1/63Ni: میلی‌گرم بر کیلوگرم به‌دست آمد و میانگین اسیدیته 8/7 می‌باشد که نشان‌دهنده قلیایی بودن خاک منطقه مورد مطالعه است. برای پهنه‌بندی غلظت فلزات سنگین از روش‌های زمین آمار استفاده شد و با کمک آنالیز همبستگی مکانی، مناسب‌ترین روش پهنه‌بندی با استفاده از توابع قدرمطلق میانگین خطا و میانگین اریبی خطا انتخاب گردید. نقشه پهنه‌بندی غلظت فلزات سنگین کروم، کبالت و نیکل با استفاده از روش کریجینگ معمولی و مدل نمایی تهیه شد. تجزیه و تحلیل نقشه پهنه‌بندی فلزات سنگین با کمک نقشه‌های زمین‌شناسی و کاربری اراضی نشان داد که پراکنش عناصر کروم، کبالت و نیکل با طبقات زمین‌شناسی مطابقت دارد. اما با الگوی کشاورزی مطابقت نداشت. از سوی دیگر با بررسی غلظت نمونه‌های واقع در مناطق بکر و دور از دسترس انسان به تفکیک طبقات سنگ بستر، مشخص شد در سنگ بسترهای شیل، ماسه سنگ، سنگ دگرگونی و سنگ آهک به‌طور طبیعی غلظت این عناصر بالا می‌باشد. یافته‌های این تحقیق اطلاعات مناسبی را در مورد توزیع غلظت فلزات سنگین کروم، کبالت و نیکل در منطقه مورد مطالعه ارائه می‌کند که می‌تواند به فرآیندهای پایش و ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در اراضی کشاورزی منطقه مورد بررسی کمک کند.

---

این پژوهش به‌منظور بررسی غلظت روی و کادمیم در خاک‌های شالیزاری و دانه برنج تولید شده در مرکز و جنوب غربی ایران در ارتباط با ویژگی‌های خاک و گیاه انجام شد و مقدار روی و کادمیم وارد شده از طریق مصرف این برنج به سبد غذایی افراد نیز محاسبه گردید. تعداد 136 نمونه گیاه و خاک سطحی زیر کشت (صفر تا 30 سانتی‌متر) از مزارع برنج در استان‌های اصفهان، فارس و خوزستان برداشت شد. نتایج نشان داد که با وجود بالا بودن مقدار کل روی خاک، در بیشتر از 50 درصد خاک‌های شالیزاری، غلظت روی قابل عصاره‌گیری با DTPA کمتر از حد کفایت (2 میلی‌گرم بر کیلو‌گرم) است. در 54 درصد از دانه‌های برنج نیز غلظت روی کمتر از حد بحرانی آن در دانه برنج (20 میلی‌گرم بر کیلو‌گرم) بود. اندازه-گیری غلظت کادمیم در خاک‌های شالیزاری و بخش خوراکی برنج نیز نشان داد که در 12 درصد از نمونه‌های استان اصفهان، غلظت کادمیم بیشتر از حد توصیه شده توسط سازمان بهداشت جهانی بود. با در نظر گرفتن مصرف روزانه 110 گرم برنج برای هر ایرانی، حدود 10 درصد نیاز مردم به روی با مصرف برنج تولید شده در این استان‌ها تأمین می‌شود. هم‌چنین محاسبه جذب روزانه کادمیم به بدن افراد، هیچ گونه خطرپذیری ناشی از مصرف برنج را زمانی که میانگین غلظت کادمیم 04/0 میلی‌گرم بر کیلو‌گرم بود نشان نداد اما جذب روزانه کادمیم از طریق مصرف برنج‌های آلوده، بالاتر از حد مجاز بود.

---

کاربرد بقایای آلی از جمله لجن فاضلاب وکودگاوی سبب افزودن برخی فلزات سنگین به خاک می‌شود. این بقایا حاوی ترکیبات آلی و معدنی بوده که می‌توانند فلزات سنگین از جمله سرب را تثبیت کرده و قابلیت جذب آنها را تحت تأثیر قرار دهند. این پژوهش با هدف مقایسه اثر بخش معدنی و آلی کود گاوی و لجن فاضلاب بر توزیع شکل‌های سرب در خاک در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. تیمارها شامل کاربرد 10 درصد وزنی لجن فاضلاب و کود گاوی غنی شده (6 گرم سرب در کیلوگرم کود آلی) بود. هم‌چنین در تیمار دیگری غلظت سرب خاک با استفاده از نمک نیترات سرب به 600 میلی‌گرم در کیلوگرم افزایش یافت. به منظور مطالعه بخش معدنی و آلی کود گاوی و لجن فاضلاب، کربن آلی، اکسید آهن و آهن و منگنز قابل کاهش از نمونه‌ها حذف و پس از غنی شدن به میزان 10 درصد وزنی، به خاک اضافه شد. نمونه‌ها به مدت 111 روز در دمای 25-23 درجه سلسیوس و رطوبت 80 درصد ظرفیت مزرعه خوابانیده شد. در تیمار نمک نیترات سرب بیش از 50 درصد سرب کل، در بخش تبادلی بود، در حالی که در تیمار کود گاوی و لجن فاضلاب بیش از 40 درصد سرب کل در بخش اکسید دیده شد. اضافه کردن کود گاوی و لجن فاضلاب به خاک به ترتیب باعث افزایش 8/14 و 5/17درصدی سرب در بخش اکسید گردید. حذف کربن آلی از تیمار کودگاوی و لجن فاضلاب به ترتیب باعث افزایش 12و 14 درصدی سرب در بخش باقی-مانده شد. حذف آهن اکسید از تیمارهای لجن فاضلاب و کود گاوی میزان سرب در بخش اکسید را به ترتیب 8 و 13 درصد کاهش داد. حذف آهن و منگنز قابل کاهش نیز به ترتیب مقدار سرب در بخش اکسید را 16 و 14 درصد کاهش داد. نتایج نشان داد، با وجود درصد نسبت بالای کربن آلی در تیمارهای لجن و کود گاوی، بخش معدنی این ترکیبات تأثیر بیشتری بر قابلیت دسترسی سرب در خاک دارد

---

هدف اصلی در کشاورزی پایدار، افزایش کمی و کیفی تولید محصولات غذایی به شرط عدم افزایش میزان آلودگی در اکوسیستم زراعی از حدود مجاز می‌‌باشد. مقدار ورود و خروج عناصر به زمین‌های کشاورزی یکی از شاخص‌های پایداری به شمار می‌رود. این پژوهش به منظور مدل‌سازی روند انباشت روی در خاک‌های کشاورزی سه استان منطقه خشک و نیمه‌خشک ایران (فارس، اصفهان و قم) به کمک مقایسه توازن جرمی ورودی‌ها و خروجی‌ها و بررسی عدم قطعیت (Uncertainty) آن انجام گرفت. مدل‌سازی روند انباشت روی در خاک‌های زراعی با استفاده از مدل (MFA) Mass Flux Assessment و با روش تصادفی مبتنی بر توازن جرمی و از ترکیب روش لاتین هایپرکیوب و شبیه‌سازی مونت کارلو انجام گرفت. به این منظور از اطلاعات زراعی شامل نوع محصول، سطح زیر کشت، عملکرد، نوع و تعداد دام‌ها، میزان مصرف کودهای شیمیایی، کمپوست و لجن فاضلاب و هم‌چنین اطلاعات مرتبط با غلظت روی در گیاهان و انواع کودها استفاده شد. نتایج بیانگر انباشت مقادیری چشمگیر از روی در زمین‌های کشاورزی شهرستان‌های مورد مطالعه و به‌ویژه نجف‌آباد (g ha-1yr-1 3009) بود. کودهای حیوانی و شیمیایی مهم‌ترین مسیرهای ورود روی به زمین‌های کشاورزی، و کود‌های حیوانی مهم‌ترین مسیر مؤثر بر عدم قطعیت نرخ انباشت روی در این مطالعه شناخته شدند.

---

برای حفاظت حوزه‌های آبخیز، استفاده از مدلی که توانایی برآورد رواناب، فرسایش و رسوب را در زمان‌ها و مکان‌های معین داشته ‌باشد، ضروری است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تحلیل حساسیت مدل یوروسم‌ (Eurosem) و واسنجی و اعتبارسازی آن در شبیه‌سازی رواناب و دبی اوج رواناب در زیرحوزه تنگ رواق از حوزه آبخیز کارون جنوبی بود. بدین منظور، منطقه‌ای به وسعت یک هکتار انتخاب و رواناب عبوری در فواصل زمانی مشخصی در شش رخداد جمع‌آوری شد. تحلیل حساسیت مدل به روش ساده، با افزایش و کاهش 10 درصدی پارامترهای دینامیک مدل (چسبندگی خاک، هدایت هیدرولیکی اشباع، حرکت مویینگی خالص، ضریب زبری مانینگ، درصد حجمی رطوبت قبل از بارندگی و جدا‌‌پذیری ذرات خاک) انجام شد. بهترین واسنجی رواناب با کاهش هدایت هیدرولیکی و حرکت مویینگی و افزایش رطوبت اولیه صورت گرفت. نتایج اعتبارسازی مدل نشان داد که مدل قادر است میزان کل رواناب و دبی اوج رواناب را به خوبی شبیه‌سازی نماید ولی در شبیه‌سازی زمان شروع رواناب و زمان رسیدن به دبی اوج رواناب موفق نبود. نتایج تحلیل حساسیت مدل نشان داد که کل رواناب بیشترین حساسیت را به هدایت هیدرولیکی اشباع نشان داد. با افزایش 10 درصدی هدایت هیدرولیکی اشباع، کل رواناب 11 درصد کاهش و با کاهش 10 درصدی این پارامتر، کل رواناب 14 درصد افزایش نشان داد. این مدل نسبت به چسبندگی خاک هیچ‌گونه حساسیتی نشان نداد. نتایج نشان داد که حساسیت مدل یوروسم به موقعیت و محل ارزیابی مدل بستگی دارد.

---

تلفات نیتروژن از مزارع تحت آبیاری به‌ویژه در خاک‌های شنی سبب آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی، افزایش کاربرد نیتروژن برای گیاهان و ضرر و زیان اقتصادی می‌شود. این مسأله به‌دلیل بار منفی نیترات و عدم تمایل ذرات خاک در جذب آن اتفاق می‌افتد. برای جلوگیری از حرکت آنیون‌ها، به موادی نیاز است که دارای تمایل جذب آنیونی بالایی باشند که این مواد به‌طور طبیعی در دسترس نیست. به‌دلیل تبادل کاتیونی بالای زئولیت‌های طبیعی، می‌توان خصوصیات سطحی آنها را به نحوی تغییر داد که قادر به جذب ترکیبات دیگری از جمله آنیون‌ها و مواد آلی غیرقطبی نیز باشند. در این مطالعه عملکرد زئولیت ایرانی (سمنان) اصلاح‌شده با سورفکتانت هگزا دسیل تری متیل آمونیوم بروماید (SMZ) در دو اندازه میلی‌متر و نانومتر در حضور یون Cl- در حذف نیترات مورد بررسی قرار گرفت و بهترین مدل تجربی فرآیند تبادل یونی تعیین شد. هم‌چنین فرآیند رهاسازی نیترات توسط SMZ به‌عنوان تابعی از زمان و قدرت یونی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج این مطالعه، SMZ در اندازه میلی‌متر قادر به جذب بیش از1- mmol kg 60 نیترات و SMZ در اندازه نانومتر قادر به جذب بیش از1- mmol kg 80 نیترات است، که نیترات جذب شده می‌تواند به راحتی تحت شرایط قدرت یونی مختلف رها شود. راندمان حذف برای SMZ میلی‌متری و نانومتری به‌ترتیب بین 7/26 تا 3/82 درصد و 8/37 تا 5/85 درصد به‌دست آمد. متوسط میزان نیترات رها شده از SMZ در اندازه میلی‌متر توسط آب دیونیزه 92/6 میلی‌مول در کیلوگرم بود، در حالی‌که این میزان در محلول‌های واجذب با قدرت‌های یونی 03/0، 1/0 و 3/0 مولار به‌ترتیب به 68/14، 71/22 و 91/34 میلی‌مول در کیلوگرم افزایش یافت.

---

روی از عناصر کمیاب ضروری است که نقشی مهم در تغذیه موجودات زنده دارد. در هر اکوسیستم، رابطه‌ای معنی‌دار بین وضعیت روی در خاک‌های کشاورزی، گیاهان و انسان‌هاوجود دارد. این پژوهش به منظور شناسایی وضعیت روی در خاک‌ و دانه گندم در سه استان فارس، اصفهان و قم و نیز مدل‌سازی رابطه بین روی در دانه گندم با ویژگی‌های خاک و اکوسیستم کشاورزی انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه‌برداری تصادفی، 137 نمونه خاک و دانه گندم از زمین‌های کشاورزی منطقه جمع‌آوری گردید. تجزیه‌های آزمایشگاهی لازم بر روی نمونه‌های برداشت شده انجام گرفت. مدل‌سازی رابطه بین روی گیاه با ویژگی‌های اکوسیستم زراعی با استفاده از روش‌های تجزیه رگرسیونی کمترین مربعات و روباست صورت پذیرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که غلظت‌های اندازه‌گیری شده کل روی در محدوده نرمال (بین mg kg-1 149 -21 و به طور میانگینmg kg-1 2/75 ) بوده و غلظت‌های قابل عصاره‌گیری با DTPA روی تنها در۱۶٪ از خاک‌های مطالعه شده کمتر از حد بحرانی (mg kg-18/0) می‌باشند. غلظت روی دانه‌های گندم نمونه‌برداری‌شده از جنبه تغذیه گیاه غالباً بیشتر از حد کفایت ( بیش ازmg kg-1 24 در 80 درصد از نمونه ها) بود. اما زیاد بودن نسبت مولی فایتیک اسید به روی (بیش از 15) در بیش از 75 درصد نمونه‌های تجزیه شده نشان می‌دهد که قابلیت جذب روی در این نمونه‌ها برای مصرف ‌کنندگان عموماً کم است. روی قابل عصاره‌گیری با DTPA و فسفر قابل جذب خاک به عنوان متغیرهایی مهم و معنی‌دار به بیشتر مدل‌های رگرسیونی وارد شدند. تجزیه‌های رگرسیونی نشان داد که اکثر روابط به‌دست آمده بین غلظت روی گندم با روی خاک و تحت تأثیر سایر ویژگی‌های اکوسیستم زراعی با وجود زیاد بودن ضرایب تبیین، قدرت پیش‌بینی خوبی از خود نشان ندادند. این بدان معناست که عوامل دیگری غیر از موارد بررسی شده در این مطالعه بر جذب روی توسط گندم در این خاک‌ها اثر دارند.

---

استفاده از لجن فاضلاب به عنوان کود آلی در خاک‌های مناطق خشک و نیمه خشک ایران مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی آثار تجمعی و باقی‌مانده لجن فاضلاب شهری بر شکل‌های معدنی فسفر در خاک و ارتباط آنها با قابلیت دسترسی فسفر و عملکرد گندم در مقایسه با تیمار شاهد بود. بدین منظور سطوح 50 و 100 مگاگرم بر هکتار لجن فاضلاب ( به عنوان سطوح کوددهی) و تعداد یک، 3 و 5 مرتبه کوددهی (به عنوان دفعات کوددهی) در یک خاک آهکی به همراه تیمار شاهد در نظر گرفته شد. آزمایش در قالب طرح کرت‌های خرد شده با طرح پایه بلوک کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. نمونه‌های مرکب خاک در پایان سال پنجمین کوددهی از عمق 0-30 سانتی‌متری برداشت شد. نتایج نشان داد که با افزایش سطح و دفعات کوددهی مقدار دی‌کلسیم فسفات(Ca2-P)، اکتاکلسیم فسفات (Ca8-P)، آپاتایت (Ca10-P)، فسفات آلومینیوم (Al-P)، فسفات آهن (Fe-P) و فسفر قابل جذب خاک افزایش ولی مقدار فسفر محبوس شده(OC-P) کاهش یافت. آثار باقی‌مانده لجن در یک بار کوددهی سبب افزایش مقدار شکل‌های مختلف فسفر در مقایسه با تیمار شاهد گردید. به غیر ازOC-P، بین شکل‌های معدنی فسفر و فسفرعصاره‌گیری شده به روش اولسن، عملکرد گندم و جذب فسفر هم‌بستگی مثبت و معنی‌داری دیده شد. نتایج این تحقیق نشان داد کاربرد لجن فاضلاب در خاک سبب افزایش شکل‌های فسفر معدنی و قابلیت دسترسی فسفر شده است.

---

با وجود اهمیت مدیریت بقایای گیاهی در سیستم‌های زراعی اطلاعات کمی در مورد اثر این بقایا بر قابلیت جذب روی در خاک و غلظت این عنصر در دانه گندم وجود دارد. در یک پژوهش گلخانه‌ای در دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 87-1386، بقایای پنج گیاه زراعی کشت شده در تناوب با گندم شامل بقایای سورگوم (Sorghum bicolor L.)، آفتابگردان (Helianhtus annuus L.)، گلرنگ (Carthamus tinctorius L.)، لوبیای چیتی (Phaseolus vulgaris L.)و شبدر (Trifolium pretense L.) با یک خاک آهکی دچار کمبود روی (5/0 میلی‌گرم در کیلوگرم) مخلوط شد. هم‌چنین یک تیمار بدون بقایای گیاهی نیز به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. بعد از مخلوط کردن بقایای گیاهی با خاک داخل گلدان‌ها، بذور دو رقم گندم بک‌کراس‌روشن (به عنوان رقم روی-کارا) و کویر (به عنوان رقم روی- ناکارا) کشت شدند. نتایج نشان داد که کاربرد بقایای گیاهی باعث افزایش معنی‌دار درصد ماده‌آلی و غلظت روی و فسفر قابل جذب خاک شد. هم‌چنین کاربرد بقایای گیاهی سبب افزایش معنی‌دار غلظت روی دانه هر دو رقم گندم مورد مطالعه شد. بیشترین افزایش غلظت روی دانه در هر دو رقم گندم مورد مطالعه، در تیمار کاربرد بقایای سورگوم دیده شد. کاربرد بقایای گیاهی باعث کاهش نسبت مولی اسید فیتیک به روی به عنوان شاخص قابلیت جذب روی برای مصرف کننده در همه تیمارهای مورد مطالعه شد، با این وجود این نسبت در همه تیمارها بیشتر از 15 (حد بحرانی برای کیفیت دانه) بوده است. براساس نتایج این پژوهش، کاربرد بقایای گیاهی اگرچه باعث افزایش غلظت کل روی دانه شد، اما تأثیری بر قابلیت جذب روی برای مصرف کننده نداشت.

---

آلودگی محیط زیست به عناصر سنگین مانند سرب مشکلی جدی و روزافزون است. با توجه به نقش مهم گندم در تغذیه انسان، این پژوهش به‌منظور بررسی غلظت سرب در خاک و بذر گندم مزارع استان خوزستان انجام گرفت. بر این اساس، در سال زراعی 87-1386 از تعداد 100 مزرعه به روش وزنی، نمونه‌های خاک و بذر گندم جمع‌آوری شدند. برخی از ویژگی‌های خاک شامل بافت خاک، درصد کربنات کلسیم معادل، ظرفیت تبادل کاتیونی، کربن آلی، پ-‌هاش و هدایت الکتریکی خاک و هم‌چنین غلظت سرب کل خاک، سرب قابل جذب و سرب موجود در بذر گندم در نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که در هیچ یک از مناطق مطالعاتی، غلظت سرب خاک و بذر گندم، بالاتر از حد مجاز آلودگی (به‌ترتیب 50 و 300-30 میلی‌گرم بر کیلوگرم) نبود. منطقه ایذه با میانگین 01/0 میکرو‌گرم بر کیلوگرم، کمترین غلظت سرب و باغ‌ملک با میانگین 190 میکرو‌گرم بر کیلوگرم، دارای بیشترین غلظت سرب در بذر گندم بودند. میانگین غلظت سرب قابل جذب در کل منطقه مطالعاتی، 6/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود. غلظت سرب قابل جذب در خاک ارتباط منفی و معنی‌داری (*2/0- =r) با قابلیت هدایت الکتریکی خاک نشان داد. هم‌چنین غلظت سرب در بذر گندم با درصد کربنات کلسیم معادل ارتباط مثبت و معنی‌داری (**3/0=r) نشان داد. غلظت بالاتر سرب در بذر گندم نان نشان داد که گندم نان پتانسیل بالاتری در انباشت سرب نسبت به گندم دوروم دارد