علوم آب و خاک

---

افزایش فرسایش و تراکم خاک به واسطه کشت مداوم محصولات ردیفی و خاک‌ورزی فشرده از دلایلی است که سبب نگرانی و توجه بیشتر به روش‌های ‌خاک‌ورزی حفاظتی شده است. هدف از این تحقیق، ‌بررسی آثار کوتاه‌مدت (یک‌ساله) مدیریت‌های متفاوت بر ویژگی‌های فیزیکی یک خاک لوم شنی تحت کشت ذرت بود. تیمارها شامل سه سیستم خاک‌ورزی (بی‌خاک‌ورزی، NT؛ خاک‌ورزی با گاو آهن قلمی،CP و خاک‌ورزی با گاوآهن برگردان‌دار، MP) و سه سطح کود گاوی کاملاً پوسیده (صفر،30 و60 تن در هکتار) بودند. آزمایش در قالب طرح کرت‌های خرد شده انجام گرفت. سه تکرار از تیمارها به صورت بلوک‌های کامل تصادفی به کار رفت. هنگامی که 100 درصد پرچم‌های ذرت ظاهر شدند، ضریب آبگذری اشباع (K_s)، تخلخل کل (TP)، تخلخل درشت (Macro–P)، تخلخل ریز (Micro–P) خاک و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD) در لایه‌های مختلف خاک تا عمق 5/22 سانتی‌متر اندازه‌‌گیری شد. خاک‌ورزی و کود دامی دارای اثرات معنی دار بر Log[K_s]، TP، Macro-P و Micro-P بودند. سست و مخلوط شدن کامل خاک سطحی در روش MP، حجم و پیوستگی منافذ را افزایش داد و در نتیجه سبب افزایش K_s، TP، Macro-P و Micro-P نسبت به روش NT شد. افزایش Macro–P در سیستم CP احتمالاً سبب افزایش K_s نسبت به MP گردید. سیستم‌های کم‌خاک‌ورزی MWD را افزایش داده و افزایش کود آلی باعث افزایش MWD در تمامی تیمارهای خاک‌ورزی گردید. نتایج این تحقیق نشان دهنده اثرات مثبت کاربرد کود آلی (در دوره کوتاه‌مدت) بر ویژگی‌های منافذ و پایداری ساختمان خاک تحت خاک‌ورزی با گاوآهن برگردن‌دار و گاو‌آهن قلمی در این منطقه بود.

---

  خاک‌ورزی از جمله عوامل مدیریتی مهمی است که می‌تواند موجب تخریب یا بهبود ساختمان خاک شود. نوع ادوات خاک­ورزی و شکل چرخ ‌ها ی ماشین‌های کشاورزی موجب تغییر ساختمان خاک می‌ شود، لذا یک آزمایش مزرعه‌ای درمرکز تحقیقات کشاورزی همدان روی یک خاک Coarse Loamy Mixed Mesic Calcixerolic Xerocrepts جهت اندازه‌ گیری و بررسی اثرات خاک‌ورزی و تراکم ناشی از تردد چرخ ‌ها بر برخی از خصوصیات فیزیکی خاک انجام شد. تیمارها شامل دو روش خاک‌ورزی با گاوآهن برگردان‌دار و خاک‌ورزی حفاظتی (CP, MP) بود که با استفاده از سه تراکتور رایج در ایران [John Deer (J), Romany (R) and Massey Ferguson(MF)] اجرا شدند. محل تردد و بدون تردد از دیگر تیمارهای مورد بررسی در این تحقیق بودند. آزمایش به‌صورت کرت ‌ها ی خرد شده در قالب طرح بلوک ‌ها ی کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. نمونه ‌ها ی خاک در آخر فصل رشد گندم از محل تردد چرخ و محل بدون تردد از چهار لایه برداشت شد و از نظر چگالی ظاهری (BD) ، شاخص مخروطی (CI) و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD) مقایسه شدند. اثر هر دو روش خاک‌ورزی در روی BD در هیچ‌کدام از لایه‌ها معنی‌دار نبود، در حالی‌که، با افزایش عمق BD افزایش پیدا کرد. تردد چرخ‌ها موجب افزایش معنی‌دار BD نگردید، ولی با افزایش عمق اثر تراکم کاهش پیدا کرد. خاک‌ورزی حفاظتی به‌طور معمول، پایداری خاکدانه‌ها را افزایش داد که توسط MWD مورد ارزیابی قرار گرفت. شاخص مخروطی روندی مشابه BD داشت، با این تفاوت که به دلیل حساسیت بیشتر CI در محل تردد در تیمار CP بیشتر از MP بود. ولی چنین تفاوتی در محل بدون تردد مشاهده نگردید. هم‌چنین CI در محل تردد نسبت به بدون تردد به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. تراکتور جان دیر در دو لایه اول و دوم موجب افزایش معنی‌دار CI نسبت به MF گردید، ولی بین تراکتور R و J تفاوتی مشاهده نگردید. شخم با گاوآهن قلمی MWD را در محل بدون تردد افزایش داد که در لایه چهارم معنی‌دار شد. تردد چرخ ‌ها موجب افزایش معنی‌ دار MWD در لایه دوم گردید و در دیگر لایه‌ها تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد. در لایه سوم تراکتور رومانی موجب بهبود ساختمان خاک گردیده و MWD را به‌طور معنی‌داری افزایش داد. به‌طور کلی تراکتور رومانی موجب تخریب کمتر ساختمان خاک شده و روش‌های خاک‌ورزی بعضی از ویژگی‌های فیزیکی خاک را تغییر دادند.

---

استفاده از سیستم های مختلف خاک ورزی پس از تغییر ناآگاهانه و غیر علمی کاربری اراضی سبب تسریع تجزیه ماده آلی خاک شده و سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن را تحت تأثیر قرار می دهد. این امر به‌ویژه در اراضی حاشیه ای و مناطق پرشیب کوهستانی، عموماً سبب افزایش امکان تخریب و فرسایش خاک و در نتیجه جاری شدن سیل های ویرانگر می گردد. این پژوهش با هدف بررسی اثر تبدیل اراضی مرتعی به زمین های کشاورزی بر برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مانند چگالی ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها، مقدار ماده آلی و رسانایی الکتریکی خاک انجام گرفته است. بدین منظور از هشت منطقه در جنوب و جنوب غربی اصفهان از دو بخش مرتع دست نخورده و مرتع دست خورده و از دو لایه 0-15 و 15-30 سانتی متری، نمونه برداری خاک انجام شد. پس از انجام آزمایش های مربوطه، نتایج مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر کاربری اراضی مرتعی مورد مطالعه به کشاورزی در برخی از مناطق بر حسب نوع استفاده از اراضی پس از تغییر کاربری آنها (کشت دیم یا آبی، عملیات خاک ورزی و کوددهی) سبب افزایش تقریباً 39 درصدی در میزان ماده آلی خاک و در برخی نیز سبب کاهش 26 درصدی در میزان آن شده است. رسانایی الکتریکی خاک نیز در اثر این تغییر کاربری تقریباً 41 درصد افزایش یافت. در حالی که تغییر کاربری به کشاورزی سبب ایجاد اختلاف معنی دار آماری در ویژگی‌های میانگین وزنی قطرخاکدانه ها، وزن مخصوص ظاهری و واکنش خاک در دو لایه مذکور نشد. بنابراین به نظر می رسد که اگرچه در مناطق مورد مطالعه در این پژوهش، تغییر کاربری اراضی و انجام عملیات کشت و کار، تأثیر معنی داری از نظر آماری بر برخی از ویژگی‌های خاک نداشته است، ولی در نهایت می تواند موجب کاهش کیفیت و افزایش تخریب آن شده و پیامدهای نامطلوبی را به‌دنبال داشته باشد.

---

اثر ویژگی‌های ذاتی خاک بر پایداری ساختمان خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه‌های خاک (33 سری) از استان همدان به گونه‌ای انتخاب شد که دامنه گسترده‌ای از ویژگی‌های ذاتی و پایداری ساختمان خاک را دربرگیرند. دو شاخص پایداری ساختمان خاک شامل میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD) با استفاده از روش یودر و شاخص دبوت- دلینهیر (DDI) مورد استفاده قرار گرفت. پیش از آزمایش الک تر خاکدانه‌ها دو پیش- تیمار رطوبتی به صورت (مرطوب شدن سریع تا اشباع و مرطوب شدن آهسته تا مکش ماتریک kPa 30) اعمال گردید. روابط رگرسیون خطی و چندگانه بین MWD و DDI با ویژگی‌های ذاتی خاک (مقدار ماده آلی، رس، رس ریز، سیلت، شن، کربنات کلسیم، رسانایی الکتریکی و واکنش خاک) تعیین گردید. نتایج نشان داد که مقدار ماده آلی خاک بیشترین تأثیر را بر شاخص‌های ذکر شده داشت. پس از ماده آلی، رس، رس ریز و کربنات کلسیم به ترتیب تأثیرگذار بودند. مرطوب کردن سریع باعث خرد شدن بیشتر خاکدانه‌ها به علت انرژی تخریبی آن، محبوس شدن هوا و آماس غیریکنواخت خاک شد. در حالی که مرطوب شدن آهسته تفاوت خاک‌های با پایداری ساختمان کم را بهتر نشان داد. این پژوهش نشان داد پس از تأثیر ماده آلی، رس ریز عامل مؤثرتری نسبت به کل رس بر شاخص‌های پایداری ساختمان خاک است و هم‌چنین ضریب تبیین بالایی (75%< 2R) بین MWD و DDI وجود دارد و این دو شاخص برای ارزیابی پایداری خاکدانه‌ها در استان همدان پیشنهاد می‌شود.

---

ترکیبات آلی تولیدی توسط سیانوباکتری‌ها و نیز برخی ترکیبات پلیمری، نقش مهمی در خاکدانه‌سازی و افزایش پایداری ساختمان خاک‌های شنی بازی می‌کنند. در این پژوهش تأثیر پوسته‌های بیولوژیک و پلیمر پلی‌الکترولیت‌ آنیونی بر برخی خصوصیات یک خاک شنی در دو آزمایش مستقل بررسی شد. در آزمایش اول ابتدا تأثیر تیمارهای سیانوباکتری (Nostoc. sp، Phormidium.sp و ترکیب دو گونه) و 4 زمان بر تشکیل پوسته‌ها، کربن آلی، کربنات کلسیم، مقاومت به نفوذ و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها در خاک زیر پوسته‌ها بررسی گردید. تیمار ترکیب دو گونه با دوره زمانی 60 روز، با 2/2 درصد کربن آلی، 2/0 مگاپاسکال مقاومت به نفوذ، 7/96 درصد خاکدانه‌های درشت به‎عنوان تیمار برتر معرفی شد. در بخش دوم تأثیر تیمار برتر سیانوباکتری و زمان بر اندازه خاکدانه‌ها بررسی گردید. تیمار 60 روز با 7/96 درصد خاکدانه‌های درشت مؤثرترین تیمار بود. آزمایش دوم شامل 4 غلظت (صفر، 1، 2 و 4 درصد) پلیمر بود که تأثیر آنها بر مقاومت ساختمانی خاک شنی در سه عمق (1، 2 و 3 سانتی‌متر) مطالعه شد. تیمار 4 درصد با 6/0 مگاپاسکال مقاومت به نفوذ و 9/90 درصد خاکدانه‌های درشت، مؤثرترین تیمار بود. اختلاف معنی‌داری نیز بین مقاومت به نفوذ اعماق 1، 2 و 3 سانتی‌متر وجود داشت.

---

پایداری خاکدانه‌های خاک به‌عنوان یک شاخص کلیدی برای ارزیابی کیفیت و سلامت خاک مراتع درنظر گرفته می‌شود. بسیاری از عوامل و ویژگی‌ها مانند بافت، کربن آلی، آهک، نسبت جذب سدیم و رسانایی الکتریکی خاک بر پایداری خاکدانه‌های خاک مؤثرند. تأثیر این فاکتورها بر پایداری خاکدانه‌ها در 71 نمونه خاک در چهار منطقه (2 منطقه در مناطق نیمه‌خشک و 2 منطقه در مناطق خشک) از استان اصفهان بررسی شد. پایداری خاکدانه‌ها به‌روش الک تر اندازه‌گیری شد. برای بهینه‌سازی شرایط آزمایش برای خاک‌های مورد بررسی، سه زمان الک‌کردن (5، 10 و 15 دقیقه) به‌منظور اعمال تنش‌های هیدرومکانیکی متفاوت در آب استفاده شد و اثر آنها بر پایداری خاکدانه‌های 10 خاک انتخابی از بین خاک‌های مورد بررسی ارزیابی شد. پایداری خاکدانه‌ها با استفاده از شاخص‌های میانگین وزنی قطر (MWD) و میانگین هندسی قطر (GMD) خاکدانه‌ها محاسبه شد. پایداری خاکدانه‌ها در همه زمان‌های الک‌کردن با یکدیگر تفاوت معنی‌داری در سطح 1/0 درصد با یکدیگر نشان دادند. زمان 10 دقیقه الک‌کردن خاکدانه‌ها برای ارزیابی پایداری ساختمان خاک در این مناطق مناسب‌تر بود، زیرا در این زمان اختلاف بین پایداری ساختمانی خاک‌ها بهتر مشخص شد. از میان ویژگی‌های ذاتی خاک، مقدار کربن آلی بیشترین نقش را در پایداری خاکدانه‌های خاک در همه‌ی مناطق داشت. علاوه بر مقدار کربن آلی، رسانایی الکتریکی خاک در پایداری خاکدانه‌ها در مراتع مناطق استپی که شرایط خشک‌تری دارند، اهمیت بیش‌تری داشت. در مقایسه با توزیع نرمال و شاخص MWD، توزیع لوگ-نرمال و شاخص GMD بهتر توانستند توزیع اندازه خاکدانه‌ها را در مناطق مورد بررسی استان اصفهان نشان دهند. بنابراین ارزیابی و پایش پایداری خاکدانه‌ها و مقدار کربن آلی می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در خصوص روند تغییرات مثبت و منفی عملکرد مراتع در نتیجه انجام روش‌های مدیریتی فراهم نماید.