علوم آب و خاک

---

اطلاع از وضعیت حدود رطوبتی ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دایم،‍ در برنامه‌ریزی‌های آبیاری و مدیریت زراعی بسیار مهم است. تعیین دقیق این حدود با استفاده از دستگاه صفحه فشاری صورت می‌گیرد، لیکن این کار معمولاً وقت‌گیر بوده، و در عین حال امکانات مورد نیاز آن در همه آزمایشگاه‌ها یافت نمی‌شود. بنابراین، با تخمین این حدود از روی برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک، می‌توان اطلاعات مفیدی از توانایی نگهداری رطوبت خاک به دست آورد. در این مطالعه 23 نمونه خاک از نقاط مختلف استان‌های اصفهان و چهارمحال و بختیاری تهیه گردید. در انتخاب نمونه‌ها سعی شد دامنه وسیعی از انواع خاک‌های موجود برداشت گردد. پس از انتقال خاک‌ها به آزمایشگاه، درصد اندازه ذرات، درصد مواد آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، FC و PWP خاک‌ها با روش‌های مناسب اندازه‌گیری شد، و به کمک روش‌های رگرسیون یک متغیره و چندمتغیره (همراه با گزینش متغیر به صورت مرحله به مرحله)، رابطه FC و PWP با سایر خصوصیات خاک بررسی گردید.

 نتایج نشان داد که FC با درصد شن، درصد ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک رابطه قوی دارد. به طوری که این سه ویژگی در مدل چندمتغیره وارد می‌شوند (**97/0=r) و سایر متغیرها وارد نمی‌گردند. هم‌چنین، PWP نیز با درصد سیلت، ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی رابطه معنی‌دار داشته، این سه متغیر وارد مدل می‌شوند (**95/0=r). آب قابل استفاده (AWC)، اگر چه با درصد شن، سیلت و رس رابطه معنی‌دار دارد، لیکن هنگام استفاده از مدل چند متغیره تنها شن وارد می‌شود (**82/0=r). به طور کلی، نتایج حاصله گویای آن است که برای تخمین FC و PWP این خاک‌ها می‌توان از سایر ویژگی‌های خاک استفاده نمود.

---

جهت کنترل بیولوژیکی بیماری پژمردگی آوندی میخک، ناشی از قارچ Fusarium oxysporum f.sp . dianthi، اثر آنتاگونیستی 141 باکتری جدا شده از فراریشه (ریزوسفر) میخک علیه قارچ بیمارگر به روش کشت متقابل مورد بررسی قرار گرفت. از این تعداد، 16 استرین دارای خاصیت آنتاگونیستی بودند که 7 استرین با بیشترین هاله بازدارندگی برای آزمون‌های بعدی انتخاب شدند. بر اساس آزمون‌های بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مرفولوژیکی استرین‌های E31 و E57 به عنوان Bacillus cereus، استرین‌های E76، E93، E102 و E121 به عنوان Bacillus subtilis و جدایه E130 به عنوان bv. III Pseudomonas fluorescens شناسایی شدند. در آزمون‌های آزمایشگاهی تمامی استرین‌ها نسبت به شاهد، با تولید متابولیت‌های فرار و متابولیت‌های مایع خارج سلولی از رشد میسلیومی بیمارگر جلوگیری کردند. این پدیده همراه با بعضی تغییرات مرفولوژیکی در هیف‌ها مشاهده گردید. متابولیت‌های استخراجی این استرین‌ها نیز باعث کاهش تعداد کنیدیوم و توانایی جوانه‌زنی کنیدیوم‌های بیمارگر شدند. در بررسی‌های صورت گرفته در شرایط کنترل شده با استفاده از خاک سترون و غیرسترون، تأثیر استرین‌های باکتریایی به دو روش آلوده‌سازی خاک و آغشته‌سازی ریشه به باکتری‌ها روی شدت بیماری، درصد گیاهان سالم و فاکتورهای رشدی مورد ارزیابی قرار گرفت. استرین‌های E57 و E121 به هر دو روش آلوده‌سازی خاک و آغشته‌سازی ریشه و جدایه E130 فقط به روش آغشته‌سازی ریشه، بیشترین تأثیر را در کاهش شدت بیماری و افزایش درصد گیاهان سالم از خود نشان دادند. استرین‌های E57 و E121 و E130 نسبت به شاهد به طور معنی‌داری وزن خشک گیاه را افزایش دادند. بیشترین وزن خشک در روش آلوده‌سازی خاک مربوط به جدایهE57 و در روش آغشته‌سازی ریشه مربوط به جدایهE130 بود.

---

در این تحقیق، تأثیر نماتود مولد گره ریشه Meloidogyne javanica، بر میزان فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL) در ریشه گیاه گوجه فرنگی واریته Roma VF (مقاوم به قارچ و حساس به نماتود) در تعامل با عامل بیماری پژمردگی فوزاریومی گوجه فرنگی (Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici race 1 ) به روش تقسیم ریشه در دوگلدان مجاور (Split-root system) ارزیابی شد. در این تحقیق نشان داده شد که مایه‌زنی یک قسمت از ریشه گیاه به وسیله نماتود سبب بروز و تشدید بیماری فوزاریومی در قسمت دیگری از ریشه همان گیاه مایه‌زنی شده با قارچ می‌شود. به طوری که میزان بیماری در گیاهان تیمار در مقایسه با شاهد (بدون مایه‌زنی با نماتود) دارای اختلاف معنی‌دار بود. در این تحقیق هم‌چنین نشان داده شد که نماتود نه تنها قادر به کاهش فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز در محل فعالیت و تغذیه خود می‌باشد بلکه می‌تواند فعالیت این آنزیم را به میزان قابل توجهی در دیگر قسمت‌های ریشه نیز کاهش دهد. بررسی فعالیت آنزیم در گیاهان شاهد (بدون مایه‌زنی با نماتود ) نشان داد که القای فعالیت آنزیم در مقابل قارچ، به قسمت‌های دیگر ریشه گیاه سیستمیک می‌شود، ولی وجود نماتود در ریشه (در گیاهان تیمار) سبب کاهش معنی‌دار این آنزیم در گیاه می‌شود. فعالیت آنزیم در ریشه مایه‌زنی شده با نماتود با ریشه مایه‌زنی شده با قارچ در شاهد اختلاف بسیار معنی‌دار داشت.

---

پسته یکی از مهم‌ترین محصولات اقتصادی ایران بوده که عمدتاً در مناطق شور کاشته می‌شود. یکی از مهم‌ترین بیماری‌های پسته پژمردگی ورتیسیلیومی با عامل Verticillium dahliae بوده که از خاک و درختان پسته در برخی از مناطق پسته کاری جدا شده است. به منظور مطالعه تأثیر کلریدسدیم بر بیماری پژمردگی ورتیسیلیومی سه پایه متداول پسته (سرخس، بادامی زرند و قزوینی) در یک آزمایش گلخانه‌ای تأثیر چهار سطح کلریدسدیم (صفر، 1400، 2800 و 4200 میلی‌گرم NaCl در کیلوگرم خاک) در محیط آبکشت مورد ارزیابی قرار گرفت. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه‌ای کاملاً تصادفی با چهار تکرار انجام شد. سطوح مختلف کلریدسدیم قبل از مایه‌زنی با قارچ در محیط آبکشت روی ریشه نهال‌های ده هفته‌ای پسته اعمال شد. دو هفته پس از اعمال تیمارهای کلریدسدیم، مایه زنی نهال‌ها با انتقال آنها به خاک بکر حاوی 40 میکرواسکلروت V. dahliae در هر گرم خاک حاوی غلظت‌های مشابه کلریدسدیم انجام شد. در تیمارهای شوری پایه‌های سرخس و قزوینی به ترتیب بیشترین و کمترین کاهش وزن خشک و هم‌چنین غلظت یون‌های K، Na و Cl را در اندام هوایی و ریشه نشان دادند که بر این اساس، پایه‌های سرخس و قزوینی به ترتیب حساس‌ترین و متحمل‌ترین پایه به شوری بودند. هم‌چنین نتایج نشان داد که افزایش غلظت کلریدسدیم می‌تواند درصد کلنیزاسیون V. dahliae در ساقه و ریشه نهال‌های پسته را افزایش دهد. بیشترین درصد کلنیزاسیون ساقه و ریشه در غلظت 4200 میلی‌گرم کلریدسدیم در کیلوگرم خاک مشاهده شد. در هر سه پایه، برهمکنش کلریدسدیم و V. dahliae در مقایسه با تیمار قارچ به تنهایی و تیمارهای کلریدسدیم باعث کاهش وزن خشک و افزایش غلظت یون‌های K، Na و Cl در اندام هوایی و ریشه شد. در مجموع نتایج پژوهش حاضر نشان داد که تنش شوری قبل از مایه زنی با V. dahliae می‌تواند شدت پژمردگی ورتیسلیومی پسته را به خصوص در پایه‌های حساس به شوری افزایش دهد.

---

در این تحقیق برای بررسی اثر ماده اصلاحی ایگیتا بر رشد گیاه، وضعیت پژمردگی، امکان ادامه حیات گیاه، تعیین توانایی نگه‌داری و جذب رطوبت در خاک، دور آبیاری و میزان آب مصرفی، اقدام به کاشت گیاه آفتابگردان (Helianthus annuus L.) در سه نوع خاک سطحی با بافت رسی، لومی و شنی گردید. این آزمایش در قالب یک طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار که شامل ٤٥ تیمار بود، اجرا شد. تیمارهای اصلی شامل چهار سطح کاربرد ماده اصلاحی ایگیتا (٠٥/٠، ١/٠، ٢/٠ و ٣/٠ درصد وزنی) و یک تیمار شاهد بدون استفاده از این ماده، بودند. نتایج به‌دست آمده در این بررسی عبارت‌اند از: 1- افزودن این ماده به خاک باعث تغییراتی در درصد فازهای جامد، گاز و مایع موجود در خاک شده است. در این آزمایش با کاربرد ٠٥/٠، ١/٠، ٢/٠ و ٣/٠ درصد وزنی از ماده ایگیتا افزایش حجم قبل از کاشت بین 40ـ10 درصد برای خاک رسی، بین ٣٢- ٥ درصد برای خاک لومی و بین 37ـ9 درصد برای خاک شنی می‌باشد. ٢- در اثر کاربرد ایگیتا جذب عناصر غذایی (نیتروژن، فسفر و پتاسیم) افزایش یافت. بیشترین جذب عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم در خاک‌های رسی، لومی و شنی به ترتیب در مقادیر کاربرد 05/0، 1/0 و 3/0 درصد ایگیتا می‌باشد که این مقادیر در سطح اطمینان 90 درصد معنی‌دار می‌باشد. ٣- افزودن این ماده به خاک باعث افزایش ظرفیت نگه‌داری رطوبت و آب قابل استفاده در خاک شده و در نتیجه دور آبیاری زیاد می‌گردد. افزایش دور آبیاری در خاک رسی بین 130ـ30، در خاک لومی بین 120ـ60 و در خاک شنی بین 300ـ150 درصد است. مقدار صرفه‌جویی در مصرف آب، در خاک رسی 30 درصد، در خاک لومی 40 درصد و در خاک شنی حدود 70 درصد می‌باشد. ٤- افزودن ماده اصلاحی به خاک باعث به تعویق انداختن زمان پژمردگی گیاه گردید. در خاک‌های با بافت رسی و لومی با کاربرد ٣/٠درصد ماده اصلاحی زمان وقوع نقطه پژمردگی موقت به ترتیب از ٤ روز به ١٠ روز (١٥٠درصد افزایش)، و در خاک شنی از ٤ روز به ١٢ روز (٢٠٠درصد افزایش) تغییر یافته است. زمان وقوع پژمردگی دائم نیز در خاک رسی از ٨ روز به ١٢ روز (٥٠درصد افزایش)، در خاک لومی از ٧ روز به ١٢ روز (4/71 درصد افزایش) و در خاک شنی از ٩ روز به ١٤ روز (5/55 درصد افزایش) تغییر یافته است. بنابراین افزایش این ماده اصلاحی بین ٥٠ تا ٧١ درصـد زمان وقوع پژمردگـی دائم و بین ١٥٠ تا ٢٠٠ درصد زمان وقوع پژمردگی موقت را به تأخیر انداخته است.

---

گنجایش زراعی و نقطه پژمردگی دائم، از مهم‌ترین داده‌های مورد نیاز در مطالعات آبیاری مزارع می‌باشند که اندازه‌گیری آنها دشوار و وقت‌گیر است. با این وجود، می‌توان آنها را از روی برخی ویژگی‌های زودیافت خاک مانند بافت، ماده آلی و مقدار آهک با استفاده از توابع انتقالی خاک، با دقت قابل قبولی تخمین زد. به‌همین منظور پژوهشی برای بررسی دقت مدل شبکه عصبی ROSETTA با سطوح مختلف برای تخمین رطوبت‌های گنجایش زراعی و نقطه پژمردگی دائم و ایجاد توابع انتقالی رگرسیونی بین این نقاط رطوبتی و ویژگی‌های زودیافت خاک مانند: درصد رس، شن، سیلت، آهک و گچ در منطقه بردسیر کرمان انجام شد. نمونه‏برداری در 20 منطقه و به دو روش (دست‏نخورده برای تعیین چگالی ظاهری و دست‏خورده برای تعیین سایر ویژگی‌های خاک) و به تعداد 120 نمونه انجام و ویژگی‌های زودیافت و دیریافت مورد نظر تعیین گردیدند. نتایج نشان داد، ارتقای مدل شبکه عصبی از سطح پایین‌تر به سطحی بالاتر، نیازمند تعداد ورودی بیشتری بوده، در حالی که تخمین‌ها تقریباً مشابه بود. بدین معنی که در اکثر خاک‌ها، افزایش ارتقای سطح مدل و استفاده از ورودی‌های بیشتر، موجب افزایش قابل ملاحظه دقت پیش‌بینی‌های مدل نشد. هم‌چنین نتایج به دست آمده از ایجاد توابع رگرسیونی نشان داد، همبستگی بین نقطه پژمردگی دائم با درصد رس مثبت و معنی‌دار بود (83%= r) که بیانگر تأثیر زیاد رس بر این نقطه رطوبتی است. گنجایش زراعی با مقدار شن، همبستگی معنی‌دار و منفی(80%- = r) و با مقدار سیلت، همبستگی مثبت و معنی‌دار (76%= r) داشت.

---

در این پژوهش تأثیر شوری و سدیمی‌بودن آب بر توزیع اندازه منافذ و مقدار آب قابل استفاده برای گیاه در دو خاک آهکی رسی و لوم رسی شنی بررسی شد. خاک‌ها با تیمار‌های ترکیبی شامل 16 آب با کیفیت متفاوت (مقادیر EC برابر 5/0، 2، 4 و 1-dS m 8 و مقادیر SAR برابر 1، 5، 13 و 18) اشباع شده و پنج بار تر و خشک شدند. سپس مقدار رطوبت در مکش‌های ماتریک 0 (θs)، 10 (10θ)، 100 و cm 300 (θFC) و cm 15000 (θPWP) اندازه‌گیری شد. تفاوت‌های 100θ یا 300θ با 15000θ برابر آب قابل استفاده، θs با 10θ برابر تخلخل درشت، 10θ با 100θ برابر تخلخل میانه، و 100θ برابر تخلخل ریز در نظر گرفته شد. تخلخل اولیه دو خاک یکسان بود ولی مقدار بیشتر شاخص‌های توزیع اندازه منافذ و θFC، θPWP و AWC را خاک رسی به علت ایجاد تخلخل بیش‌تر ناشی از آماس به خود اختصاص داد. با افزایش EC، منافذ میانه کاهش یافته و به منافذ درشت و ریز تبدیل شدند. هم‌چنین EC به دلیل کاهش ضخامت لایه پخشیده دوگانه و هم‌آوری ذرات خاک، باعث تبدیل منافذ میانه به منافذ درشت و در نتیجه کاهش θFC و از طرفی باعث ایجاد منافذ ریز جدیدی شد که θPWP را افزایش داد، و در کل منجر به کاهش AWC گردید. افزایش SAR منجر به تخریب و کاهش حجم منافذ میانه و تبدیل آنها به منافذ ریز شد ولی اثر معنی‌داری بر منافذ درشت نداشت. با افزایش SAR، θFC و θPWP به علت تخریب منافذ ساختمانی، آماس و پراکندگی رس‌ها و افزایش سطوح برای جذب آب، افزایش یافت که این افزایش برای θPWP شدیدتر و مشخص‌تر بود و در نتیجه AWC کاهش یافت. بنابراین گذشته از اثر ویژه (سمیت) یون سدیم برای گیاه، با افزایش SAR، آب خاک در دسترس گیاه هم کاهش یافت. با افزایش شوری آب آبیاری، اثر تخریبی SAR کاهش یافت و اثر کیفیت آب بر نگهداشت آب خاک رسی بیشتر بود.

---

کشت و کار با ایجاد تغییرات در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می‌تواند رطوبت قابل دسترس خاک که تابعی از شرایط فوق الذکر است را تحت تأثیر قرار دهد. به منظور بررسی تأثیر دست‌خوردگی خاک (کشت)‌ بر رطوبت حد ظرفیت مزرعه و نقطه پژمردگی دائم، توابع انتقالی پارامتریک در خاک‌های دست نخورده ایجاد شد تا به وسیله این توابع بتوان تغییرات رطوبت خاک‌های جفت تحت کشت آنها را پیش‌بینی کرد. بدین منظور 54 نمونه خاک از اراضی کشت نشده و جفت تحت کشت مجاور آنها در منطقه آبیک قزوین انتخاب و خصوصیات زودیافت آن شامل توزیع اندازه ذرات خاک، کربن آلی، کربنات کلسیم معادل، جرم مخصوص ظاهری، ظرفیت تبادل کاتیونی و واکنش خاک اندازه‌گیری شد. رطوبت با استفاده از دستگاه صفحات فشاری اندازه‌گیری شد. توابع پارامتریک با روش رگرسیون چندگانه خطی برای پارامترهای معادله ون گنوختن- معلم به‌دست آمده از نرم افزار RETC، در نواحی کشت نشده ایجاد شدند. با استفاده از این توابع، میزان رطوبت در نواحی تحت کشت برآورد و با مقادیر اندازه‌گیری شده مقایسه گردید. نتایج نشان داد که این توابع در نقطه پژمردگی دائم نسبت به حد ظرفیت مزرعه از ضریب هم‌بستگی بالاتری برخوردارند. به طوری که ضریب هم‌بستگی از 67/0 به 83/0 افزایش و هم‌چنین ریشه میانگین مربعات خطاها (RMSE) از 59/2 به 06/1 کاهش می‌یابد. و رطوبت قابل دسترس خاک را بیشتر از میزان واقعی برآورد می‌کنند.

---

در این تحقیق اثرات چند ماده آلی و یک سوپرجاذب رطوبت بر آب قابل استفاده و تأخیر در نقطه پژمردگی دائم یک خاک مربوط به فضای سبز شهر رشت بررسی شد. در مرحله انکوباسیون، 12 تیمار شامل شاهد (70 درصد حجمی خاک و 30 درصد کمپوست کود دامی) و مقادیر مختلفی از خاک، کمپوست زباله شهری، کمپوست کود دامی، ضایعات زیتون، برنج و یک سوپر جاذب رطوبت (A₂₀₀) در یک طرح کاملاً تصادفی استفاده شد. به‌منظور تهیه منحنی رطوبتی و تعیین رطوبت معادل ظرفیت زراعی و پژمردگی دایم از روش کاغذ صافی استفاده شد. سه تیماری که در آزمایش انکوباسیون، رطوبت قابل استفاده بیشتر داشتند و سبب تأخیر بیشتری در ایجاد نقطه پژمردگی دائم شدند به‌همراه تیمار شاهد در مرحله گلخانه استفاده شدند. در مرحله گلخانه در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی، اثر تیمارها و دور آبیاری (36، 72 و 168 ساعت) بر رشد گیاه لیزیماکیا بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین وزن خشک اندام هوایی در تیمار 30 درصد کمپوست زباله شهری و ضایعات برنج در دور آبیاری 36 ساعت دیده شد، اما در دور آبیاری 168 ساعت، وزن خشک کاهش یافت و بیشترین وزن خشک مربوط به تیمار سوپرجاذب بود. 

---