آب و خاک

چکیده اکوسیستم­های جنگلی از مهم‌ترین بوم‌سازگان خشکی هستند و نقش کلیدی در تعادل محیط­زیستی و ارائه خدمات اکوسیستمی دارند. پایداری این اکوسیستم­ها وابسته به کیفیت خاک و توان زیستی رویشگاه (کیفیت رویشگاه) است و تحت تأثیر عوامل محیطی مانند توپوگرافی، پوشش گیاهی و فعالیت‌های انسانی قرار دارند. بنابراین با هدف بررسی کمی شاخص کیفیت خاک و کیفیت رویشگاه تحت تأثیر عواملی مانند ارتفاع، جهت دامنه و تراکم تاج‌پوشش، این پژوهش در جنگل‌های زاگرس (کوه شلم، شرق ایلام) با دامنه ارتفاعی 1500 - 2150 متر انجام شد. نمونه­برداری در 60 توده جنگلی در سه طبقه ارتفاعی (پایین‌بند (۱۷۵۰–۱۸۵۰ متر)، میان‌بند (۱۸۵۰–۱۹۵۰ متر) و بالا‌بند (۱۹۵۰–۲۰۵۰ متر از سطح دریا))، دو جهت جغرافیایی (شمالی و جنوبی) و دو کلاس تاج‌پوشش (کمتر و بیشتر از 25 درصد) انجام شد. از هر توده، نمونه‌های خاک از عمق 0 تا 15 سانتی‌متر برداشت و پس از ترکیب، خصوصیات خاک در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. برای محاسبه شاخص کیفیت خاک، از مدل استاندارد SQI-2 استفاده گردید که بر اساس نرمال‌سازی و وزن‌دهی به خصوصیات منتخب خاک عمل می‌کند. شاخص کیفیت رویشگاه نیز بر پایه مدل لگاریتمی نسبت ارتفاع درخت به لگاریتم سن درختان بلوط ایرانی به­عنوان گونه غالب رویشگاه برآورد شد. برای تحلیل ساختار فضایی شاخص‌ها، واریوگرام‌ها براساس مدل‌های کروی، نمایی، گوسی و خطی برازش داده شد و مناسب‌ترین مدل‌ها برای هر شاخص تعیین شدند. برای مدل‌سازی و تهیه نقشه‌های پراکنش مکانی، از روش‌های درون‌یابی کریجینگ (معمولی، ساده و عام)، کوکریجینگ و وزن‌دهی معکوس فاصله (IDW) استفاده شد. دقت این روش‌ها با استفاده از مقدار میانگین ریشه خطای برآورد استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت و بهترین روش برای هر شاخص انتخاب گردید. یافته‌های این پژوهش نشان داد که شاخص کیفیت خاک تابعی از جهت جغرافیایی، تراکم تاج درختان و طبقات ارتفاعی بود؛ به طوری که بیشترین مقدار آن در توده­های با تاج متراکم جهت شمالی- میان­بند (01/0±84/0) و کمترین مقدار آن در بالابند- دامنه جنوبی- تاج باز (03/0±60/0) مشاهده شد. شاخص کیفیت رویشگاه نیز با افزایش ارتفاع از سطح دریا کاهش یافت. بیشترین مقدار آن (08/2 ±26/25 متر) در دامنه شمالی- پایین‌بند- تاج متراکم و کمترین مقدار (79/0±51/16 متر) در دامنه جنوبی- بالابند- تاج باز ثبت گردید. بررسی آماری همبستگی میان شاخص کیفیت خاک و شاخص کیفیت رویشگاه نشان داد که این دو متغیر دارای رابطه مثبت و معنی‌داری هستند (58/0). این همبستگی در دامنه جنوبی (86/0) بسیار قوی‌تر از دامنه شمالی (36/0) بود. همچنین بررسی مدل‌های واریوگرام نشان داد که مدل کروی برای شاخص کیفیت خاک و مدل نمایی برای شاخص کیفیت رویشگاه مناسب‌ترین مدل­ها هستند. نتایج ارزیابی دقت روش­های درون­یابی نیز نشان داد که روش کریجینگ معمولی (12/1=RMSE) برای درون‌یابی شاخص کیفیت خاک و کریجینگ عام (04/1=RMSE) برای شاخص کیفیت رویشگاه دقیق‌ترین نتایج را ارائه دادند. این یافته‌ها بر اهمیت در نظر گرفتن هم‌زمان ویژگی‌های خاک و محیط در ارزیابی پتانسیل زیستی تأکید دارند. همچنین، تفاوت در الگوهای مکانی و ساختار فضایی این شاخص‌ها نشان می‌دهد که انتخاب روش مناسب مدل‌سازی مکانی ضروری است. این نتایج می‌توانند پایه‌ای برای مدیریت علمی، احیای هدفمند و برنامه‌ریزی پایدار جنگل‌های نیمه‌خشک زاگرس باشند.

چکیده زیست‌فراهمی فلزات سنگین به توزیع آنها بین بخش‌های محلول و جامد و بین اجزای بخش جامد بستگی دارد. به منظور بررسی توزیع شکل‌های شیمیایی روی در10 نمونه خاک استان خراسان رضوی با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی متفاوت و آلوده شده با ضایعات معدنی در 4 سطح (0، 500، 1000 و 1500 میلی‌گرم برکیلوگرم)، قبل از کشت گیاه گاوزبان، روش عصاره‌گیری متوالی تسیر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که روی بخش تبادلی، کربنات‌ها، متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، متصل به بخش آلی و باقیمانده به ترتیب 67/0، 38/13، 01/3، 12/11 و 82/71 درصد از روی کل خاک‌ها را تشکیل می‌دهند. در این خاک‌ها مقدار روی شبه‌کل و روی قابل استفاده گیاه به ترتیب بین 19/72 تا 56/116 و 98/6 تا 97/8 میلی‌گرم در کیلوگرم می‌باشد. اختلاف بین غلظت روی هر یک از شکل‌های شیمیایی، در انواع مختلف خاک و در سطوح مختلف آلودگی معنی‌دار شد. همبستگی درصد سیلت با روی تبادلی و روی جذب شده بوسیله ریشه منفی و معنی-دار شد. روی متصل به اکسیدهای آهن و منگنز با کربنات‌کلسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک همبستگی منفی و معنی‌داری داشت. همبستگی بین کربن آلی با روی تبادلی منفی و معنی‌دار شد. همبستگی pH با روی جذب شده بوسیله ریشه و اندام‌هوایی منفی و معنی‌دار شد. همبستگی میان شکل‌های شیمیایی روی با یکدیگر و با روی شبه کل، روی جذب شده بوسیله ریشه و اندام هوایی گیاه و روی قابل استفاده گیاه، بجز همبستگی میان شکل اکسیدها و تبادلی روی مثبت و معنی‌دار شد که بیانگر پویایی سیستم خاک می‌باشد. خاک های آلوده، شکل های شیمیایی روی ضایعات معدنی، ویژگی های خاک.

چکیده هیدروکربن های نفتی آلاینده های گسترده ای هستند که از طریق انتقال نفت خام، نگهداری، حوادث نشت نفتی و فرآیندهای تصفیه در پالایشگاه ها وارد خاک می گردند. آلودگی نفتی دارای اثرات اکولوژیکی بر روی خاک می باشد بطوری که ترکیب و تنوع جامعه میکروبی را بر هم زده و اثراتی نیز بر روی فعالیت ریزجانداران و آنزیم های خاک دارد. در این تحقیق جهت مطالعه اثر نفت خام بر روی جمعیت میکروبی خاک، دو نوع خاک متفاوت شامل خاک های صنعتی (مجاور تأسیسات نفتی و پتروشیمی شیراز) و جنگل تهیه و نمونه برداری شد و شش نوع میکروکازم طراحی گردید. هر خاک دارای سه میکروکازم با شرایط متفاوت شامل بدون آلودگی، آلوده به نفت و آلوده به نفت همراه با مواد غذایی نیتروژن و فسفر بود. شاخص هایی همچون جمعیت باکتری های هتروتروف، جمعیت باکتری های تجزیه کننده، آنزیم دهیدروژناز و میزان تجزیه نفت در مورد هر میکروکازم در یک دوره زمانی 120 روزه بطور جداگانه سنجش گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که بالاترین میزان باکتری های هتروتروف مربوط به خاک جنگل با ارزش 108 × 8 می باشد. بطور کلی تعداد باکتری های تجزیه کننده در خاک ها بطور قابل توجهی کمتر از تعداد کل باکتری های هتروتروف در خاک ها بود. کمیت باکتری های تجزیه کننده تا روز 60 آزمایش بصورت کاهشی و پس از آن تا انتهای آزمایش افزایش داشت. در بین سه نوع مختلف میکروکازم، میکروکازم آلوده به نفت همراه با افزودن منابع نیتروژن و فسفر بالاترین فعالیت آنزیمی دهیدروژناز را دارد. از لحاظ تجزیه زیستی نفت خام در خاک، بیشترین میزان تجزیه مربوط به خاک در میکروکازم صنعتی (95 %) بود. تحلیل آماری داده ها نشان داد که یک ارتباط معنی دار بین تعداد کل باکتری های هتروتروف که با روش MPN سنجیده شده با سایر شاخص های مورد بررسی وجود دارد. با بکارگیری نتایج حاصله از این تحقیق می توان بر حسب نوع خاک راهکارهای مناسبی جهت احیای زیستی آن ها پیشنهاد نمود.

چکیده چگونگی ارتباط شاخص های زیستی (معدنی شدن نیتروژن و تنفس میکربی) با برخی مشخصه های فیزیکوشیمیایی خاک، مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور 55 نمونه خاک از جنگل آموزشی - پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس در شرایط نسبتاً همگن و یکنواخت، انتخاب و روابط موجود بررسی گردید. نتایج همبستگی ساده بین شاخص های زیستی مورد بررسی با مشخصه های مختلف خاک بیانگر آنست که بین این شاخص ها و درصد رس، کربن آلی و نیتروژن کل همبستگی مثبت معنی داری وجود داشته در حالی که سایر مشخصه های مورد مطالعه (جرم مخصوص ظاهری، سیلت، شن و ظرفیت تبادلی کاتیونی) همبستگی معنی داری را ارائه نداده اند. استفاده از روش آماری تحلیل فاکتورها به شیوه تحلیل مؤلفه های اصلی گویای آن است که رفتار این دو شاخص زیستی در خاک شبیه به هم بوده و بوسیله عوامل مشابهی کنترل می شود. به منظور ریشه یابی ارتباط شاخص های زیستی مذکور با مشخصه های تاٌثیرگذار، تحلیل علیت بکار گرفته شد. مطابق با نتایج، بیشترین تاًثیر مستقیم بر روی مشخصه معدنی شدن نیتروژن به مشخصه نیتروژن (98/0) تعلق داشته در حالی که مشخصه کربن آلی اثر غیر مستقیم بالایی (91/0) را بر مشخصه مذکور داشت. در ارتباط با مشخصه تنفس میکربی نیز کربن آلی خاک بیشترین تاًثیر را داشت (89/0) و مشخصه نیتروژن کل بالاترین اثر غیرمستقیم (81/0) را ارائه داده است. می توان اذعان نمود که در ارتباط با معدنی شدن نیترون خاک، مشخصه نیتروژن و در ارتباط با تنفس میکربی خاک، مشخصه کربن آلی مهمترین مؤلفه های تاًثیرگذار می باشند.

چکیده عناصر سنگین ترکیباتی هستند که به طور طبیعی در خاک وجود دارند یا در نتیجه فعالیت‌های انسان وارد خاک می‌شوند. مهم‌ترین مسیر در معرض قرار گرفتن عناصر سنگین مصرف روزانه مواد غذایی است. پژوهش حاضر با هدف تعیین غلظت عناصر سنگین در خاک و برخی محصولات کشاورزی اطراف مناطق شهری و صنعتی زنجان و احتمال خطرپذیری از مصرف آنها انجام گردید. تعداد 75 نمونه خاک سطحی (عمق 0 تا 10 سانتی‌متر) و 101 نمونه از محصولات کشاورزی اطراف مناطق شهری و صنعتی برداشت گردید و تجزیه‌های آزمایشگاهی در نمونه خاک‌ها و گیاهان مختلف انجام شد. میانگین غلظت کل و قابل جذب عناصر به ترتیب برای مس 4/52 و 47/4، روی 8/264 و 15/23، سرب 7/105 و 81/16، نیکل 7/47 و 20/1 و کروم کل 7/21 میلی-گرم برکیلوگرم خاک به دست آمد. همچنین غلظت عناصر سنگین در گیاهان مختلف نشان داد که سبزیجات بیشترین سهم را در جذب و انباشت فلزات نشان می‌دهند. بالاترین مقادیر Zn (شاهی)، Pb (شوید)، Cu (تره)، Ni (ریحان) و Cr (ریحان) به ترتیب با غلظت‌های 25/150، 25/41، 13/23، 46/6 و 47/3 میلی‌گرم برکیلوگرم و کمترین مقدار فلزات مورد بررسی در میوه سیب و بذر گندم و جو مشاهده شد. به صورت کلی میزان جذب فلزات در گیاهان مختلف بدین صورت بدست آمد (Zn>>Pb>Cu>Ni>Cr). فاکتور تجمعی (BAF) فلزات در گیاهان به ترتیب Zn=Cu>Pb>>Cr>Ni حاصل شد. احتمال خطرپذیری (HQ) به بیماری‌های غیرسرطانی برای هر یک از عناصر (به جز سرب) در دو گروه سنی کودکان و بزرگسالان کم‌تر از یک به دست آمد که نشان می‌دهد مصرف‌کنندگان از این محصولات در محدوده امن از نظر تأثیرات سوء بیماری‌های غیرسرطانی قرار گرفتند. همچنین مقدار احتمال خطرپذیری کل (THQ) در کودکان بیشتر از بزرگسالان بدست آمد.

چکیده این پژوهش به منظور پیش بینی کلاس بندی الگوی تغییرات مکانی عنصر کادمیم با استفاده از شبکه عصبی LVQ4a2 در سطح استان گلستان انجام شد. داده‌های مربوط به غلظت کادمیم از طریق نمونه برداری از سطح منطقه مورد مطالعه و اندازه گیری کادمیم کل خاک به دست آمد. برای ارزیابی قابلیت شبکه عصبی LVQ4a2 در پیش بینی توزیع مکانی عنصر کادمیم از مقایسه آماری پارامترهایی مانند میانگین، واریانس، توزیع آماری رگرسیونی بین مقادیر پیش بینی شده مکانی توسط شبکه عصبی و مقادیر واقعی آنها و نیز معیار دقت کلاس بندی استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که در فاز آموزش و آزمایش تفاوت معنی دار در سطح 5 درصد بین میانگین، واریانس و توزیع آماری مجموعه داده‌های پیش بینی شده مکانی عنصر کادمیم و مقادیر واقعی آنها مشاهده نشد. بنابراین شبکه عصبی مصنوعی به خوبی توانست مدل داده‌های مکانی عنصر کادمیم را بیاموزد. نتایج به دست آمده نشان داد که شبکه عصبی آموزش دیده، دارای قابلیت بالایی در پیش بینی مکانی غلظت کادمیم در نقاط نمونه برداری نشده با دقت تشخیص مساوی صفر درصد بود. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی می‌تواند بطور مناسبی در تشخیص سطوح مختلف غلظت کادمیم خاک بکار برده شود.

چکیده خاک های جنگلی استان گیلان به دلیل وجود ماده آلی زیاد و ساختمان قوی دارای شرایط حاصلخیزی مطلوبی می باشند. این پژوهش با هدف بررسی اثر تبدیل اراضی جنگلی به باغ چای بر خصوصیات حاصلخیزی خاک، در چهار منطقه از استان گیلان که باغ چای و جنگل در مجاورت هم، در یک واحد فیزیوگرافی و با مواد مادری مشابه قرار گرفته اند انجام شد. از هر بخش سه نمونه به روش کاملا تصادفی از عمق 20 سانتی متری سطح خاک برداشته شده و ازت کل، پتاسیم و فسفر قابل دسترس، کلسیم، منیزیم تبادلی و نسبت C/N آنها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که 10 تا 40 سال پس از تغییر کاربری، مقادیر این عناصر تغییرات معنی داری در سطح یک درصد داشته است، هم چنین اثر منطقه روی این عناصر معنی دار شده است، یعنی در مناطق مختلف، تغییر کاربری اثرات متفاوتی بر خصوصیات مورد مطالعه دارد در صورتی که در نسبت C/N خاک تغییرات معنی داری را نشان نداد.