آب و خاک

چکیده افزایش جمعیت و تقاضا برای غذا تغییراتی را در عملیات‌های کشاورزی و بالا رفتن مصرف نهاده‌هایی چون سوخت، برق، کودهای شیمیایی و سموم به همراه داشته است. این پژوهش به تحلیل و مقایسه مصرف آب و انرژی در تولید برنج، ذرت علوفه‌ای و سیب‌زمینی در شهرستان‌های درود، کوهدشت و ازنا در استان لرستان در سال 1403 می‌پردازد. جامعه آماری شامل هزار کشاورز فعال در تولید این محصولات در شهرستان‌های مذکور بوده و حجم نمونه بر اساس فرمول کوکران (با سطح اطمینان 95 درصد و میزان خطای 7 درصد)، 188 نفر برآورد گردید. مقایسه مصرف انرژی ورودی در محصولات سیب‌زمینی، برنج و ذرت علوفه‌ای نتایج متفاوتی را نشان داد به‌طوری‌که، سیب‌زمینی با 123048 مگاژول بر هکتار، بیشترین و ذرت علوفه‌ای با 98644 مگاژول، کمترین میزان مصرف انرژی را دارند. همچنین، ذرت علوفه‌ای با 85/60 درصد بالاترین وابستگی نسبی به انرژی سوخت را دارد، در حالی‌که این نسبت برای برنج 50 درصد و سیب‌زمینی 17/58 درصد است. این یافته بر اهمیت تفکیک منابع انرژی برای درک بهتر الگوهای مصرف در محصولات مختلف تأکید دارد. مقایسه اجزای انرژی ورودی، حاکی از بالابودن سهم سوخت فسیلی در همه محصولات است؛ بیشترین درصد سوخت در ذرت علوفه‌ای (85/60 درصد) و بیشترین میزان عددی مربوط به سیب‌زمینی (09/715084 مگاژول در هکتار) است. پس از سوخت فسیلی، ماشین‌آلات کشاورزی با متوسط سهم 30 درصد و کودهای شیمیایی با میانگین 10 درصد در رتبه‌های بعدی قرار دارند. از نظر مصرف انرژی آب آبیاری، برنج (28/9 درصد) و ذرت علوفه‌ای (06/2 درصد) به‌ترتیب بیشترین و کمترین میزان را دارند. نتایج فوق تأکید می‌نماید که ارتقاء کارایی مصرف انرژی در بخش کشاورزی کشور نیازمند راهکارهایی از جمله استفاده از فناوری‌های نوین آبیاری، اصلاح شیوه‌های مصرف نهاده‌ها، آموزش بهره‌برداران و توسعه کشاورزی پایدار و دانش‌بنیان است.

چکیده نور یکی از مؤلفه‌های مهم رشد در گیاه بوده و تولید ماده خشک تابعی از نور جذب شده و کارایی مصرف نور است. به‌منظور بررسی تأثیر تنش کمبود رطوبت بر کارایی جذب و مصرف نور سه رقم لوبیا قرمز آزمایشی به‌صورت اسپلیت پلات بر پایه طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی طی سه سال (1400 تا 1402) اجرا شدند. تیمارها شامل آبیاری به‌عنوان عامل اصلی (۱۰۰، 80 و 60 درصد نیاز آبی) و ارقام لوبیا قرمز (افق، یاقوت و درخشان) به‌عنوان عامل فرعی بود. جهت اعمال تیمارهای آبیاری حجم آب مصرفی با استفاده از روش تشتک تبخیر محاسبه شد. مقادیر آب آبیاری در هر تیمار به‌ترتیب 68۰۰، ۵4۴۰ و ۴0۸۰ متر مکعب در هکتار برای سال ۱۴۰۱ و 72۰۰، ۵76۰ و ۴32۰ متر مکعب در هکتار برای سال 1402 تعیین شد. نتایج نشان داد محتوای حجمی رطوبت خاک در تیمارهای آبیاری و ارقام مورد بررسی تغییرات متفاوتی داشت. تنش شدید رطوبت باعث کاهش شاخص سطح برگ، وزن خشک کل و عملکرد دانه شد. بالاترین کارایی مصرف نور در مرحله رویشی و زایشی برای رقم‌ یاقوت در مقایسه با سایر ارقام به‌ترتیب به میزان 36/1، 54/0 گرم بر مگاژول بود. در سال 1401 در مقایسه با سال‌های دیگر به علت پائین­تر بودن میانگین دمای طول دوره رشد (27 درجه سانتی­گراد)، صفات اندازه­گیری شده مقادیر بالاتری داشتند. صرف‌نظر از سال، بالاترین عملکرد دانه (5/192 گرم در متر مربع) متعلق به رقم افق در شرایط آبیاری مطلوب و پائین­ترین عملکرد دانه (9/80 گرم در متر مربع) متعلق به رقم درخشان در شرایط تنش شدید رطوبت بود. بطورکلی رقم افق باتوجه‌به فرم بوته ایستاده و زودرسی علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف آب، به‌دلیل عملکرد بالاتر، مناسب مناطقی است که با کمبود آب مواجه هستند.

چکیده  
کمبود آب به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی در بخش کشاورزی، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک، ضرورت بهینه‌سازی مصرف آب در تولید محصولات استراتژیک مانند چغندرقند را دوچندان کرده است. تعیین الگوی آبیاری بهینه که بتواند همزمان اهداف عملکردی، فنی و اقتصادی را تأمین کند، نیازمند رویکردی جامع و چندبعدی است. روش‌های سنتی ارزیابی که اغلب بر یک یا چند شاخص محدود متمرکزند، قادر به ارائه تصویری کامل از تبادلات بین معیارهای مختلف نیستند. در این راستا، روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره (MCDM) با قابلیت درنظرگیری همزمان و سازشی شاخص‌های کمی و کیفی، ابزاری کارآمد برای اولویت‌بندی گزینه‌های مدیریتی محسوب می‌شوند. روش ویکور (VIKOR) به‌عنوان یکی از روش‌های سازشی معتبر، با محاسبه نزدیکی هر گزینه به راه‌حل ایده‌آل، امکان انتخاب گزینه‌ای را فراهم می‌کند که بیشترین رضایت گروهی را در بین معیارهای متعارض به ارمغان آورد. بنابراین، پژوهش حاضر با به‌کارگیری این روش نوین، به ارزیابی تأثیر ضرایب مختلف تخلیه مجاز رطوبت خاک (MAD) بر سیستم آبیاری چغندرقند می‌پردازد. این پژوهش طی دو سال زراعی در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات خاک و آب کشور (کرج) انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تیمار آبیاری بر اساس ضرایب درصد تخلیه مجاز رطوبت خاک (40%=MAD، %60=MAD و 80%=MAD) و در چهار تکرار اجرا گردید. داده‌های مربوط به تبخیر-تعرق، عملکرد ریشه، بهره­وری آب، انرژی و شاخص‌ اقتصادی جمع‌آوری و مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تیمار با 60 درصد تخلیه رطوبت خاک با ایجاد تعادل بهینه بین معیارهای عملکردی (عملکرد ریشه و بهره­وری آب)، فنی (بهره‌وری انرژی) و اقتصادی (نسبت سود به هزینه)، به‌عنوان گزینه برتر در شرایط نرمال منابع آب شناسایی شد. در سال اول، این تیمار با شاخص ویکور (2971/0=Q) و در سال دوم با شاخص ویکور (1463/0=Q) در رتبه اول قرار گرفت. این تیمار در سال اول با عملکرد 35/36 تن در هکتار و بهره­وری آب 07/5 کیلوگرم بر متر مکعب و در سال دوم با عملکرد 4/45 تن در هکتار و بهره­وری آب 8/5 کیلوگرم بر متر مکعب، تعادل مناسبی بین معیارهای عملکردی و اقتصادی ایجاد نمود. تحلیل حساسیت با روش مونت کارلو نیز پایداری این برتری را با احتمال 94/85 درصد در سال اول و 100% درصد در سال دوم تأیید کرد.

چکیده تنش خشکی از جمله تنش‌های فیزیکی است که به‌عنوان مهم‌ترین عامل محدودکننده رشد و تولید گیاهان زراعی در اکثر نقاط جهان شناخته شده است. تنش خشکی نه تنها ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و رشد گیاه را دگرگون می‌کند، بلکه بر ویژگی‌های زیستی خاک نیز تأثیر می‌گذارد. با توجه به این‌که بیشتر مناطق ایران در اقلیم خشک و نیمه‌خشک قرار گرفته و با در نظر گرفتن مزیت‌های باکتری‌های محرک رشد در کاهش تنش‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها، در این پژوهش تأثیر باکتری‌های ریزوسفری محرک رشد در کاهش تنش خشکی در گیاه گوجه‌فرنگی و ویژگی‌های زیستی خاک بررسی شد. آزمایشی گلخانه‌ای به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل چهار سطح تنش خشکی شامل 40، 60، 80 و 100 درصد رطوبت مزرعه و پنج سویه باکتری شامل B19 (Lysinibacillus sphaericus)، B60 (Bacillus sp.)، B103 (Lysibacillus sp.)، B124 (Achromobacter sp.) و GB03 (Bacillus subtilis) بودند. همچنین یک تیمار شاهد (بدون باکتری و بدون تنش خشکی) نیز در نظر گرفته شد. به‌منظور اعمال تیمارها، گلدان­های 4 کیلوگرمی با استفاده از خاک زراعی عبور داده شده از الک 4 میلی‌متر آماده شدند. ریشه‌های نشای گوجه­فرنگی قبل از انتقال به گلدان­های اصلی با توجه به تیمار مربوطه با باکتری­های ریزوسفری محرک رشد به‌مدت 20 دقیقه آغشته و سپس نشاء­ها به گلدان اصلی انتقال داده شدند. به‌منظور اطمینان از استقرار گیاه، همه گلدان­ها به‌مدت 3 الی 4 هفته آبیاری شدند. در ادامه دوره کشت، با اندازه‌گیری رطوبت خاک به روش وزنی، تنش خشکی مورد نظر اعمال شد. ویژگی‌های تعداد گل، وزن تر بخش هوایی و ریشه، مقاومت روزنه­ای، وزن تر میوه و مقدار پرولین آزاد برگ اندازه­گیری شدند. همچنین ویژگی‌های زیستی خاک شامل معدنی شدن کربن آلی، کربن زیست‌توده میکروبی، تنفس برانگیخته و کسر متابولیک پس از برداشت گیاهان در خاک تعیین شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که هر پنج سویه باکتری استفاده شده، باعث افزایش معنادار وزن تر اندام هوایی، تعداد گل و وزن میوه شدند. مقدار پرولین آزاد در برگ افزایش معناداری نسبت به تیمار شاهد (عدم تلقیح) داشت. نتایج نشان داد، مقدار مقاومت روزنه­ای کاهشی معنادار، نسبت به تیمار شاهد (عدم تلقیح) داشت. همچنین سویه­های استفاده شده باعث بهبود کیفیت ویژگی‌های بیولوژیک خاک شدند، به‌طوری‌که تنفس پایه، تنفس برانگیخته و کربن زیست‌توده میکروبی افزایشی معنی‌داری داشتند، اما کسر متابولیک کاهشی معنی‌داری نسبت به تیمار شاهد (عدم تلقیح) نشان داد. از بین پنج سویه به کار گرفته شده، سه سویه B19، B60 و B103 بیشترین تأثیر را در کاهش اثرات تنش خشکی نشان دادند. شرایط تنشی مختلف از جمله تنش رطوبتی حاکم بر کشاورزی ایران، موجب کاهش رشد و عملکرد محصولات کشاورزی می‌شود، بنابراین استفاده از مایه تلقیح حاوی ریز جانداران از جمله باکتری­های ریزوسفری محرک رشد که فعالیت آن‌ها در بهبود شرایط تنش به اثبات رسیده، دارای اهمیت فراوان است.

چکیده آلودگی خاک به فلزات سنگین به‌ویژه کادمیوم از چالش‌های جدی زیست‌محیطی است به‌نحوی‌که حذف آن از خاک دشوار و پرهزینه می‌باشد. این پژوهش با هدف ارزیابی اثرات ترکیبی عوامل زیستی و شیمیایی بر بهبود کارایی سورگوم علوفه ای در پالایش خاک‌های آلوده به کادمیوم انجام شد. آزمایش در شرایط گلخانه‌ای در قالب طرح کاملاً تصادفی به‌صورت فاکتوریل با چهار تکرار اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل سه سطح باکتری محرک رشد (بدون باکتری، پانتوئه آگلومرانس و سودوموناس فلورسنس)، دو سطح مایکوریزا (بدون مایکوریزا و مایکوریزا) و دو سطح EDTA (بدون EDTA و با EDTA) بود. خاک با سولفات کادمیوم با غلظت ۴۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم آلوده شد و صفات مورفولوژیکی (زیست‌توده، ارتفاع بوته، مساحت برگ)، غلظت فلز در گیاه و خاک، فاکتورهای انتقال و تجمع زیستی و شاخص تحمل اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که بیشترین تأثیر معنی‌دار مربوط به تیمار باکتری سودوموناس فلورسنس و EDTA بوده است، زیست‌توده بخش هوایی و ریشه و همچنین شاخص تحمل به نحو معنی‌داری تحت تأثیر تیمارها قرار نگرفتند، اما تیمار EDTA باعث افزایش معنی‌دار ارتفاع بوته به میزان 12 درصد نسبت به شاهد شد. مساحت برگ نیز با کاربرد باکتری‌ها به طور معنی‌دار تا 5/25 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت. غلظت کادمیوم در اندام هوایی با تیمار ترکیبی سودوموناس فلورسنس و EDTA به‌طور معنی‌دار و به میزان 91 درصد نسبت به شاهد بیشتر شد، غلظت کادمیوم در ریشه نیز در تیمار مذکور 84/73 درصد نسبت به شاهد بیشتر شد. غلظت کادمیوم قابل جذب خاک با تیمار ترکیبی سودوموناس فلورسنس و EDTA به‌طور معنی‌دار 7/44 درصد کاهش یافت و فاکتور انتقال با این ترکیب بیش از سه برابر شاهد بود. تجمع زیستی کادمیوم در ریشه نیز با تیمار ترکیبی سودوموناس فلورسنس و EDTA 66/216 درصد افزایش معنی‌دار نسبت به شاهد نشان داد. این یافته‌ها بیانگر پتانسیل بالای ترکیب باکتری و EDTA در افزایش جذب و انتقال فلز برای گیاه‌پالایی می باشد و می‌تواند در مدیریت پایدار خاک‌های آلوده به فلزات سنگین کاربرد داشته باشد.

چکیده ناحیه خزری یکی از غنی‌ترین اکوسیستم‌های جنگلی ایران است که نقش مهمی در پایداری زیست‌محیطی و چرخه عناصر غذایی دارد. با این حال، تخریب ناشی از فعالیت‌های انسانی موجب کاهش پوشش گیاهی و اختلال در عملکرد زیستی خاک شده است. از آنجاکه مشخصه‌های ریشه و فعالیت آنزیم‌های خاک شاخص‌های حساسی نسبت به تغییر کاربری اراضی هستند، این پژوهش با هدف بررسی اثر تخریب و احیای پوشش گیاهی بر ویژگی‌های ریشه و فعالیت‌های آنزیمی خاک در ناحیه خزری انجام شد. مطالعه در حوزه کلارآباد (غرب مازندران) و در هفت نوع کاربری شامل جنگل طبیعی، جنگل‌کاری آمیخته با گونه پلت- توسکا، جنگل‌کاری خالص با گونه پلت، جنگل‌کاری خالص با گونه توسکا، جنگل‌کاری با گونه غیر‌بومی سکویا، جنگل مخروبه و رویشگاه علف‌زار انجام گرفت. در هر رویشگاه سه قطعه یک‌هکتاری انتخاب و نمونه‌برداری خاک در سه عمق صفر تا10، 10–20 و 20–30 سانتی‌متر انجام شد. هم‌زمان نمونه‌های ریشه از عمق صفر تا30 سانتی‌متر برداشت گردید. بدین منظور در هر یک از رویشگاه‌های مورد مطالعه 12 نمونه ریشه و 36 نمونه خاک از سه عمق مورد مطالعه برداشت و جهت تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه انتقال داده شد. ویژگی‌های ریشه، عناصر غذایی ریشه و فعالیت آنزیم‌های خاک با روش‌های استاندارد اندازه‌گیری و تحلیل آماری کلیه داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه ۲۲ انجام شد. همچنین از تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای بررسی روابط بین پوشش گیاهی، مشخصه‌های ریشه و فعالیت‌های آنزیمی خاک در عمق‌های مختلف استفاده شد. طبق نتایج پژوهش حاضر بیشترین زی‌توده ریزریشه و درشت‌ریشه و نیز بالاترین مقادیر عناصر غذایی ریزریشه در رویشگاه جنگل طبیعی مشاهده شد، در حالی‌که نسبت کربن به نیتروژن ریشه‌ها در جنگل مخروبه بیشینه بود. فعالیت آنزیم‌های اسیدفسفاتاز، آریل‌سولفاتاز و اینورتاز در جنگل طبیعی و در عمق سطحی خاک بیشترین مقدار را داشت و بیشترین فعالیت اوره‌آز در رویشگاه احیاشده با توسکا ثبت شد. در تمامی رویشگاه‌ها با افزایش عمق خاک، فعالیت آنزیم‌ها کاهش یافت. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که تخریب و تغییر کاربری اراضی با کاهش پوشش گیاهی موجب افت زی‌توده ریشه و فعالیت آنزیم‌های خاک می‌شود، در حالی‌که رویشگاه‌های طبیعی و احیاشده از عملکرد زیستی مطلوب‌تری برخوردارند. بنابراین، مشخصه‌های ریشه و فعالیت آنزیم‌های خاک شاخص‌های مناسبی برای ارزیابی اثرات تخریب و موفقیت برنامه‌های احیای پوشش گیاهی در جنگل‌های ناحیه خزری محسوب می‌شوند.