آب و خاک

چکیده طیف گسترده‌ای از گیاهان قادرند با قارچ‌های میکوریزا آربسکولار رابطه همزیستی برقرار کنند. این همزیستی سودمند حاصل مجموعه‌ای از تعاملات مولکولی و بیوشیمیایی بسیار پیچیده میان گیاه و قارچ است. برقراری این همزیستی از طریق تبادل پیام‌های شیمیایی ویژه‌ای آغاز می‌شود که هر یک از دو طرف برای شناسایی و برقراری ارتباط با دیگری ترشح می‌کنند و در نهایت به ایجاد یک ارتباط کارآمد منجر می‌گردد. با وجود این، شدت وابستگی گیاهان به قارچ‌های میکوریزا بسیار متفاوت است. هر گونه اختلال در فرآیندهای پیچیده فیزیولوژیک، بیوشیمیایی و مولکولی میان دو همزیست، می‌تواند به کاهش وابستگی میکوریزایی یا ناقص ماندن مسیر پیام‌رسانی در برقراری رابطه همزیستی و در نهایت عدم تشکیل آربسکول، که به‌عنوان قلب این همزیستی شناخته می‌شود، منجر شود. در "گیاهان نا میزبان" مسیر پیام‌رسانی مشترک بین قارچ و گیاه، مشابه گیاهان میکوریزایی آغاز می‌شود و تا مراحلی پیش می‌رود، با این حال، این مسیر به‌صورت ناقص متوقف شده و تشکیل آربسکول رخ نمی‌دهد. پیشرفت‌های اخیر در زیست‌شناسی مولکولی نشان داده است که مجموعه‌ای از ژن‌ها موسوم به "ژن‌های مسیر همزیستی مشترک" در شناسایی و برقراری همزیستی‌ نقش اساسی دارند. هر چند پیشرفت‌های حاصل در فناوری‌های زیستی افق‌های تازه‌ای را برای بهبود و تقویت همزیستی میکوریزایی گشوده است، با وجود این، هنوز چالش‌های زیادی در شناخت، گسترش و کاربرد آن‌ها وجود دارند. مقاله مروری-تحلیلی حاضر با هدف ارائه یک دیدگاه جامع و یکپارچه به بررسی سازوکارهای مختلف بیوشیمیایی، مولکولی و فنوتیپی دخیل در میزان وابستگی میکوریزایی گیاهان می‌پردازد. چنین دیدگاهی می‌تواند نقش مهمی در پیش‌برد کشاورزی پایدار و استفاده بهینه از منابع طبیعی ایفا نماید.

چکیده کلزا با داشتن بیشترین سطح زیر کشت در میان محصولات دانه‌روغنی در ایران، به‌دلیل مدیریت نامتعادل عناصر غذایی با محدودیت عملکرد مواجه است. در این مطالعه، با به‌کارگیری روش تشخیص خاک-گیاه و رویکردهای مدل‌سازی بیوژئوشیمیایی مبتنی بر شاخص‌های تشخیصی، کمبودهای عناصر غذایی در چهار منطقه کشاورزی-اکولوژیکی کشور (البرز، مرکزی، گلستان و اردبیل) بررسی شد. با تجزیه‌وتحلیل داده‌های ۱۲۰ مزرعه از طریق روش‌های انحراف از درصد بهینه (DOP) و شاخص تعادل تغذیه‌ای (NBI)، کمبود گسترده فسفر و روی در تمامی استان‌ها شناسایی گردید. قلیائیت خاک (5/8-5/7=pH) و محتوای کم کربن آلی (کمتر از ۴/۱درصد) به‌واسطه رسوب هیدروکسیدی و رقابت کاتیونی، تثبیت عناصر کم‌مصرف به‌ویژه روی (6/24- =DOP) و آهن (4/16- =DOP) را تشدید می‌کند. افزون‌براین، خاک‌های آهکی باعث تثبیت فسفر به‌صورت کانی‌های فسفات کلسیم می‌شوند. درحالی‌که خاک‌های غنی از رس در اردبیل، پتاسیم تبادلی (K) را حفظ کرده‌اند، اما به‌دلیل تثبیت بین‌لایه‌ای، کمبود منیزیم نشان دادند. مقادیر NBI برای مزارع کلزای مورد مطالعه از ۱۳۳ تا ۱۴۶ متغیر بود. فراتر از این حدود، عملکرد به ازای هر واحد افزایش NBI، ۱۲ تا ۱۸ درصد کاهش یافت که نشان‌دهنده هم‌افزایی عناصر غذایی است. تغییرات منطقه‌ای در مقادیر NBI به‌شدت با نتایج عملکرد مشاهده‌شده، همبستگی داشت. بررسی آماری آستانه‌های NBI برای کاهش عملکرد (133-146، 01/0 p<) نشان داد که نسبت‌های متعادل منیزیم به پتاسیم (2/8 :1) در اردبیل به عملکرد بهتر (۲۸۷۰ کیلوگرم در هکتار) کمک نمود؛ در حالی‌که عملکرد پایین‌تر استان مرکزی (۲۲۴۹ کیلوگرم در هکتار) با کمبود فسفر (39/11 میلی‌گرم در کیلوگرم) و مقادیر بالای NBI (بیش از ۱۳۸) مرتبط بود. این یافته‌ها بر اهمیت توجه به محدودیت‌های عناصر غذایی در خاک‌های آهکی تأکید دارد، زیرا بیش از ۷۵ درصد مزارع کلزای کشور با کمبود فسفر و روی مواجه‌اند. نتایج ما بر ضرورت به‌کارگیری راهبردهای مدیریت عناصر غذایی به‌صورت مکان‌ویژه برای بهبود پایدار عملکرد در اکوسیستم‌های کشاورزی کشور تأکید می‌نماید.

چکیده آلودگی هم‌زمان خاک‌های آهکی به کادمیم و سرب، با کاهش رشد، اختلال در فتوسنتز و تشدید آسیب اکسیداتیو[1]، تولید گندم را در مناطق خشک و نیمه‌خشک محدود می‌کند و از نظر زراعی و ایمنی غذایی اهمیت ویژه‌ای دارد. با این حال، کارایی کاربرد برگی توأم سیستئین و گلوتاتیون در تعدیل اختلال ردوکسی و کاهش تجمع فلزات در گندم کشت‌شده در خاک آهکی آلوده، به‌طور کامل روشن نشده است. این پژوهش با هدف ارزیابی اثر محلول‌پاشی برگی سیستئین و گلوتاتیون، به‌صورت انفرادی و توأم، بر کاهش تنش هم‌زمان کادمیم و سرب از طریق بهبود رشد، بازگردانی تعادل ردوکس گلوتاتیون و کاهش تجمع فلزات در گیاه گندم رقم فلات (Triticum aestivum L. cv. Falat) انجام شد. آزمایش به‌صورت گلدانی در گلخانه و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 5 تیمار و 3 تکرار انجام شد. کادمیم و سرب به‌ترتیب با غلظت‌های ۱۵ و ۳۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک اعمال شدند و اثر تیمارها بر زیست‌توده، غلظت کلروفیل کل، شاخص‌های آسیب اکسیداتیو، مؤلفه‌های ردوکس گلوتاتیون و غلظت فلزات در ریشه و اندام هوایی گیاه گندم بررسی شد. نتایج نشان داد که تنش فلزات سنگین، زیست‌توده خشک اندام هوایی را از 50/12 به 10/7 گرم در گلدان و غلظت کلروفیل کل را از 10/2 به 10/1 میلی‌گرم بر گرم وزن‌تر کاهش داد، در حالی‌که شاخص استرس اکسیداتیو (OSI) از 05/0 به 37/0 افزایش یافت و نسبت گلوتاتیون احیا به اکسید شده (GSH/GSSG) از 61/5 به 07/1 کاهش پیدا کرد. اثر تیمارها بر زیست‌توده، غلظت کلروفیل، مالون‌دی‌آلدئید، گلوتاتیون احیاشده، گلوتاتیون اکسیدشده، نسبت GSH/GSSG، شاخص استرس اکسیداتیو و غلظت کادمیم و سرب در ریشه و اندام هوایی در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود. تیمار توأم، بیشترین اثر را در افزایش زیست‌توده اندام هوایی و غلظت کلروفیل کل، کاهش مالون‌دی‌آلدئید، بهبود وضعیت گلوتاتیون و نسبت GSH/GSSG، و کاهش تجمع کادمیم و سرب در گیاه نشان داد و زیست‌توده را به 00/11 گرم در گلدان، غلظت کلروفیل را به 90/1 میلی‌گرم بر گرم و نسبت GSH/GSSG را به 00/6 رساند و هم‌زمان کادمیم ریشه را از 0/19 به 4/10 و سرب ریشه را از 5/25 به 5/12 میلی‌گرم بر کیلوگرم کاهش داد. با این حال، برتری این تیمار در همه شاخص‌ها یکنواخت نبود. در مجموع، محلول‌پاشی برگی ترکیبات تیولی، به‌ویژه تیمار توأم سیستئین و گلوتاتیون، راهبردی فیزیولوژیک و مؤثر برای کاهش تنش هم‌زمان کادمیم و سرب در گندم بود که عمدتاً از طریق بهبود هم‌ایستایی ردوکس[2] و کاهش تجمع فلز در بافت‌ها عمل کرد.
[1]- Oxidative damage [2]- Redox homeostasis

چکیده هدف از این تحقیق، برآورد مؤلفه­های هیدروگراف­های واحد حاصل از چند رویداد بارش-رواناب در حوضه آبریز سامیان واقع در استان اردبیل با استفاده از روش بهینه­سازی غیرخطی همراه با کاربرد توابع توزیع احتمال می­باشد. به‌منظور تعیین بهینه مقادیر پارامترهای توابع توزیع، از نرم­افزار Mathematica و روش برنامه­ریزی غیرخطی استفاده شد. در نهایت، هیدروگراف‌های رواناب مستقیم با استفاده از هیتوگراف‌های بارش مؤثر و هیدروگراف‌های واحد متناظر، محاسبه شده و با هیدروگراف‌های رواناب مستقیم مشاهده‌­ای مقایسه شدند. از معیارهای عملکرد ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE) و ضریب همبستگی (CC) برای بررسی توانایی توابع احتمال استفاده ‌شد. روش کلاسیک حداقل مربعات نیز برای استخراج هیدروگراف­های واحد استفاده شده و کارآیی آن با نتایج مدل بهینه‌سازی غیرخطی مقایسه می­شود. نتایج نشان داد که در دوره آزمون، با در نظر گرفتن مقادیر متوسط توابع عملکرد توزیع­ها در هر رویداد، توزیع­های لوگ نرمال (با متوسط خطای RMSE و MAE برابر 0134/0 و 01115/0 و متوسط CC برابر 823/0) و توزیع نرمال (با متوسط خطای RMSE و MAE برابر 0142/0 و 01275/0 و متوسط CC برابر 739/0) به‌ترتیب دارای پتانسیل بالا در تخمین هیدروگراف­های واحد حوضه می­باشند. خطاهای توزیع­های پیرسون و ناکاگامی در هر دو رویداد بیشتر از بقیه توزیع­ها بود. روش حداقل مربعات نیز مقادیر معیارهای عملکرد بهتری از همه توزیع­ها در هر دو رویداد نشان داد. بطور کلی، می­توان نتیجه گرفت که توزیع لوگ نرمال بهترین توزیع برای برآورد هیدروگراف­های واحد (به‌ویژه در برآورد شاخه بالارونده و زمان و دبی اوج) در حوضه آبریز سامیان می­باشد.

چکیده گردوغبار یکی از مهم‌ترین مخاطرات محیطی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است که می‌تواند از طریق کاهش تابش ورودی، رسوب ذرات بر سطح برگ‌ها، اختلال در فرآیند فتوسنتز و تشدید تنش‌های محیطی، سلامت پوشش گیاهی را تحت تأثیر قرار دهد. در این پژوهش، اثر رخدادهای گرد و غبار بر سلامت پوشش گیاهی استان خوزستان طی دوره ۲۰۰۱ تا ۲۰۲۳ با استفاده از داده‌های سنجش از دور بررسی شد. برای پایش شدت گردوغبار از عمق نوری آئروسل (Aerosol Optical Depth; AOD) و برای ارزیابی وضعیت پوشش گیاهی از شاخص نرمال‌شده تفاضلی پوشش گیاهی (Normalized Difference Vegetation Index; NDVI) و شاخص بهبود‌یافته پوشش گیاهی(Enhanced Vegetation Index; EVI) استفاده شد. پس از همگام‌سازی داده‌های ماهانه، ناهنجاری‌های NDVI،EVI و AOD محاسبه شد و رخدادهای شدید گرد و غبار بر اساس صدک‌های ۷۵ و ۹۰ شناسایی شدند. نتایج نشان داد که رابطه بین AOD خام و ناهنجاری‌های NDVI و EVI منفی اما ضعیف بود، در حالی‌که پس از حذف اثرات فصلی، شدت این رابطه افزایش یافت. به‌طوری‌که ضریب همبستگی ناهنجاری AOD با ناهنجاریNDVI و EVI به‌ترتیب برابر ۰.۳۰۷- و ۰.۲۸۱- به‌دست آمد. تحلیل فصلی نیز نشان داد که این رابطه در فصل بهار قوی‌تر است. همچنین نتایج تحلیل تأخیری و رخدادمحور بیانگر آن بود که پس از رخدادهای شدید گرد و غبار، افت شاخص‌های پوشش گیاهی می‌تواند در ماه‌های بعد نیز ادامه یابد. به‌طور کلی، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که افزایش غیرعادی گرد و غبار با کاهش نسبی سلامت پوشش گیاهی در خوزستان همراه است، اما تفسیر این رابطه باید با توجه به نقش سایر عوامل اقلیمی و زراعی مانند بارش، دما، رطوبت خاک، آبیاری و نوع کشت انجام شود.

چکیده خشک‌سالی در مناطق کشاورزی یکی از مهم‌ترین مخاطرات طبیعی مؤثر بر پایداری جوامع روستایی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران است. پیامدهای آن در قالب کاهش خدمات اکوسیستم، اختلال در معیشت و افزایش فشار بر منابع آب، به‌ویژه در استان فارس قابل مشاهده است. با وجود پژوهش‌های متعدد در زمینۀ ارزیابی خشک‌سالی، کاربرد شاخص‌های ترکیبی که بتوانند هم‌زمان ابعاد انسانی و محیطی تاب‌آوری را با استفاده از داده‌های عینی و در دسترس تحلیل کنند، در ایران محدود بوده است. هدف پژوهش حاضر، تحلیل تاب‌آوری اجتماعی در برابر خشک‌سالی با بهره‌گیری از شاخص ترکیبی LPCIEA در دو روستای محمدآباد و مجدآباد (شهرستان مرودشت، استان فارس) در بازۀ زمانی ۱۳۷۹ تا ۱۴۰۳ است. شش معیار کاربری اراضی، جمعیت، تنوع محصولات زراعی، سطح آبیاری، تحصیلات و سن اشتغال با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست و سنتینل، آمار رسمی و پیمایش میدانی کمّی‌سازی شدند. وزن‌دهی معیارها با تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) و مدل‌سازی با رگرسیون چندگانه انجام گرفت. یافته‌ها نشان داد از مجموع ۱۲ وضعیت تاب‌آوری ثبت‌شده، ۶ وضعیت در طبقه‌ی قرمز (بسیار پایین)، ۳ وضعیت زرد (متوسط رو به کاهش) و ۳ وضعیت سبز (مطلوب) قرار گرفته‌اند که بیانگر غلبۀ شرایط بحرانی در منطقه است. بر اساس ضرایب رگرسیونی، معیار «تنوع محصولات زراعی» با ضریب بتای 785/0 بیشترین تأثیر مثبت و معنی‌دار را بر تاب‌آوری داشته است (۰۱/۰>p) در حالی‌که معیار «تحصیلات» با ضریب 095/0 کمترین اثر را نشان داده است. ضریب همبستگی چندگانه (۹۹۵/۰=R) و آمارۀ دوربین-واتسون (۸۹۲/۱) حاکی از برازش قوی و عدم خودهمبستگی مدل است. نتایج بیانگر آن است که روستای مجدآباد به‌دلیل جمعیت بیشتر و فشار افزون‌تر بر منابع، در اولویت نخست اقدامات سازگاری و بهبود تاب‌آوری قرار دارد. بر این اساس، پیشنهاد می‌شود سیاست‌های حمایتی با هدف افزایش تنوع کشت، توسعۀ محصولات کم‌آب‌بر و مشارکت فعال جوامع محلی در نهادهای تصمیم‌گیری تدوین شوند. اقدامات پیشنهادی نشان داد ظرفیت سازگاری متفاوتی با خشک‌سالی نسبت به روستای مجاور در شرایط آب و هوایی مشابه نیاز است.