مدل سازی شار های انتقال روی از خاک به برخی گیاهان زراعی و تاثیر ویژگی های خاک، گیاه و عوامل مدیریت زراعی بر آن در مناطق خشک

روی از عناصر کمیاب ضروری است که از یک سو نقش مهمی در تغذیه گیاهان، جانوران و انسان داشته و از سوی دیگر به عنوان یک عنصر سنگین شناخته می شود که غلظت های زیاد آن منجر به ایجاد مشکلات زیست محیطی می شود. وجود رابطه معنی دار بین وضعیت روی در خاک های کشاورزی،گیاهان و انسان های یک اکوسیستم مشخص، اهمیت ویژه بررسی و کنترل وضعیت روی خاک های زراعی و نیز بررسی رابطه بین روی خاک و گیاه به ویژه در جوامع متکی بر غذاهای گیاهی را آشکار می سازد. این پژوهش به منظور شناسایی وضعیت روی در خاک های سه استان منطقه خشک و نیمه خشک ایران (فارس، اصفهان و قم)، مدل سازی رابطه بین روی در گیاهان گندم و برنج با ویژگی های خاک و اکوسیستم کشاورزی، شناسایی شارهای مهم روی از خاک به گیاه، نیز مدل سازی روند انباشت روی در خاک های کشاورزی منطقه و بررسی عدم قطعیت آن انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه برداری تصادفی، 222 نمونه خاک و گیاه (گندم و برنج) از زمین های کشاورزی سه استان فارس، اصفهان و قم جمع آوری گردید. تجزیه های آزمایشگاهی لازم بر روی نمونه های برداشت شده انجام گرفت. همچنین اطلاعات مورد نیاز از نقشه های قابل دسترس بارندگی، درجه حرارت و تبخیر و تعرق پتانسیل سالیانه، زمین شناسی، واحدهای فیزیوگرافیک، توپوگرافی، dem و رده بندی خاک استخراج شدند. مدل سازی رابطه بین روی خاک با ویژگی های اکوسیستم زراعی و نیز رابطه بین روی گیاه با ویژگی های مذکور با استفاده از روش های تجزیه رگرسیونی کمترین مربعات و روباست صورت پذیرفت. مدل mfa به منظور محاسبه شار ورودی روی از خاک به گیاه و نیز مدل سازی روند انباشت روی در خاک های زراعی به کمک روش تصادفی مبتنی بر توازن جرمی و با استفاده از ترکیب روش لاتین هایپرکیوب و شبیه سازی مونت کارلو در اکوسیستم های زراعی منطقه مورد مطالعه به کار گرفته شد. به این منظور از اطلاعات زراعی شامل نوع محصول، سطح زیر کشت، عملکرد، نوع و تعداد دام ها، میزان مصرف کودهای شیمیایی، کمپوست و لجن فاضلاب و همچنین اطلاعات مرتبط با غلظت روی در گیاهان و انواع کودها استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که غلظت های اندازه گیری شده کل و قابل عصاره گیری با dtpa روی تنها در %16 از خاک های مطالعه شده کمتر از حد بحرانی می باشند. غلظت روی دانه های گندم نمونه برداری شده از جنبه تغذیه گیاه غالبا بیشتر از حد کفایت بود. اما زیاد بودن نسبت مولی فایتیک اسید به روی در بیش از 75 درصد نمونه های تجزیه شده نشان می دهد که قابلیت جذب روی در این نمونه ها برای مصرف کنندگان عموماً کم است. تجزیه های رگرسیونی نشان داد که روی کل خاک در مقیاس ناحیه ای می تواند در مزارع گندم تابعی از ماده مادری، سیستم تناوب زراعی، شرایط دیم یا آبی بودن، نیتروژن کل و فسفر کل و در شالیزارهای برنج تابعی از واحد فیزیوگرافیک، فسفر کل و درصد رس در نظر گرفته شود. اکثر روابط به دست آمده بین غلظت روی گندم و برنج با روی خاک در مقیاس منطقه و تحت تأثیر سایر ویژگی های اکوسیستم زراعی با وجود زیاد بودن ضرایب تبیین، قدرت پیش بینی خوبی از خود نشان ندادند. این امر به پیچیدگی زیاد سیستم مورد مطالعه و روشن نبودن برخی عوامل مهم موثر بر انتقال روی از خاک به گیاه برمی گردد. مقایسه نتایج محاسبات شار جرمی روی از خاک به دانه های گندم و برنج نشان داد که شار روی از خاک به دانه گندم در دامنه g ha-1yr-1 28/158 - 15/62 و به دانه برنج در دامنه g ha-1yr-1 16/120 - 95/68 قرار دارد. نتایج حاکی از انباشت مقدار قابل توجهی روی در زمین های کشاورزی شهرستان های مورد مطالعه و به ویژه نجف آباد (g ha-1yr-1 3009) می باشد. کودهای حیوانی و شیمیایی مهم ترین مسیرهای ورود روی به زمین های کشاورزی (و در اثر فعالیت های کشاورزی)، و کود های حیوانی مهم ترین مسیر موثر بر عدم قطعیت نرخ انباشت روی در منطقه مورد مطالعه را تشکیل می دهند.