انباشت عناصر سنگین در خاک ها سبب ایجاد مشکلات زیست محیطی فراوانی در جهان گردیده است. این مطالعه، با هدف مدل سازی روند انباشت کادمیم همراه با بررسی اثر عدم قطعیت پارامترهای ورودی بر نتایج آن با لحاظ نمودن دو نوع توزیع پارامترهای ورودی (واقعی و یکنواخت) انجام شد. بدین منظور، روند انباشت کادمیم در خاک با استفاده از یک مدل تصادفی مبتنی بر توازن جرمی جریان های ورودی و خروجی و با روش نمونه برداری لاتین هایپرکیوب مدل سازی شد. برای مدل سازی، از اطلاعات زراعی 27 ساله منطقه مورد مطالعه، شامل منابع ورود کادمیم به خاک و خروجی آن از خاک استفاده شد. بررسی اثر پارامترهای ورودی بر عدم قطعیت نتایج مدل با استفاده از روش نمونه برداری لاتین هایپرکیوب و رگرسیون چندگانه انجام شد. برای مطالعه آلودگی، در سال زراعی 87-1386 در دوره رسیدگی گندم، از 250 مزرعه گندم در استان خوزستان به مساحت حدود 355 هزار هکتار با توجه به سطح زیر کشت گندم هر شهر و نیز الگوی پراکنش مزارع به روش وزنی نمونه برداری مرکب از خاک (20-0 سانتی متر) و گیاه صورت گرفت. غلظت کل و قابل عصاره گیری کادمیم خاک با dtpa و نیز غلظت کادمیم بذر و برخی ویژگی های خاک اندازه گیری شد. توزیع مکانی کادمیم خاک، کادمیم بذر و برخی ویژگی های مهم خاک با استفاده از روش کریجینگ بررسی شد. نتایج نشان داد با فرض توزیع واقعی پارامترهای ورودی مدل، بیشترین سرعت انباشت کادمیم در منطقه دزفول به میزان 38/14 و کمترین آن درمنطقه باغ ملک به میزان 00/3 گرم در هکتار در سال می باشد. با فرض توزیع یکنواخت پارامترها، بیشترین سرعت انباشت در منطقه بهبهان، به میزان 30/56 و کمترین در منطقه باغ ملک به میزان40/8 گرم در هکتار در سال بدست آمد. مطالعه عدم قطعیت پارامترهای ورودی بر نتایج مدل تصادفی، نشان داد که پارامتر مقدار کودهای فسفاتی، بیشترین اثر را بر عدم قطعیت خروجی مدل دارد. میزان غلظت کادمیم کل خاک در 95 درصد، غلظت کادمیم قابل جذب خاک در 25 درصد، و غلظت کادمیم بذر گندم در 95 درصد نمونه های خاک به ترتیب بیشتر از 80/0، 10/0، و 20/0 میلی گرم در کیلوگرم بود. از طرف دیگر، کادمیم کل خاک همبستگی معنی داری با درصد آهک، فسفر قابل جذب (01/0p<)، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربن آلی داشت (05/0p<). غلظت کادمیم بذر نیز با مقدار کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی (01/0p<) و کادمیم قابل جذب (05/0p<) خاک همبستگی معنی داری نشان داد. بررسی نقشه های کریجنیگ نشان داد که کادمیم کل خاک در مناطق جنوبی و غربی، کادمیم قابل جذب در مناطق شرقی و جنوبی، و کادمیم بذر در مناطق شرقی و برخی از مناطق جنوبی استان بیش از دیگر نقاط می باشد. چنین به نظر می رسد که مصرف کودهای شیمیایی فسفاتی، مدیریت کشت و کار منطقه (تناوب)، ویژگی های خاک، آلودگی های ناشی از جنگ و نوع رقم گندم از دلایل اصلی افزایش این عنصر درخاک و بذر گندم باشد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که مهم ترین مسیر ورود کادمیم به خاک مزارع گندم، مصرف بیش از نیاز کودهای فسفاتی کادمیم دار می باشد.

آلودگی خاک و تجمع فلزات سنگین در محصولات کشاورزی یکی از مهم ترین مسائل زیست محیطی است که زندگی انسان، گیاهان و حیوانات را تهدید می کند. سرب یکی از فلزات سنگین و از عوامل آلوده کننده محیط است که با ایجاد اثرات سمی شدید در انسان و دیگر جانداران نقش مهمی در آلودگی محیط زیست دارد به طوری که انباشت آن در خاک باروری خاک و کیفیت محصولات را تحت تأثیر قرار می دهد. این پژوهش، به منظور شناسایی وضعیت سرب در خاک و بذر گندم و مدل سازی روند انباشت این عنصر در خاک-های مزارع گندم استان خوزستان اجرا گردید. با استفاده از روش نمونه برداری تصادفی در سال زراعی 1389-1388، تعداد 100 نمونه جفتی خاک و بذر گندم از مزارع گندم شهرستان های اهواز، ایذه، باغ ملک، بهبهان، دشت آزادگان، دزفول، رامهرمز، شوش و شوشتر جمع آوری گردید. برخی از ویژگی های خاک شامل (بافت خاک، درصد آهک، ظرفیت تبادل کاتیونی، کربن آلی، پ- هاش و هدایت الکتریکی خاک)، غلظت کل و قابل عصاره گیری با dtpa سرب و غلظت سرب بذر در کل نمونه ها اندازه گیری شد. به منظور محاسبه روند انباشت سرب در خاک های زراعی تحت کشت گندم از مدل promas که مبتنی بر روش توازن جرمی است (دو روش توزیع واقعی و یکنواخت)، استفاده شد. بدین منظور از اطلاعات زراعی 27 ساله منطقه مطالعاتی شامل نوع محصول، سطح زیر کشت، عملکرد گندم، نوع و تعداد دام ها، میزان مصرف کودهای شیمیایی و همچنین اطلاعات مرتبط با غلظت سرب در گیاه و انواع کودها استفاده شد. نتایج توصیف آماری نشان داد میانگین غلظت سرب کل خاک و بذر گندم به ترتیب 13/57 و 0/052 میلی گرم بر کیلوگرم بود. در هیچ یک از مناطق مطالعاتی غلظت سرب خاک و بذر بالاتر از حد مجاز آلودگی (به ترتیب 50 و 300-30 میلی گرم بر کیلوگرم) نبود. مناطق ایذه با میانگین 19/4 و شوشتر با میانگین 9/8 میلی گرم بر کیلوگرم دارای بیشترین و کمترین غلظت سرب کل در خاک بودند. میانگین غلظت سرب قابل جذب در تمام منطقه مورد مطالعه به میزان 0/6 میلی گرم بر کیلوگرم تعیین شد. غلظت سرب بذر در منطقه ایذه کمترین و در باغ ملک (میانگین 0/19 میلی گرم بر کیلوگرم) بیشترین غلظت سرب اندازه گیری گردید. هیچ یک از گونه های سرب اندازه گیری شده با یکدیگر همبستگی نشان ندادند. مقایسه غلظت سرب در بذر گندم نان و دوروم نشان داد که گندم نان پتانسیل بالاتری در انباشت سرب نسبت به دوروم دارد. نتایج شبیه سازی روند انباشت با استفاده از مدل promas نشان داد که بیشترین میزان انباشت سرب در دو روش توزیع واقعی و یکنواخت به ترتیب در شهرستان های دزفول و بهبهان و به میزان 5/43 و 17/37 گرم بر هکتار در سال بود. کمترین میزان انباشت سرب در دو روش توزیع واقعی و یکنواخت، در شهرستان باغ ملک (به-ترتیب 1/01 و2/71 گرم بر هکتار در سال) مشاهده شد. ارزیابی کمی نتایج مدل نشان داد که کارایی هر دو توزیع جهت مدل سازی قابل قبول بوده و برآوردها توسط مدل حدود 84 درصد به واقعیت نزدیک است. به علاوه نتایج آنالیز حساسیت مدل نشان داد که این به مدل به تغییر در مقادیر کودهای فسفاته بسیار حساس بوده. مهمترین مسیر ورود سرب به خاک در دو روش توزیع واقعی و یکنواخت کاربرد کود دی آمونیوم فسفات می باشد.