مدل سازی میزان انباشتگی روی و عدم قطعیت آن در زمین‌های کشاورزی استان کرمانشاه

آب و خاک

مقاله 9، دوره 30، شماره 3 - شماره پیاپی 47، شهریور 1395، صفحه 968-983   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i3.43689

نویسندگان

شهاب احمدی دوآبی^{* 1}؛ مجید افیونی¹؛ مهین کرمی²؛ صفورا مرآتی فشی¹

¹دانشگاه صنعتی اصفهان

²دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

بررسی توازن جرمیفلز روی در خاک نه تنها از نظر آلودگی بلکه از نظر تغذیه ای نیز ضروری است. این مطالعه به منظور مدل سازی روند انباشت روی در خاک های کشاورزی استان کرمانشاه به کمک مقایسه توازن جرمی ورودی ها و خروجی ها و بررسی عدم قطعیت آن انجام گرفت. مدل ارزیابی شار جرمی(Mass Flux Assessment (MFA))به منظور مدل سازی روند انباشت عناصر به کمک روش تصادفی مبتنی بر توازن جرمی و با استفاده از ترکیب روش مربع لاتینو شبیه سازی مونت کارلو در اکوسیستم های زراعی شهرستان های کرمانشاه، سنقر، گیلان غرب، قصرشیرین، صحنه، سرپل ذهاب، کنگاور، پاوه و جوانرود به کار گرفته شد. به این منظور از اطلاعات زراعی شامل نوع محصول، سطح زیر کشت، عملکرد، نوع و تعداد دام‌ها، میزان مصرف کودهای شیمیایی، کمپوست و آفت‌کش ها، میزان فرونشست اتمسفری و هم چنین اطلاعات مرتبط با غلظت روی در گیاهان، انواع کودها و گرد و غبار استفاده شد.نتایج نشان داد که بیشینه انباشت روی در زمین های کشاورزی مورد مطالعه متعلق به شهرستان پاوه (با میانگین g ha-1yr-1 1172) و کمینه آن (تخلیه روی) متعلق به زمین های کشاورزی شهرستان کرمانشاه (با میانگینg ha-1yr-126-) بود. مقادیر انباشت محاسبه شده کمتر از مقدار بحرانی نرخ انباشت روی برای خاک های ایران (محاسبه شده برای 200 سال آینده) می باشد. مهم ترین مسیرهای ورود روی به زمین های کشاورزی شهرستان های مورد مطالعه، کودهای دامی و فرونشست اتمسفری است، در صورتی که در مقیاس استانی مهم ترین مسیرهای ورود به ترتیب کمپوست (61 درصد)، کودهای دامی (33 درصد) و فرونشست اتمسفری (5 درصد) است. بر اساس نتایج تجزیه عدم قطعیت مدل، کودهای دامی به‌عنوان مهم ترین مسیر مؤثر بر عدم قطعیت نرخ انباشت روی (79 درصد)در این مطالعه شناخته شدند.

کلیدواژه‌ها

خاک کشاورزی؛ روی، کرمانشاه؛ مدل سازی

مراجع

1- Afyuni M. 1993. The Development of Soil Standards of Iran.Department of Environment. I.R. Iran. (in Persian)

2- Afyuni M., Khoshgoftarmanesh A.H., Dorostkar V., and Moshiri R. 2007. Zinc and Cadmium content in fertilizers commonlyused in Iran. In International Conference of Zinc Crops, Istanbul, Turkey. pp. 24-28.

3- Ahmadi Doabi S., Afyuni M., Karami M.,and Khademi H. 2013. Dust deposition rates and the entry of heavy metals zinc and copper along the Kermanshah province. The 1st International Conference of IALE-Iran, Isfahan University of Technology, October 30-31. (in Persian with English abstract).

4- Ahmadi Doabi S., Afyuni M., Karami M., and Khademi H. 2014. Atmospheric deposition rates in Kermanshah province during 2013 spring and summer seasons. The 3rd National Conference on Wind Erosion and Dust Storms, Yazd University, Iran, January 15-16. (in Persian).

5- Amini M. 2004. Modeling heavy metal accumulation and assessing its uncertainty in agro-ecosystems of isfahan region. Soil Science Doctorate Thesis, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (in Persian with English abstract).

6- Bengtsson H., Oborn I., Jonsson S., Nilsson I. andAndersson A. 2003. Field balances of some mineral nutrients and trace elements in organic and conventional dairy farming, a case study at Ojebyn, Sweden. European Journal of Agronomy, 20: 101-116.

7- Burt R. 2004. Soil Survey Laboratory Methods Manual, Soil SurveyInvestigations, Report No. 42, Version 4.0, USDA, Natural ResourcesConservation Service, Lincoln, NE, USA, 700 Pages.

8- Dach J., and Starmans D. 2005. Heavy metals balance in polish and dutch agronomy: Actual state and previsions for the future. Agriculture Ecosystems and Environment, 107: 309 – 316.

9- Iman R.L., and Helton J.C. 1988. An investigation of uncertainty and sensitivity analysis techniques for computer models. Risk Analysis, 8: 71-90.

10- Jones Jr.J.B. 2001. Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis.CRC press, Boca Raton, FL, pp. 27-160.

11- Karami M. 2010. Modeling Zn fluxes from soil into selected crops and their dependence on soil, plant and land management factors under arid regions.Soil Science Doctorate Thesis, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (in Persian with English abstract).

12- Karami M., Amini M., Afyuni M., Khoshgoftarmanesh A.H., Keller A., Abdi A. and Schulin R. 2014. Agricultural zinc fluxes into soils and crops of central Iran at regional scale. Archives of Agronomy and Soil Science, 60: 437-456.

13- Keller A., Abbaspour K.C., and Schulin R. 2002. Assessment of uncertainty and risk in modeling regional heavy-metal accumulation in agricultural soils.Journal of Environmental Quality, 31: 175-187.

14- Keller A., and Schulin R. 2003. Modelling heavy metal and phosphorus balances for farming systems. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 66: 271-284.

15- Keller A., and Schulin R. 2003.Modelling regional-scale mass balances of phosphorus, cadmium and zinc fluxes on arable and dairy farms. European Journal of Agronomy, 20: 181-198.

16- Keller A., Von Steiger B., Van der Zee S.E.A.T.M., and Schulin R. 2001. A stochastic empirical model for regional heavy-metal balances in agroecosystems. Journal of Environmental Quality, 30: 1976-1989.

17- McBratney A.B., Santos M.M. and Minasny B. 2003. On digital soil mapping.Geoderma, 117: 3-52.

18- Moolenaar Simon W., Van Der Zee S.E. and Lexmond T.M. 1997. Indicators of the sustainability of heavy-metal management in agro-ecosystems. Science of the Total Environment, 201: 155-169.

19- Olsen S.R. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate.US Government PrintingOffice.

20- Prasad A.S., Halsted J.A. and Nadimi M. 1961.Syndrome of iron deficiency anemia, hepatosplenomegaly, hypogonadism, dwarfism and geophagia. The American Journal of Medicine, 31: 532-546.

21- Shamshiri S. 2012. Dust mapping using MODIS satellite data (Case study: Kermanshah province). Master of Science non-desertification thesis, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (in Persian with English abstract)

22- Shomar B.H. 2006. Trace elements in major solid-pesticides used in the Gaza Strip. Chemosphere, 65: 898-905.

23- Sparks D.L., Page A.L., Helmke P.A., Loeppert R.H., Soltanpour P.N., Tabatabai M.A., and Sumner M.E. 1996. Methods of soil analysis.Part 3-Chemical methods.Soil Science Society of America Inc.

24- Tiktak A., Leijnse A. and Vissenberg H. 1999. Uncertainty in a regional-scale assessment of cadmium accumulation in the Netherlands.Journal of Environmental Quality, 28: 461-470.

25- USEPA. 1998. Method 3051A. Microwave assisted acid digestion of sediments, sludge’s, soils and oils. U. S. EnvironmentalProtection Agency, Washington DC.

26- Von Steiger B., and Obrist J. 1993. Available databases for regional mass balances in agricultural land. In Soil Monitoring, p. 35-46. Brikhauser Basel.

27- Welch R.M. 1993. Zinc concentrations and forms in plants for humans and animals. In Zinc in Soil and Plants, p. 183-195.Springer Netherlands.

28- Yasrebi J., Karimian N., Maftoun M., Abtahi A., and Sameni A. M. 1994. Distribution of zinc forms in highly calcareous soils as influenced by soil physical and chemical properties and application of zinc sulfate. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 25: 2133-2145.

29- Yeganeh M. 2012. Modeling accumulation rates of heavy metals in surface soils of hamedan province and assessing its associated risk for human health. Soil Science Doctorate Thesis, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. (in Persian with English abstract).