رطوبتی، بلوط، خاک،، آمونیفیکاسیون، تیمار، چرخههای

ه به خاکهای جنگل بلوط با فواصل متفاوت از تنه درخت پس از دوره انکوباسیون ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 50
جدول3-11- تجزیه واریانس فرایندهای اندازهگیری شده در خاکهای جنگل بلوط با فواصل متفاوت از تنه درخت ….. 50
جدول3-12- اثر موقعیت خاک نسبت به تنه درخت بر فرایندهای اندازگیری شده ………………………………………………… 52
21198221744153پانزده
پانزده
جدول3-13- اثر تیمارهای رطوبتی بر فرایندهای اندازهگیری شده در خاکهای جنگل بلوط با فواصل متفاوت از تنه درخت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….55جدول3-14- ضرایب همبستگی بین فرایندهای اندازهگیری شده در خاکهای جنگل بلوط با فواصل متفاوت از تنه درخت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60
-112572-566287
جدول3-15- ضرایب همبستگی فرایندهای اندازهگیری شده با برخی خصوصیات خاکها ……………………………………. 73
جدول3-16- رگرسیون چند متغیره بین آرجینین آمونیفیکاسیون و پارامترهای اندازهگیری شده ………………………………. 74
1971408680528شانزده
0شانزده

-272061-502492
چکیده
نیتروژن که یکی از عناصر پر مصرف مورد نیاز گیاهان است، به شکل آلی و معدنی در خاکها وجود دارد. معدنی شدن نیتروژن در خاکها با تجزیه بقایای آلی و آمونیفیکاسیون آغاز میشود که طی آن نیتروژن موجود در بخش آلی خاک، توسط جمعیتهای هتروتروف خاک به شکل معدنی (NH3) تبدیل میشود و در خاک در حضور آب بهصورت آمونیوم (NH4+) در میآید. در ادامه روند معدنی شدن نیتروژن، آمونیوم توسط دو گروه از نیتریفیکاتورها به نیترات تبدیل میشود. در مرحله اول، ساخت نیتریت (NO2-) توسط نیتروزوموناس اتفاق میافتد و پس از آن نیتروباکتر نیتریت را به نیترات (-NO3) تبدیل میکند. فرایندهای معدنی شدن نیتروژن که ناشی از فعالیتهای میکروبی و آنزیمهای موجود در خاک است، به تنشهای محیطی پاسخ میدهد و بهعنوان شاخص و نشانگر برای کیفیت خاک و تنشهای محیطی به خاک مورد استفاده قرار میگیرد. چرخههای خشک و مرطوب شدن یکی از مهمترین رخدادهای رطوبتی خاک است که در اقلیمهای خشک و نیمه خشک رایج میباشد. این چرخهها بر فرایندهای مربوط به معدنی شدن نیتروژن اثر میگذارند. ریزش نامنظم برگ در زیر تاج پوشش درختان جنگل منجر به توزیع نامنظم مواد آلی در فواصل متفاوت از تنه درخت در خاک جنگل میشود و از این طریق بر معدنی شدن نیتروژن تاثیر میگذارد. همچنین تخریب جنگل و تبدیل آن به اراضی دیم میتواند بر فرایند معدنی شدن نیتروژن تاثیر داشته باشد. در این تحقیق اثر چرخههای خشک و مرطوب شدن بر فرایند معدنی شدن نیتروژن در دو آزمایش جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش اول، تاثیر چرخهها بر خاک جنگل بلوط و جنگل بلوط تخریب شده که به مدت چند دهه تحت کشت دیم قرار داشته است، مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش دوم، تاثیر چرخهها بر چهار خاک جنگل بلوط با فواصل متفاوت از تنه درخت (1، 2، 3و 4 متر) که از توزیع ناهمگن لاشبرگ برخوردار بودند، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، چهار تیمار رطوبتی شامل دو تیمار ثابت رطوبتی 5/0 و 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک و دو تیمار نوسان رطوبتی 5/0-1/0 و 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک، به مدت 90 روز و در دمای 25 درجه سانتیگراد به خاکها اعمال شد. این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار اجرا شد و پس از دوره انکوباسیون فرایندهای آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون، معدنی شدن نیتروژن و سرعت فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که بین تیمارهای رطوبتی در فرایندهای اندازهگیری شده تفاوت معنیدار وجود دارد. در هر دو آزمایش، بیشترین مقدار فراورده فرایندهای اندازهگیری شده مربوط به تیمار رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک بود و این نوع از نوسان رطوبتی نهتنها بهعنوان یک تنش برای فرایندهای اندازهگیری شده عمل نکرده است، بلکه افزایش در این فرایندها را در پی داشته است. در حالیکه تیمار نوسان رطوبتی3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک، برای فرایندهای آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و معدنی شدن خالص نیتروژن ایجاد محدودیت و تنش کرد. فرایند آمونیفیکاسیون بیشترین حساسیت و فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون کمترین حساسیت را به تیمارهای رطوبتی نشان دادند. بدین ترتیب بهترین فرایند جهت نمایش تمایز بین تیمارهای رطوبتی، فرایند آمونیفیکاسیون بود که بهخوبی تیمار نوسان رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک را از سایر تیمارهای رطوبتی متمایز ساخت. در آزمایش اول، بیشترین مقدار آمونیفیکاسیون در خاک جنگل بلوط و بیشترین مقدار نیتریفیکاسیون و معدنی شدن خالص نیتروژن در خاک جنگل بلوط تخریب شده مشاهده شد و بین جنگل بلوط و جنگل بلوط تخریب شده در فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون تفاوت معنیدار مشاهده نشد. در آزمایش دوم بیشترین مقدار فراورده فرایندهای اندازهگیری شده، در نزدیکترین خاک به تنه درخت (موقعیت1) که دارای بیشترین مقدار مواد آلی نسبت به دیگر خاکها بود، مشاهده شد.
center10101070کلمات کلیدی: چرخههای خشک و مرطوب شدن، معدنی شدن نیتروژن، تخریب جنگل و توزیع لاشبرگ در جنگل
-80010-441960
فصل اولمقدمه و بررسی منابع1-1- مقدمهدر تعریفی ساده میتوان خاک را بخش غیر سخت سطح زمین دانست که از چهار جزء معدنی، آلی، هوا و آب تشکیل شده است؛ این چهار جزء جدا از هم نبوده و بین آنها فعل و انفعال برقرار است. بیرس (1938) تشکیل خاک را فرایندی بسیار پیچیده دانست: “خاک حاصل کنش آب و هوا و موجودات زنده با مواد مادری و متأثر از ناهمواریهای موضعی در طول زمان میباشد. همچنین شرایط زهکشی نیز مهم بوده و توسط ناهمواریهای موضعی، جنس مواد مادری و لایهی سنگی، مقدار بارندگی، شدت نفوذ و رواناب کنترل میشود. بنابراین پنج عامل اصلی در تشکیل خاک مؤثر میباشند: مواد مادری، آب و هوا، فعالیتهای بیولوژیکی، توپوگرافی و زمان. این عوامل وابسته به یکدیگر بوده و تغییر در یک عامل میتواند باعث تغییر در دیگر عوامل شود” [22]. در خاک فرایندهای بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی اتفاق میافتد که از شرایط پیرامون خود بسیار تاثیرپذیر میباشند. علاوه بر این، چنین فرایندهایی برای بقای حیات کره زمین بسیار مهم بوده و در مقیاس وسیع، اختلال در یک فرایند میتواند نظم اکوسیستم آن منطقه را با تهدید جدی روبهرو کند. از طرفی گیاهان برای رشد نیازمند خاک بوده و از این طریق، خاک به طور غیرمستقیم بر تولید اکسیژن و غذا اثرگذار است. خاک همچنین در تنوع زیستی و فرایند تصفیهی آب شرکت میکند و نیز محل زندگی بخش عظیمی از جانداران میباشد که حلقههایی از چرخههای غذایی را شامل میشوند. همانطور که اشاره شد سیستم خاک منفصل از محیط اطراف خود نبوده و نسبت به آن مؤثر و متأثر میباشد. ممکن است اتفاقاتی در خاک یا محیطهای وابسته رخ دهد و عملکرد طبیعی سیستم خاک را مختل کند. این اتفاقات مختلکننده تنش نام دارند. تنشهای خاک میتوانند به صورت طبیعی و بدون دخالت انسان رخ دهند یا به صورت مصنوعی و حاصل فعالیتهای بشر باشند [146].

شکل1-1- محیط خاک
خاک یک اکوسیستم بسیار پیچیده است. اگرچه مطالعه ریز جانداران خاک مشکل و درک ما از آنها محدود میباشد، کاردون و گایج (2006) بیان میکنند که تنوع حیرت انگیز و اندازه کوچک اجتماعات این موجودات برای ما بیشتر آشکار شده است و کاوشها در سالهای اخیر نتایج چشمگیری داشته است [24]. جملات فوق تنها بخشی از پیچیدگی خاک در تشکیل و تکامل، فرایندها، حیات و تاثیرپذیری از محیط را نشان میدهد، ولی با بهرهمندی از نقاط روشن این سیستم پیچیده که تا حدی برای ما آشکار است میتوان به سوالاتی پاسخ داد که بیشک در آینده میتواند یاریدهندهی سایر محققان در حل سوالات نامتناهی خاک باشد.
1-2- شاخصهای کیفیت یا سلامت خاکدوران و پارکین (1994) ظرفیت خاک یک اکوسیستم یا کاربری جهت حفظ حاصلخیزی، ابقای کیفیت محیط و بهبود سلامت گیاهی و جانوری را کیفیت و سلامت خاک تعریف کردند [39]. در واقع، سلامت خاک و کیفیت خاک را میتوان مترادف دانست و بهجای یکدیگر بهکار برد. سرویس ملی حفاظت منابع طبیعی ایالات متحده، تعریفی مشابه از کیفیت خاک و سلامت خاک بیان کرده است، ولی به تعریف آن، دو وضعیت پویا و ذاتی را افزوده است. کیفیت ذاتی خاک اینگونه تعریف شده است: “بعدی از کیفیت خاک که وابسته به خصوصیات و ترکیبات طبیعی خاک بوده و متاثر از عوامل و فرایندهای خاکسازی میباشد و تاثیر بشر در آن دیده نمیشود.” درحالیکه کیفیت پویای خاک وابسته به خصوصیاتی از خاک است که با استفاده و مدیریت خاک توسط بشر، در طول زمان تغییر میکند. کیفیت خاک بهطور مستقیم قابل اندازهگیری نیست، اما خصوصیاتی از خاک که حساس به مدیریت و شرایط محیط میباشند میتوانند بهعنوان شاخص مورد استفاده قرار گیرند [4]. کیفیت پویای خاک میتواند پایداری و حاصلخیزی اراضی را تحت تاثیر قرار دهد. سرویس حفاظت منابع طبیعی ایالات متحده (1996) شاخصهای کیفیت خاک را به چهار دسته تقسیم میکند [94].
1-2-1- شاخصهای قابل مشاهدهاین نوع شاخصها ممکن است با چشم قابل رویت باشند یا اینکه در عکس منطقه مشخص شوند. دیده شدن خاک تحتانی، تغییر در رنگ خاک، خندقها، آبگرفتگی، رواناب، پاسخهای گیاهی، جابجایی خاک با باد نمونههایی از این نوع شاخص میباشند.
1-2-2- شاخصهای فیزیکی خاکاین شاخصها وابسته به آرایش ذرات جامد و فضای خالی بین آنها میباشد. عمق خاک، وزن مخصوص ظاهری، تخلخل، پایداری خاکدانهها، بافت، سله و فشردگی از جملهی این شاخصها هستند.
1-2-3- شاخصهای شیمیایی خاکاین شاخصها واکنش خاک، شوری، مواد آلی، غلظت فسفر، ظرفیت تبادل کاتیونی، چرخهی عناصر، غلظت عناصر آلودهکننده (رادیواکتیو، عناصر سنگین و…) و عناصر مورد نیاز برای رشد گیاهان را شامل میشود. شرایط شیمیایی خاک میتواند روابط گیاه با خاک، کیفیت آب، ظرفیت بافری، قابلیت دسترسی عناصر غذایی و آب به گیاهان و دیگر موجودات زنده، حرکت آلودهکنندهها را تحت تاثیر خود قرار دهد.
1-2-4- شاخصهای بیولوژیک خاکساختار و فعالیت جمعیت میکروبی خاک تا حد زیادی به وضعیت زیستگاه آنها وابسته است. درون این زیستگاه، میکروارگانیسمهای خاک در حال تغذیه، تنفس، رقابت، همیاری و پاسخ به تغییرات محیط میباشند. در حقیقت اکثر جمعیت میکروبی خاک ممکن است در حالت غیر فعال بهسر برده و آماده پاسخ بهشرایط اطراف باشند تا در صورت مطلوب بودن شرایط، به جمعیت فعال تبدیل شوند [120]. اجتماع زندهی خاک و زیستگاه آنها تحت تاثیر یک شبکه بههم پیوسته از تغییرات است که در اکوسیستمها متفاوت میباشد و ترکیب هر اکوسیستم در اجتماع میکروبی، تا حدی منحصربهفرد میباشد [138]. بهنظر میرسد زندگی گیاهی و جمعیت میکروبی خاک بیشتر تحت تاثیر دما و رطوبت خاک [122]، تغییرات ناشی از فصلها [84] باشد، همچنین اسیدیته و قلیاییت خاک نیز بر زندگی گیاهی و جانوری خاک اثرگذار است. در یک اکوسیستم مشخص، عمق خاک عامل اولیه برای انتخاب زیستگاه میکروبی بوده و خصوصیات کلیدی یک زیستگاه مانند سطوح اکسیژن و دسترسی به غذا و مواد معدنی، در طول پروفیل خاک تغییر میکند.

شکل1-2- تغییرات کربن و نسبت کربن به نیتروژن نسبت به تغییرات عمق در دو سایت رسوبی (Sed) و درجا(UB). اقتباس از موریتز (2008) [91].
موریتز (2008) اظهار داشت که دسترسی کربن با افزایش عمق، کاهش نشان میدهد (شکل1-2) [91]. ساختمان خاک مانند اندازه و استحکام خاکدانهها با عمق خاک تغییر کرده و بر زیستگاه جانداران خاک اثرگذار میباشد [102]. بیشترین ذخیرهی کربن جهان مربوط به کربن آلی خاک است [70]. در سرتاسر جهان، مقدار کربن ذخیره شده در یک متر بالای خاک دو تا سه برابر بیشتر از مقدار آن در گیاهان میباشد [16]. مطالعات پیرامون کربن و جمعیت میکروبی خاک اغلب در 20-30 سانتیمتری بالای خاک متمرکز شده است و بیشترین فعالیت میکروبی مربوط به همین بخش از پروفیل خاک میباشد [42]. شاخصهای بیولوژیکی خاک که مربوط به جمعیت زندهی خاک میباشد، بیشترین پاسخ یا تنش به شرایط محیطی را در خاک سطحی متحمل میشود. ساختار جمعیتهای میکروبی و روابط بین آنها، نوع فعالیت و محصول حاصل از این فعالیتها، تعداد جانوران قابل شمارش مانند کرم خاکی، تنفس میکروبی، شدت تجزیه مواد آلی و نظایر آن، از جمله شاخصهای بیولوژیک میباشند.
الف) فعالیتهای میکروبی
بخشی از فعالیت میکروبی خاک منجر به آزادسازی مواد غذایی برای گیاهان میشود. بنابراین فعالیتهای میکروبی در چرخههای بیوژئوشیمیایی از اهمیت حیاتی برخوردار هستند. فعالیتهای میکروبی توسط شرایط تغذیهای، دما، غلظت اکسیژن و قابلیت دسترسی به آب تنظیم میشود و میکروارگانیسمهای خاک برای انجام فعالیتهای خود در خاک نیازمند شرایط بهینه میباشند و انحراف از این شرایط، توده زنده میکروبی و فعالیت آنها را تحت تاثیر قرار میدهد. فرایندهایی مانند معدنی شدن نیتروژن و کربن یا ایموبیلیزاسیون آنها از جمله فعالیتهای میکروبی میباشد که میتوان بهعنوان شاخص تغییرات خاک مورد استفاده قرار گیرد [146].
ب) فعالیتهای آنزیمی
آنزیمهای خاک نقش مهمی در هر یک از فرایندهای تجزیهی مواد آلی و باز چرخ عناصر دارند. فعالیت این آنزیمها متاثر از شرایط مختلف محیطی (مانند دما، رطوبت، واکنش خاک، غلظت اکسیژن)، ساختار شیمیایی مواد آلی و موقعیت مکانی آنزیم در خاک میباشد [100]. فعالیتهای آنزیمی میتوانند بهعنوان شاخص تغییرات خصوصیات خاک، ناشی از

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *