بخشی از مقاله
چکیده
هدف از پژوهش اخیر بررسی اثر مدیریت مرتع بر جزء های کربن آلی خاک در حوزه آبخیز گنبد استان همدان می باشد. نمونه برداری از عمق 15-0 سانتی متری سه مدیریت مرتع تحت چرای کنترل شده، مرتع احیا شده و زمین تحت کشت گندم دیم انجام شد. کربن آلی کل، جزء هم اندازه شن و جزء هم اندازه سیلت و رس، جزء سبک و سنگین ماده آلی اندازه گیری گردیدند. نتایج نشان داد که کربن آلی کل، جزء هم اندازه شن و جزء سبک کربن آلی در کاربری مرتع بیشتر بوده و با تغییر کاربری به زمین کشاورزی به میزان 24/9، 89/7 و 67/8 درصد کاهش می یابند. تفاوت معنی داری در جزء سیلت و رس و جزء سنگین ماده آلی بین کاربری ها مشاهده نشد. نتایج حاکی از آن است که جزء هم اندازه شن و سبک ماده آلی شاخص های حساس و مناسبی برای بررسی تغییرات کاربری می باشند.
مقدمه
مواد آلی، مجموعه بقایای گیاهی و حیوانی است که جزءی از آن از پوسیدن مواد آلی و جزء دیگر آن از سنتز مواد آلی جدید تشکیل میشود . - Bohn et al., 1979 - بقایای گیاهی و جانوری، توده زنده میکروبی، ترشحات میکروارگانیسمها و ریشه گیاهان، پسابها و غیره ترکیبات آلی گوناگونی را وارد خاک میکنند. برخی از این ترکیبات مانند قندهای ساده، قندهای آمین دار، اسیدهای آمینه و اسیدهای آلی محلول هستند. بعضی از ترکیبات پلی ساکاریدی مانند نشاسته، سلولز و همی سلولز نیز از ترکیبات ورودی به خاک بوده و دارای وزن مولکولی و پیچیدگی بیشتری نسبت به گروه اول میباشند. همچنین انواع چربیها و تاننها نسبت به تجزیه میکروبی مقاوم میباشند . - Bohn et al., 1979 - مواد آلی خاک یک منبع عمده خاکی برای عناصر گوگرد، فسفر، نیتروژن و کربن بوده، گردش و قابلیت دسترسی این عناصر همواره در نتیجه معدنی شدن و غیرمتحرک شدن میکروبی تغییر می کند.
کربن آلی از مهمترین و کلیدی ترین عامل کیفیت خاک محسوب شده که پتانسیل قابل توجهی برای تغییر در اثر مدیریت های مختلف اراضی دارد. تغییرات کاربری اراضی می تواند نقش موثری بر ذخیره کربن و جریان آن به اتمسفر داشته باشد. جایی که تغییر در کاربری اراضی باعث کاهش کربن خاک شده است، فرایندهای مخالف آن، کربن آلی خاک را افزایش دادهاند. سرعت یا مقادیر تجمع کربن خاک نه تنها به تفاوت شرایط محیطی و اقلیمی بستگی دارد، بلکه تاریخچه کاربری اراضی نیز در آن موثر است. کاهش کربن آلی خاک، اغلب هنگام تبدیل اکوسیستم های طبیعی به کشاورزی اتفاق میافتد. با این حال یافته های محققان حاکی از آن است که برخی از جزء های کربن آلی خاک مانند جزء سبک و محلول خاک به چنین تغییراتی حساس تر بوده و می توانند حتی به عنوان شاخص های بررسی کیفیت خاک انتخاب گردند . بنابراین شناسایی چنین شاخص هایی می تواند به پژوهشگران برای بررسی اثر مدیریت اراضی و کیفیت خاک کمک بسزایی برساند.
تبدیل کاربری و استفاده نابجا از زمین های مرتعی منجر به برهم خوردن تعادل اکولوژیکی شده است - محمود زاده و همکاران . - 1393 یکی از مناطق، مراتع حوزه آبخیز گنبد است که کاربری زراعت دیم و مدیریت چرا باعث استقرار پوشش های گیاهی مختلف شده است - سالاری نیک و همکاران . - 1395 شناسایی و درک تغییرات ویژگی های خاک در اثر مدیریت های اعمال شده می تواند به انتخاب شیوه صحیح مدیریت زمین ها کمک نماید. هدف از مطالعه اخیر بررسی اثر مدیریت مرتع اراضی حوضه آبخیز گنبد استان همدان بر برخی از جزء های کربن آلی خاک می باشد.
مواد و روشها
معرفی منطقه و نمونه برداری
این مطالعه در حوزه آبخیز زوجی گنبد - طول" 41 48 15 تا 48 17 42" درجه شرقی و عرض جغرافیایی " 41 16 34 تا " 34 42 31 شمالی - در 28 کیلومتری جنوب شرقی استان همدان انجام گردید . نمونه برداری خاک از عمق 15-0 سانتی متری - به صورت مرکب در سه تکرار - در خرداد ماه 1395 از سه مدیریت -1 مرتع تحت چرای کنترل شده، -2 مرتع احیا شده ده ساله و -3 زمین تحت کشت گندم دیم انجام شد. عملیات احیای مرتع در مرتع احیا شده از سال 1385 انجام گردیده است. در این قسمت از مرتع، ابتدا شخم خاک به همراه خارج کردن گیاهان مرتعی به صورت غیر قانونی به منظور کاشت گیاهان زارعی انجام شده و پس از آن با کاشت مجدد گیاهان مرتعی روند احیا را در پیش گرفته است. پوشش گیاهی این مرتع از تنوع کمتری در مقایسه با مرتع طبیعی دارا میباشد به طوری که گونههای بوته ای کاملا از دست رفته است. گیاهان واقع در مرتع احیا شده شامل Bromus tecturum، Bromus japonica، Festuca ovina، Lactuca orietalis و Centure eprica و در مرتع طبیعی تحت چرای کنترل شده شامل Bromus tecturum، Bromus japonica، Stipa barbara، Bromus tumentolus،Lactuca orietalis ، Sophora alopecuroide، Centure eprica، Astragaluss gosypinum، Asragalus versus و Acantholimon bromifolium میباشند.
جزء بندی کربن آلی خاک
کربن آلی کل خاک بر روی خاک آسیاب شده و عبور داده شده از الک 0/5 میلی متری به روش والکلی-بلاک اندازه گیری شد .
به منظور جزء بندی فیزیکی کربن آلی خاک دو روش جزء بندی بر اساس اندازه و چگالی کربن آلی به کار رفت . برای جداسازی ماده آلی بر اساس اندازه - ماده آلی در اندازه شن و سیلت+رس - 50 گرم خاک خشک کوچکتر از 2 میلی متر با آب مقطر به نسبت 2/5 :1 مخلوط و به مدت 16 ساعت با سرعت 250 دور در دقیقه تکان داده شد. سپس به مدت 15 دقیقه التراسونیک گردیدند . سوسپانسیون حاضر از الک 0/053 میلی متر عبور داده شد. ذرات باقی مانده بر روی الک - جزء هم اندازه شن - و عبور کرده از الک - جزء هم اندازه رس و سیلت - در دمای 50 درجه سانتی گراد خشک و توزین گردید - Puget et al., . - 1995 مقدار کربن آلی در هر دو جزء به روش والکلی- بلاک اندازه گیری شد.
برای جزء بندی کربن آلی خاک بر اساس چگالی 10 گرم خاک خشک با محلول یدید سدیم با چگالی 1/3 گرم بر سانتی متر مکعب به نسبت 3 :1 مخلوط گردیدند. پس از تکان دادن و سانتریفیوژ در دور 3000 به مدت 5 دقیقه، مواد شناور با چگالی کمتر از 1/3 گرم بر سانتی متر مکعب جدا و به خاک باقیمانده مرحله قبل دوباره محلول چگال یدید سدیم اضافه شد. این مرحله تا 4 بار تکرار گردید. مجموع مواد شناور بدست آمده پس از چندین بار شستشو با آب مقطر در آون دمای 50 درجه خشک و به صورت وزن جزء سبک ماده آلی خاک گزارش گردید . - Wang et al., 2009 - جزء ته نشین شده نیز خشک و مقدار کربن آلی آن به روش والکلی- بلاک اندازه گیری شد.
تجزیه و تحلیل آماری
پژوهش حاضر در قالب طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار انجام شد. مقایسه میانگین ها در سطح احتمال 0/05 به روش LSD توسط نرم افزار SAS انجام گرفت.
نتایج و بحث
نتایج حاکی از آن است که کربن آلی خاک در کاربری مرتع به طور معنی داری بیشتر از مرتع احیا شده و زمین تحت کشت گندم دیم می باشد - جدول . - 1 فنسلر و همکاران - 2005 - مشاهده کردند که کربن آلی و نیتروژن کل خاک در اثر تغییر کاربری مرغزار به زمین کشاورزی کاهش مییابد. همچنین احیای مرغزار به مدت 79 و 93 سال موجب افزایش ماده آلی شده است به طوری که کربن آلی و نیتروژن کل خاک در مرغزارهای احیا شده بیشتر از زمین کشاورزی و کمتر از مرتع مشاهده گردید . - Fansler et al., 2005 - یوسفی فرد و همکاران - 1386 - کاهش کربن آلی خاک را در تبدیل مرتع به دیمزار در منطقه چشمه علی استان چهار محال و بختیاری مشاهده کردند . آن ها بیان کردند که حذف پوشش گیاهی و به هم خوردن خاک سطحی با تاثیری که بر رطوبت و دمای خاک دارد سبب تجزیه بیولوژیک مواد آلی و افزایش معدنی شدن کربن و در نهایت کاهش کربن آلی خاک میشود - یوسفی فرد و همکاران . - 1386 همچنین کاهش مواد آلی در دیمزار ممکن است در اثر ایجاد فرسایش خاک تشدید گردد.
نتایج جزء بندی ماده آلی در اندازه شن و سیلت و رس نشان داد که تنها تفاوت معنی داری بین کاربری ها از نظر ماده آلی در اندازه شن وجود دارد - جدول . - 1 در کاربری مرتع بیشترین مقدار ماده آلی در اندازه شن مشاهده شد و سپس این جزء در مرتع احیا شده و دیمزار به ترتیب به میزان 43/8 و 89/7 درصد کاهش یافت. در کاربری مرتع ورود بقایای گیاهی بیشتر از کاربری دیم است . همچنین تنوع گیاهی و بازگشت بقایا در مرتع احیا شده نیز نسبت به کاربری مرتع کمتر می باشد . با وجود این، احیای مرتع منجر به افزایش ماده آلی در اندازه شن نسبت به زمین تحت کشت دیم شده است. عدم خاکورزی در زمین های مرتع و مرتع احیا شده سبب باقی ماندن ماده آلی هم اندازه شن شده است. در واقع عملیات خاکورزی سبب تجزیه ماده آلی به ویژه مواد آلی سهل التجزیه مانند جزء هم اندازه شن می شود.
تفاوت معنی داری بین کاربری ها در ماده آلی جزء سیلت و رس دیده نشد - جدول . - 1 در واقع ماده آلی این دو جزء بیشتر از نوع آروماتیک و پلی متیلیک بوده که نسبت به تجزیه میکروبی مقاومت نشان می دهند - محمود زاده و همکاران - 1393 و شواهد حاکی از آن است که این جزء از ماده آلی شاخص مناسبی برای بررسی اثر تغییر کاربری در این منطقه نیست. با این حال، محمود زاده و همکاران - - 1393 کاهش در هر دو جزء در اندازه شن و سیلت و رس را در اثر تغییر کاربری از جنگل به تاکستان مشاهده کردند. آن ها بیان کردند که ماده آلی هم اندازه شن در عمق 30 -0 سانتی متری بیشتر از جزء سیلت و رس می باشد. همچنین بیشترین اختلاف بین کاربری ها مربوط به جزء هم اندازه شن مشاهده شد. شانگ و همکاران - 2014 - نیز مشاهده کردند که ماده آلی هم اندازه شن در پوشش جنگلی متفاوت بیشتر تحت تاثیر قرار گرفته است.
