بخشی از مقاله
چکیده
کشت متراکم بدون تناوب زراعي، جنگل زدايي، سوزاندن بقاياي گياهي و تغيير کاربري اراضي باعث کاهش ماده آلي خاک شده و اثرات نامطلوبي بر ويژگیهای بيولوژيک خاک میگذارد. مطالعه اخير با هدف بررسی تاثير تغيير کاربری مرتع به زراعی و همچنين احيای مرتع پس از شخم آن بر برخی از ويژگیهای شيميايی، توده زنده ميکروبی و کسر ميکروبی در خاک انجام گرفت. به منظور بررسی اهداف تحقيق، حوزه آبخيز گنبد در استان همدان با کاربری مرتع و ديم انتخاب گرديد. نمونه برداری از عمق 15-0 سانتی متری در سه تکرار به صورت مرکب از سه مدیریت -1 مرتع تحت چرای کنترل شده، -2 مرتع احیا شده - شخم زده شده و سپس احیای مرتع - و -3 زمین تحت کشت گندم دیم انجام شد. ویژگیهای شیمیایی و بیولوژیک شامل pH، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل و کربن توده زنده میکروبی اندازه گیری و شاخص سهم میکروبی - Cmic/Corg - نیز محاسبه گردید. نتایج نشان داد که اختالف معنی داری در pH، هدایت الکتریکی، کربن آلی در هر سه نوع مدیریت وجود ندارد. با وجود این، نیتروژن کل در دو مدیریت مرتع به میزان 30 درصد بیشتر از مدیریت کشت دیم بود. کربن توده زنده میکروبی نیز در خاک مرتعی و مرتع احیا شده به میزان 77/35 و 74/10 درصد بیشتر از خاک دیمزار مشاهده گردید. سهم میکروبی که نشان دهنده میزان فراهمی سوبسترا برای ریزجانداران است نشان داد که این شاخص در خاکهای مرتعی بیشتر از خاک دیمزار می باشد. بنابراین نتایج به طور کلی حاکی از آن است که تغییر کاربری از مرتع به کشت دیم با کاهش فراهمی سوبسترا برای ریزجانداران موجب کاهش توده زنده میکروبی خاک می شود. همچنین شخم خاک و سپس احیای مرتع شرایطی تقریبا مشابهی را در خصوصیات خاک اندازه گیری شده در مقایسه با کاربری مرتع ایجاد کرده است.
مقدمه
حفظ منابع طبیعی، مناسبترین و مهمترین روش جهت تامین غذای کافی برای جمعیت روزافزون زمین میباشد. انسان پس از تامین نیازهای فیزیولوژیکی خود از قبیل هوا، آب و غذا، به امنیت و پایداری تامین این منابع واقف گردیده است - . - 3 امروزه منابعی مثل خاک، مواد معدنی و جنگلها دارای ارزش اقتصادی هستند، به طوری که به آنها سرمایه طبیعی گفته میشود و تخریب این منابع چه از لحاظ کاهش تولید و چه از نظر هزینههای الزم جهت بهسازی آنها موجب ناپایداری توسعه خواهد شد. لذا مدیریت پایدار خاک در ارتباط با کشاورزی پایدار، یک عامل حیاتی و جزئی از توسعه پایدار است . - 3 - در دو قرن اخیر افزایش جمعیت و محدود بودن زمینها، میزان سرانه زمین را کاهش داده و فشارهای زیادی بر اراضی وارد آورده است که نتیجه آن تخریب هر چه بیشتر خاک بوده است . - 3 - تبدیل زمینهای جنگلی و مراتع طبیعی به مراتعی برای چرا و زمینهای کشاورزی سبب هدررفت کربن آلی و تولید دی اکسید کربن و پخشیدگی آن به اتمسفر میشود. انتشار مداوم دیاکسید کربن به اتمسفر و تغییر آب و هوای جهانی و همچنین اهمیت کیفیت خاک باعث ایجاد تحول در نگرش نسبت به مدیریت خاک شده، به طوری که برنامهها را در جهت افزایش نگهداری کربن در خاک سوق داده است . - 10 - به منظور جلوگیری از کاهش تخریب خاک و شناسایی تکنیکهای مدیریتی مناسب، باید ابتدا کیفیت خاک را تعیین کنیم . - 7 - کیفیت خاک طبق تعریف عبارت است از: توانایی و ظرفیت خاک در انجام وظایف خود به عنوان یک سیستم حیاتی در داخل اکوسیستم و تحت استفادههای متفاوت، به صورتی که عالوه بر حفظ تولید بیولوژیکی خود بتواند کیفیت آب و هوا را بهبود بخشیده و سالمت انسان، گیاه و حیوانات را تامین نماید . - 3 - همچنین کیفیت خاک میتواند به عنوان درجهای از تناسب یک خاک برای انجام یک وظیفه ویژه تعریف شود. بنابراین ارزیابی کمی در کیفیت خاک، اراضی پایدار و سیستمهای مدیریت خاک بسیار مهم است . - 12 - از میان شاخصهای کیفیت خاک، خصوصیات بیوشیمیایی و بیولوژیکی دارای این پتانسیل هستند و همچنین آنها میتوانند اطالعات دقیق و سریعی از تغییرات کیفیت خاک را به سبب حساسیت به تنشهای محیطی، نقش در تجزیه و اثر در فرایندهای میکروبی شامل بازچرخ عناصر، پایداری خاکدانه و ظرفیت غذایی فراهم کنند . - 13 -
توده زنده میکروبی خاک از اجزای مهم ماده آلی خاک است که در تعدیل و تنظیم، تبدیل و ذخیره مواد غذایی نقش دارند. اگرچه کربن توده زنده میکروبی، 3-1% کل کربن خاک و نیتروژن توده زنده میکروبی %5 کل نیتروژن خاک را شامل میشوند ولی جزء ذخایر کربن و نیتروژن قابل دسترس در خاک محسوب میشوند . - 10 - به دلیل بازچرخ سریع عناصر موجود در الشه ریزجانداران - کمتر از 1 سال - در مقایسه با سلولهای گیاهی و جانوری، از توده زنده میکروبی به عنوان شاخص فراهمی عناصر غذایی و حاصلخیزی خاک استفاده شده است - . - 15 بسیاری پژوهشگران توده زنده میکروبی را شاخصی حساس به تغییر ویژگی-های فیزیکی و شیمیایی خاک ناشی از تغییر مدیریت - کشت و کار، کوددهی، افزودن بقایای گیاهی، تناوب زراعی - و پاسخ به تنشهای محیطی یافتهاند - 11 و . - 15 هدف از مطالعه اخیر بررسی اثر مدیریت مرتع اراضی حوضه آبخیز گنبد استان همدان بر برخی ویژگیهای شیمیایی، توده زنده میکروبی و کسر میکروبی خاک است.
مواد و روشها
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 مرتع، شخم خاک در ابتدا به صورت غیر قانونی به منظور کاشت گیاهان زارعی انجام شده ولی در نهایت گیاهان مرتعی کشت گردید و در حال حاضر نیز روند احیا را طی میکند. پوشش گیاهی این مرتع از تنوع کمتری در مقایسه با مرتع طبیعی دارا میباشد به طوری که گونههای بوته ای کامال 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. ویژگیهای pH و هدایت الکتریکی نمونه ها در عصاره 1:5 آب به خاک، کربن آلی به روش والکلی- بالک - 14 - و نیتروژن کل به روش کلدال - 6 - اندازه گیری شدند. کربن توده زنده میکروبی به روش تدخین با کلروفرم - 9 - اندازه گیری و سپس کسر میکروبی - microbial quotient - از تقسیم توده زنده میکروبی بر کربن آلی محاسبه شد . - 5 - به منظور تجزیه و تحلیل دادهها از طرح کامال تصادفی استفاده گردید.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که خاک های منطقه، آهکی و غیر شور می باشند. pH ، هدایت الکتریکی و آهک تحت تاثیر مدیریت مرتع قرار نگرفت. اگرچه کربن آلی خاک در خاک تحت کشت گندم دیم کاهش یافته ولی از نظر آماری معنی دار نبود. با این حال اختالف معنی داری از نظر نیتروژن کل بین خاک مرتعی - تحت چرا کنترل شده و احیا شده - و خاک دیمزار مشاهده گردید. نیتروژن کل در خاک مراتع به میزان 30 درصد بیشتر از دیمزار بود در حالی که اختالف معنی داری بین چرای کنترل شده و مرتع احیا شده مشاهده نگردید - جدول . - 1 بنابراین نتایج حاکی از آن است که احیای مرتع موجب نزدیک شدن مقدار نیتروژن کل خاک به خاک مرتعی شده است. 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 . - 8 - یوسفی فرد و همکاران - 1386 - کاهش نیتروژن کل خاک را در تبدیل مرتع به دیمزار در منطقه چشمه علی استان چهار محال و بختیاری مشاهده کردند. آنها 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 نیتروژن و در نهایت کاهش نیتروژن خاک میشود . - 4 - کاهش نیتروژن کل در اثر تغییر کاربری از مرتع به دیمزار توسط سانجز مارانون و همکاران - 2002 - نیز گزارش گردیده است . - 16 - بررسی نسبت کربن به نیتروژن در خاکهای مورد بررسی حاکی از آن است که تجزیه پذیری ماده آلی نیز تحت مدیریت انجام شده قرار گرفته است به طوری که کمترین نسبت کربن به نیتروژن در مرتع احیا شده دیده میشود - جدول . - 1 تغییرات مشاهده شده میتواند به دلیل پوشش گیاهی متفاوت باشد.
کربن توده زنده میکروبی در دو خاک مرتعی - چرای کنترل شده و احیا شده - اختالف معنی داری نشان ندادند ولی هر دو خاک از نظر توده زنده میکروبی به ترتیب به میزان 77/35 و 74/10 درصد بیشتر از خاک تحت کشت گندم دیم بودند - جدول . - 1 کربن توده زنده میکروبی تابعی از میزان کربن آلی خاک است به طوری که معموال 3-1 درصد آن را شامل می شود. نتایج حاکی از آن است که اگرچه کربن آلی خاک حساسیت چندانی به تغییرات کاربری و مدیریتی نشان نداده است ولی کربن توده زنده میکروبی توانست اختالف بین کاربری ها را مشخص کند. پیش از این نیز بیان شده است که شاخص های بیولوژیک از جمله شاخص های حساس به تغییرات مدیریتی محسوب می شوند. دینش و همکاران - 2004 - کاهش 49 درصدی توده زنده میکروبی را
