بخشی از مقاله
چکیده
پژوهشی با هدف بررسی تولید کربوهیدرات توسط گونههای مختلف گلسنگ و در نتیجه پایداری لسها در منطقه مراوه تپه استان گلستان انجام شد. تعدادی از گونههای مختلف گلسنگ خاکزی بعد از جمع آوری از صحرا برای شناسایی به آزمایشگاه انتقال داده شد. بعد از شناسایی نمونهبرداری از خاک زیر پوشش گونههای مختلف گلسنگ و بدون پوشش گلسنگ انجام شد. نمونههای خاک از عمقهای 0-2 و 2-5 سانتیمتری گرفته شدند. غلظت کربوهیدارت و میانگین قطر خاکدانه در آزمایشگاه اندازهگیری شدند. نتایج نشان داد که حضور گونههای مختلف گلسنگ باعث افزایش غلظت کربوهیدارت در سطح لسها شد، این افزایش غلظت در سطح بیشتر از عمق خاک میباشد. همچین حضور گونههای مختلف گلسنگ سبب افزایش پایداری خاکدانهها در سطح خاکهای لسی شده است. کربوهیدرات تولید شده توسط این گونههای گلسنگ باعث چسبیدن ذرات خاک بهم و درنتیجه باعث افزایش پایداری خاک سطحی این منطقه در مقابل فرسایش ابی و بادی میشوند.
کلمات کلیدی: پوستههای بیولوژیکی خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه، کربوهیدرات، خاکهای لسی
مقدمه
مناطق خشک و نیمهخشک که سطح گستردهای از سطح زمین را پوشانندهاند، بدلیل کمبود مقدار بارندگی و در نتیجه تراکم کم پوشش گیاهی و کمبود ماده آلی در خطر فرسایش آبی و بادی هستند . - Lal 2004, Sivakumar 2007 - فاصله بین این پوششها تنک، پوستههای بیولوژیک خاک1 - شامل سیانوباکتریها، جلبکها، گلسنگها و خزهها - گسترش پیدا کردهاند. پوستههای بیولوژیکی خاک با انجام فتوسنتز منبع اصلی ورود کربن به خاک در اکوسیتمهای مناطق خشک و نیمه خشک از طریق تولید کربوهیدرات میباشند . - Mager.2010 - سیانوباکتری موجود در پوستههای بیولوژیک با ترشح کردن پلی ساکارید خارج سلولی حالت چسبندهای در شرایط مرطوب بوجود میآورد و باعث چسبیدن ذرات خاک به همدیگر میشود و در نتیجه باعث تشکیل خاکدانه در سطح خاک میشوند.
گلسنگها با پوشش زبری که در روی سطح خاک بوجود میآوردند و همچین تولید ترشحات خارج سلولی سیانوباکتری همزیست با آنها باعث به انداختن ذرات معلق گرد و غبار اتمسفر میشوند - Belnap . - and Lange 2001 رینولز و همکاران - 2001 - گزارش کردند که پوستههای بیولوژیکی غالب گلسنگ-خزه میتوانند گرد و غبار را به دام بیندازند و برای چندین دهه نگهداری کنند . - Reynolds et al. 2001 - همچین مانسونت و همکاران - - 2011 نشان دادند گلسنگ و خزه میتوانند به طور معنیداری فرسایش آبی و بادی را کاهش دهند حتی زمانی که پوشش گیاهی قابل توجهی در روی سطح خاک وجود نداشته باشد . - Munson et al. - 2011a, b - - نیو و همکاران - 2017 - نتیجه گرفتند که هر چه سطح زمین پایدارتر باشد و پوستههای بیولوژیکی خاک به توالی انتهایی خود یعنی گلسنگ و خزه برسند بیشتر باعث بهبودی شرایط فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی خاک سطحی میشوند . - Niu et al. 2017 - ژی و همکارن 2007 بیان داشتند کربوهیدارت که بخشی از ذخیره کربن خاک است میتواند باعث کاهش فرسایش خاک سطحی بشود . - Xie et al. 2007 -
نوع خاصی از پوستههای زیستی در سطح لسها وجود دارند که پوستههای زیستی لسی1 نامیده میشوند، که در حال حاظر زیست توده قابل توجهی در سطح لسها دارند. نتایج مطالعات مقدماتی از نمونههای لس صربستان، حضور 90 درصد زیست توده سیانوباکتریها و 10 درصد بقیه پوستههای زیستی را نشان میدهد . - Smalley et al. 2011 - زوریکا و همکاران - 2013 - مدلی را برای به دام انداختن گرد و غبار توسط پلیساکارید خارج سلولی و ترشحات سیانوباکتریها در فصل خشک و مرطوب انتهای دوران یخچالی2 و شروع فصلی شدن ارائه کردهاند که نشان میدهد پوستههای زیستی نقش مهمی در تشکیل لسها، بویژه در مناطق نیمهخشک دارند . - Svircev et al. 2013 -
پوستههای بیولوژیک خاک، پوشش اصلی سطح خاک در لسهای شمال استان گلستان را تشکیل میدهند . اقلیم این منطقه خشک و نیمهخشک است و پوشش گیاهی در این منطقه مخصوصاً در شیبهای رو به جنوب کم میباشد، در این شیبها پوستههای بیولوژیک غالب میباشند. با توجه به اینکه لسهابه فرسایش آبی و بادی حساس میباشند مطالعات به طور جدی بروی نقشهای این گلسنگها برروی پایداری لسها و جلوگیری از تخریب خاک این مناطق انجام نشده است. این مطالعه به منظور بررسی توانایی گونههای مختلف گلسنگها بر ترشح کربوهیدرات و در نتیجه افزایش پایداری لسها انجام شد.
مواد و روشها
منطقه نمونهبرداری، مراوه تپه با مواد مادری عمده رسوبات لسی در شمال استان گلستان واقع شده است. مقدار بارندگی در این منطقه در حدود 300 میلیمتر و رژیم رطوبتی و حرارتی منطقه به تربیب زریک - زریک خشک - و ترمیک میباشد. بعد از انجام بازدیدهای صحرایی تعدادی از گونههای مختلف گلسنگ جمعآوری و بعد از انتقال به آزمایشگاه، شناسایی شدند.گونههای Diploschistes diacapsis - Ach. - Lumbsch, Fulgensia subbracteata - Nyl. - Poelt و Psora decipiens - Hedw. - Hoffm شناسایی شدند. بعد از شناسایی عناصر گلسنگی بیولوژیکی، نمونه برداری از خاک زیر گونههای مختلف گلسنگها از عمق 0-2 و 2-5 سانتیمتر انجام شد. برای این کار ابتدا پوستههای بیولوژیکی گلسنگی از سطح خاک جدا شدنند و سپس نمونهبرداری کاملاً استریل - ضدعفونی وسایل نمونهبرداری و دست با الکل - از خاک زیرین این پوستهها انجام پذیرفت.
نمونهها برای اندازهگیری کربوهیدرات و میانگین وزنی قطر خاکدانهها به آزمایشگاه انتقال داده شد.به منظور اندازهگیری غلظت کربوهیدرات، نمونههای خاک از الک 2 میلیمتر و نمونههای خاک دستنخورده برای اندازه-گیری میانگین وزنی قطر خاکدانهها از الک 4/6 میلیمتر عبور داده شدند. برای اندازهگیری کربوهیدرات و میانگین قطر خاکدانهها به ترتیب از روش اسید سولفوریک-فنل و الکتر استفاده شد - Adesodun et al. 2001, Dubois et al. 1956,. - Kemper and Rosenau 1986
نتایج و بحث
غلظت کربوهیدارت تولید شده توسط گونههای مختلف گلسنگ در شکل 1 نشان داده شده است. بیشترین غلظت کربوهیدارت خاک مربوط به گونه Psora decipiens در عمق 0-2 سانتیمتر است، که دارای تفاوت معنیداری در سطح %5 با بقیه گونههای گلسنگ و شاهد در هر دو عمق میباشد . نتایج نشان میدهد عمقهای 0-2 سانتیمتر در همه نمونهها به جزء شاهد حاوی بیشترین غلظت کربوهیدارت میباشند، با افزایش عمق خاک از 0-2 به 2 - 5 سانتیمتر غلظت کربوهیدرات کاهش پیدا کرده است. کاهش غلظت کربوهیدرات با افزایش عمق خاک بدلیل حضور باکتریها و جلبکهای فتوسنتز کننده موجود در گلسنگ است، این ریزجانداران فتوسنتز کننده در شرایط رطوبت و دمایی کافیعمدتاً در قسمتهای بالایی و نزدیک سطح خاک فعالیت میکنند . - Belnap and Lange 2001 -
میجر و همکاران - - 2010 گزارش کردنند که با افزایش عمق خاک در زیر پوستههای بیولوژیک غالب سیانوباکتری غلظت کربوهیدارت کاهش پیدا میکند . - Mager.2010 - میانگین قطر خاکدانهها در دو عمق 0-2 و 2-5 سانتیمتر زیر پوستههای بیولوژیکی گلسنگی در شکل 2 نشان داده شده است. بیشترین اندازه میانگین قطر خاکدانه مربوط به گونه Diploschistes diacapsis در عمق 2-5 سانتیمتر است که دارای تفاوت معنیداری در سطح %5 با بقیه گونههای گلسنگ و شاهد میباشد. اندازه بیشتر خاکدانهها در عمق 2-5 احتمالا می-تواند به دلیل انبساط و انقباض گونه گلسنگ Diploschistes diacapsis در شرایط خشک و مرطوب شدن و ایجاد ساختمان لایهای در سطح لسها و ایجاد ساختمان بلوکی در عمق پایینی باشد.
ساختمان لایهای بوجود آمده در سطح دارای مقاومت کمتری نسبت به ساختمان بلوکی زیر سطح خاک میباشد. ویلیامز و همکارن - 2011 - بوجود آمدن ساختمان لایهای در خاک سطحی، زیر پوستههای بیولوژیک خاک - در نتیجه انبساط و انقباض پوستهها - در صحرای موهاوی1 گزارش کردند - Williams . - et al. 2011 پوستههای بیولوژیک با دریافت رطوبت میتوانند 13 برابر افزایش حجم بدهند . - Svircev et al. 2013 - نتایج نشان میدهد که حضور گونههای گلسنگی در سطح خاک باعث افزایش پایداری خاکدانهها در هر دو عمق نسبت به خاک بدون پوشش گلسنگی شده است و دارای تفاوت معنیدار در سطح %5 درصد میباشند. چیمیزو و همکاران - 2012 - بیان داشتند که پوستههای بیولوژیک باعث افزایش پایداری خاکدانهها تا عمق 5 سانتیمتری سطح خاک میشوند - Chamizo et. - al. 2012
