بخشی از مقاله
چکیده
میزان کربن آلی خاک توسط دو فاکتور اساسی شامل میزان کربن ورودی به خاک و سرعت تجزیه آن کنترل میشود. ترکیبی از فاکتورهای محیطی و بیولوژیکی و همچنین کیفیت بقایای گیاهی در سرعت معدنی شدن کربن آلی در خاک نقش دارند و میکروبها عامل اصلی در تجزیه بقایا میباشند. بقایای گیاهی جنگلی که دیرتر تجزیه میشوند تا مدت زمان طولانی تری در خاک باقی می مانند و به ذخیره بیش تر کربن در خاک کمک می کنند.
هدف این پژوهش مطالعه تأثیر کیفیت بقایای گیاهی به صورت خالص و مخلوط بر معدنی شدن کربن آلی بود. فاکتورهای مورد بررسی شامل نوع بقایای گیاهی زراعی %100 - یونجه، %100 کلش گندم، %50 یونجه 50%+ کلش گندم، %75 یونجه 25%+ کلش گندم ، %75 کلش گندم 25% +یونجه - و مدت زمان خوابانیدن بقایا 3 - و6 ماه - بودند. پس از سپری شدن فواصل زمانی خوابانیدن، میزان معدنی شدن کربن آلی در نمونههای مختلف گیاهی اندازهگیری گردید.
نتایج نشان دادند که بیشترین مقدار هدررفت کربنآلی به صورت دیاکسید کربن از بقایای یونجه خالص به میزان83/16 درصد و کمترین مقدار هدررفت کربن از بقایای کلش خالص به میزان 66/43 درصد اتفاق افتاد. با افزایش مدت زمان خوابانیدن بقایا مقدار هدررفت کربن افزایش یافت. بنابراین نتایج نشان داد که با اختلاط بقایای گیاهی مرغوب با بقایای گیاهی نامرغوب سرعت تجزیه بقایای گیاهی نامرغوب افزایش یافت.
مقدمه
درحال حاضر مدیریت بقایای گیاهی به دلیل اثرات گوناگونی که مواد آلی بر روی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک دارد، توجهات زیادی را به خود جلب نموده است. افزودن مواد آلی به خاک از طریق بازگرداندن بقایای گیاهی منجر به بهبود ساختمان خاک، افزایش نفوذ آب و هوا به داخل خاک، کنترل دما و کاهش میزان رواناب و فرسایش خاک میشود و انجام عملیات خاکورزی را تسهیل می نماید. مقدار مواد غذایی که توسط بقایای گیاهی به خاک اضافه میشود قابل ملاحظه است
عوامل متعددی بر دینامیک کربن آلی در خاک تاثیر میگذارند. شرایط آب و هوایی، شرایط خاکی، ترکیب شیمایی بقایای گیاهی و همچنین قابل دسترس بودن مواد آلی از جمله عواملی هستند که بر دینامیک کربن آلی و سرعت تجزیه آن تاثیر میگذارند
حدود 10 تا 15 درصد از انرژی کربن آلی توسط موجودات تجزیه کننده مصرف میشود .[5] شیوههای مختلف استفاده از زمین و نحوه مدیریت زمینهای کشاورزی شامل تواتر و نوع کشت و شخم، آبیاری، کوددهی و غیره باعث تغییر در میزان کربن و نیتروژن آلی خاک میشود. در نتیجه میتوان با انتخاب کاربری مناسب برای اراضی و اصلاح نحوه بهره برداری از زمینهای کشاورزی میزان کربن و نیتروژن آلی خاک را افزایش داد
در اوایل فرآیند تجزیه، سرعت هدررفت قندهای ساده و اسیدهای آمینه بسیار بالا است و این اتفاق ممکن است که طی چند ساعت تا چند روز رخ دهد. در صورتی که پلیساکاریدها، پروتئینها و لیپیدها با سرعت بسیار کمتری تجزیه میشوند. لیگنین پنج تا 30 درصد بقایای گیاهی را تشکیل میدهد و در مقایسه با سایر اجزای تشکیلدهنده بقایا نسبت به تجزیه بسیار مقاوم است. لیگنین به علت مقاومت در برابر فرآیند تجزیه، یک جزء بسیار مهم برای شکلگیری هوموس خاک میباشد
از آنجایی که کیفیت بقایای گیاهی یکی از عوامل کنترلکننده سرعت تجزیه بقایا بوده هدف این پژوهش بررسی تاثیر کیفیت بقایای گیاهی زراعی بر سرعت معدنی شدن آنها بود.
مواد و روشها
به منظور مطالعه تأثیرکیفیت بقایای گیاهی خالص و مخلوط زراعی بر هدررفت کربن آلی یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرحکاملاً تصادفی به روش کیف کلش و با سه تکرار در مهرماه سال 1394 در گلخانه به اجرا در آمد. فاکتورهای مورد بررسی شامل نوع بقایای گیاهی 100% - یونجه، %100 کلش، %50 یونجه%50+ کلش، 75% یونجه%25+ کلش، %75 کلش%25+ یونجه - و مدت زمان خوابانیدن بقایا در 3 - و 6 ماه - بودند. در این آزمایش طی بازههای زمانی خوابانیدن، دمای هوای گلخانه در محدوده 25 تا 30 درجه سانتی گراد تنظیم شده بود، همچنین رطوبت خاک برای تمامی جعبهها در حالت ظرفیت مزرعه قرار داشت.
برای انجام این آزمایش حدود 2000 کیلوگرم خاک زراعی از لایه سطحی - عمق صفر تا 30 سانتیمتری - تهیه و به گلخانه منتقل گردید. پس از همگن نمودن نمونه تهیه شده و هوا خشک کردن و عبور دادن آن از الک دو میلیمتری به صورت نمونههای فرعی ده کیلویی در جعبههای پلاستیکی توزیع گردیدند. بقایای گیاهی مختلف بعد از انتقال به آزمایشگاه در آون در دمای 50-60 درجه سانتیگراد خشک و سپس به قطعات ریز و به طول1سانتیمتر خرد شدند. سپس از هر نوع بقایای گیاهی یک نمونه همگن20 گرمی تهیه و مورد استفاده قرار گرفت.
تهیه کیفهای کلش: برای تهیه کیفهای کلش ابتدا یک توری پلاستیکی با قطر منافذ 0/5 میلیمتر انتخاب و پس از برش آن، 30 عددکیف با ابعاد 20×15 سانتی متر تهیه گردیدند. در کیفهای کلش مقدار20 گرم بقایای گیاهی خشک قرار داده شد و سپس درب کیفها منگنه شدند و کیفها درجعبه های حاوی 10 کیلوگرم خاک در عمق ده سانتیمتری خاک جایگذاری شدند. کیفهای کلش قرار داده شده در جعبه ها، در فواصل زمانی 3 و6 ماه یعنی طی دو دوره زمانی، از جعبهها خارج و برای اندازهگیری هدررفت کربن آلی به آزمایشگاه منتقل گردیدند
. کیفهای کلش برداشت شده در هر دوره زمانی ابتدا تمیز و پس از زدودن خاک آنها، محتویات آنها در آون در دمای 60-55 درجه سانتیگراد خشک و به دقت توزین گردیدند. پس از بهدست آوردن وزن دقیق بقایای گیاهی باقی مانده در هر بازه زمانی، آن بقایا برای انجام آزمایشهای بعدی آسیاب شد و در نمونههای آسیاب شده کربن آلی به روش واکلی و بلک اندازهگیری شد و مقدار هدررفت کربن آلی در هر زمان بر اساس مقدار کربن اولیه و مقدار کربن باقیمانده محاسبه گردید.
کربن آلی خاک به روش اکسیداسیونتر در مجاورت بی کرومات پتاسیم و اسید سولفوریک غلیظ [8]، بافت خاک به روش هیدرومتر و pH در گل اشباع با روشهای معمول در مؤسسه تحقیقات خاک و آب [1] تعیین گردیدند.. کربن آلی بقایا به روش اکسیداسیونتر در مجاورت بی کرومات پتاسیم و اسید سولفوریک غلیظ [8] اندازهگیری شد. میزان کربن بقایای گیاهی مورد استفاده دراین آزمایش در جدول 2 نشان داده شده است.
تجزیه و تحلیل دادهها: داده های جمع آوری شده در آزمایش با نرم افزارSPSS تجزیه و جدول تجزیه واریانس تشکیل گردید و برای مقایسه میانگین ها از آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد و برای رسم نمودار ها از برنامه EXCEL استفاده گردید.
نتایج و بحث
تأثیر مدت زمان خوابانیدن بقایا بر مقدار هدر رفت کربن آلی: نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که مدت زمان خوابانیدن تأثیر معنی داری در سطح احتمال پنج درصد بر میزان هدر رفت کربن آلی بقایای گیاهی زراعی داشت - جدول. - 3 نتایج این پژوهش نشان داد که با گذشت زمان و افزایش طول مدت زمان خوابانیدن هدررفت کربن آلی افزایش یافت.
جدول -1 برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در آزمایش
جدول -2 مقدار کربن آلی و لیگنین بقایای گیاهی مورد استفاده در آزمایش
جدول-3 نتایج تجزیه واریانس تأثیر مدت زمان خوابانیدن و نوع بقایا بر هدررفت کربن آلی
اثر کیفیت بقایای گیاهی بر میزان هدر رفت کربن آلی: نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که نوع بقایای گیاهی تأثیر معنیداری در سطح احتمال پنج درصد بر مقدار هدررفت کربن آلی داشت - جدول - 3 و بیشترین مقدار هدررفت کربن آلی برای بقایای خالص یونجه و کمترین مقدار هدررفت کربن آلی برای بقایای خالص کلش گندم اندازهگیری شد.
