تاثیر چرخه های خشک و مرطوب شدن بر فرایند معدنی شدن نیتروژن در خاک جنگل بلوط

تاثیر چرخه های خشک و مرطوب شدن بر فرایند معدنی شدن نیتروژن در خاک جنگل بلوط

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 آلیNH خاک، توسط جمعیتهای هتروتروف خاک به شکل معدنی ( ۳+ ) در میآید. در ادامه روند معدنی شدن نیتروژن، آمونیوم توسط دو گروه از نیتریفیکاتورها به نیتراتNO تبدیل میشود. در مرحله اول، ساخت نیتریت ( ۲- ) توسط نیتروزوموناس اتفاق میافتد و پس از آن نیتروباکترنیتریت را به نیترات (کلمات کلیدی: چرخههای خشک و مرطوب شدن، معدنی شدن نیتروژن، تخریب جنگل و توزیع لاشبرگ در جنگل) تبدیل میشود و در خاک در حضور آب بهصورتNH آمونیوم ( ۴NO3- ) تبدیل میکند. فرایندهای معدنی شدن نیتروژن که ناشی از فعالیتهای میکروبی و آنزیم-های موجود در خاک است، به تنشهای محیطی پاسخ میدهد و بهعنوان شاخص و نشانگر برای کیفیت خاک وتنشهای محیطی به خاک مورد استفاده قرار میگیرد. چرخههای خشک و مرطوب شدن یکی از مهمترین رخدادهایرطوبتی خاک است که در اقلیمهای خشک و نیمه خشک رایج میباشد. این چرخهها بر فرایندهای مربوط به معدنیشدن نیتروژن اثر میگذارند. ریزش نامنظم برگ در زیر تاج پوشش درختان جنگل منجر به توزیع نامنظم مواد آلی درفواصل متفاوت از تنه درخت در خاک جنگل میشود و از این طریق بر معدنی شدن نیتروژن تاثیر میگذارد. همچنینتخریب جنگل و تبدیل آن به اراضی دیم میتواند بر فرایند معدنی شدن نیتروژن تاثیر داشته باشد. در این تحقیق اثرچرخههای خشک و مرطوب شدن بر فرایند معدنی شدن نیتروژن در دو آزمایش جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. درآزمایش اول، تاثیر چرخهها بر خاک جنگل بلوط و جنگل بلوط تخریب شده که به مدت چند دهه تحت کشت دیمقرار داشته است، مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش دوم، تاثیر چرخهها بر چهار خاک جنگل بلوط با فواصل۳و ۴ متر) که از توزیع ناهمگن لاشبرگ برخوردار بودند، مورد بررسی قرار گرفت. برای ،۲ ، متفاوت از تنه درخت ( ۱۰ ظرفیت نگهداشت آب خاک و دو تیمار نوسان / ۰ و ۳ / این منظور، چهار تیمار رطوبتی شامل دو تیمار ثابت رطوبتی ۵۰ ظرفیت نگهداشت آب خاک، به مدت ۹۰ روز و در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد به خاک- /۱-۰/ ۰ و ۳ /۱-۰/ رطوبتی ۵ها اعمال شد. این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار اجرا شد و پس از دوره انکوباسیون فرایندهایآمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون، معدنی شدن نیتروژن و سرعت فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون اندازهگیری شد. نتایجنشان داد که بین تیمارهای رطوبتی در فرایندهای اندازهگیری شده تفاوت معنیدار وجود دارد. در هر دو آزمایش،۰ ظرفیت نگهداشت آب خاک بود /۱-۰/ بیشترین مقدار فراورده فرایندهای اندازهگیری شده مربوط به تیمار رطوبتی ۵و این نوع از نوسان رطوبتی نهتنها بهعنوان یک تنش برای فرایندهای اندازهگیری شده عمل نکرده است، بلکه افزایش۰ ظرفیت نگهداشت آب خاک، برای /۱-۰/ در این فرایندها را در پی داشته است. در حالیکه تیمار نوسان رطوبتی ۳فرایندهای آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و معدنی شدن خالص نیتروژن ایجاد محدودیت و تنش کرد. فرایندآمونیفیکاسیون بیشترین حساسیت و فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون کمترین حساسیت را به تیمارهای رطوبتی نشاندادند. بدین ترتیب بهترین فرایند جهت نمایش تمایز بین تیمارهای رطوبتی، فرایند آمونیفیکاسیون بود که بهخوبی۰ ظرفیت نگهداشت آب خاک را از سایر تیمارهای رطوبتی متمایز ساخت. در آزمایش /۱-۰/ تیمار نوسان رطوبتی ۵اول، بیشترین مقدار آمونیفیکاسیون در خاک جنگل بلوط و بیشترین مقدار نیتریفیکاسیون و معدنی شدن خالصنیتروژن در خاک جنگل بلوط تخریب شده مشاهده شد و بین جنگل بلوط و جنگل بلوط تخریب شده در فرایندآرجینین آمونیفیکاسیون تفاوت معنیدار مشاهده نشد. در آزمایش دوم بیشترین مقدار فراورده فرایندهای اندازهگیریشده، در نزدیکترین خاک به تنه درخت (موقعیت ۱) که دارای بیشترین مقدار مواد آلی نسبت به دیگر خاکها بود،مشاهده شد.

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ۱

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

-۱-۱ مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۲

-۲-۱ شاخصهای کیفیت یا سلامت خاک ………………………………………………………………………………………………. ۳

-۱-۲-۱ شاخصهای قابل مشاهده ……………………………………………………………………………………………………………. ۴

-۲-۲-۱ شاخصهای فیزیکی خاک …………………………………………………………………………………………………………. ۴

-۳-۲-۱ شاخصهای شیمیایی خاک …………………………………………………………………………………………………………. ۴

-۴-۲-۱ شاخصهای بیولوژیک خاک ……………………………………………………………………………………………………… ۴

-۳-۱ تنشهای طبیعی …………………………………………………………………………………………………………………………… ۷

-۱-۳-۱ کمبود آب و خشکی خاک ………………………………………………………………………………………………………… ۸

-۲-۳-۱ خشک و مرطوب شدن خاک ……………………………………………………………………………………………………. ۱۱

-۴-۱ تنشهای ناشی از فعالیتهای بشر ………………………………………………………………………………………………. ۱۸

-۱-۴-۱ تبدیل جنگل به اراضی دیم ………………………………………………………………………………………………………… ۱۸

-۵-۱ فرضیات تحقیق ………………………………………………………………………………………………………………………….. ۲۷

-۶-۱ اهداف تحقیق ……………………………………………………………………………………………………………………………. ۲۷

فصل دوم: مواد و روشها

-۱-۲ منطقهی مورد مطالعه …………………………………………………………………………………………………………………… ۲۸

-۲-۲ نمونه برداری خاک …………………………………………………………………………………………………………………….. ۲۹

-۳-۲ خصوصیات کلی خاکها ……………………………………………………………………………………………………………. ۳۰

-۴-۲ آزمایشهای انکوباسیونی …………………………………………………………………………………………………………….. ۳۰

-۱-۴-۲ آماده سازی خاکها ………………………………………………………………………………………………………………… ۳۰

-۲-۴-۲ تیمارهای رطوبتی ……………………………………………………………………………………………………………………. ۳۰

-۳-۴-۲ طراحی آزمایش اول ……………………………………………………………………………………………………………….. ۳۰

-۴-۴-۲ طراحی آزمایش دوم ……………………………………………………………………………………………………………….. ۳۱

-۵-۴-۲ دوره ی انکوباسیون ………………………………………………………………………………………………………………….. ۳۱

-۵-۲ اندازهگیریهای پس از دوره انکوباسیون …………………………………………………………………………………………. ۳۲

-۱-۵-۲ آرجینین آمونیفیکاسیون …………………………………………………………………………………………………………… ۳۲

-۲-۵-۲ معدنی شدن خالص نیتروژن، آمونیفیکاسیون و نیتریفیکاسیون ……………………………………………………. ۳۲

-۶-۲ آنالیزهای آماری ……………………………………………………………………………………………………………………….. ۳۲

فصل سوم: نتایج و بحث

-۱-۳ آزمایش اول ………………………………………………………………………………………………………………………………. ۳۴

-۱-۱-۳ خصوصیات عمومی خاکها ………………………………………………………………………………………………………. ۳۴

-۲-۱-۳ بررسی اثر تیمارها بر معدنی شدن نیتروژن …………………………………………………………………………….. ۳۵

-۳-۱-۳ همبستگی بین صفات اندازهگیری شده ……………………………………………………………………………………… ۴۲

-۴-۱-۳ تحلیل تبعیضی تیمارهای رطوبتی به کمک صفات اندازهگیری شده ………………………………………… ۴۳

-۵-۱-۳ نمودار درختی ………………………………………………………………………………………………………………………… ۴۸

-۲-۳ آزمایش دوم ……………………………………………………………………………………………………………………………… ۴۹

-۱-۲-۳ خصوصیات عمومی خاکها …………………………………………………………………………………………………….. ۴۹

-۲-۲-۳ بررسی اثر تیمارها بر معدنی شدن نیتروژن …………………………………………………………………………………. ۵۰

-۳-۲-۳ همبستگی بین صفات اندازهگیری شده ………………………………………………………………………………………… ۶۰

-۴-۲-۳ تحلیل تبعیضی خاکهای جنگل بلوط به کمک صفات اندازهگیری شده …………………………………………… ۶۱

-۵-۲-۳ تحلیل تبعیضی تیمارهای رطوبتی به کمک صفات اندازهگیری شده …………………………………………….. ۶۵

-۶-۲-۳ نمودار درختی …………………………………………………………………………………………………………………………. ۷۰

-۳-۳ همبستگی ساده بین فرایندهای اندازه گیری شده و خصوصیات خاک ………………………………………………… ۷۱

-۴-۳ رگرسیون چند متغیره ………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۳

-۱-۴-۳ رگرسیون چند متغیره بین آرجینین آمونیفیکاسیون و پارامترهای اندازهگیری شده …………………………….. ۷۳

-۲-۴-۳ رگرسیون چند متغیره بین آمونیفیکاسیون و پارامترهای اندازهگیری شده …………………………………….. ۷۴

-۳-۴-۳ رگرسیون چند متغیره بین نیتریفیکاسیون و پارامترهای اندازهگیری شده …………………………………………. ۷۴

-۴-۴-۳ رگرسیون چند متغیره بین معدنی شدن خالص نیتروژن و پارامترهای اندازهگیری شده ……………………….. ۷۴

فصل چهارم: نتیجهگیری کلی و پیشنهادها

-۱-۴ نتیجهگیری کلی ………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۵

-۱-۱-۴ آزمایش اول …………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۵

-۲-۱-۴ آزمایش دوم …………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۵

-۲-۴ پیشنهادها ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۶

منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۷

چکیده انگلیسی …………………………………………………………………………………………………………………………………. ۸۸