مشاهده کردند که کربن معدنی شده تجمعی در تیمار نوسان رطوبتی بیش از رطوبت ثابت است [143]. فیرر و شیمل (2002) بیشتر بودن مقدار دی اکسید کربن 24ساعت پس از خیس شدن خاک در تیمار نوسان رطوبتی نسبت به تیمار رطوبت ثابت را گزارش کردند [43].
بیشترین مقدار آمونیفیکاسیون و نیتریفیکاسیون بهطور معنیدار مربوط به تیمار رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک میباشد که میتواند به دلیل تخریب خاکدانهها و آزاد شدن مواد آلی محبوس شده در خاکدانهها، مرگ بخشی از موجودات زنده در اثر تنش ناشی از افزایش پتانسیل آب و افزایش شدید فعالیت در چند روز اول پس از مرطوب کردن خاک باشد [28]. این سوبستراها که در اثر نوسان رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک وارد خاک میشود، معمولاً دارای نسبت کربن به نیتروژن کم میباشد و بهراحتی توسط سایر موجودات زنده خاک مورد استفاده قرار گرفته و تجزیه میشود و بدین ترتیب علاوه بر ورود نیتروژن غیر متحرک شده به خاک، انرژی و در نتیجه فعالیت سایر موجودات زنده افزایش مییابد و نیتروژن بیشتری معدنی میشود. ژیانگ و همکاران (2008) افزایش آمونیفیکاسیون در اثر نوسانهای رطوبتی را گزارش کردند[141]. تیمار رطوبتی 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک پس از تیمار رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک بیشترین مقدار آمونیفیکاسیون را داراست و این در حالی است که بهطور معنیدار باعث تولید کمترین مقدار نیترات بین سایر تیمارهای رطوبتی شده است. وجود تنش رطوبتی و دوره خشکی طی تیمار رطوبتی 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک و در نتیجه کاهش فعالیت نیتریفیکاتورها، موجب شده است که آمونیوم کمتری توسط باکتریهای نیتریفیکاتور به نیترات تبدیل شود. در شرایط خشکی، موجودات زنده با کاهش تحرک میکروبی و دسترسی به سوبسترا مواجه هستند و اکثر منافذ از آب خالی شدهاند و پوسته آب موجود در سطوح ذرات خاک نازکتر شده است، در نتیجه مسیر طولانیتری جهت فراهمی مولکولهای سوبسترا برای موجود زنده باید طی شود [98]. همچنین در شرایط خشکی، محلول خاک غلیظ میشود و موجودات زنده خاک جهت مقابله با پلاسمولیز20 و در نتیجه زندهماندن، اقدام به افزایش غلظت درون سلول میکنند [19]. این کار از طریق ساخت ترکیبات آلی درون سلول و نیز جذب یون از محیط خاک طورت میگیرد [34]. غلظت زیاد محلول درون سلول میتواند اثر بازدارندگی بر فعالیتهای آنزیمی درون سلول داشته باشد [80]. همچنین مواد محلولی که سلول جهت برقراری توازن پتانسیل آب درون و بیرون سلول میسازد، ممکن است موجب بازدارندگی برخی فرایندهای بیوشیمیایی سلول شود [18]. در تیمار رطوبتی 5/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک شاهد کمترین مقدار آمونیفیکاسیون هستیم که به نظر میرسد به دلیل مناسب بودن شرایط برای نیتریفیکاتورها، آمونیوم زیادی تبدیل به نیترات شده است و همانطور که مشاهده میشود نیترات تولید شده در این تیمار رطوبتی، پس از تیمار رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک بیشترین مقدار را دارا است. استارک و فایرستون (1995) با بررسی اثر پتانسیل آب بر سرعت فرایند نیتریفیکاسیون مشاهده کردند که با افزایش پتانسیل ماتریک از 4- به صفر مگاپاسکال، سرعت نیتریفیکاسیون افزایش یافته است[117]. مقدار نیتریفیکاسیون در تیمار رطوبتی 5/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک بیش از تیمار 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک است که نشان از بهتر بودن شرایط برای نیتریفیکاتورها در تیمار رطوبتی 5/0 درصد ظرفیت نگهداشت آب خاک است. رحمان و رشید (2002) تاثیر سه سطح رطوبت 40، 60 و 80 درصد ظرفیت زراعی21 را بر فرایند نیتریفیکاسیون بررسی کردند. آنها مشاهده کردند که با افزایش رطوبت، مقدار نیتریفیکاسیون افزایش یافت [105].
معدنی شدن نیتروژن در تیمار طوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک بهطور معنیدار بیش از سایر تیمارهای رطوبتی میباشد و پس از آن بهترتیب تیمارهای رطوبتی 5/0 ، 3/0 و 3/0-1/0ظرفیت نگهداشت آب خاک میباشند. دلیل بیشتر بودن فرایند معدنی شدن نیتروژن در تیمار رطوبتی 5/0-1/0 نسبت به 5/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک را میتوان در مرطوب شدن ناگهانی خاک طی تیمار نوسان رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک جستجو کرد. زمانیکه یک خاک خشک بهطور ناگهانی مرطوب میشود، استحکام خاکدانهها کاهش مییابد و در اثر تعدد نوسان خشک و مرطوب شدن، خاکدانهها میشکنند و مواد آلی محبوس شده در خاکدانهها، بهعنوان سوبسترا در اختیار موجودات تجزیهکننده قرار میگیرد که میتواند فعالیت موجودات زنده را افزایش دهد و نیز نیتروژن مواد آلی را وارد چرخه کرده و بخش قابل توجهی از نیتروژن معدنی شود [38]. موجودات زنده خاک که قدرت سازگاری زیاد با تغییرات پتانسیل آب خاک دارند، در هنگام افزایش ناگهانی پتانسیل آب در اثر مرطوب شدن، بخشی از محلولهای آلی سلول را جهت توازن پتانسیل آب درون و بیرون سلول، وارد محیط خاک میکنند. موجودات زنده خاک که قدرت سازگاری کمی با افزایش پتانسیل آب خاک دارند، طی فرایند مرطوب شدن ناگهانی خاک خشک، دچار مرگ میشوند [56]. لاشه این موجودات و نیز محلول آلی تخلیه شده از سلولها، سوبسترای سایر موجودات زنده خواهد بود و علاوه بر تامین انرژی و افزایش فعالیت، نیتروژن غیر متحرک شده نیز معدنی میشود.
بیشتر بودن معدنی شدن نیتروژن در تیمار رطوبتی 5/0-1/0 نسبت به 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک میتواند ناشی از مقدار رطوبت اعمال شده به خاک طی فرایند مرطوب کردن باشد. به نظر میرسد تغییرات پتانسیل آب در تیمار 3/0-1/0 نسبت به تیمار 5/0-1/0 بهصورت چشمگیر موجب شکستن خاکدانهها و آزاد شدن مواد آلی محصور شده در آن، و همچنین مرگ جمعیت میکروبی در اثر افزایش ناگهانی پتانسیل آب نمیشود. بنابراین در تیمار رطوبتی 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک موجودات زنده کمتر از این سوبستراهای بسیار تجزیهپذیر بهرهمند میباشند. از طرف دیگر بیشتر بودن مقدار رطوبت اعمال شده در هنگام مرطوب کردن خاک در تیمار 5/0-1/0، باعث کوتاهتر شدن مسیر پخشیدگی سوبسترا و بهبود تحرک جمعیت میکروبی در اثر پر شدن منافذ از آب و ضخیم شدن پوسته آب اطراف ذرات خاک، و در نتیجه بهبود دسترسی موجودات زنده به سوبسترا، میتواند باعث افزایش فعالیت موجودات زنده و معدنی شدن نیتروژن شود [117].
معدنی شدن نیتروژن در تیمار 5/0 نسبت به تیمار 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک بیشتر است و موجودات معدنی کننده نیتروژن در تیمار 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک متحمل تنش بودهاند. مقدار رطوبت در تیمار رطوبتی 5/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک برای موجودات زنده جهت دسترسی به سوبسترا، فعالیتهای میکروبی و انجام فرایندهای بیوشیمیایی مانند معدنی شدن نیتروژن، مناسبتر میباشد. لی و همکاران (2014) تاثیر پنج سطح رطوبتی 20، 40، 60، 80 و 100 درصد ظرفیت نگهداشت آب خاک بر معدنی شدن خالص نیتروژن را بررسی کردند. نمونههای خاک جهت اندازهگیری نیتروژن معدنی شده 2، 20، 38، 55 و 72 روز پس از شروع دوره انکوباسیون برداشته شد. با گذشت زمان مقدار نیتروژن معدنی شده از بیشترین به کمترین به ترتیب 60،40، 20، 80 و 100 درصد ظرفیت نگهداشت آب خاک گزارش شد [81]، که با یافته این تحقیق مبنی بر بیشتر بودن نیتروژن معدنی شده در تیمار رطوبتی 5/0 نسبت به 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک مطابقت دارد.
برای بررسی میزان حساسیت هر یک از فرایندهای اندازهگیری شده نسبت به تیمارهای رطوبتی از رابطه زیر استفاده میشود:
(3-1) R_i/R_j = حساسیت
سرعت یا مقدار بیشینه = Ri
سرعت یا مقدار کمینه = Rj
با توجه به اعداد جدول 3-13، حساسیت فرایندهای آرجینین آمونیفیکاسیون، آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و معدنی شدن خالص نیتروژن به ترتیب 47/1، 6/32، 71/3 و 02/5 به-دست آمد که روند حساسیت این فرایندها به تیمارهای رطوبتی به صورت زیر میباشد:
آمونیفیکاسیون معدنی شدن خالص نیتروژن نیتریفیکاسیون آرجینین آمونیفیکاسیون
ملاحظه میشود که آمونیفیکاسیون حساسترین فرایند نسبت به تیمارهای رطوبتی است و کمترین حساسیت مربوط به فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون میباشد.
جدول3-13- اثر تیمارهای رطوبتی بر سرعت آرجینین آمونیفیکاسیون و مقادیر آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و معدنی شدن نیتروژن
وضعیت رطوبتی
آرجینین آمونیفیکاسیون
آمونیفیکاسیون
نیتریفیکاسیون
معدنی شدن نیتروژن
WHC3/0
b3/35
c2/11
c2/52
c4/63
WHC5/0
b7/42
d6/4
b7/83
b3/88
WHC3/0-1/0
b0/36
b4/22
d8/28
d2/51
WHC5/0-1/0
a0/52
a150
a107
a257
در هر ستون، میانگینهای دارای حداقل یک حرف مشترک دارای اختلاف معنیدار با استفاده از آمون حداقل اختلاف معنیدار (LSD) و در سطح 5 درصد نمیباشد.
با بررسی نمودار اثر متقابل رطوبت و موقعیت مکانی خاک نسبت به تنه درخت بر سرعت آرجینین آمونیفیکاسیون، بیشترین سرعت مربوط به خاک موقعیت1 که تحت تیمارهای رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک است، میباشد (شکل3-14). همچنین کمترین مقدار مربوط به خاک موقعیت3 با تیمارهای رطوبتی 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک میباشد. در خاک موقعیت1 که دارای بیشترین مقدار ماده آلی است، بیشترین سرعت آرجینین آمونیفیکاسیون مربوط به تیمارهای 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک میباشد و کمترین مقدار مربوط به تیمار 3/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک است. در خاک موقعیتهای2 و 3 تفاوتی بین تیمارهای رطوبتی در سرعت فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون مشاهده نمیشود. در خاک موقعیت 4 که از مقدار ماده کمی نسبت به سایر موقعیتها برخوردار است تفاوت تنها بین تیمار 5/0-1/0 و 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک است و در تیمار رطوبتی 5/0-1/0 بیش از تیمار 3/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک است. بهطور کلی مشاهده میشود که با تفاوت در فاصله خاک از تنه درخت و تغییر در مقدار ماده آلی، پاسخ جمعیت میکروبی در سرعت فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون به تیمارهای رطوبتی متفاوت است (شکل3-14).
شکل3-14- میانگینهای اثر متقابل توزیع متفاوت مکانی خاکهای جنگل بلوط نسبت به تنه درخت و وضعیتهای مختلف رطوبتی برای سرعت فرایند آرجینین آمونیفیکاسیون.
در این نمودار تمام میانگینها با یکدیگر قابل مقایسه هستند و حروف مشترک برای میانگینها نشان دهنده عدم تفاوت معنیدار بین آنها میباشد. با بررسی فرایند آمونیفیکاسیون، در هر چهار خاک، بیشترین مقدار آمونیفیکاسیون مربوط به خاکهای تحت تیمار رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک میباشد (شکل3-15). همچنین کمترین مقدار آمونیوم تولید شده مربوط به خاکهای تحت تیمار رطوبتی 5/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک است. به نظر میرسد مناسب بودن شرایط رطوبتی در خاکهای تحت این تیمار رطوبتی، تبدیل شدن آمونیوم به نیترات در اثر نیتریفیکاسیون را بهبود بخشیده است و کاهش آمونیوم این خاکها را در پی داشته است. بهطور کلی مشاهده میشود که با تفاوت در فاصله خاک از تنه درخت و تغییر در مقدار ماده آلی، پاسخ آمونیفیکاتورها به تیمارهای رطوبتی تقریباً یکسان بوده است (شکل3-15). نکته قابل توجه در این شکل وجود آمونیفیکاسیون شدید در تیمار رطوبتی 5/0-1/0 ظرفیت نگهداشت آب خاک که به نظر میرسد ناشی از شکستن خاکدانهها و آزاد شدن بخش آلی محبوس شده در آن جهت استفاده آمونیفیکاتورها باشد [113]. میلر و همکاران (2005) تاثیر مرطوب شدن مجدد خاک را در دو حالت با افزودن و بدون

مطلب مرتبط :   پایان نامه با واژگان کلیدیGlobalization، the Middle East، منطقه آزاد
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید