زیاد بوده و در نتیجه شدت خیسی در اثر خصوصیات آبگریزی مواد آلی کاهش مییابد [25] و پیوندهای بین مولکولی طی خشک شدن افزایش مییابد. به نظر میرسد این خصوصیت از مواد آلی تا حدی بتواند تاثیر چرخهها بر تخریب خاکدانهها را جبران کند. دنف و همکاران (2001) با بررسی چرخههای خشک و مرطوب شدن خاک بر میانگین وزنی قطر خاکدانهها نمودارهای شکل1-6 را ارائه کردند. آنها برای این منظور 4 تیمار را تعریف کردند: الف) تیمار نوسان رطوبتی همراه با افزودن قارچکش به خاک، ب) تیمار رطوبت ثابت همراه با افزودن قارچکش به خاک، ج) تیمار نوسان رطوبتی بدون افزودن قارچکش به خاک و د) تیمار رطوبت ثابت بدون افزودن قارچکش به خاک. خاکها به مدت 74 روز تحت تیمارهای رطوبتی قرار گرفتند که تیمار رطوبتی ثابت، در ظرفیت زراعی مزرعه و چرخهها، نوسان رطوبتی از مقدار ظرفیت زراعی مزرعه تا خشک شدن خاک در زمانهای خاص اعمال شد. ابتدا بهمدت 14 روز به خاک اجازهی تشکیل خاکدانه داده شد و شروع اولین چرخه با مرطوب کردن خاک در روز چهاردهم و شروع چرخههای دوم، سوم و چهارم بهترتیب در روزهای هفدهم، چهل و چهارم و چهل و هفتم انجام شد. در تیمارهایی که قارچکش استفاده شده است، اثر چرخههای خشک و مرطوب شدن و رطوبت ثابت بر میانگین وزنی قطر خاکدانهها با یکدیگر اختلاف معنیدار نداشت. در خاکهایی که قارچکش استفاده نشده بود، میانگین وزنی قطر خاکدانهها بهطور معنیدار بیش از خاکهای آغشته شده با قارچکش بوده است که میتوان از این طریق به اهمیت قارچها در خاکدانهسازی پی برد. همچنین در حالتیکه خاکها بدون قارچکش بودند، در روزهای مربوط به چرخههای دوم، سوم و چهارم، میانگین وزنی قطر خاکدانهها بهطور معنیدار کمتر از مقدار آن در حالت رطوبت ثابت بود که به نظر میرسد چرخهها باعث تخریب خاکدانهها شدهاند. اگرچه با اندازهگیری که در آخرین روز انکوباسیون انجام شد، میانگین وزنی قطر خاکدانهها در حالت نوسان رطوبتی مقدار بیشتری از حالت رطوبت ثابت از خود نشان داد [38].
شکل1-6- تاثیر چرخههای خشک و مرطوب شدن و قارچکش بر میانگین وزنی قطر خاکدانهها. اقتباس از دنف و همکاران (2001) [32].
ترکیب جمعیت میکروبی با چرخههای خشک و مرطوب شدن تغییر میکند؛ زیرا جمعیت میکروبی خاک در مقاومت به تنشهای رطوبتی متفاوت هستند [108]. این چرخهها با کاهش تنوع زیستی خاک، از طریق حمایت از جمعیتهایی که بهترین سازگاری را با شرایط دارند، ترکیب جمعیت میکروبی خاک را دستخوش تغییر میکنند. میکروبهایی با رشد فعال در مقایسه با میکروبهایی که به کندی رشد میکنند، بیشتر در معرض تنش هستند؛ که احتمالاً ناشی از خصوصیات دیوارهی سلولی میباشد [15]. قارچها و باکتریهای گرم منفی به دلیل داشتن دیوارهی سلولی قوی در مقابل نوسانهای پتانسیل ماتریک، تحمل بیشتری از خود نشان میدهند [108]. استینورس و همکاران(2005) تغییر در ترکیب جمعیت میکروبی طی خشک و مرطوب شدن خاک بدون تغییر در اندازهی تودهی زندهی میکروبی را گزارش کردند [119]. برخی گزارشها حاکی از آن است که در اکوسیستمهایی که خشک و مرطوب شدن خاک بهطور منظم اتفاق میافتد، میکروارگانیسمها قادر به سازگاری با آن میباشند [75 و 44]. فیرر و همکاران (2003) مشاهده کردند که جمعیت میکروبی خاک جنگل بلوط در پاسخ به خشک و مرطوب شدن دچار تغییر شد؛ در حالیکه جمعیت میکروبی خاک علفزار نسبت به خشک و مرطوب شدن تاثیر نپذیرفت [44]. با توجه به نوع پوشش گیاهی جنگل و علفزار، خاک علفزار بیشتر در معرض رخدادهای خشک و مرطوب شدن قرار میگیرد و میکروارگانیسمهای موجود در این خاک، با این شرایط سازگاری بیشتری دارند. کاهش فعالیتهای میکروبی در اثر هوا خشک شدن خاک مورد تایید محققین است [109، 61 و 13] و همبستگی مثبت بین فعالیتهای میکروبی که در شدت تنفس نمود پیدا میکند با پتانسیل آب یا مقدار آب وجود دارد.
ژیانگ و همکاران (2008) با بررسی تاثیر 4 وضعیت رطوبتی بر تنفس میکروبی خاک نمودارهای شکل1-7 را ارائه کردند. چهار وضعیت رطوبتی که آنها اعمال کردند عبارت بود از: الف) تیمار رطوبت ثابت 35 درصد ظرفیت نگهداری آب خاک، ب) تیمار نوسان رطوبتی 35 تا 5 درصد ظرفیت نگهداری آب خاک با 4 چرخه خشک و مرطوب شدن، ج) تیمار نوسان رطوبتی 35 تا 5 درصد ظرفیت نگهداری آب خاک با 6چرخه خشک و مرطوب شدن و د) تیمار نوسان رطوبتی 35 تا 5 درصد ظرفیت نگهداری آب خاک با 12 چرخه خشک و مرطوب شدن. همانطور که در شکل a-1-7 دیده میشود با گذشت زمان تنفس میکروبی خاک کاهش پیدا میکند. همچنین میزان تجمعی دی اکسید کربن ناشی از تنفس میکروبی در خاکهایی که متحمل نوسانهای رطوبتی شدهاند بیش از خاک با رطوبت ثابت میباشد (b-1-7) [142].
شکل1-7- تاثیر چهار وضعیت رطوبتی بر شدت تنفس(a) و دی اکسید کربن تجمعی(b) اقتباس از ژیانگ و همکاران (2008) [142].
میخا و همکاران (2005) تاثیر چرخههای خشک و مرطوب شدن بر معدنی شدن کربن را بررسی کردند. بدین منظور یک خاک را تحت دو تیمار رطوبتی متفاوت قرار دادند. تیمار نوسانهای خشک و مرطوب شدن شامل 4 چرخه به مدت 96 روز و تیمار رطوبت ثابت نیز به همین مدت اعمال شدند. کربن معدنی شده تجمعی در نمودار a-1-8 ارائه شده است و همانطور که دیده میشود مقدار آن در حالت رطوبت ثابت بهطور معنیدار بیش از حالت نوسانهای خشک و مرطوب شدن میباشد. نمودار b شدت معدنی شدن کربن در طول زمان انکوباسیون را نشان میدهد. کاهش معدنی شدن کربن با گذشت زمان در هر دو تیمار رطوبتی دیده میشود که این کاهش در تیمار رطوبتی ثابت تقریباً بدون نوسان میباشد؛ در حالیکه معدنی شدن کربن در تیمار چرخههای خشک و مرطوب شدن بسیار متغیر است و با خشک شدن خاک کاهش یافته و با مرطوب کردن خاک بهشدت افزایش پیدا میکند. کاهش دامنهی تغییرات معدنی شدن کربن هنگام مرطوب شدن خاک از چرخهی اول تا چهارم نیز جالب توجه میباشد که احتمالا بهدلیل سازگار شدن جمعیت میکروبی با تنش رطوبتی است [89].
شکل1-8- تاثیر چرخههای خشک و مرطوب شدن در مقایسه با وضعیت رطوبتی یکنواخت بر کربن معدنی شده تجمعی به شکل دی اکسید کربن(a) و شدت معدنی شدن کربن(b). اقتباس از میخا و همکاران (2005) [89].
فرایند معدنی شدن نیتروژن متاثر از رطوبت و چرخههای خشک و مرطوب شدن خاک میباشد. زمانیکه رطوبت خاک نزدیک به ظرفیت زراعی مزرعه میباشد، فرایند معدنی شدن نیتروژن به حداکثر خود میرسد و با خشک شدن خاک کاهش مییابد [26]. لین و دوران (1984) نشان دادند در حالتیکه منافذ پر شده از آب10 نزدیک به 60 درصد باشد، فعالیتهای میکروبی خاک در حالت بهینه است[83]. فرانزلوبرز و همکاران (2000) گزارش کردند که شدت معدنی شدن نیتروژن فقط در چند روز اول پس از خیس شدن خاک افزایش مییابد [47]. زهکشی زمینهای خیس با حاصلخیزی کم میتواند باعث افزایش مقدار محصول و بالا رفتن ترکیبات گیاهی شود، که یکی از دلایل آن میتواند افزایش هوای خاک و در نتیجه غنی شدن آب توسط عناصر محدودکنندهی رشد گیاهان باشد [17]. این یافته موافق با مشاهدات گروتجانس و همکاران (1986) مبنی بر افزایش نیتروژن قابل دسترس پس از زهکشی خاک میباشد [54]. تمام وقایع مربوط به نیتروژن در خاک، مانند معدنی شدن، دنیتریفیکاسیون و آزاد شدن نیتروژن آلی ممکن است در افزایش نیتروژن قابل دسترس شرکت داشته باشد. افزایش در معدنی شدن نیتروژن پس از زهکشی و هوادهی متوالی خاکهای خیس مشاهده شده است [23 و 126]، در حالی که دنیتریفیکاسیون کاهش نشان میدهد [111]. برخی مطالعات نشان داده است که معدنی شدن نیتروژن ممکن است در اثر خشک و مرطوب شدن خاک افزایش پیدا کند [12 و 130].
میخا و همکاران (2005) تاثیر چرخههای خشک مرطوب شدن و وضعیت رطوبتی ثابت را بر نیتروژن غیر آلی خاک بررسی کردند. در آزمایشی که آنها طراحی کردند، مقدار نیتروژن غیر آلی با گذشت دورهی انکوباسیون در حالت رطوبت ثابت بیش از حالت نوسانهای رطوبتی در اثر چرخههای خشک و مرطوب شدن خاک میباشد (شکل1-9) [89].
شکل 1-9- تاثیر چرخههای خشک و مرطوب شدن در مقایسه با وضعیت رطوبتی یکنواخت بر نیتروژن معدنی خاک . اقتباس از میخا و همکاران (2005) [89].
پس از خیس شدن خاک خشک، افزایش ناگهانی در سوبسترای آلی دیده میشود [43]؛ که سه توصیف برای این رخداد میتوان پیشنهاد کرد: الف) آزاد شدن محتوای سلولهای مرده، ب)خود تنظیمی سلولها در برابر تنش اسمزی برای زندهمانی سلول که باعث ترشح مواد درون سلولی به محیط میشود و ج) در معرض قرار گرفتن مواد آلی مسدود شده درون خاکدانهها در اثر شکستن خاکدانهها. تاثیر ناگهانی خیس شدن با تناوب چرخههای خشک و مرطوب شدن کاهش مییابد [43 و 89] که میتواند ناشی از کاهش مواد آلی قابل دسترس، استحکام خاکدانهها، تغییرات در اندازهی تودهی زندهی میکروبی و سازگاری جمعیت میکروبی باشد. خاکدانهها ممکن است پس از اولین چرخه، استحکام بیشتری پیدا کنند [38]. در نهایت این فرایندها بهطور همزمان در خاک اتفاق میافتد و برآیند این تاثیرات است که تعیین کننده میباشد. بهطور کلی میکروبهای خاک بهعنوان یک مخزن بزرگ و پویا از عناصر تلقی میشوند [96] و نقش مهمی در چرخهی عناصر دارند.
1-4- تنشهای ناشی از فعالیتهای بشر
جوامع در سرتاسر کرهی زمین رابطهی نزدیک و گسترده با محیط زیست دارند. محیط زیست و منابع طبیعی در کشورهای در حال توسعه، بهشدت در معرض تخریب است. فعالیتهای بشر میتواند آلودگی، فرسایش و خالی شدن خاکها از عناصر غذایی را در پی داشته باشد. نابودی زیستگاههای گیاهان و جانوران خاکزی نیز از پیامدهای اقدامات بشر در رابطه با خاک است. شاید جنگلهای طبیعی سهلالوصولترین منابع برای امرار معاش انسانهای نزدیک به آن باشند که با بهرهگیری از چوب درختان یا زمینهای آن جهت کشاورزی، اقدام به تخریب جنگلها میکنند. تخریب جنگلها، تبدیل نواحی جنگلی به اراضی غیر جنگلی مانند زمینهای کشاورزی، شهری و بایرمیباشد و فائو11 آنرا تبدیل جنگل به سایر اراضی یا کاهش پوشش سایبان درختان به کمتر از 10 درصد در طولانی مدت تعریف کرده است [96].
1-4-1- تبدیل جنگل به اراضی دیم
امروزه با توجه به رشد سریع جمعیت و فشارهای ناشی از آن، شاهد تبدیل روز افزون جنگلها به زمینهای کشاورزی هستیم. دو از انتظار نیست که چنین تغییراتی در نوع کاربری و پوشش زمین منجر به پیامدهای ناگواری در این محیطها شود. خاک که بستر حیات در جنگل و زمینهای کشاورزی است، اولین هدف این تغییرات بوده و شاخصی برای بررسی این اقدام مصنوع است. درختان از راههای مختلف بر خاک اثر میگذارند (شکل1-10). شاید بارزترین نقش درختان تثبیت کربن هوا از طریق اندامهای هوایی باشد؛ از طرفی ریشههای عمیق درختان عناصر مهم غذایی (مانند کلسیم، پتاسیم، منیزیم و فسفر) را از اعماق خاک که خارج از دسترس بسیاری از موجودات زندهی خاک است، به اندامهای خود منتقل کنند. با ریزش برگها و شروع روند تجزیه و بازگشت مواد آلی به خاک، عناصر غذایی مورد نیاز برای بسیاری از جانداران خاک فراهم میشود. در نتیجه برگ درختان یکی از حلقههای اولیهی زنجیرهی غذایی درون خاک میباشد.
شکل1-10- تاثیر درختان بر خاک
خاک اطراف ریشهی درختان که متاثر از ترشحات ریشهها است، خاک رایزوسفری نامیده میشود. منابع سهل الوصول غذایی در خاک رایزوسفری به وفور یافت میشود و میکروارگانیسمها این مکان را برای زندگی ترجیح میدهند. از جملهی این میکروارگانیسمها، تثبیتکنندههای نیتروژن هستند که این منبع غذایی را از هوا وارد خاک میکنند و در دسترس میکروارگانیسمها قرار میدهند. علاوهبر این، برخی همزیستیها ممکن است بین درخت و میکروارگانیسمهای تثبیتکنندهی نیتروژن تشکیل شده و درختان از این طریق

مطلب مرتبط :   منبع پایان نامه ارشد دربارهتجزیه واریانس ، تجزیه واریانس، جبران خسارت
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید