تاثیر میزان رطوبت خاک بر دینامیک کربن و نیتروژن آلی بقایای گیاهی یونجه و جو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم خاک دانشگاه زنجان

2 استاد گروه علوم خاک دانشگاه زنجان

3 استادیار گروه علوم خاک دانشگاه جیرفت

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: میزان کربن و نیتروژن آلی خاک توسط دو فاکتور اساسی شامل میزان کربن و نیتروژن ورودی به خاک و سرعت تجزیه‌ی آن‌ها کنترل می‌شود. ترکیبی از فاکتورهای محیطی و بیولوژیکی در سرعت معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی در خاک نقش دارند و میکروب‌ها عامل اصلی در تجزیه کلش‌ و بقایای گیاهی هستند. فاکتورهای غیر زنده شامل دما، نوع خاک، چگالی ظاهری، رطوبت خاک و کیفیت آب آبیاری از طریق تاثیرگذاری بر فعالیت‌های میکروبی بر معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی موثرند. سرعت معدنی شدن کربن و نیتروژن آلی در مناطقی با دما و رطوبت بالا نسبت به مناطق سرد و خشک بیشتر است. با توجه به رابطه‌ی معکوس بین رطوبت خاک و میزان تهویه هدف این آزمایش بررسی تاثیر سطوح مختلف رطوبت خاک بر دینامیک کربن و نیتروژن آلی بقایای گیاهی یونجه و جو بود.
مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسی تاثیر میزان رطوبت خاک بر دینامیک کربن و نیتروژن آلی یک آزمایش به صورت کرت‌های دو بار خرد شده، بر پایه‌ی طرح کاملا تصادفی، با سه تکرار و با استفاده از کیف کلش به اجرا در آمد. فاکتورهای مورد بررسی در این آزمایش شامل نوع بقایای گیاهی در دو سطح (جو و یونجه)، سطوح رطوبتی خاک در پنج سطح (10، 25، 50، 75 و 100 درصد رطوبت اشباع) و مدت زمان خوابانیدن بقایا در چهار سطح (1، 2، 3 و 4 ماه) بودند که به ترتیب در کرت‌های اصلی، فرعی و فرعی- فرعی قرار داده شدند. پس از سپری شدن فواصل زمانی خوابانیدن، کیف‌های کلش از خاک خارج و پس از اندازه‌گیری وزن بقایای گیاهی باقیمانده در آن‌ها میزان کربن آلی بقایا به‌روش خاکستر کردن در دمای 450 درجه‌ی سانتی‌گراد به مدت پنج ساعت و میزان نیتروژن کل با استفاده از روش کلدال اندازه‌گیری شد. مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی از کسر میزان کربن و نیتروژن باقیمانده در هر بازه زمانی از میزان کربن و نیتروژن آلی باقیمانده‌ در بازه‌ی زمانی ما قبل آن محاسبه گردید.
یافته‌ها: در رطوبت‌های 10، 25، 50، 75 و 100 درصد رطوبت اشباع به ترتیب 05/12، 21/54، 59/70، 52/66 و 42/62 درصد کربن بقایای یونجه و 36/10، 37/48، 63/60، 38/59 و 29/55 درصد کربن بقایای جو در یک دوره‌ی چهار ماهه تلف گردید. همچنین مقدار هدررفت نیتروژن آلی در سطوح رطوبتی ذکر شده برای بقایای یونجه به ترتیب 54/20، 65/57، 44/70، 62/59 و 51/57 درصد و برای بقایای جو به ترتیب 68/11، 05/56، 61/63، 27/52 و 58/47 درصد در یک دوره‌ی چهار ماهه بود.
نتیجه‌گیری: مقدار هدررفت کربن و نیتروژن آلی بقایا در اولین ماه خوابانیدن به‌مراتب بیشتر از سه ماهه‌ی بعدی خوابانیدن بود. نتایج همچنین نشان دادند که کمبود رطوبت خاک در مقایسه با بیش بود آن (کمبود تهویه) عامل محدود کننده‌تری برای تجزیه‌ی بقایای گیاهی بود و در حالت اشباع نیز مقدار قابل توجهی از کربن و نیتروژن آلی بقایا تجزیه ‌گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effects of soil moisture levels on dynamics of organic carbon and nitrogen from alfalfa and barley residues

نویسندگان [English]

  • zahra najafi 1
  • ahmad golchin 2
  • saeid shafiei 3

1 M.Sc. Student, Dept. of Soil Science, The university of Zanjan

2 Professor, Dept. of Soil Science, The university of Zanjan

3 Assistant Prof., Dept. of Soil Science, The university of Jiroft

چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: The organic carbon and nitrogen contents of soils are controlled by the amounts of organic carbon and nitrogen input into soils and by the decomposition rates of organic carbon and nitrogen of plant residues. A combination of environmental and biological factors are involved in organic carbon and nitrogen mineralization. Microbes are agents responsible for litter degradation and abiotic factors such as temperature, soil type, bulk density, soil moisture and irrigation water quality influence organic carbon and nitrogen mineralization rates since microbial activities are affected by these factors. The rate of organic carbon and nitrogen mineralization is higher in warm and moist environments than in cold or dry sites. Due to the inverse relationship between soil moisture and aeration this experiment was performed to evaluate the effects of soil moisture levels on dynamics of organic carbon and nitrogen from alfalfa and barley residues.
Materials and methods: This experiment was performed to evaluate the effects of soil moisture on organic carbon and nitrogen dynamics. For this purpose, a split – split plot experiment with three replications was conducted using litter bag method. Factors examined were types of plant residue (barley and alfalfa), soil moisture levels (10, 25, 50, 75 and100% of saturation levels) and incubation periods (1, 2, 3 and 4 months). At the end of incubation periods, the litter bags were pulled of the pots and the weights of plant residues remained in bags were measured. The plant residues were also analyzed for organic carbon and nitrogen using dry combustion and kjeldahl methods respectively. Organic carbon and nitrogen losses were calculated by subtracting the remaining amounts of organic carbon and nitrogen in one incubation time interval from those of the latter incubation.
Results: The results showed that the amounts of organic carbon lost after 4 months were 12.05, 54.21, 70.59, 66.52 and 62.04% for alfalfa residue and 10.36, 48.37, 60.63, 59.38 and 55.29% for barley residue when the soil moisture levels were adjusted at 10, 25, 50, 75 and 100% of saturation percentage (sp) respectively. The corresponding amounts for organic nitrogen lost were also 20.54, 57.65, 70.44, 59.62 and 57.51% for alfalfa residue and 11.68, 56.05, 63.61, 52.27 and 47.58% for barley residue respectively.
Conclusion: The amounts of organic carbon and nitrogen lost in the first month of incubation were higher than the sum of those lost in the other months of incubation. The results also showed that soil moisture deficit is a stronger limiting factor for plant residue decomposition than aeration and in saturated soils a significant amount of plant residues is decomposed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Key words: Soil moisture
  • Organic carbon and nitrogen dynamic
  • Decomposition of plant residue
  • Alfalfa residue
  • Barley residue