مقایسه تجزیه پذیری بقایای گیاهی برخی گونه های مرتعی در خاک

برآورد ذخیره کربن خاک در مقیاس منطقه ای، ملی و جهانی اهمیت زیادی در ارزیابی تغییرات چرخه کربن دارد. اکوسیستم های مرتعی بیشتر از 43 درصد خشکی های زمین را در بر می گیرند و این نسبت به علت پدیده بیابانی شدن در حال کاهش است. تجزیه بقایای گیاهی در خاک فرآیندی حیاتی است زیرا باعث بازچرخ عناصر غذایی در خاک شده و امکان دسترسی مجدد آن را برای موجودات زنده فراهم می نماید. کربن فراوان ترین عنصر مواد آلی است که در صورت فقدان عمل تجزیه، معدنی نشده و عملاً چرخه ی کربن در خاک متوقف می گردد. از سوی دیگر فزونی بیش از حد سرعت تجزیه باعث افزایش تولید دی اکسیدکربن و افزایش دمای کره زمین شده است. تحقیق حاضر با هدف مطالعه تأثیر خصوصیات بیوشیمیایی بقایای گیاهان مرتعی بر ویژگی های معدنی شدن کربن و نیتروژن و اثرات کفایت نیتروژن خاک بر سینتیک معدنی شدن کربن صورت گرفت. بدین منظور از خاک سطحی(عمق15-0 سانتیمتری) ذخیره گاه چهارطاق شهرستان اردل واقع در 120 کیلومتری شهرکرد مرکز استان چهارمحال و بختیاری یک نمونه مرکب تهیه شد. همچنین تعداد 8 نمونه گیاه مرتعی(4 گونه لگوم و 4 گونه گرامینه) شامل شبدر شیرین گل زرد، گون گزی، گون سفید، یونجه معمولی، جو پیازدار، علف پشمکی، چمن مرتعی و علف گندمی از منطقه مورد مطالعه برداشت گردید. به منظور بررسی سینتیک معدنی شدن کربن و تعیین میزان نیتروژن معدنی شده، معادل یک درصد کربن آلی از بقایای گیاهان برداشت شده به خاک خشک رویشگاه افزوده و پس از تأمین رطوبت خاک به میزان 50 درصد ظرفیت نگهداشت رطوبتی خاک، به ترتیب به مدت 45 و 90 روز همراه با تیمارهای شاهد در دمای 25 درجه سانتیگراد انکوباسیون شدند. لازم به ذکر است که جهت بررسی اثر کفایت نیتروژن بر سینتیک معدنی شدن کربن که در دوره انکوباسیون 45 روزه انجام پذیرفت، این آزمایش مجدداً با افزودن مقدار 100 میلی گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک به آب مقطر مورد استفاده جهت تأمین رطوبت خاک تکرار گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که بقایای گیاهی از لحاظ خصوصیات بیوشیمیایی متفاوت بودند به طوری که بقایای گیاهی لگوم ها نسبت به سایر گونه های گیاهی دارای درصد نیتروژن بیشتر، نسبت کربن به نیتروژن و نسبت لیگنین به نیتروژن کمتر بودند. روند معدنی شدن کربن آلی در کلیه تیمارها از معادله سینتیکی رده اول پیروی کرد. از میان تیمارهای گیاهی مورد مطالعه، بیشترین و کمترین مقدار تجمعی کربن معدنی شده طی دوره 45 روزه به ترتیب در تیمار یونجه معمولی(3057/5 میلی گرم کربن در کیلوگرم خاک) و جو پیازدار(2166/8 میلی گرم کربن در کیلوگرم خاک) مشاهده شد. مقادیر تجمعی کربن معدنی شده با نسبت کربن به نیتروژن بقایای گیاهی بیشترین همبستگی(0/001>p، 8 = n، 0/958-= r) را نشان داد. معدنی شدن خالص نیتروژن در همه تیمارها به وقوع پیوست که بیشترین و کمترین مقدار آن به ترتیب متعلق به تیمار یونجه معمولی(342/4 میلی گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک) و تیمار جو پیازدار(3/5 میلی گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک) بود. نیتروژن معدنی شده بیشترین همبستگی(0/001>p، 8 = n، 0/993-= r) را با نسبت کربن به نیتروژن بقایا داشت و حد بحرانی نسبت کربن به نیتروژن به منظور معدنی شدن نیتروژن حداکثر تقریباً برابر با 42/8 بود. با وجود معنی دار بودن اثر تیمارهای بقایای گیاهی و سطوح نیتروژن بر همه پارامترهای معادله سینتیکی تجزیه کربن، اثر متقابل این دو عامل تنها بر ثابت سینتیکی شدت تجزیه معنی دار بود. نتایج نشان داد که افزایش نیتروژن سبب افزایش میزان تجزیه پذیری بخش سلولزی بقایای گیاهی می گردد. مدت زمان انکوباسیون بر میزان همبستگی معدنی شدن کربن و نیتروژن تأثیر قابل توجهی داشت به طوری که در شرایط طبیعی کمترین همبستگی در روز اول انکوباسیون و بیشترین مقدار آن در روز ششم انکوباسیون مشاهده شد، اما در شرایط کفایت نیتروژن بیشترین و کمترین مقدار همبستگی مذکور به ترتیب متعلق به روز دوم و روز چهل و پنجم بود.