سینتیک معدنی شدن کربن آلی و تغییرات آن در سه نوع خاک تیمار شده با بقایای گیاهی مختلف (مطالعه موردی: خاکهای اطراف دریاچه ارومیه)

پویایی کربن خاک پس از برگرداندن بقایای گیاهی با ویژگی های کیفی متفاوت در خاک های مختلف، به طور متفاوت تحت تاثیر قرار می گیرد. یکی از راه های صحیح و عملی برای بهبود ماده آلی خاک، مدیریت صحیح استفاده از بقایای گیاهی محصولات کشاورزی است، به گونه ای که با برگرداندن این بقایا به خاک، متوسط سالانه ورودی کربن به خاک افزایش یافته و بخشی از کربن خروجی حاصل از تجزیه میکروبی جبران می گردد. از اینرو، هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر بقایای گیاهی مختلف بر سینتیک معدنی شدن کربن و میزان کربن آلی در خاک های مختلف اطراف دریاچه ارومیه بود.

این تحقیق به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با فاکتورهای نوع خاک (آهکی، سدیمی و شور-سدیمی) و بقایای گیاهی (گندم، ذرت، آفتابگردان، ماشک و شبدر) به میزان 2 درصد، به همراه تیمار شاهد (خاک بدون بقایا) در سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی به مدت 10 هفته (70 روز) در دمای 1± 25 درجه سانتی گراد و با رطوبت 50 درصد ظرفیت زراعی انکوباسیون شدند. میزان خروج CO2 به صورت منظم هفته ای یکبار به مدت 10 هفته اندازه گیری شد و سپس پارامترهای معادله سینتیکی معدنی شدن کربن (شاخص C0 (ذخیره کل کربن قابل تجزیه) و kC0 (سرعت بالقوه اولیه معدنی شدن کربن)) محاسبه شد. در نهایت، درصد کربن آلی خاک ها بلافاصله بعد از اتمام آزمایش در تمامی تیمارها اندازه گیری شد.

نتایج تجزیه واریانس نشان داد، اثر نوع خاک و بقایای گیاهی بر معدنی شدن کربن در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بود. یشترین خروج CO2 در هفته اول انکوباسیون اتفاق افتاد و سپس روند کاهشی را تا انتهای زمان انکوباسیون نشان داد. بیشترین مقادیر تجمعی کربن معدنی شده، مربوط به بقایای ماشک و شبدر در خاک آهکی بود. همچنین، همبستگی مثبت و معنی داری بین غلظت نیتروژن بقایا و کربن معدنی شده و همبستگی منفی بین کربن معدنی شده با نسبت C/N، lignin/N، cellulose/N، hemicellulose/N، cellulose+lignin/N و N/P مشاهده شد. شاخص C0K نسبت به C0، میزان معدنی شدن کربن را در خاک های مورد بررسی بخوبی توجیه نمود. با افزودن بقایای گیاهی به خاک، مقدار کربن آلی در هر سه نوع خاک به صورت گندم> ذرت> آفتابگردان> ماشک> شبدر افزایش یافت.

نتایج این تحقیق نشان داد که، بالا بودن کربن معدنی تجمعی در خاک آهکی در بین سه نوع خاک مورد مطالعه، نشان از تجزیه بیشتر بقایا در این خاک آهکی می باشد. بنابراین باید سالیانه با بازگشت بیشتر بقایا به این نوع خاک ها (خاک های آهکی) بخشی از کربن خروجی حاصل از تجزیه میکروبی جبران گردد. با توجه به اینکه هدف اصلی از کاربرد مواد آلی در خاکها، افزایش ماده آلی خاک می یاشد، نتایج این تحقیق نشان داد که بیشترین تاثیر را در افزایش کربن آلی در هر سه خاک (آهکی، سدیمی و شور-سدیمی) بقایای گندم و سپس ذرت با نسبت C/N بالا و کمترین نقش را شبدر و ماشک با کمترین C/N داشتند. این موضوع نشان دهنده این مطلب است که افزایش مقدار کربن آلی خاک با افزودن بقایای گیاهی بیشتر به کیفیت بقایای گیاهی (C/N، lignin/N، cellulose/N، hemicellulose/N، cellulose+lignin/N و N/P) بستگی دارد. بنابراین برای ترسیب کربن در این خاکها استفاده از بقایای گیاهی با C/N بالا توصیه می شود.