وبلاگ انجمن علمی دانشجویی علوم خاک دانشگاه ارومیه
 

چکیده

آگاهی از وضعیت معدنی شدن ازت از منابع مختلف آلی یکی از شاخص­های مهّم در حاصلخیزی خاک می باشد. به منظور بررسی نقش لجن و کودهای مختلف دامی در رشد و تأمین ازت مورد نیاز ذرت (تک لپه ای) و آفتابگردان (دولپه ای) یک آزمایش گلخانه­­ای به صورت فاکتوریل در سه تکرار و پنج تیمار (لجن، کود مرغی، کود گاوی، کود گوسفندی و شاهد) و دو گیاه ذرت و آفتابگردان به مدت 45 روز در گلخانه انجام گردید. کودهای آلی به مقدار 40 گرم در کیلوگرم به خاک گلدان­ها افزوده شدند. تجزیه اوّلیه کودهای مورد استفاده نشان داد که مقدار ازت در لجن بالاترین و در حدود 2/4% بود و کود گوسفندی کمترین مقدار ازت (2%) را داشت. در پایان دوره رشد گیاهان، مادّه خشک ساقه و ریشه گیاهان اندازه­گیری و غلظت عناصر غذایی در آنها تعیین گردید. همچنین مقادیر عناصر غذایی N، P، K و سایر عناصر میکرو در خاک گلدان­ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که مقدار جذب عناصر N، P، K، Ca، Mg، Fe، Mn، Zn و Cu از تیمار لجن بطور معنی­داری بالاتر از سایر کودهای مورد مطالعه بود. همچنین گیاه دو ­لپه­ای آفتابگردان درمقایسه با گیاه تک­ لپه­ای ذرت، مقادیر بیشتری N، P، K، Ca و Cu را جذب نمود، که می­تواند بیانگر توانای بالای ذرت در جذب این عناصر از خاک باشد. تجزیه خاک در پایان آزمایش نشان داد که مقدار ازت معدنی شده از تیمار کود مرغی (1/133 میلی­گرم در کیلوگرم) بیشتر از سایر کودهای آلی بود. همچنین مقدار بیشتری از ازت معدنی شده در تیمار کود مرغی، به شکل نیترات (5/83 میلی­گرم در کیلوگرم) موجود بود. ازت معدنی شده به ویژه مقدار نیترات در ریزوسفر گیاه آفتابگردان بیشتر از ذرت بوده و این پدیده می­تواند نشان دهنده بالاتر بودن فعّالیت میکروبی در ریزوسفر گیاه دو ­لپه­ای آفتابگردان و افزایش فرایند معدنی شدن و نیتریفیکاسیون باشد. نتایج بررسی فعالیت میکروبی به روش MPN نیز این نکته را تأیید نمود.

 

 

مقدمه

ریزوسفر (Rhizosphere) به منطقه ای از خاک اطراف ریشه اطلاق میگردد که در آنجا فعالیت ریشه ای تاثیر چشمگیری بر خواص بیولوژیکی خاک دارد [1]. در این منطقه میکروارگانیسمهای محرک رشد گیاه یا pgpr ها (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) به فراوانی یافت شده و با مکانیسمهای مختلفی مانند تولید مواد افزاینده رشد گیاه، افزایش انحلال ترکیبات کم محلول، ترشح هورمونهای رشد گیاه، سیدروفورها و آنتی بیوتیکها در فرایندهای تغذیه گیاه به ویژه معدنی شدن نیتروژن دخالت دارند. در اثر این عوامل خواص شیمیایی و بیولوژیکی خاک ریزوسفر با خاک غیرریزوسفری متفاوت می گردد . در منطقه ریزوسفر ترشحات ریشه ای و متابولیتهای میکروبی حاوی اسیدهای آلی با وزن مولکولی کم (Low Molecular Weight) در غلظت بالایی موجود می باشند [2]. ریشه های گیاهان بطور پیوسته مواد غذایی مانند انواع قندها، اسیدهای آلی و آمینه و ویتامینها را آزاد می نمایند که این مواد بعنوان منابع کربن و انرژی مورد استفاده میکروارگانیسمهای ریزوسفر قرار می گیرند. همچنین انواع بقایای گیاهی سلولزی و مواد آلی افزوده شده در معرض تجزیه میکروبی در ریزوسفر هستند [1]. نیتروژن یکی از عناصر پرمصرف مورد نیاز گیاه و یکی از اجزای مهم همه کودهای آلی است. در کودهای آلی بخش اصلی نیتروژن در ساختمان مولکولهای آلی قرار گرفته است. گیاهان توانایی جذب و استفاده ازت آلی را نداشته و به همین دلیل نیتروژن برای استفاده آنها بایستی معدنی شود [3]. در اکوسیستمهای مختلف سرعت معدنی شدن نیتروژن و مقدار ازت کل خاک بیانگر حاصلخیزی خاک است. اکثر نیتروژن خاک بصورت آلی بوده و در معرض فرایندهای معدنی شدن شامل آمونیفیکاسیون و نیتریفیکاسیون به شکل یون آمونیم و نیترات قابل جذب گیاه در می آید [4]. معدنی شدن در خاکها به بافت خاک، pH خاک، دما و رطوبت خاک بستگی دارد [5] . مدیریت نیتروژن در خاک مهم بوده، چه افزایش نیترات در آلودگی خاکها و آبشویی آن در آبهای زیرزمینی و همچنین ورود مقادیر بالای آن در زنجیره غذایی انسان اهمیت دارد. از طرف دیگر بایستی بین نیاز گیاه به ازت در مراحل مختلف رشد گیاه و فراهمی آن در خاک تعادل و همزمانی موجود باشد. این همزمانی به فرایندهای معدنی شدن در خاک و بویژه در ریزوسفر بستگی دارد، زیرا فعالیت میکروبی در ریزوسفر بسیار بالاتر از خاک غیرریزوسفر است. همزمانی بین فراهمی عناصر غذایی و نیاز گیاه بعنوان یکی از مباحث مهم مدیریت مواد آلی خاک مطرح شده است [6]. شدت انجام این فرایندها در ریزوسفر گیاهان مختلف متفاوت بوده و فعالیت ریشه ای در گیاهان تک لپه ای و دولپه ای نیز یکسان نیست. این تحقیق به منظور ارزیابی خواص خاک ریزوسفر در گیاهان ذرت و آفتابگردان پس از افزودن لجن، کودهای گوسفندی، گاوی و مرغی انجام گردید.

 

 

مواد و روشها

طرح تاثیر افزودن لجن و انواع کودهای آلی بر خواص خاک منطقه ریشه گیاهان تک لپه ای (ذرت) و دولپه ای (آفتابگردان) در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه انجام شد. خاک مورد استفاده از منطقه نازلو برداشت و برخی خواص فیزیکی و شیمیایی آن در جدول 1 آورده شده است. لجن و کودهای مرغی، گوسفندی و گاوی پس از خشک شدن، آسیاب شده و برخی خواص فیزیکی و شیمیایی آن تعیین گردیدند (جدول 2). لجن از واحد تصفیه فاضلاب شهری مراغه و کودهای مختلف دامی از بخش علوم دامی دانشکده کشاورزی تهیه شدند. کودهای آلی به میزان 20 گرم در کیلوگرم خاک (معادل 50 تن در هکتار) اضافه شدند. گلدانهای 3 کیلوگرمی پس از افزودن لجن و یا کودهای دامی آماده کاشت بذرهای ذرت (رقم Single Cross 704) و آفتابگردان (رقم Master) گردیدند. همچنین یک نمونه شاهد (بدون افزودن مواد آلی) بعنوان شرایط کنترل در نظر گرفته شد. رطوبت گلدانها با روش وزنی در محدوده ظرفیت مزرعه ای حفظ شد. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل با پایه بلوکهای تصادفی در سه تکرار و به مدت 56 روز در شرایط گلخانه ای انجام گردید. در پایان آزمایش اندامهای هوایی گیاه از ارتفاع یک سانتیمتری سطح خاک برداشت و پس از شستشو با آب مقطر خشک، وزن و آسیاب شدند. نمونه خاک ریزوسفری از خاک منطقه اطراف ریشه گیاهان ذرت و آفتابگردان تهیه و به آزمایشگاه منتقل گردید. از نمونه ریزوسفری دو زیرنمونه آماده و در یکی فعالیت بیولوژیکی (جمعیت میکروبی با روش MPN یا محتمل ترین اعداد) و در دومی خواص شیمیایی مانند pH، EC، ازت معدنی شده (NO3- و NH4+)، ازت کل، مقادیر فسفر، پتاسیم، کلسیم و منیزیم اندازه گیری گردیدند. وزن خشک اندامهای هوایی و ریشه تعیین و مقدار عناصر غذایی N، P، K، Ca، Mg، Fe، Zn، Mn و Cu در اندامهای هوایی با روشهای استاندارد اندازه گیری گردیدند.

 

 

نتایج و بحث

برخی خواص مهم خاک مورد مطالعه در جدول 1 نشان داده شده است. این خاک غیرشور، دارای بافت لوم سیلتی رسی بوده، مقدار آمونیم قابل دسترس آن بیشتر از نیترات بود که بنظر میرسد در خاک هوا-خشک فرایند آمونیفیکاسیون نسبت به نیتریفیکاسیون غالب بوده است. نتایج شمارش جمعیت میکروبی خاک با روش MPN نشان داد که جمعیت میکروبی 107 * 73/1 در هر گرم خاک می باشد. نتایج حاصل از تجزیه کودهای آلی مورد مطالعه در جدول 2 نشان داده شده است. بیشترین مقدار نیتروژن مربوط به لجن و کمترین مقدار به کود گوسفندی اختصاص داشت. همچنین نسبت C/N در لجن کمتر و در کودهای گوسفندی و گاوی بیشترین مقدار بود. بطورکلی کودهای دامی دارای EC بالاتری نسبت به لجن بودند و کود گوسفندی بیشترین EC را نسبت به کودهای آلی مورد مطالعه داشت. کود مرغی نسبت به سایر کودها دارای pH اسیدی تری بود.

جدول 1. برخی خواص فیزیکی و شیمیایی خاک مورد مطالعه

شن

g kg-1

سیلت

g kg-1

رس

g kg-1

بافت خاک

pH

EC

dS m-1

Nt

%

NO3-

mg kg-1

NH4+

mg kg-1

کربن آلی

g kg-1

180

520

300

SiCL

57/7

27/1

105/0

70

5/87

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول2. برخی خصوصیات شیمیایی کودهای آلی مورد استفاده

نوع کود

pH

EC

N

P

K

Fe

Mn

Cu

Zn

dS m-1

%

%

%

mg kg-1

mg kg-1

mg kg-1

mg kg-1

لجن

3/7

7/6

2/4

71/1

26/0

1447

207

83

559

کود گوسفندی

46/7

8/29

2

89/0

07/3

949

45

11

43

کود گاوی

73/7

6/13

4/2

02/1

81/0

1611

72

4

54

کود مرغی

14/5

82/11

9/2

39/1

77/0

955

209

36

298

 

نتایج حاصل از اندازه گیری شاخصهای رشد گیاهان ذرت و آفتابگردان در تیمارهای مختلف نشان داد که  وزن خشک اندامهای هوایی و ریشه ها، قطر ساقه و طول گیاه اختلاف آماری معنی داری را نشان دادند. بالاترین وزن اندامهای هوایی در تیمار لجن و بالاترین وزن ریشه ها در کود مرغی مشاهده گردید. قطر ساقه و ارتفاع گیاه در تیمار کود مرغی بیشترین مقدار بود. همچنین در بین عناصر غذایی، غلظت N، P، K، Fe، Zn و Cu از نظر آماری در تیمارهای مختلف معنی دار گردید.

اثر نوع کود بر جذب نیتروژن و سایر عناصر غذایی توسط گیاهان ذرت و آفتابگردان نشان داد که اختلاف آماری معنی داری بین دو گیاه و همچنین بین کودهای آلی مورد مقایسه از نظر مقدار جذب ازت، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، روی، منگنز و مس مشاهده گردید. بطور کلی در مورد تمام عناصر غذایی، مقدار جذب توسط گیاه دولپه ای آفتابگردان بطور معنی داری بالاتر از گیاه تک لپه ای ذرت بود. اثر افزاینده کودهای آلی در جذب عناصر توسط گیاه متفاوت بود و جذب عناصر غذایی ماکرو و میکرو از تیمار لجن بیشتر از سایر کودهای آلی بود. تیمار مرغی در رتبه دوم از نظر افزایش جذب عناصر غذایی توسط گیاه نشان داد. در منابع مختلف نیز به اثر افزاینده لجن فاضلاب [7] و کود مرغی [8] بر جذب عناصر بویژه نیتروژن اشاره شده است. مقدار پتاسیم در تیمار شاهد بسیار پایین تر از سایر تیمارهای کودی بود و کودهای آلی سبب افزایش جذب پتاسیم توسط گیاه شدند.

مقدار pH در ریزوسفر ذرت و آفتابگردان اختلاف آماری معنی داری نشان نداد، اگرچه pH در ریزوسفر ذرت اندکی پایین تر از ریزوسفر آفتابگردان بود. همچنین در تیمارهای مختلف کودی نیز این اثر معنی دار نگردید.  اما EC در ریزوسفر دو گیاه و همچنین در مورد کودهای آلی مختلف اختلاف آماری معنی داری را درسطح احتمال 1% نشان داد. مقدار EC در ریزوسفر آفتابگردان بیشتر از ریزوسفر ذرت بود که می تواند بیانگر حضور بالای یونهای غذایی در محلول خاک آن منطقه باشد. بیشترین EC ( dS m-141/2) مربوط به تیمار کود گوسفندی بود. البته این نتیجه دور از انتظار هم نبود زیرا مقدار EC در عصاره اشباع کود گوسفندی بالاتر از بقیه کودها بود. مقدار Ec در تیمار شاهد کمتر از بقیه بود، البته افزودن لجن نیز سبب افزایش معنی دار EC نسبت به شاهد نگردید. تجزیه واریانس داده های تجزیه خاک در پایان آزمایش (جدول 3) نشان داد اثر گیاه، نوع کود آلی به ترتیب در سطح احتمال 1 و 1/0 درصد بر سرعت نیتریفیکاسیون در خاک معنی دار بودند. همچنین در فرایند نیتریفیکاسیون اثر متقابل گیاه * کود در سطح 1/0 درصد معنی دار گردید. اما این اثرات در مورد فرایند آمونیفیکاسیون معنی دار نگردید.  

جدول 3. تجزیه واریانس مقادیر ازت کل، ازت معدنی، نیترات و آمونیم اندازه گیری شده در خاک پس از پایان آزمایش

منابع تغییرات

درجه آزادی

میانگین مربعات

ازت کل

معدنی شدن کل

نیتریفیکاسیون

آمونیفیکاسیون

گیاه

1

ns001/0

**033/864

**408/1353

ns181/50

کودهای آلی

4

*020/0

***071/3493

***988/3417

ns867/1

گیاه * کود

4

ns005/0

***429/2968

***388/2597

ns686/175

خطا

20

005/0

533/274

167/96

426/77

ns، **، و *** به ترتیب بیانگر غیرمعنی دار، معنی دار در سطح 1% و معنی دار در سطح 1/0%

 

Hassen و همکاران (1998) اثر افزایش انواع کودهای آلی را بر فرایند معدنی شدن نیتروژن مطالعه نمودند و نشان دادند که افزودن کودهای آلی بر پتانسیل معدنی شدن نیتروژن بدین ترتیب بود: لجن فاضلاب> کودحیوانی>کمپوست>شاهد [9]. در این تحقیق اثر ریزوسفر نوع گیاه بر مقدار ازت معدنی شده معنی دار نگردید، لیکن مقدار ازت معدنی شده در تیمار کود مرغی بیشترین مقدار بود و درصد بیشتری از آن بصورت نیترات بود که می تواند نشان دهنده غالب بودن فرایند نیتریفیکاسیون باشد. همچنین اثر کودهای آلی بر معدنی شدن نیتروژن تحت تاثیر نوع کود مصرفی است [10]. با اینحال با توجه به بالابودن ازت کل در لجن، گزارش شده که معدنی شدن نیتروژن از لجن فاضلاب بیشتر از سایر کودها می باشد [11].

چنین استنباط می شود که افزودن کودهای الی علاوه بر افزایش عملکرد ماده خشک گیاه ذرت و آفتابگردان با بهبود فعالیت میکروبی در ریزوسفر، سبب افزایش جذب عناصر غذایی توسط گیاه می گردد. با مطالعات بیشتر در مورد پتانسیل معدنی شدن ازت آلی از منابع مختلف کودهای آلی و همچنین ارزیابی سرعت معدنی شدن ازت می توان نیاز غذایی گیاهان را بویژه ازت مورد نیاز آنها را بدون خطرات زیست محیطی تامین نمود.

|+| نوشته شده توسط مهندس انور ایزدی در دوشنبه بیست و ششم مرداد 1388  |
 
 
بالا