تغییرات مشخصه های ریشه و فعالیت های بیوشیمی خاک تحت تاثیر زمین نمای کاتنا در غرب مازندران

سابقه و هدف: مراتع یکی از گسترده ترین بوم سازگان روی زمین را تشکیل می دهند و نقش حیاتی در حفظ تعادل اکولوژیکی دارند. شکل زمین به طور قابل توجهی بر شکل گیری خاک اثر می گذارد و نقش بسیار مهمی در تغییرپذیری ویژگی های خاک دارد. "کاتنا" یکی از انواع مختلف شکل های زمین است که دارای پنج موقعیت (قله، شانه، پشتی، پای و پنجه شیب) می باشد. ناهمواری های توپوگرافی در کاتنا با تاثیر بر پراکنش ریشه ها و ویژگی های خاک، موجب تغییر در پوشش گیاهی، فرآیندهای زیستی و کیفیت خاک می شود. در همین راستا موقعیت های مختلف کاتنا از عوامل مهم در چگونگی ارتباط بین مشخصه های خاک و ریشه می باشد. اگرچه مناطق مرتعی بخش قابل توجهی از چشم انداز نیمه خشک را تشکیل می دهند، کمبود اطلاعات جامع در مورد خاک های مرتعی نیمه خشک، بویژه در اشکال مختلف زمین وجود دارد. بوم سازگان نیمه خشک، با توجه به شرایط اقلیمی خاص خود در زمره ی مناطق بسیار حساس و شکننده قرار می گیرند. این تحقیق به بررسی این موضوع می پردازد که چگونه شکل زمین بر ویژگی های ریشه و آنزیم های خاک در یک چشم انداز مرتعی نیمه خشک واقع در بخش کوهستانی شمال ایران تاثیر می گذارند و در نتیجه درک ما از کاتنا را عمیق تر می کند. ریشه ها (ریزریشه ها و درشت ریشه ها) بخش بسیار زیادی از اجزای زیرزمین در موقعیت های مختلف کاتنا را به خود اختصاص داده است. شکل زمین می تواند اثرات زیادی بر زیتوده ریشه ها داشته باشد که در موقعیت های مختلف، این اثرات می توانند متفاوت باشند. موقعیت های کاتنا تعیین کننده میزان رطوبت و تغذیه خاک است، که به نوبه خود بر میزان زیتوده ریشه ها تاثیر دارد. ریشه های گیاهان از دو بخش اصلی تشکیل شده اند: ریزریشه ها و درشت ریشه ها. ریزریشه ها در چرخه عناصر غذایی نقش بسیار مهمی دارند. درشت ریشه ها به دلیل بزرگتر بودن باعث استحکام گیاهان می شوند و در مقایسه با ریزریشه ها نرخ بازگشت کندتری به خاک دارند اما در عملکرد رویشگاه ها اثرگذار است. فعالیت های بیوشیمی حساسیت قابل توجهی نسبت به سایر مشخصه های فیزیکی و شیمیایی خاک دارند که در نتیجه آن ها را به عنوان یک شاخص مناسب برای ارزیابی کیفیت خاک در شکل های مختلف زمین قرار می دهد. آنزیم های خاک طی فرایند کاتالیز شیمیایی، راهبردی برای تغذیه گیاهان و مواد آلی در خاک هستند. مواد و روش: بدین منظور منطقه گیل کلا در بخش کجور در استان مازندران بعنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. ابتدا در این منطقه سه کاتنای V شکل و سه کاتنای Ʌ شکل انتخاب شد. در این ساختارها در محل هر یک از موقعیت های پنج گانه مورد بررسی در عرض کاتنا، نمونه برداری از سطح ۳۰×۳۰ سانتی متر و عمق های ۰-۱۵، ۱۵-۳۰ و ۳۰-۴۵ سانتی متری خاک انجام شد. در مجموع در ساختارهای مورد بررسی، ۲۷۰ نمونه خاک برداشت و به آزمایشگاه منتقل شد. پس از انتقال نمونه های خاک به آزمایشگاه، درشت ریشه ها و ریزریشه ها از نمونه ها جداسازی (بر مبنای عمق ۴۵-۰ سانتی متری) شده و با الک ۲ میلی متری شستشو داده شدند. نمونه های خاک هواخشک و نمونه های ریشه به مدت ۲۴ ساعت در آون با دمای ۷۰ درجه سانتی گراد قرار داده شد و خشک شدند. پس از آماده سازی نمونه ها، اندازه گیری مشخصه های ریشه از جمله زیتوده ریشه ها به روش توزین، کربن به روش احتراق، نیتروژن به روش معدنی سازی، فسفر به روش اولسن، پتاسیم، کلسیم و منیزیم به روش جذب اتمی اندازه گیری شد. فعالیت های بیوشیمی آنزیم ها در شرایط استاندارد و در یک بستر کافی انکوباسیون شدند و بر اساس اندازه گیری رنگ سنجی محصول آزاد شده از آنزیم، نرخ فعالیت آنزیم با استفاده از روش های استاندارد مشخص گردید. مشخصه های خاک با استفاده از آزمون GLM و در قالب طرح کرت های دوبار خردشده تجزیه و تحلیل شدند. تجزیه و تحلیل آماری کلیه داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه ۲۰ انجام شد. همچنین برای بررسی ارتباط بین شکل، موقعیت ها و عمق های مختلف کاتنا از تجزیه و تحلیل چند متغیره و تحلیل مولفه های اصلی (PCA) با استفاده از برنامه PC-ORD استفاده شد.یافته ها: نتایج نشان داد که شکل زمین، اثرات معنی داری بر مشخصه های مورد بررسی داشته است. نتایج نشان داد که زیتوده (۵۷/۶۴۵ گرم بر مترمربع) و کربن (۷۰/۱۸ %) درشت ریشه، فسفر (۳۲/۲ %) ریز ریشه و کلسیم (۸۶/۰ %) ریزریشه در کاتنای V شکل بیشتر از کاتنای Λ شکل بود. همچنین بیشترین مقادیر مشخصه های درشت ریشه از جمله زیتوده (۱۶/۸۰۱ گرم بر مترمربع)، کربن (۳۰/۲۴ %)، فسفر (۶۲/۱ %) و کلسیم (۴۶/۰ %) در موقعیت پنجه شیب کاتنا مشاهده شد. بیشترین مقادیر زیتوده (۹۲/۳۵ گرم بر مترمربع)، نیتروژن (۴۴/۰ %)، فسفر (۳۲/۲ %)، پتاسیم (۳۹/۱ %)، کلسیم (۸۶/۰ %) و منیزیم (۶۹/۰ %) ریزریشه در کاتنای V شکل مشاهده شد. زیتوده ریزریشه (۲۴/۴۷ گرم بر مترمربع) و عناصر غذایی آن ها (کربن ۳۰/۳۴ %، نیتروژن ۵۴/۰ %، فسفر ۰۲/۳ %، پتاسیم ۵۵/۱ %، کلسیم ۰۷/۱ % و منیزیم ۸۷/۰ %) در پنجه کاتنای V شکل بیشترین مقدار را داشته است. علاوه بر این نتایج اندازه گیری ریشه نشان داد که زیتوده آن (۳۹/۵۰۲ گرم بر مترمربع)، کربن (۷۱/۲۴ %)، نیتروژن (۳۸/۰ %)، فسفر (۸۹/۱ %)، پتاسیم (۱۹/۱ %)، کلسیم (۶۲/۰ %) و منیزیم (۴۵/۰ %) بیشترین میزان خود را در کاتنای V شکل داشته است، همچنین در موقعیت پنجه شیب نیز به ترتیب (۸۱/۶۳۶ گرم بر مترمربع، ۳۰/۲۹ %، ۴۴/۰ %، ۳۲/۲ %، ۳۰/۱ %، ۷۷/۰ %، ۵۹/۰ %) بیشترین مقدار را داشته است. نتایج به دست آمده از اندازه گیری آنزیم های مورد بررسی نشان داد که در کاتنای V شکل بیشترین مقدار آنزیم های اسید فسفاتاز (µg PNP g−۱ h −۱ ۶۷/۲۶۰)، آریل سولفاتاز (µg PNP g−۱ h −۱ ۸۹/۲۰۷) و اینورتاز (µg Glucose g−۱ ۳ h −۱ ۴۰/۲۲۹) و بیشترین مقدار آن ها به ترتیب اوره آز (µg NH۴+ –N g-۱ ۲ h-۱ ۰۴/۲۱)، اسید فسفاتاز (µg PNP g−۱ h −۱ ۳۵/۴۰۲)، آریل سولفاتاز (µg PNP g−۱ h −۱ ۵۵/۳۵۰) و اینورتاز (µg Glucose g−۱ ۳ h −۱ ۷۷/۳۰۷) در پنجه شیب بوده و در لایه ۰-۱۵ سانتی متری خاک به ترتیب (µg NH۴+ –N g-۱ ۲ h-۱ ۶۷/۱۷)، (µg PNP g−۱ h −۱ ۶۱/۲۶۷)، (µg PNP g−۱ h −۱ ۲۲/۲۱۳) و (µg Glucose g−۱ ۳ h −۱ ۰۱/۲۲۴) بیشترین فعالیت را داشته اند.نتیجه گیری: نتایج پژوهش حاضر به این نکته اشاره دارد که موقعیت های مختلف کاتنا به عنوان یک واحد توپوگرافی، تاثیر زیادی بر ویژگی های خاک، پوشش گیاهی و فعالیت های زیرزمینی دارند. در کاتنای V شکل، موقعیت های پایین شیب به دلیل ویژگی های مناسب خاک، مانند نگهداری رطوبت و مواد مغذی، شرایط بهتری برای رشد گیاهان و فعالیت های زیستی دارند. در این نواحی، پوشش گیاهی بهتر از مناطق بالای شیب است و از خاک در برابر فرسایش محافظت می کند. در مقابل، در نواحی بالای شیب به دلیل شرایط نامناسب خاک، پوشش گیاهی ضعیف تر است و فرسایش خاک می تواند فعالیت های زیستی را مختل کند. موقعیت های قله و شانه کاتنا به دلیل قابلیت احیای طبیعی، می توانند هدف مناسبی برای عملیات ترمیم و بازسازی خاک باشند. در واقع، ممکن است تصور شود که تجمع مواد آلی، شستشوی مواد مغذی و ایجاد یک میکرواقلیم مناسب می تواند فعالیت های بیولوژیکی را افزایش دهد، در مقابل آن کاهش نسبت پوشش گیاهی در موقعیت های بالا اثرات مضری بر اجزای زیرزمینی ایجاد می کند. تعامل بین این متغیرها می تواند بینش ارزشمندی در مورد پویایی حاصلخیزی خاک و عملکرد بوم سازگان ایجاد کند. در نتیجه، یافته های این تحقیق ضرورت حفظ موقعیت پای و پنجه کاتنا برای تقویت حاصلخیزی خاک و سلامت کلی خاک را اثبات می کند. علاوه بر این، ممکن است به ارزیابی چرخه مواد مغذی در مناطق شمالی ایران کمک کند. همچنین این یافته ها می تواند به بهبود مدیریت منابع طبیعی و چرخه عناصر غذایی در مناطق کوهستانی شمال کشور کمک کند.

کلیدواژه ها:

توپوگرافی ، درشت ریشه ، ریزریشه ، فعالیت آنزیمی ، عمق خاک