بررسی پراکنش مکانی شاخص‌های بیولوژیک کیفیت خاک در مزارع گندم دشت پاسارگاد

آب و خاک

مقاله 2، دوره 31، شماره 4 - شماره پیاپی 54، پاییز 1396، صفحه 1247-1259  

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i4.60472

نویسندگان

وحید اله جهاندیده مهجن آبادی ¹؛ علیداد کرمی²؛ سید روح الله موسوی ³؛ هادی اسدی رحمانی⁴

¹دانشگاه شیراز

²سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

³گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

⁴موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

کیفیت خاک ابزاری کارآمد برای ارزیابی عملکردخاک و تغییرات ناشی از مدیریت بر خاک می‌باشد. برای ارزیابی کیفیت خاک و تغییرات آنها از شاخص‌هایی بیولوژیک استفاده می‌شود. این پروژه به‌منظورارزیابی برخی از ویژگی‌های بیولوژیک خاک در دشت پاسارگاد به‌وسعت حدود 1200 هکتار اجرا شد. بدین منظور پس از بررسی نقشه اولیه دشت پاسارگاد، نقاط نمونه‌برداری به‌صورت شبکه‌بندی منظم و با فاصله 500 متر تعیین گردید و تعداد 60 نمونه از عمق سطحی خاک (30-0 سانتی‌متر) جمع‌آوری شد.در بیشتر موارد ویژگی‌های مورد مطالعه دامنۀ تغییرات زیادی داشتند. بر پایۀ ضریب تغییرات، pH کمترین و تنفس ویژه بیشترین تغییرات را داشت. همبستگی خطی معنی‌داری بین ویژگی‌های خاک وجود داشت. همچنین، کریجینگ، بهترین میان‌یاب برای واکنش خاک، هدایت الکتریکی، کربن آلی، کربن توده زنده میکروبی، آنزیم اوره‌آز، تنفس ویژه و نسبت کربن توده میکروبی به کربن آلی بود. روش وزن‌دهی عکس فاصله برای آنزیم فسفاتاز قلیایی و کوکرجینگ برای تنفس پایه خاک به‌عنوان بهترین روش انتخاب گردید. مقدار واکنش خاک از شمال به جنوب افزوده شد اما مقدار هدایت الکتریکی و کربن آلی عکس مقدار واکنش خاک بود. بیشترین مقادیر تنفس میکروبی و آنزیم اوره‌آز به ترتیب در جنوب و شرق مشاهده گردیدند. مقدار آنزیم فسفاتاز قلیایی در دشت به‌صورت پراکنده بود و مساحت گسترده‌ای از دشت مقادیری بین µgPNP/g.hr 275-215 را داشت. بیشترین مقدار کربن توده زنده میکروبی و نسبت کربن توده زنده میکروبی به کربن آلی و کمترین مقدار تنفس ویژه در غرب مشاهده گردید. نتایج این تحقیق در بهبود برنامه‌ریزی‌های منطقه‌ای جهت مدیریت پایدار خاک کاربرد دارد.

کلیدواژه‌ها

تغییرات ویژگی‌های بیولوژیکی؛ زمین‌آمار؛ کیفیت خاک

مراجع

1. Acosta-Martinez, V., Klose, S., and Zobeck, T.M. 2003. Enzyme activities in semiarid soils under conservation reserve program, native rangeland, and cropland. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 166: 699-707.

2. Anderson, J.P.E. 1982. Soil respiration. p. 831-872. In: A.L. Page, R.H. Miller, and D.R. Keeney (eds.) Methods of Soil Analysis. Part 2. Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin.

3. Anderson, T.H. 2003. Microbial eco-physiological indicators to assess soil quality. Agriculture, Ecosystem & Environmental, 98: 285-293.

4. Anderson, T.H., and Domsch, K.H. 1989. Ratios of microbial biomass carbon to total organic carbon in arable soils. Soil Biology and Biochemistry, 21:471-479.

5. Brejda, J.J., Moorman, T.B., Karlen, D.L., and Dao, T.H. 2000. Identification of regional soil quality foctors and indicators: I. Central and southern highy plains. Soil Science of Society American Journal, 64: 2115-2124.

6. Camberdella, C.A., Moorman, T.B., Novak, J.M., Parkin, T.B., Karlen, D.L., Turco, R.F., and Konopka, A.E. 1994. Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science of Society American Journal, 58: 1501-1511.

7. Chander, K., Goya, S., and Kapoor, K. 2006. Microbial biomass dynamics during the decomposition of leaf litter of Poplar and eucalyptus in a sandy loam. Applied Soil Ecology, 35: 10-23.

8. Dixon, W.J., and Massey, F.J. 1983. Introduction to statistical analysis. McGraw Hill Pub., USA.

9. Duffera, M., White, J.G., and Weisz, R. 2007. Spatial variability of Southeastern U.S. Coastal Plain soil physical properties: Implication for site-specific management. Geoderma, 137: 327-339.

10. Garcia-Gil, J.C., Plazac Senesi, N., Brunetti, G., and polo, A. 2004. Effects of sewage sludge amendment on humic acids and microbiological properties of semiarid Mediterranean soil. Biology and Fertility of Soils, 39: 320-328.

11. Ghorbani Dashtaki, S., Homaee, M., Mahdian, M.H., and Kouchakzadeh, M. 2009. Site-dependence performance of infiltration models. Water Resources Management, 23: 1573-1650.

12. Islam, K.R., and Weil, R.R. 2000. Soil quality indicator properties in mid-Atlantic soils as influenced by conservation management. Journal of Soil and Water Conservation, 54: 69-78.

13. Jeffrey, L.S., and Jonathan, J.H. 2011. Field scale studies on the spatial variability of soil quality indicators inwashington state, USA. Applied and Environmental Soil Science, doi:10.1155/2011/198737.

14. Karami, A., and Basirat, S. 2015. Geostatistical assessment of spatial variability of some surface soil properties in arsenjan plain. Soil Research (Soil and Water Sciences). 29: 59-69. (in Persian with English abstract)

15. Khodaverdiloo, H., Homaee, M., van Genuchten, M.T., and Ghorbani Dashtaki, S. 2011. Deriving and validating pedotransfer functions for some calcareous soils. Journal of Hydrology, 399: 93–99.

16. Li, X., and Chen, Z. 2004. Soil microbial biomass C and N along a climatic transect in the Mongolian steppe. Biology and Fertility of Soils, 39:344-351.

17. McBratney, A.B., and Webster, R. 1983. Optimal interpolation and is arithmic mapping of soil properties: V. Coregionalization and multiple sampling strategies. Journal of Soil Science, 34: 137-162.

18. Mishra, U., Lal, R., Liu, D., and Van Meirvenne, M. 2010. Predicting the spatial variation of the soil organic carbon pool at a regional scale. SSSAJ, 74: 906-914.

19. Mohammadi, G. 2006. Pedometer 2 (spatial statistics). Pelk Press, Tehran, 453 p. (in Persian)

20. Monreal, C.M., and Bergstrom, D.W. 2000. Soil enzymatic factors expressing the influence of land use, tillage system and texture on soil biochemical quality. Canadian Journal of Soil Science, 80: 419-428.

21. Neal, M., Khademi, H., and Hajabbasi, A. 2004. Response of soil quality indicators and their spatial Variability to land degradation in central Iran. Applied soil ecology, 27: 221-232.

22. Oyonarte, N.A., and Mateos, L. 2002. Accounting for soil variability in the evaluation of furro irrigation. Transactions of the ASAE, 45: 85-94.

23. Renella, G., Merch, M., Land, L., and Nannaipieri, P. 2005.Microbial activity and hydrolase synthesis in long- termed-contaminated soils. Soil Biology and Biochemistry, 37: 133-139.

24. Richards, L.A. 1954. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. USDA Salinity Laboratory Staff, 160 p.

25. Richter, D., Hofmockel, M., Callaham, M.A., Powlson, D.S., and Smith, P. 2007. Long-term soil experiments: Keys to managing earth’s rapidly changing ecosystems. Soil Science of Society American Journal, 71: 266–279.

26. Robinson, T.P., and Metternicht, G. 2006. Testing the performance of spatial. interpolation techniques for mapping soil properties. Computers and Electronics in Agriculture, 50: 97-108.

27. Saggar, S., Hedley, C.B., and Salt, G.J. 2001. Soil microbial biomass, metabolic quotient, and carbon and nitrogen mineralisation in 25-year-old Pinus radiata agroforestry regimes. Australian Journal of Soil Research, 39: 491-504.

28. Shi, W., Dell, E., Bowman, D., and Iyyemperumal, K. 2006. Soil enzyme activities and organic matter composition in a turfgrass chromosequence. Plant and Soil, 288: 288-296.

29. Sparling, G.P. 1992. Ratio of microbial biomass carbon to soil organic carbon as a sensitive indicator of changes in soil organic matter. Australian Journal of Soil Research, 30: 195-207.

30. Tabatabai, M.A. 1982. Soil enzymes. In: A.L. Page, R.H. Miller, and D.R. Keeney (eds.) Methods of Soil Analysis. Part 2. 2nd ed. Agron. Monogr. No. 9. ASA and SSSA, Madison WI.

31. Thomas, G.W. 1996. Soil PH and soil acidity. p. 475-490. In: D.L. sparks (ed.) Methods of Soil Analysis. Part 3. No. 5. ASA and SSSA, Madison, WI.

32. Van Leeuwen, J.P., Lehtinen, T., Lair, G.J., Bloem, J., Hemerik, L., Ragnarsdottir, K.V., Gisladottir, G., Newton, J.S., and de Ruiter, P.C. 2015a. An ecosystem approach to assess soil quality in organically and conventionally managed farms in Iceland and Austria. Soil Science, 1: 83-101.

33. Van Leeuwen, J.P., Moraetis, D., Lair, G.J., Bloem, J., Nikolaidis, N.P., Hemerik, L., and de Ruiter, P.C. 2015b. Ecological soil quality affected by land use and management on semi-arid Crete. Soil Discussion, 2: 187–215.

34. Vance, E.D., Brookes, P.C., and Jenkinson, D.S. 1987. An extraction method for measuring soil microbial biomass carbon. Soil Biology and Biochemistry, 19: 703-704.

35. Veum, K.S., Goyne, K.W., Kremer, R.J., and Miles, R.J. 2013. Biological indicators of soil quality and soil organic matter characteristics in an agricultural management continuum. Biogeochemistry, doi:10.1007/s10533-013-9868-7.

36. Wakernagel, H. 2002. Multivariate Geostatistics. Springer Press, 387 p.

37. Walkley, A., and Black, I.A. 1934. An examination of degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37: 29-38.

38. Webster, R., and Oliver, M.A. 2001. Geostatistics for Environmental Scientists. John Wiley and Sons, Chichester, England, 271 p.

39. Wei, J.B., Xiao, D.N., Zhang, X.Y., and Li, X.Z. 2006. Spatial variability of soil organic carbon in relation to environmental factors of a typical small watershed in the black soil region, northeast China. Environmental Monitoring and Assessment, 121: 597-613.

40. Wilding, L.P. 1985. Spatial variability: Its documentation, accommodation, and implication to soil survey. p. 166-194. In: D.R. Nielsen, and J. Bouma (eds.) Soil Spatial Variability Wageningen, Netherlands.

41. Wilding, L.P., and Lin, H. 2006. Advancing the frontiers of soil science towards geoscience. Geoderma, 131: 257–274.

42. Yang, F., Zhang, G., Yin, X., and Liu, Z. 2011. Field-scale spatial variation of saline-sodic soil and its relation with environmental factors in western Songnen plain of China. International Journal of Environmental Research, 8: 374-387.

43. Yasrebi, J., Sharifi, M., Fathi, H., Karimian, N., Emadi, M., and Baghernejad, M. 2008. Spatial variability of soil fertility properties for precision agriculture in southern Iran. Journal of Applied Sciences, 8: 1612-1650.

44. Zare-Mehrjardi, M., Taghizadeh-Mehrjardi, R., and Akbarzadeh, A. 2010. Evaluation of geostatistical techniques for mapping spatial distribution of soil pH, salinity and plant cover affected by environmental factors in Southern Iran. Notulae Scientia Biologicae, 2: 92–103.

45. Zeng, D.H., Hu, Y.L., Chang, S.X., and Fan, Z.P. 2009. Land cover change effects on soil chemical and biological properties after planting Mongolian pine (Pinus sylvestris var. mongolica) in sandy lands in Keerqin, northeastern China. Plant and Soil, 317: 121-133.