معدني شدن كربن و نيتروژن در يك خاك آهكي پس از افزودن بقاياي گياهي و گوگرد

Carbon and Nitrogen Mineralization in a Calcareous Soil Amended with Plant Residues and Sulfur

فرآيندهاي معدني شدن كربن و نيتروژن آلي نقش عمده اي در عرضه عناصر غذايي ضروري براي رشد گياه ايفا مي‌كنند، از طرف ديگر، به دليل پايين بودن مقدار ماده آلي خاك در مناطق خشك و نيمه خشك، فعاليت ميكروبي در خاك‌هاي اين مناطق اغلب با محدوديت كربن روبه روست كه مي توان براي افزايش جمعيت و فعاليت جوامع ميكروبي، بقاياي‌گياهي را به خاك افزود. استفاده از مواد اسيدزا از جمله گوگرد مي تواند مشكل قابليت جذب اندك برخي از عناصر غذايي را در كوتاه مدت و كندي تجزيه بقاياي‌گياهي در دراز مدت خاك‌هاي آهكي رفع كند. بنابراين، هدف از اين مطالعه بررسي اثرات متقابل بقاياي‌گياهي و گوگرد بر معدني شدن كربن و نيتروژن و سرعت معدني شدن آنها در يك خاك آهكي است. اين آزمايش به صورت فاكتوريل شامل دو فاكتور 1) بقاياي‌گياهي مختلف (گندم، يونجه، ذرت، برنج، بادام، گردو و انگور) و 2) سطوح مختلف گوگرد (0، 5 و 10 تن بر هكتار) در قالب طرح كاملاً تصادفي در سه تكرار تحت شرايط انكوباسيون اجرا گرديد. تاثير كاربرد بقاياي‌گياهي و گوگرد بر معدني شدن كربن و نيتروژن در طول 97 روز انكوباسيون مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مطالعه حاكي است كه كاربرد بقاياي‌گياهي بر فرآيند هاي معدني شدن كربن و نيتروژن و سرعت معدني شدن آنها اثر مثبت و معني دار داشت و سبب افزايش معدني شدن كربن تا 2 برابر گرديد. اثر بقاياي گياهي بر معدني شدن نيتروژن به كيفيت شيميايي و نسبت كربن به نيتروژن آنها بستگي داشت. اثر گوگرد بر معدني شدن كربن و سرعت معدني شدن آن بسيار معني دار بود و سبب افزايش ميزان تنفس ميكروبي در طول دوره انكوباسيون گرديد ولي افزودن اين عنصر اثر معني دار بر معدني شدن نيتروژن و همچنين سرعت معدني شدن آن نداشت. اثرات متقابل افزودن بقاياي‌گياهي و گوگرد بر فرآيندهاي معدني شدن كربن و نيتروژن اساساً به كيفيت شيميايي بقاياي‌گياهي و ميزان مصرف گوگرد وابسته است. به طور مختصر، بقايايي كه حاوي تركيبات مقاوم به تجزيه بيشتري مانند ليگنين هستند، فعاليت ميكروبي كمتري را نشان دادند.

Carbon (C) and organic nitrogen (N) mineralization processes play key roles in supplying nutrient elements essential for plant growth. On the other hand, since the low organic matter content of agricultural soils of arid and semi-arid areas, microbial activities are often limited by carbon in these types of soils. Enhancement of microbial activities and populations could be achieved by returning plant residues to soil. Application of such acid-producing materials as sulfur may eliminate low uptake of some nutrients and slow decomposition of plant residue in calcareous soils, respectively in short and long-term in these soils. Therefore, the purpose of this study was to evaluate the interactive effects of plant residue and sulfur additions on microbial activities including C and N mineralization as well as their mineralization rates in a calcareous soil from Iran. This study was performed using a factorial experiment arranged in a Completely Randomized Design (CRD) with three replications under laboratory incubation conditions. Treatments included were different plant residues (i.e., wheat, alfalfa, corn, rice, almond, walnut as well as grape) and sulfur levels (i.e. 0, 5 and 10 t ha-1). We evaluated effects of plant residue and sulfur applications on C and N mineralization to over 97 days of incubation period. Results show that plant residue application had a positive and significant effect on carbon and nitrogen mineralization and their mineralization rates, and led to C mineralization enhancement up to two fold. The effect of plant residue on N mineralization depends on the chemical quality and C/N ratio of the residue. The effect of sulfur additions on C mineralization and its mineralization rate was highly significant, as it caused an increase in microbial respiration during incubation time but its addition didn’t have significant effect on N mineralization and its mineralization rate. The interactive effects of plant residue and sulfur utilization on C and N mineralization primarily depend on chemical quality of plant residues and the level of applied sulfur. Briefly, the residues with more recalcitrant compounds such as lignin, showed less microbial activities.