تاثیر سیستم های ریشه ای و نوع گیاه بر کیفیت فیزیکوشیمیایی و شاخص های‌ پایداری ساختمان خاک

ریشه گیاه اثرات محسوسی بر خاک داشته و منجر به تغییرات معنی‌دار بر ویژگی‌های خاک می‌شود که این تغییرات تاثیر زیادی بر پتانسیل فرسایش‌پذیری خاک، مدیریت صحیح زمین و محصول دارد و بسیاری از عوامل شناخته شده موثر بر خاک مانند فعالیت‌ میکروارگانسیم‌ها و خاک‌ورزی و در نهایت ساختمان خاک را تحت تاثیر قرار می‌دهد. ساختمان خاک به‌دلیل تاثیر بر سلامت خاک، کشاورزی پایدار و ترسیب کربن از اهمیت فراوانی برخوردار است. با توجه به اهمیت پایداری ساختمان خاک در کشاورزی پایدار و تاثیر گیاهان با سیستم‌های مختلف ریشه‌ای (یکی از مهم‌ترین عوامل موثر بر ویژگی‌های فیزیکی خاک) بر پایداری ساختمان و سایر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک، هدف از این پژوهش بررسی تاثیر سیستم‌های ریشه‌ای گیاهان یونجه، زیره سبز، نخود، گندم و جو بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در اعماق متفاوت است.مواد و روش‌هااین پژوهش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد، استان خراسان رضوی انجام شد. کرت‌ها با ابعاد 100×10 متر و با سیستم‌های خاک‌ورزی مشخص، مدیریت شده و گیاهان یونجه، زیره سبز، نخود، گندم و جو بر اساس سیستم‌های ریشه‌ای، انتخاب و کشت شدند. قبل از کشت و در انتهای فصل رشد (زمان برداشت محصول)، نمونه‌های خاک دست خورده و دست نخورده از چهار عمق 10 0، 20 10، 30 20 و 40 30 سانتی‌متری اطراف ریشه گیاهان جمع‌آوری شدند. همچنین ریشه هر گیاه برداشت شد. نمونه‌های خاک برای ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی از جمله عناصر غذایی پرمصرف، نفوذپذیری و شاخص‌های پایداری ساختمان، آنالیز شدند. ویژگی‌های ریشه شامل چگالی طولی ریشه و چگالی ریشه اندازه‌گیری شد. از نرم افزار sas برای آنالیز تجزیه واریانس و از microsoft excel برای رسم نمودارها استفاده شد. همچنین مقایسه میانگین تیمارها با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.یافته‌ها نتایج نشان داد که بیشترین مقدار شوری در خاک زیرکشت گیاه گندم و جو (به‌ترتیب 2.3 و 1.6 دسی‌زیمنس بر متر) در عمق‌های 0 تا 40 سانتی‌متر خاک مشاهده شد. خاک زیرکشت گیاه زیره سبز حاوی بیشترین مقادیر کربن آلی در عمق‌های 10 0 و 20 10 سانتی‌متر بود (به‌ترتیب 0.79 و 0.76 درصد) و کمترین مقدار کربن آلی خاک (0.2 درصد) در عمق 40 30 سانتی‌متری مشاهده شد. مقدار نیتروژن در خاک زیرکشت گیاه نخود (40 0 سانتی‌متر) به‌طور معنی‌دار بیشتر از سایر گیاهان بود و بیشترین مقدار آن در عمق 40 30 سانتی‌متری خاک (0.1 درصد) به دست آمد. با افزایش عمق خاک، مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع خاک کاهش یافت و بیشترین آن در عمق 10 0 سانتی‌متری (2.44 سانتی‌متر بر دقیقه) گیاه یونجه و کمترین آن در عمق 40 30 سانتی‌متری (0.49 سانتی‌متر بر دقیقه) گیاه گندم به‌دست آمد. بیشترین مقدار شاخص پایداری ساختمان خاک (2.15 درصد) در خاک زیر کشت گیاه زیره سبز و کمترین مقدار آن (0.48 درصد) در عمق 40 30 سانتی‌متری خاک زیرکشت یونجه به دست آمد. میانگین شاخص پایداری خاک در تمام گیاهان مورد مطالعه کمتر از 5 درصد بود که نشان‌دهنده تخریب ساختمان خاک ناشی از مقدار ناکافی کربن آلی در خاک است. نتیجه‌گیرینتایج این پژوهش نشان داد که گیاهان حتی با یکسان بودن نوع سیستم ریشه، اثرات متفاوتی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک دارند. به طور کلی خاک زیرکشت گیاه زیره سبز کمترین شوری و بیشترین ماده آلی را داشت در نتیجه باعث افزایش شاخص پایداری ساختمان خاک شد. همچنین سیستم ریشه گیاه یونجه در ایجاد منافذ درشت و افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک بسیار موثر بود.

effect of root systems and plant types on physicochemical qualityand soil structure stability indices

background and objectivesplant roots have significant effects on the soil and lead to significant changes in soil characteristics, that these changes have a great impact on soil erodibility potential, management of land and crops, and affect many known factors affecting soil such as the activity of microorganisms and tillage. soil structure is very important due to its influence on soil health, sustainable agriculture and carbon sequestration. considering the importance of soil structure stability in sustainable agriculture and the effect of plants with different root systems (one of the most important factors affecting soil physical properties) on soil structure stability and physicochemical characteristics, the objective of this research was to study the impact of various root systems of alfalfa, cumin, chickpeas, wheat and barley on the physical and chemical properties of the soil and in different depths of the soil.materials and methodsthis research was performed as a randomized complete block design with three replications in the research farm of ferdowsi university of mashhad, khorasan razavi province. the plots with dimensions of 10×100 meters were managed with specific dimensions and tillage systems and based on root systems alfalfa, cumin, peas, wheat and barley plants were selected and cultivated. at the end of the growing season (harvest time), disturbed and undisturbed soil samples were collected from four depths of 0 10, 10 20, 20 30 and 30 40 cm around the plant roots. the roots of each plant were also taken. soil samples were analyzed for chemical and physical characteristics including macro nutrients, water infiltration, and structural stability indicators. the root characteristics, including root length density (rld), were obtained by root scanning. sas and r software were used for data analysis and microsoft excel was used to draw the graphs.results the results revealed that the highest amount of salinity in the soil under wheat and barley cultivation (2.3 and 1.6 ds/m, respectively) was found in the soil depths of 0 to 40 cm. the soil under cumin contained the highest content of organic carbon at the depths of 0 10 and 10 20 cm (0.79 and 0.76%, respectively) and the lowest content of soil organic carbon (0.2%) at the depth of 30 40 cm. the amount of nitrogen was obtained in the soil under the chickpea plant (0 40 cm) and it was significantly higher than that of other plants, and the highest amount was found in the soil depth of 30 40 cm (0.1%). with the increase of soil depth, the amount of saturated hydraulic conductivity of the soil decreased, and the highest value was at the depth of 0 10 cm (2.44 cm/min) of the alfalfa and the lowest value was obtained at the depth of 30 40 cm (0.49 cm/min) for wheat. the highest value of soil structure stability index (2.15%) was obtained in the soil cultivated with cumin and the lowest value (0.48%) was obtained in the depth of 30 40 cm in the soil cultivated with alfalfa. the average soil stability index in all studied plants was less than 5%, which indicates the destruction of the soil structure due to the insufficient amount of organic carbon.conclusion the results of this research showed that even with the same type of root system, plants have different effects on the physical and chemical characteristics of the soil. in general, the soil under cumin cultivation had the lowest salinity and the highest organic matter, consequently increased the soil structure stability index. also, the root system of alfalfa was very effective in creating large pores and increasing the saturated hydraulic conductivity.