پایان نامه ارشد: اثر فعالیت مورچه ها و آهوان بر ویژگیهای بیولوژیکی و آنزیمی خاک در پارک ملی کلاه قاضی |
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب:
فهرست مطالب…………………………………………………….. هشت
فهرست شکل ها…………………………………………………… یازده
فهرست جدول ها………………………………………………….. دوازده
چکیده……………………………………………………………….. 1
فصل اول: مقدمه و بررسی منابع
1-کلیات و بررسی منابع…………………………………………… 2
1-1-تأثیر فعالیت مورچهها بر رشد گیاهان و خصوصیات خاکی…3
1-2-تأثیر علفخواران بر اکوسیستمهای خاکی و مرتع…………. 6
1-3- تأثیر علف خواران بر میکروارگانیسمهای خاک……………. 6
1- 4- برهمکنش فعالیت علفخواران و جانوران ریزجثه…………. 7
1-5-مورچهه ای برداشت کننده بذر………………………………. 9
1-6- آهوی ایرانی………………………………………………….. 10
1-7-اجزای اکوسیستم خاکی……………………………………. 10
1-8- نیتروژن در خاک……………………………………………… 11
1-9- نیتروژن آلی محلول…………………………………………. 11
1-10- معدنی شدن نیتروژن…………………………………….. 12
1-11- عوامل مؤثر بر معدنی شدن نیتروژن……………………. 13
1-12- توده زنده میکروبی………………………………………. 14
1-13-آنزیمها در خاک………………………………………….. 15
1-13-1-آنزیم ال -آسپاراجیناز………………………………….. 16
1-13-2- آنزیم ال -گلوتامیناز…………………………………… 17
1-13-3-آنزیم اورهآز…………………………………………….. 17
1-14- عوامل مؤثر بر فعالیت آنزیمها………………………….. 17
1-15- فرضیات و اهداف………………………………………. 19
1-15-1- فرضیات………………………………………………… 19
1-15-2-اهداف………………………………………………….. 19
فصل دوم: مواد و روشها
2-1- معرفی منطقه مورد مطالعه……………………………. 20
2-2- نمونه برداری………………………………………………21
2-3- آماده سازی نمونه ها…………………………………… 23
2-4- تعیین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک….. 23
2-4-1-pHخاک…………………………………………………. 23
2-4-2- قابلیت هدایت الکتریکی خاک (EC)………………… 23
2-4-3- کربنات کلسیم معادل (آهک) خاک…………………. 23
2-4-4- بافت خاک………………………………………………. 23
2-4-5-کربن آلی خاک………………………………………….. 23
2-4-6- نیتروژن کل خاک………………………………………. 23
2-5-اندازهگیری نیتروژن آلی محلول(SON)…………………. 24
2-6-اندازهگیری معدنی شدن نیتروژن در شرایط بیهوازی (شاخص بیهوازی معدنی شدن نیتروژن)….24
2-7-اندازهگیری معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی…..24
2-8-اندازهگیری نیتروژن توده زنده میکروبی……………….. 25
2-9-اندازهگیری فعالیت آنزیم ال-آسپاراجیناز……………… 26
2-10- اندازهگیری فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز……………… 26
2-11- اندازهگیری فعالیت آنزیم اورهآز……………………… 27
2-12- طرح آزمایش و تجزیه و تحلیل آماری………………… 27
فصل سوم: نتایج و بحث
3-1-خصوصیات خاکهای مورد مطالعه……………………….. 29
3-2-دامنه مقادیر خصوصیات شیمیایی و بیوشیمیایی حوزه ها…. 29
3-3- پاسخ هدایت الکتریکی(EC) خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها….32
3-4-پاسخpHخاک به فعالیت آهوان و مورچه ها…………… 32
3-5- پاسخ کربنات کلسیم معادل خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها….34
3-6- پاسخ کربن آلی خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها……………….37
3-7- پاسخ نیتروژن کل خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها……………. 39
3-8- پاسخ نیتروژن آلی محلول خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها……41
3-9- پاسخ نیتروژن معدنی خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها……….. 43
3-10- پاسخ نسبت کربن به نیتروژن خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها…43
3-11- پاسخ نسبت نیتروژن معدنی به نیتروژن کل خاک به فعالیت آهوان و مورچه ها….46
3-12- پاسخ معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی به فعالیت آهوان و مورچه ها……….48
3-13- پاسخ شاخص بی هوازی معدنی شدن نیتروژن به فعالیت آهوان و مورچه ها……48
3-14- پاسخ نیتروژن توده زنده میکروبی به فعالیت آهوان و مورچه ها……….. 50
3-15- پاسخ فعالیت آنزیم اورهآز به فعالیت آهوان و مورچه ها……………….. 52
3-16- پاسخ فعالیت آنزیم ال-آسپاراجیناز به فعالیت آهوان و مورچه ها……. 54
3-17- پاسخ فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز به فعالیت آهوان و مورچه ها………. 57
3-18- همبستگیهای ساده خطی……………………………………… 59
3-18-1- همبستگی بین ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاکها………59
3-18-2- همبستگی بین ویژگیهای فیزیکی و شیمایی خاکها با صفات بیولوژیکی اندازهگیری شده….60
3-18-3- همبستگی بین صفات بیولوژیکی اندازه گیری شده……..63
3-19- آنالیز مسیر(تحلیل علیت)…………………………………….. 65
3-19-1-آنالیز مسیر برای متغیر وابسته معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی….65
3-19-2- آنالیز مسیر برای متغیر وابسته شاخص بیهوازی معدنی شدن نیتروژن….66
3-20-رگرسیون چند متغیره …………………………………………..69
3-20-1- رگرسیون چند متغیره جهت تخمین معدنی شدن نیتروژن در شطرایط هوازی…..69
3-20-2-رگرسیون چند متغیره جهت تخمین شاخص بیهوازی معدنی شدن نیتروژن………70
3-21- تحلیل تأثیر حوزهها بر ویژگیهای مورد بررسی با استفاده از روش تجزیههای تبعیضی…..70
3-22-تحلیل اطلاعات به کمک روش تجزیه به عاملها بر اساس مؤلفه های اصلی………71
فصل چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادها
4-1- نتیجه گیری……………………………………………………… 73
4-2- پیشنهادها…………………………………………………….. 74
4-5- توصیه کاربردی……………………………………………….. 74
پیوستها…………………………………………………………….. 75
فهرست منابع………………………………………………………. 78
چکیده:
پارک ملی کلاهقاضی یکی از بهترین زیستگاههای حیاتوحش در ایران است که در جنوب شرقی اصفهان واقع شده است. یکی از گونههای فعال علفخوار در این منطقه آهوی ایرانی(Gazelle subguturosa) میباشد. مورچه جمع کننده بذر از گونه Messor. sp نیز یکی دیگر از گونههای فعال این منطقه است. فعالیت این دوگونه (لانهسازی مورچهها و تجمع سرگین آهوان) به دلیل وقوع برهمکنش بین آنها میتواند باعث تغیرات موضعی در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک خاک در طول زمان شود. از آنجایی که شاخصهای بیولوژیک نسبت به تغییرات خاکی به سرعت عکسالعمل نشان میدهند، اندازهگیری این شاخصها کمک زیادی به شناخت تغییراتی که تحت تأثیر فعالیت آهوان و مورچهها در خاک این منطقه بوجود آمده است، میکند. به همین منظور در منطقه کلاه قاضی 4 سایت مشخص شد که در هر سایت 5 حوزه فعالیت وجود داشت [حوزه شاهد (غیاب آهو- غیاب مورچه)C ، حوزه لانه مورچه (حضور مورچه- غیاب آهو)A ، حوزه تجمع سرگین آهوان (حضور آهو- غیاب مورچه) G، حوزه تجمع سرگین آهو در کنار لانه مورچه و نمونه برداری از لانههای مورچه A/A+G، حوزه تجمع سرگین آهو در کنار لانه مورچه و نمونه برداری از تجمع سرگینهای آهوG/A+G ]. سپس از هر کدام از حوزهها نمونهگیری شد، به طوری کلی 20 نمونه خاک تهیه گردید. بافت خاک، pH، هدایت الکتریکی، آهک، کربن آلی و نیتروژن کل خاکها تعیین گردید. بافت کلیه خاکها لومی شنی بوده و جزو خاکهای آهکی قرار گرفتند. نیتروژن آلی محلول، نیتروژن معدنی اولیه، معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی و بیهوازی، نیتروژن توده زنده میکروبی، فعالیت آنزیمهای ال- آسپاراجیناز، ال گلوتامیناز و اوره آز به عنوان شاخصهای بیولوژیک اندازهگیری شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که فعالیت آهوان و مورچهها باعث تغییرات معنیداری بر خصوصیات مورد مطالعه شد. کمترین میزان ECخاک، کربن آلی، نیتروژن کل، نیتروژن آلی محلول، شاخص بی هوازی معدنی شدن نیتروژن، فعالیت آنزیماوره آز، فعالیت آنزیمال -آسپاراژیناز و فعالیت آنزیمال –گلوتامیناز در تمام سایتها درحوزه شاهد مشاهده شد. در حوزه G/A+Gیکی از سایتها به جای معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی، ایموبیلیزاسیون مشاهده شد. با توجه به همبستگیهای ساده مشخص شد که معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی و بیهوازی با تعدادی پارامترهای بیوشیمیایی و آنزیمی خاک همبستگی نشان دادند، لذا برای ارائه بهترین مدل برای تخمین پتانسیل معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی و بیهوازی در خاکهای مورد مطالعه در منطقه کلاه قاضی، رگرسیون چند متغیره گام به گام انجام شد، تا سهم هر یک از این پارامترها در توجیه تغییرات مدل مشخص شود. نتایج رگرسیون گام به گام بین معدنی شدن نیتروژن در شرایط بیهوازی و پارامترهای بیولوژیک نشان داد که مهمترین پارامترهای ورودی به مدل نیتروژن آلی محلول و نسبت نیتروژن معدنی اولیه به نیتروژن کل بودند. نتایج رگرسیون گام به گام برای معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی نشان دادکه ازبین ویژگیهای بیولوژیک ارائه شده به مدل فعالیت آنزیم ال -گلوتامیناز، نیتروژن معدنی اولیه، نیتروژن توده زنده میکروبی، فعالیت آنزیم ال -آسپاراژینازو نسبت کربن به نیتروژن به ترتیب وارد مدل شدند. به منظور تفکیک اثر ویژگیهای اندازهگیری شده بر معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی و بیهوازی با استفاده از نرم افزار Path2آنالیز مسیر صورت گرفت. نتایج نشان داد که همبستگی بین شاخص بیهوازی معدنی شدن نیتروژن و نیتروژن آلی محلول بیشتر به خاطر اثر مستقیم SONبر این فرایند است و در درجه بعدی کربن آلی و بعد از آن نیتروژن کل خاک در این همبستگی سهیم بودهاند. همچنین همبستگی بین معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی با نیتروژن کل، نیتروژن توده زنده میکروبی، نیتروژن معدنی و آنزیم ال -گلوتامیناز بیشتر به صورت مستقیم و همبستگی بین معدنی شدن نیتروژن در شرایط هوازی با آنزیمهای اوره آز و ال-آسپاراجیناز به صورت غیر مستقیم و از طریق اثر نیتروژن معدنی بود. تجزیههای تبعیضی نشان داد که حوزههای مختلف در ارتباط با صفات مورد بررسی تأثیرات یکسانی برجای نگذاشتهاند. به عبارت دیگر فعالیت دو گونه آهو و مورچه در حوزهها به خوبی توانستهاند تمایز قابل توجهی در ویژگیهای اندازهگیری شده بوجود آورند، چرا که محدوده پراکنش حوزهها همپوشانی با یکدیگر نداشتند. نتایج تجزیه به مؤلفههای اصلی نشان داد که بردارهای مربوط به متغیرهای کربن آلی، نیتروژن کل، فعالیت آمیدوهیدرولازها دارای راستا و جهت یکسانی بوده که نشاندهنده ارتباط قوی بین این متغیرهاست. بین کربنات کلسیم خاک و دیگر متغیرها ارتباط بسیار کم و از نوع منفی وجود داشت. همبستگی معنیدار منفی بین نیتروژن توده زنده میکروبی با هدایت الکتریکی خاک و pH خاک مشاهده شد. به طورکلی نتیجهگیری میشود که مجموع فعالیت آهوان و مورچههای جمع کننده بذر در این مناطق بر سرعت بازچرخ نیتروژن در خاک از طریق عوامل مستقیم یا غیر مستقیم موثر بوده و حداقل بخشی از رشد سریعتر گیاهان و تنوع زیستی غنی گیاهان در این مناطق موضعی را باید به نیتروژن قابل جذب بیشتری که از طریق فرآیند معدنی شدن نیتروژن بوسیله واکنشهای آنزیمی حاصل میشود، معطوف نمود.
فصل اول: مقدمه و بررسی منابع
1- کلیات و بررسی منابع
مجموعه وسیعی از میکروارگانیسمها در خاک زندگی میکنندکه به عنوان حیاتیترین عضو اکوسیستم خاک میتوانند هرگونه تغییر در عملکرد اکولوژیکی خاک را انعکاس دهند؛ بنابراین به دلیل عکسالعمل سریع موجودات زنده خاک در برابر تغییرات محیطی وهمچنین نقش آنها در تجزیه و اثر آنها بر فرآیندهای میکروبی (چرخه عناصر، پایداری خاکدانه و ظرفیت غذایی)، بررسی وضعیت زیستی خاک در سنجش پیامدهای تغییرات بوجود آمده در اکوسیستم، اهمیت فزایندهای یافته است. البته تغییر وضعیت فیزیکی، شیمیایی، دسترسی به عناصرغذایی و کیفیت بقایای گیاهی در خاک میتواند بر فعالیتهای میکروبی و درنتیجه فعالیتهای آنزیمی خاک موثر باشد و در نهایت سبب افزایش یا کاهش فعالیتهای میکروبی شود. ازجمله شاخصهای بیولوژیکی حساس به تغییرات محیطی خاک میتوان به تنفس میکروبی، توده زنده میکروبی، معدنی شدن نیتروژن و فعالیتهای آنزیمی اشاره کرد. میکروارگانیسمها در وقوع چرخههای عناصر غذایی و جریان انرژی در اکوسیستمهای خاکی نقش اساسی دارند. تجزیه مواد آلی به وسیله میکروارگانیسمها باعث آزاد شدن مواد معدنی برای جذب گیاهان و سایر میکروارگانیسمهای خاک میشود. همچنین میکروارگانیسمها باعث حفاظت مواد معدنی خاک نیز میشوند. رشد میکروارگانیسمها معمولاً وابسته به کربن و نیتروژن سیستم خاک است، بخش بزرگی از کربن آلی مورد استفاده میکروبها از مواد گیاهی افزوده شده به خاک تأمین میشود [82].
فعالیت آنزیمها به عنوان شاخصهای حیاتی کیفیت خاک مطرح میباشند؛ زیرا آنزیمها تسهیلکننده فرآیندهای مهمی مانند تجزیه موادآلی، چرخه عناصر غذایی، تثبیت نیتروژن و تشکیل ساختمان خاک میباشند. فرانکنبرگر و طباطبایی (۱۹۹۱) گزارش کردند که رابطه مستقیمی بین کربنآلی و نیتروژن کل با فعالیت آنزیم ال-آسپاراجیناز وجود دارد همچنین نتایج مشابهی نیز برای فعالیت آنزیم اورهآز و ال-گلوتامیناز مشاهده شده است [43و 45].آنزیم ال-گلوتامیناز بر پیوند کربن-نیتروژن غیرپپتیدی در آمینواسیدهای خطی عمل میکند و نقش مهمی در معدنی کردن نیتروژن ایفا میکند. بنابراین، اندازهگیری صفات بیولوژیکی، شاخصهای مناسبی جهت تعیین تغییرات به وجود آمده در اکوسیستمهای خاکی میباشند [3].
منطقه کلاهقاضی یکی از بهترین زیستگاههای حیاتوحش در کشور میباشد که از قدیم مورد توجه بوده است. پارک ملیکلاهقاضی در جنوب شرقی اصفهان واقع شده است و اتوبان اصفهان-شهرضا از کنار آن میگذرد. یکی از گونههای علفخوار فعال و فراوان در این منطقه، آهوی ایرانی(Gazelle subguturosa) میباشد، همچنین مورچههای جمعکننده بذراز گونه Messor. sp نیز یکی دیگر از این گونههای وابسته به پوشش گیاهی میباشد. فعالیت این دوگونه (لانه سازی مورچهها و تجمع سرگین آهوان) و همچنین برهمکنش آنها میتواند باعث تغییرات موضعی در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک در طول زمان شده باشد [62]. همانطور که گفته شد پارامترهای بیولوژیکی نسبت به تغییرات خاکی به سرعت عکس العمل نشان میدهند، بنابراین میتوان با اندازه گیری این پارامترها تاحدودی تأثیر فعالیت مورچه ها و آهوان و همچنین برهمکنش آنها را بر خصوصیات بیولوژیکی خاک تعیین کرد.
1-1- تأثیر فعالیت مورچه ها بر رشد گیاهان و خصوصیات خاک
مورچهها و کرمهای خاکی و موریانهها متعلق به گروههای اصلی بیمهرگان هستند که بر روی فرآیندهای اکوسیستم خاک اثرگذارند[34]. در اکوسیستمهایی که کرمها و موریانهها غالب نباشند، به خصوص در مناطق مرطوب و نیمه خشک، فعالیت مورچهها بسیار اهمیت پیدا میکند [25]. مورچهها حشرات زیرزمینی اجتماعی هستند كه به طور محلی با حفر خاک و ایجاد تپههای كم ارتفاع (حداكثر 10 سانتیمتر) تا گاهی بلند (تا حدود 2 متر) باعث تغییر خواص فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیک خاک و در نهایت تركیب و ساختار پوشش گیاهی میشوند [87]. مورچه ها به دلیل جابه جا کردن ذرات خاک از اعماق متفاوت، انبار کردن مواد غذایی، فعالیتهای زیستی و تولید مواد مختلف موجب تغییرات اساسی در ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک میشوند. توزیع مواد توسط مورچهها و تأثیر فعالیت آنها بر خصوصیات خاک ممکن است باعث حاصلخیزی موضعی خاکهای اکوسیستمهای نیمه خشک شود [26]. از جمله تغییراتی که فعالیت مورچه میتواند در یک اکوسیستم ایجاد کند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1- مورچهها از طریق تجمع مواد آلی باعث تغییرات خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک میشوند.
2- فعالیت لانهسازی مورچهها مانع از تشکیل لایههای سخت خاک و افزایش تخلخل و زهکشی و هوادهی و کاهش چگالی ظاهری و در نهایت اصلاح ساختمان خاک میشود.
3- تغییراتی که مورچهها در بخش زنده و غیر زنده خاک ایجاد میکنند بر عملکرد و تنوع گیاهان آوندی موثر است.
4- لانه مورچهها باعث افزایش جوانهزنی و بقایای گیاهچه و تولید دانه و رشد گیاه میشود.
5- گیاهانی که در ارتباط با لانه مورچهها رشد میکنند با گونههایی که در مناطق مجاور میرویند متفاوت است [34].
به طورکلی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی (میکروبیولوژیکی) خاک توسط فعالیت مورچهها مانند جمعآوری بذر و سایر اندام های گیاهی و حفر سوراخهای زیر زمینی تغییر میکند و باعث تغییرات بافت، کاهش وزن مخصوص ظاهری و افزایش نفوذپذیری و موادغذایی در این خاکها میشود [25]. همچنین مورچهها با جابه جا کردن بذر گیاهان موجب تغییر در پوشش گیاهی اطراف لانههای خود میشوند. علاوه بر این، غنی تر بودن خاک لانههای مورچه نسبت به نواحی اطراف عامل اصلی در رویش گیاهان متفاوت در اطراف لانه مورچهها نسبت به سایر نقاط میباشد [41]. اثر فعالیت مورچهها بر روی خواص شیمیایی خاک ازجمله کربن آلی، pH، نیتروژن، فسفر و سایر عناصر بر اساس فعالیت مورچهها، سن کلونیها، رطوبت خاک، مقدار بارندگی و آبشویی در محیطهای مختلف
فرم در حال بارگذاری ...
[سه شنبه 1398-07-23] [ 02:17:00 ب.ظ ]
|