مقاله کامل تأثير آتش سوزي بر برخي از خواص فيزيكي و شيميايي و بيولوژيكي خاك

فهرست مطالب

چكیده: 4

نتایج و بحث: 5

تأثیر آتش سوزی بر خواص فیزیكی خاك: 5

دانسیته و ثبات خاك دانه ها (AS): 6

تأثیر آتش بر خواص شیمیایی خاك: 6

pH و هدایت الكتریكی: 6

اثر آتش‌سوزی بر درشت مغذی‌ها و ریز مغذی‌ها (عناصر كم مصرف:) 7

تأثیر بر مواد آلی (OM): 7

اثر آتش‌سوزی بر خواص بیولوژیكی خاك: 8

نتیجه گیری: 8

منابع: 9

چكیده:

بسیاری از خواص فیزیكی و شیمیایی و بیولوژیكی خاك تحت تاثیر آتش‌سوزی تغییر می‌نماید. آتش‌سوزی در بسیاری از جنگل‌ها از عوامل بسیار مهم تخریب جنگل بوده به طوری كه سالانه مساحت قابل توجهی از جنگل‌ها دستخوش حریق میشود و با توجه به شدت آتش‌سوزی اثرات متفاوتی بر شرایط اكولوژیكی محیط تحمیل میگردد. نظر به اینكه خاك به عنوان بستر رشد و زادآوری جنگل محسوب میگردد، بنابراین بررسی اثر آتش‌سوزی بر خصوصیات فیزیكی و شیمیایی و بیولوژیكی خاك دارای اهمیت ویژه ای می‌باشد. هدف از این تحقیق مطالعه موردی اثر آتش‌سوزی بر برخی از خصوصیات فیزیكی و شیمیایی و بیولوژیكی خاك میباشد.

كلمات كلیدی: آتش‌سوزی، خاك جنگل، بیولوژی خاك، شیمی خاك، فیزیك خاك

مقدمه:

مدارك و شواهدی كه از فسیل زغال چوب بدست آمده نشان میدهد كه آتش‌سوزی برای اولین بار در دوره كربونیفر 400 میلیون سال پیش در معادن زغال سنگ بوجود آمده است.(jayakumar, 2012) آتش به عنوان یك پدیده جهانی به رسمیت شناخته شده است كه مساحت بیشتری را نسبت به دیگر اختلالات طبیعی در بر میگیرد. برآورد شده است كه بیش از 30 درصد از سطح زمین با فركانسهای قابل توجهی در معرض آتش‌سوزی قرار میگیرند (Bento-Gonçalves, 2012) كه میتواند دارای منشاء انسانی و طبیعی باشد (jayakumar, 2012). تآثیر آتش بر خاك به دو دسته تقسیم میشود:

تآثیرات غیر مستقیم آتش‌سوزی كه وابسته به تغییرات پوشش گیاهی است. آتش تجمع مواد خشك را تنظیم میكند كه این امر سبب كنترل شدت سوختگی گردیده و بر تراكم و تركیب پوشش گیاهی جنگل و به دنبال آن بر كیفیت رویشگاه تآثیر میگذارد. تآثیرات مستقیم آتش‌سوزی كه باعث تغییر خصوصیات فیزیكی و شیمیایی خاك و كاهش میزان نفوذپذیری خاك سطحی میشوند (Imeson et al., 1992). از ویژیگیهای ذاتی آتش حرارت است كه در طول پروسه احتراق تولید میشود، و در طول سوختن بر مواد آلی و غیر آلی سطح خاك، پروفیل خاك، معدنی شدن و ویژگی‌های شیمیای خاك تاثیر میگذارد (González-Pérez et al., 2004).

آتش‌سوزی میتواند موجب كاهش یا افزایش مقدار كل مواد مغذی از طریق اكسیداسیون، تبخیر، حمل و انتقال خاكستر، شسته شدن و فرسایش خاك (Scharenbroch et al, 2012) افزایش pH خاك و هدایت الكتریكی(EC) شود (Debano et al, 1998). با افزایش مواد آلی آبگریز، یك لایه آب‌گریز در سطح یا لایه‌های زیرین خاك پس از آتش سوزی ایجاد میشود كه باعث افزایش فرسایش خاك میشود (Seki et al, 2010). خسارت آتش‌سوزی بر مواد آلی به شدت آتش سوزی بستگی دارد، محتوای مواد آلی در درجه حرارت 300-200 درجه، كاهش مییابد و در 500 درجه سانتیگراد به طور كلی از بین میرود (Granged et al, 2011). به‌طور مثال: دمای 200 درجه سانتیگراد باعث تبخیر نیتروژن و در نتیجه كاهش آن در خاك میشود (Debano et al, 1998). اما فسفر،پتاسیم، سدیم، منیزیم و كلسیم به ترتیب از راست به چب در دماهای( 1240،1106،880،760،774) كاهش پیدا میكنند (Scharenbroch et al, 2012). از دیگر اثرات آتش‌سوزی میتوان به اثر این پدیده مهم بر فعالیت میكروبی خاك در اكوسیستم جنگل اشاره كرد كه به دو دسته اثرات مستقیم (كه باعث مرگ و میر میكروارگانیسم‌ها میشود) و اثرات غیر مستقیم (با تغییر شرایط محیطی خاك و در دسترس قرار دادن مواد مغذی، باعث تاثیر بر میكروارگانیسم‌ها می‌شود)، تقسیم می‌شود (Pourreza et al, 2014). در این تحقیق به بررسی نتایج به دست آمده كه توسط محققین مختلف در رابطه با تاثیر آتش‌سوزی بر PH, EC، بافت خاك، مواد مغذی و میكروارگانیسم‌های خاك صورت گرفته است میپردازیم.

نتایج و بحث:

تأثیر آتش سوزی بر خواص فیزیكی خاك:

خصوصیات فیزیكی خاك آن دسته از ویژگی ها، فرایندها، یا واكنش های از خاك است كه توسط نیروهای فیزیكی ایجاد میشود (sssa2001). مشخصه های فیزیكی مهم موجود در خاك كه با حرارت دادن خاك تحت تأثیر قرار میگیرند عبارتند از: رنگ خاك، بافت، دانسیته، ظرفیت نگهداری آب.

رنگ و بافت خاك:

بسیاری از خواص فیزیكی خاك می تواند تحت تأثیر آتش‌سوزی جنگل قرار بگیرد. این تأثیر بیشتر در شدت سوختگی بالاست به عنوان مثال: در نتیجه درجه حرارت بالا، سطح خاك قرمز میشود كه در نتیجه اكسید شدن fe و دفع تمام مواد آلی میباشد. در حالی كه درآتش‌سوزی با شدت ملایم و پوشش كم زمین بوسیله لایهای سیاه رنگ یا خاكستری دیده میشود. قرمز شدن خاك در درجه حرارت بالای 600درجه سانتیگراد در مدت بیش از 40دقیقه رخ میدهد (jayakumar, 2012). آتش‌سوزی میتواند باعث اجتماع ذرات رس و تشكیل ذراتی در اندازه ذرات شن شود، در نتیجه ساختمان بافت خاك درشت میشود و موجب فرسایش پذیری بیشتر خاك میشود (Scharenbroch et al, 2012). مقدار شن بلافاصله پس از آتش‌سوزی نسبت به قبل از آتش‌سوزی افزایش مییابد. این امر احتمالا بدلیل كاهش شدید در مقدار رس پس از آتش‌سوزی میباشد (Granged a et al., 2011)  كه در نتیجه این امر افزایش دفع آب در این مناطق رخ میدهد (Seki et al., 2010).

دانسیته و ثبات خاك دانه ها (AS):

در مطالعهای كه توسطGranged b  و همكاران( 2011) انجام شد مشخص شد كه دانسیته خاك بعد از آتش‌سوزی به تدریج0,0  ±4,1 گرم بر سانتی متر مكعب نسبت به قبل از آتش‌سوزی افزایش داشته، اگر چه تغییر قابل توجهی بلافاصله 1، 2 و 3 سال پس از آتش‌سوزی مشاهده نشد (بطور متوسط. 1±5,1 گرم بر سانتی متر مكعب). همچنین عنوان كردند كه دانسیته رابطه متوسطی با OM دارد. ثبات دانه ها بلافاصله پس از آتش‌سوزی كاهش یافت (از 9,3±101,5 تا16 ±6,66). در خاك های با منبع ضعیف رس، كاهش شدید AS میتواند بدلیل احتراق مواد آلی در دمای حدود 400 درجه سانتی گراد باشد كه باعث فروپاشی دانهها میشود.

آب‌گریزی:

برخی از آزمایشهای آزمایشگاهی نشان داده است كه حرارت كمتر از 175 درجه سانتیگراد باعث تغییرات اندكی در دفع آب میشود، با این حال با افزایش دما از 175 به 270 درجه سانتیگراد به طور قابل توجهی افزایش مییابد.

همچنین درجه حرارت بالاتر از 270 تا 400 درجه باعث از بین رفتن مواد هیدروفوبیك در خاك میشود كه نتیجه آن از بین رفتن دفع آب در خاك و افزایش آبگریزی است (Zavala et al., 2010). سوختن مواد آلی در درجه حرارت بالا، ایجاد تبخیر در نتیجه واكنش به تغییرات درجه حرارت و تراكم ذرات خاك موجب دفع آب در خاك میشود ((Letey, 2001.

تأثیر آتش بر خواص شیمیایی خاك:

pH و هدایت الكتریكی:

با افزایش شدت سوختگی اسیدیته خاك كاهش و هدایت الكتریكی افزایش مییابد این فرایند ممكن است با از دست دادن گروه OH از مواد آلی، آزاد شدن كاتیون های محلول پس از اكسیداسون كامل مواد آلی تحت شرایط آتش‌سوزی با شدت بالا باشد. با این حال افزایش pH و هدایت الكتریكی ناشی از خاكستر كوتاه مدت بوده كه این حالت ممكن است بدلیل حذف خاكستر توسط باد یا باران باشد Granged et al., 2011)). در درجه حرارت بالا pH خاك به طور قابل توجهی از 34,7 تا8,46  در 10-1 سانتی متری خاك افزایش مییابد ( (Aref et al., 2011.

اثر آتش‌سوزی بر درشت مغذی‌ها و ریز مغذی‌ها (عناصر كم مصرف:)

اثر آنی آتش‌سوزی بر درشت مغذیها از بین رفتن آنها توسط عمل تبخیر بدلیل بالا بودن درجه حرارت است (Certini, 2005). افزایش مواد مغذی تا حد زیادی محدود به سطح خاك است (0-5cm) و تنها به نظر میرسد نیتروژن محلول در زیر سطح خاك (5-10cm) افزایش مییابد. مهمترین اثرات كوتاه مدت آتش‌سوزی افزایش غلظت محلول خاك و یا نشت مواد معدنی به اشكال S، P، N میباشد.(Murphy et al., 2006) فسفر و پتاسیم در دسترس بطور قابل توجهی در عمق 20-1 سانتی متری خاك پس از آتش‌سوزی افزایش مییابد در حالی كه تفاوت معنی داری در عمق 30-20 سانتی متری خاك بین خاك سوخته شده و سوخته نشده وجود ندارد (Aref et al., 2011). تغییرات مواد مغذی خاك در دوره‌های پس از آتش‌سوزی به احتمال زیاد مربوط به فرسایش خاك، تغییر در املاح خاك و همچنین ثابت ماندن خاكستر در سطح خاك میباشد (Alexis et al, 2012). مقدارZn,%12 Fe,%14Mn 4 % بعد از آتش سوزی كاهش مییابد (Marafa and Chau, 1999 ). گارسیا-ماكرو و گنزالز در سال (8002) در مطالعه اثر آتش‌سوزی را در دورههای كوتاه مدت و متوسط بر میكرو مغذیها در دسترس را بررسی كردند.آنها گزارش دادند تجویز آتش سبب تغییر كوتاه مدت در میكرومغذیها در دسترس(سودمند)،افزایش Mn ,Zn و كاهش Co, Fe می‌شود.آنها اثر مفیدی بر روی Cuپیدا نكردند.

تأثیر بر مواد آلی (OM):

افق آلی از مؤلفه‌های مهم پایداری اكوسیستم در فراهم كردن یك پوشش محافظ خاك در كاهش فرسایش، كمك به تنظیم درجه حرارت خاك، فراهم كردن یك زیستگاه و بستری برای زندگی جانوران موجود در خاك است و به راحتی میتواند منبع بزرگی از مواد مغذی و مواد معدنی شود (Hurteau & Brooks 2011). افق آلی نقش مهمی را در تبادل یونی خاك (CEC) و حفظ یونها دارد (Crasswell and Lefroy, 2001). اثر آتش‌سوزی بر SOM در نتیجه تخریب كلی بسیار متغییر است و تا یك اندازه سوختگی به نوع و شدت آتش سوزی،خشكی سطح OM و نوع آتش-سوزی وابسته است (Gonza´lez-Pe´rez et al 2004.). یك سال پس از آتش‌سوزی تجویز شده كربن كل بطور معنی داری در مقایسه با مناطق فاقد آتش‌سوزی بیشتر میشود. سوختن som در درجه حرارت 250-200 درجه شروع میشود و در 460 درجه بطور كامل میسوزد (Scharenbroch et al, 2012).

اثر آتش‌سوزی بر خواص بیولوژیكی خاك:

ویژگی‌های بیولوژیكی و بیوشیمیایی خاك شاخص‌های مهمی میباشند كه بطور گسترده به منظور تعیین كیفیت خاك و اختلالات اكولوژی مورد استفاده قرار میگیرند ((Martinez-Salgado et al., 2010. بعنوان مثال، میكروارگانیسم ها در پایداری طولانی مدت اكوسیستم خاك و رشد گیاهان از طریق كنترل چرخه مواد غذایی به واسطه تجزیه، معدنی شدن، تثبیت فرایند ها نقش دارند (Liu et al., 2010). به طور مثال: آتش اثر منفی و مضری بر زنده مانی قارچ آربوسكولارمایكوریزا (AM) دارد. اثرات مستقیم سوختن ممكن است موجب صدمه زدن به زنده مانی یا نهفتگی اسپورهای قارچ AM توسط گرما شود (Rashid et al., 1997). باكتریهایی كه زیر سطح خاك هستند به طور بالقوه از آتش محفوظ هستند، اغلب آنها با سرعت بیشتری نسبت به قارچ‌ها پس از آتش‌سوزی قادر به ترمیم خود هستند (Pendy et al., 2011). باكتری‌ها در مقایسه با قارچ‌ها خواهان pH بالاتر ناشی از آتش سوزی هستند (Rousk et al., 2010). فعالیت میكروبی معمولا از طریق برآورد نرخ تنفس و فعالیت آنزیمی اندازه گیری میشود، چگونگی نقش میكروارگانیسم‌ها در ثبات ساختمان خاك، تجزیه مواد آلی

فایل : 11 صفحه

فرمت : Word