SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh,Mehran Shirvani
فرشید نوربخش (استاد راهنما) مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور)
STUDENT
Fatemeh Kaviani
فاطمه کاویانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1397
TITLE
The response of microbial biomass potassium to calcium carbonate application in acid soils
Potassium is an important macronutrient for plants. Soil microbial biomass contains considerable amounts of potassium which can be taken as an important source of potassium for plants. We conducted a study in two distinct parts. In the first part of the study, an standard methodology was used to measure the range of microbial biomass potassium in some acid soil.A comparison was also perfomed between the results of the standard procedure and those of the two alternative methods including direct liquid chloroform and microwave irradiation-extraction.It was proposed that substitution of chloroform by microwave irradiation can be either faster or less harmful. Nine acid soils of Guilan province were collected. The soil samples belonged to the natural forests and rice fields. Microbial biomass potassium was measured under glucose unamended and glucose amended conditions. Soil microbial biomass potassium ranged from 44 to 149 mg kg -1 under glucose-unammended condition and between 44 to163 mg kg -1 under glucose-amended conditionThe values of soil microbial biomass potassium were negative whe direct liquid chloroform extraction was used and therefore the method was found to be unsuitable for determining microbial biomass potassium in acidic soils. The range of microbial biomass potassium in microwave radiation method was between 74-284 mg kg -1 . Microbial biomass potassium in glucose induced soils were between 150-315 mg kg -1 . Despite the significant correlation, values obtained from the microwave irradiation method were larger. In the second part of the study, the response of microbial biomass potassium, soluble potassium, exchangeable and non-exchangeable potassium to calcium carbonate addition was investigated. In this study, 7 acidic soils of Guilan province were analyzed. First, soils were treated with three levels of calcium carbonate, i.e. 0, 2 and 16 g kg -1 . The calcium carbonate-treated samples were incubated for 30 days at 25 ° C and optimum humidity. Soluble potassium at three levels of calcium carbonate (0, 2 and 16) ranged between 38-123, 38-132 and 38-133 mg kg -1 respectively. Exchangeable potassium at three levels of 0, 2 and 16 g kg -1 were 74-330, 74-332and 74-333 mg kg -1 respectively. Non-exchangeable potassium were at the level of 0 and 2 g kg -1 were 111-741, 111-740 mg kg -1 and at the level of 16 g kg -1 was obtained 111-592 mg kg -1 . Microbial biomass potassium at three levels of 0, 2 and 16 g kg -1 were 40-173, 40-172 and 40-80 mg kg -1 respectively. Simple linear regression showed that microbial biomass potassium had a significant relationship with other forms of potassium. Decreased potassium in microbial biomass by increasing calcium carbonate levels may be due to shrinkage of microbial biomass. In order to investigate the decrease of microbial biomass potassium, Substrate induced respiration of studied soils were measured. The mean of Substrate induced respiration at the three levels of calcium carbonate were 330, 244 and 126 mg-CO 2 kg -1 h -1 respectively Overall, it can be concluded that the microbial biomass potassium of the studied acidic soils is not limited by carbon and energy. Microwave irradiation energy, provided an appropriate alternative method for the fumigation -extraction method. The suitability of the microwave irradiation technique for assessing plant available potassium should be investigated. We obviousely showed that application of calcium carbonate in acid soils can adversely influence the native microbial populations due to pH changes and thereby, transfer the microbial potassium to other sources like soluble and exchangeable potassium. Key Words Microbial biomass potassium, Fumigation- extraction, Direct liquid chloroform extraction, Microwave irradiation, Substrate induced respiration, Calcium carbonat.
پتاسیم یکی از عناصر غذایی پر نیاز برای گیاهان می باشد. زیست توده میکروبی خاک حاوی مقادیر قابل توجهی پتاسیم است که می تواند یک منبع مهم پتاسیم برای گیاهان در نظر گرفته شود. این پژوهش در قالب دو مطالعه مجزا انجام شد. در مطالعه نخست، به منظور اندازه گیری دامنه پتاسیم زیست توده میکروبی خاک به روش استاندارد تدخین- عصاره گیری و مقایسه آن با دو روش پیشنهادی شامل استفاده از کلروفرم مایع و تشعشع ریز موج با هدف امکان جایگزین شدن روشی سریع تر وکم خطر برای روش تدخین در 9 خاک اسیدی استان گیلان، مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه نمونه های خاک به دو بخش طبیعی و القا شده با گلوکز تقسیم شدند. دامنه پتاسیم زیست توده میکروبی اندازه گیری شده به روش تدخین-عصاره گیری در دامنه 149 -44 میلی گرم برکیلوگرم اندازه گیری شد. دامنه پتاسیم زیست توده میکروبی در حالت معمولی بین 149 - 44 میلی گرم برکیلوگرم و در حالت تیمار شده با گلوکز بین 163- 44 میلی گرم برکیلوگرم اندازه گیری شد. مقادیر پتاسیم زیست توده میکروبی در روش استفاده از کلروفرم مایع منفی به دست آمد و این روش جهت تعیین پتاسیم زیست توده میکروبی خاک های اسیدی نامناسب تشخیص داده شد. دامنه پتاسیم زیست توده میکروبی اندازه گیری شده به روش تشعشع ریزموج بین 284 - 74 میلی گرم برکیلوگرم اندازه گیری شد. پتاسیم زیست توده میکروبی خاک های تیمار شده با گلوکز 315- 150 میلی گرم برکیلوگرم بود. پتاسیم زیست توده میکروبی خاک های تیمار نشده با گلوکز بین 284- 74 میلی گرم برکیلوگرم اندازه گیری شد. علیرغم وجود همبستگی معنی دار، یافته های حاصل از روش تشعشع اعداد بزرگتری بودند. در مطالعه دوم به بررسی پاسخ پتاسیم زیست توده میکروبی، پتاسیم محلول، پتاسیم تبادلی و غیرتبادلی به افزودن کربنات کلسیم پرداخته شد. دراین مطالعه 7 خاک اسیدی استان گیلان مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا خاک ها در سه سطح صفر، 2 و 16 گرم کربنات کلسیم بر کیلوگرم خاک تیمار شدند. نمونه ها به مدت 30 روز در دمای 25 درجه سلسیوس و رطوبت بهینه انکوباسیون شدند. دامنه اشکال پتاسیم اندازه گیری شده در سه سطح کربنات کلسیم بدین شرح بود: پتاسیم محلول در سه سطح صفر،2 و 16 گرم بر کیلوگرم به ترتیب، 123- 38، 132- 38و 133-38 میلی گرم بر کیلوگرم اندازه گیری شد. پتاسیم تبادلی در سطح صفر 330-74 میلی گرم بر کیلوگرم، در سطح 2، 332- 74 میلی گرم بر کیلوگرم و در سطح 16، 333- 74 میلی گرم بر کیلوگرم محاسبه گردید. پتاسیم غیر تبادلی در سطح صفر و در سطح 2 گرم بر کیلوگرم به ترتیب، 741-111 و740 -111 میلی گرم برکیلوگرم و در سطح 16، 592 - 111 میلی گرم بر کیلوگرم بدست آمد. پتاسیم زیست توده میکروبی در سه سطح صفر، 2 و 16 گرم بر کیلوگرم به ترتیب 173-40، 172- 40و 80 -40 میلی گرم بر کیلوگرم اندازه گیری شد. رگرسیون ساده خطی نشان داد پتاسیم زیست توده میکروبی با سایر اشکال پتاسیم دارای رابطه معنی دار بود. کاهش پتاسیم زیست توده میکروبی با افزایش سطوح کربنات کلسیم می تواند به علت کوچک شدن اندازه زیست توده میکروبی باشد. جهت بررسی علت کاهش پتاسیم زیست توده میکروبی، تنفس القایی خاک های مورد مطالعه اندازه گیری شد. میانگین تنفس القایی اندازه گیری شده در سه سطح کربنات کلسیم به ترتیب 330 ، 244 و 126 میلی گرم کربن CO 2 - برکیلوگرم در ساعت به دست آمد. با توجه به همبستگی مثبت میان پتاسیم زیست توده میکروبی و تنفس القایی(05/0 P ) می توان گفت کربنات کلسیم موجب کاهش زیست توده میکروبی بومی خاک شده است. در مجموع می توان اظهار داشت پتاسیم زیست توده میکروبی خاک های اسیدی مورد مطالعه توسط کربن و انرژی محدود نمی شود. انرژی تشعشع ریز موج، مشروط به تدوین ضریب استخراج مناسب می تواند روش جایگزین مناسبی برای روش تدخین- عصاره گیری باشد. حتی توانایی این انرژی در تخمین مقادیر قابل جذب پتاسیم در آزمون خاک نیز امید بخش است. در این پژوهش برای نخستین بار نشان داده شده که ورود کربنات کلسیم به خاک های اسیدی می تواند با تغییر شرایط زیستی جامعه میکروبی و ایجاد استرس pH میزان مرگ و میر را افزایش داده و پتاسیم ذخیره شده در زیست توده میکروبی را به بخش های محلول و تبادلی خاک منتقل نماید. کلمات کلیدی: پتاسیم زیست توده میکروبی، تدخین-عصاره گیری، کلروفرم مایع، تشعشع ریزموج، تنفس القایی، کربنات کلسیم