مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

شماره جاری

کلیه شماره‌های مجله

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اصول اخلاقی انتشار مقاله

اعضای گروه دبیران (هیئت تحریریه)

فرایند پذیرش مقالات

پیوندهای مفید

راهنمای نویسندگان

دریافت قالب مقاله

دریافت فرم‌ ها

راهنمای ارسال مقاله

راهنمای داوری مقالات

اسامی سالانه داوران

ثبت داوری در پایگاه داوری Web of Science (publons)

اطلاعات تماس

فرم ارتباط با مجله

ارزیابی پویایی ماده آلی خاک تحت مدیریت بقایای گیاهی با استفاده از ایزوتوپ کربن-13

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، صندوق پستی: 77871-31587، کرج - ایران

2 پژوهشکده‌ی کشاورزی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 1498-31485، کرج- ایران

چکیده

استفاده از فن‌­آوری‌­های هسته‌­ای در انتخاب و اجرای عملیات زراعی مطلوب و هم‌­چنین ارایه راهبرد­های مدیریتی مناسب در حفاظت از منابع خاک و آب و دست‌یابی به اهداف توسعه پایدار می‌­تواند مفید باشد. هدف این تحقیق بررسی اثرات استفاده از بقایای گیاهی گندم و ذرت در پنج مقدار شامل صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد بر تغییرات ماده آلی ذره­ای خاک در اعماق 10-0 و 20-10 سانتی­‌متر تحت سامانه­‌های خاک­‌ورزی مرسوم و بی‌­خاک‌­ورزی، و تعیین منشأ آن بود. به این منظور، از روش فراوانی طبیعی کربن-13 استفاده شد. نتایج نشان داد در سامانه خاک‌­ورزی مرسوم با افزایش بقایا، فراوانی طبیعی کربن-13 ماده آلی ذره­ای در دو عمق 10-0 و 20-10 سانتی­‌متر نسبت به تیمار حذف بقایا افزایش یافت. در سامانه بی‌­خاک‌­ورزی افزایش بقایا منجر به افزایش فراوانی طبیعی کربن-13 در عمق 10-0 سانتی­‌متر گردید و در عمق 20-10 سانتی‌­متر اختلاف معنی‌­داری بین تیمارهای نگه‌­داشت و حذف بقایا مشاهده نشد. مقایسه مقادیر فراوانی ایزوتوپ کربن-13 نمونه‌­های خاک و بقایای گیاهی نشان داد که منشأ اصلی ماده آلی ذره­ای خاک از بقایای گندم می­‌باشد که این نکته در مدیریت بقایای گیاهی بسیار حایز اهمیت است و بیانگر این است که نگه‌­داشت بقایای گندم نسبت به ذرت اثر بارزتری در بهبود وضعیت ماده آلی خاک دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of soil organic matter dynamics under crop residue management using carbon-13 isotope

نویسندگان [English]

  • M. Mirzaei 1
  • M. Gorji Anari 1
  • E. Moghiseh 2
  • H. Asadi 1

1 Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, P.O.BOX: 31587-77871, Karaj - Iran

2 Nuclear Agriculture Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 31485-1498, Karaj - Iran

چکیده [English]

The use of nuclear techniques can be helpful in the selection and implementation of optimal agronomic practices as well as the provision of appropriate management strategies in soil and water conservation, achieving sustainable development goals. In this study, we investigated the effects of applying wheat and maize crop residue at five rates, including 0, 25, 50, 75, and 100 %, on the dynamics of soil particulate organic matter (POM) and its origin at depths of 0-10 and 10-20 cm under conventional tillage and no-tillage systems were aimed. For this purpose, the natural abundance of carbon-13 (δ13C) technique was used. The results showed that increasing residue rates in the conventional tillage system increased the amount of δ13C at two soil depths of 0-10 and 10-20 cm. In the no-tillage system, increasing residue rates led to an increase of δ13C only for the depth of 0-10 cm, and no significant differences were observed among residue treatments at a depth of 10-20 cm. In addition, the comparison of δ13C values ​​of soil and plant residues of wheat and corn confirmed that the main source of soil particulate organic matter originated from the wheat residue, indicating the more substantial effect of wheat residues on improving soil organic matter than maize.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbon sequestration
  • Sustainable production
  • Conservation tillage
  • Nuclear technique
  • Soil management
مراجع
  1. K. Paustian, et al, Climate-smart soils, Nature, 532(7597), 49-57 (2016).

 

  1. P. Ciais, et al, Carbon and other biogeochemical cycles. In Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, 465-570 (2014).

 

  1. N.H. Batjes, Total carbon and nitrogen in the soils of the world, Eur. J. Soil Sci., 47, 151–163 (1996).

 

  1. R. Lal, R. Horn, T. Kosaki, Soil and sustainable development goals, Catena-Schweizerbart, Stuttgart, (2018).

 

  1. R. Lal, Managing soils and ecosystems for mitigating anthropogenic carbon emissions and advancing global food security, BioScience., 60(9), 708-721 (2010).

 

  1. R. Lal, B.A. Stewart, Soil and Climate, CRC Press, (2018).

 

  1. F.A.O. Joint, Use of Carbon Isotopic Tracers in Investigating Soil Carbon Sequestration and Stabilization in Agroecosystems (No. IAEA-TECDOC--1823), Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture, (2017).

 

  1. A.R. Wilts, et al, Long-term corn residue effects: harvest alternatives, soil carbon turnover, and root-derived carbon, Soil Sci. Soc. Am. J., 68, 1342–1351 (2004).

 

  1. A. de Rouw, B. Soulileuth, S. Huon, Stable carbon isotope ratios in soil and vegetation shift with cultivation practices (Northern Laos), Agric. Ecosyst. Environ., 200, 161–168 (2015).

 

  1. A.O. Awiti, M.G. Walsh, J. Kinyamario, Dynamics of topsoil carbon and nitrogen along a tropical forest–cropland chronosequence: evidence fromstable isotope analysis and spectroscopy, Agric. Ecosyst. Environ., 127, 265–272 (2008).

 

  1. M.A. Busari, F.K. Salako, C. Tuniz, Stable isotope technique in the evaluation of tillage and fertilizer effects on soil carbon and nitrogen sequestration and water use efficiency, Eur. J. Agron., 73, 98-106 (2016).

 

  1. X. Hao, et al, Dynamics and composition of soil organic carbon in response to 15 years of straw return in a Mollisol, Soil. Till. Res., 215, 105221 (2022).

 

  1. J.M.F. Johnson, Stover harvest impacts soil and hydrologic properties on three Minnesota farms, Soil Sci. Soc. Am. J., 81(4), 932-944 (2017).

 

  1. Y. Kuzyakov, G. Domanski, Carbon input by plants into the soil, Review, J. Plant Nut. Soil. Sci. 163(4), 421-431 (2000).

 

  1. R.F. Follett, C.P. Jantalia, A.D. Halvorson, Soil carbon dynamics for irrigated corn under two tillage systems, Soil Sci. Soc. Am. J., 77(3), 951-963 (2013).

 

  1. J. Six, et al, Stabilization mechanisms of soil organic matter: implications for C-saturation of soils, Plant and Soil, 241(2), 155-176 (2002).

 

  1. A.Y. Kong, J. Six, Tracing root vs. residue carbon into soils from conventional and alternative cropping systems, Soil Sci. Soc. Am. J., 74(4), 1201-1210 (2010).

 

  1. S.R. Mazzilli, et al, Greater humification of belowground than aboveground biomass carbon into particulate soil organic matter in no-till corn and soybean crops, Soil Bio. Biochem., 85, 22-30 (2015).

 

  1. G.W. Gee, J.W. Bauder, Partical-size analysis, In: Klute A (ed.). Methods of Soil Analysis: Physical and Mineralogical Methods. Part 1,2nd (ed.) Soil Sience Society of America, Madison, Wisconsin, United States of America, 383-411 (1986).

 

  1. J.B. Jones, Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis (No. BOOK), CRC Press, (2001).

 

  1. A. Walkley, I.A. Black, An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method, Soil Science, 37(1), 29-38 (1934).

 

  1. D. Harris, W.R. Horwáth, C. Van Kessel, Acid fumigation of soils to remove carbonates prior to total organic carbon or carbon‐13 isotopic analysis, Soil Sci. Soc. Am. J., 65(6), 1853-1856 (2001).

 

  1. C.A. Cambardella, E.T. Elliott, Particulate soil organic‐matter changes across a grassland cultivation sequence, Soil Sci. Soc. Am. J., 56(3), 777-783 (1992).

 

  1. M. Zimmermann, et al, (Measured soil organic matter fractions can be related to pools in the RothC model, Eur. J. Soil Sci., 58(3), 658-667 (2007).

 

  1. N. Blanco-Moure, et al, Soil organic matter fractions as affected by tillage and soil texture under semiarid Mediterranean conditions, Soil. Till. Res., 155, 381-389 (2016).

 

  1. M.M. Wander, M.G. Bidart, S. Aref, Tillage impacts on depth distribution of total and particulate organic matter in three Illinois soils, Soil Sci. Soc. Am. J., 62(6), 1704-1711 (1998).

 

  1. K.P. Fabrizzi, A. Moron, F.O. García, Soil carbon and nitrogen organic fractions in degraded vs. non‐degraded Mollisols in Argentina, Soil Sci. Soc. Am. J., 67(6), 1831-1841 (2003).

 

  1. F. Cattaneo, et al, 13C abundance shows effective soil carbon sequestration in Miscanthus and giant reed compared to arable crops under Mediterranean climate, Bio. Fert. Soils., 50(7), 1121-1128 (2014).

 

  1. G. Song, M.H. Hayes, E.H. Novotny, A two-year incubation study of transformations of crop residues into soil organic matter (SOM) and a procedure for the sequential isolation and the fractionation of components of SOM, Sci. Total Environ, 763, 143034 (2021).
مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای
دوره 43، شماره 4 - شماره پیاپی 102
دی 1401
صفحه 141-148
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار