خواص فیزیکی خاک:

مواد جامد و غیر محلول خاک تقریباًنیمی از حجم خاک را تشکیل می دهند و نیمه دیگر به منافذ موجود در خاک اختصاص دارد که بحش اعظم آن از آب و بقیه مملو از هوای اتمسفری است مقدار آب وهوای موجود در خاک در ارتباط مستقیم با یکدیگر می باشند مقدار مطلق منافذ به اندازة ذرات جامد خاک و سهم هر کدام در آن بستگی دارد از تجمع ذرات با ابعاد متفاوت بافت خاک مشخص می شود جدول 2و3 ذرات تشکیل دهنده خاک را با توجه به اندازه و ویژگی های آن نشان می دهند

جدول 2-انواع ذرات تشکیل دهنده خاک (نرم بین المللی)

نام فراکسیون اندازه بر حسب m m

ریگ و سنگ (gravel) بزرگتر از 2

شن درشت (coarse sand) 2%-2

شن ریز (find sand) 02% – 2%

سیلیت (silit) 002%- 02%

رس (Clay) کوچکتر از 002%

جدول3- انواع ذرات تشکیل دهنده حاک .اندازه و ویژگیهای آن (نرم آمریکایئ )
نام فراکسیون اندازه بر حسب mm تعداد ذرات در یک گرم سطح ذرات بر حسب cm2 /g

شن خیلی درشت
very coarse sand 1-2 90 3/11

شن درشت
medium sand 5/0-1 722 7/22

شن متوسط
find sand 25/0-5/0 5780 4/45

شن ریز Fine Sand 1/0-25/0 46200 7/90

شن خیلی ریز
Very Fine Sand 05/0-1/0 72200 227

سیلت Silt 002/0-05/0 578000 454

رس Clay ریز 002/0 90300000 11300

همانطور که گفته شد از تجمع ایت ذرات با نسبت های مختلف با فت های متفا وتی بوجود می آیند که در آب گیری ،تهویه،نرمیو سختیو هم چنین قدرت تبهدل یونی و سایر خواص فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر فرق دارند جدول شماره 4 انواع بافت های مختلف را با سهم هر کدام از فراکسیونهای آن نشان می دهد

جدول 4- نام گذاری بافت خاک نسبت به سهم هر یک از فراکسیونها

رس سیلیت شن

رس 100-60 40-0 20-0

لومی 70-50 30-10 40-10

رسی سیلتی 60-35 65-30 20-0

رسی شنی 80-45 10-0 45-20

لومی رس 50-35 40-10 45-20

لوم 55-15 40-0 70-25

لومی سیلتی 40-10 60-40 50-15

اومی شنی 30-5 40-0 80-45

سیلتی رسی 35-15 85-50 15-0

سیلتی لومی 25-10 80-60 30-10

سیلتی 15-0 100-75 25-0

سیلتی شنی 10-0 75-40 60-15

شنی رسی 20-10 10-0 90-80

شنی لومی 10-5 15-0 95-80

شنی سیلتی 5-0 40-15 80-55

شنی 5-0 20-0 100-80

ذرات بزرگتر از 2 میلیمتر اسکلت خاک را تشکیل می دهند و ذرات کوچکتر از 2 میلیمتر،ذرات خاکساز هستند از هم جواری ذرات درشت منافذ بزرگ ایجاد می گردد که قادر به نگهداری آب نیستند و آبهای آبیاری و یا نزولات آسمان سریعاًاز دسترس خارج می شوند علاوه بر آن ذرات درشت شن فلقد بار الکتریکی هستند و گنجایش تبادل یونی AEC+CEC=IEC)) در آنها بسیار ضعیف است و عناصر غذایی خاک همراه با آب نفوذی طی فرآیند آبشویی به اعماق رفته و نهایتاًبه آبهای زیرزمینی می پیوندند ذرات ریز ،منافذ کوچک می سازند و دیواره های نزدیک بهم این منافذ طی نیروی کشش بین مولکولی ،مانع نزول آب به طبقات زیرین می شود و همیشه پس از یک آبیاری و یا بارش شرایط غر قابی در خاک ایجاد می گردد بر خلاف خاک شنی که اغلب در کمبود آب واقع می شود،از معایب خاک رسی کمبود اکسیژن و عدم نفوذ پذیری آن ایت با وجودبر این که مقدار در صد آب موجود در خاکهای رسی قابل توجه است ولی به علت ریز بودن ذرات و در اختیار داشتن سطحی وسیع (جدول 3)،این آب با چنان نیرویی به ذرلت می چسبد که اغلب قابل استفاده نیست.

ترکیب شیمیایی خاک :

در نتیجه تخریب و انباشته شدن مواد اولیه،مواد معدنی خاکساز (سنگ،شن و رس)بوجود می آیند اغلب این مواد اولیه از معدنیهای مختلفی تشکیل یا فته اند مانند گرانیت که از کوارتز ،فلداسپات و گلیمر ساخته شده است با وجود بر این که عناصر شیمیایی زیادی در ساختمان ستگها به کار رفته است ولی فقط تعداد معدودی از آنها بخش اعظم (%98 ) آن را تشکیل می دهند سنگهای پوسته جامد زمین بطور متوسط حاوی %9/49 اکسیژن،%8/25 سیلیسیم،%5/7 آلومینیوم،%7/4 آهن،%4/3 کلسیم،%9/2 منیزم،%6/2 سدیمو%4/2 پتانسیم می باشند جالب توجه مقدار اکسیژن و سیلسیسیماست که هر دو تقریباً در تمام سنگها یافت می شوند این دو عنصر در کوارتز به شکل اسید سیلیسیک (SiO2)، در فلداسپات به صورت سیلیکات آلومینیوم و و در گلیمر به حالت سیلیکات منیزم نیز یافت می گردد (فلداسپات پتاسیم،فلداسپات سدیم و فلداسپات غنی از کلسیم). در اثر تغییرات کمی عناصر مختلف و تجمع آنها با یکدیگر به صورت واحد های بزرگتر،سنگها ی زیادی با ساختمان شیمیایی متفاوت ایجاد می گردند که در اثر تغییرات آنها انواع خاکهای مختلف بوجود می آیند مقدار مواد معدنی موجود در خاک به ترکیب شیمیایی سنگهای مادر و سرعت تخریب مکانیکی و شیمیایی – بیولوژیکی و هم چنین به مقدار آبشویی بستگی دارد بنا براین تنوع مواد غذایی در خاک در وحله اول به ساختمان شیمیایی مواد اولیّه مربوط است مثلاًخاکی از شن کوارتزی بوجود می آید،هرگز نمی تواند غنی از مواد غذایی باشد عموماً می توان گفت که خاکهای سبک و خنثی تا قلیایی ضعیف نسبت به خاکهای سنگین با واکنش اسیدی ضعیف ،برای تاُمین گیاهان خاکزیان به کود بیشتری نیازمند هستند(جدول5)

جدول5- ارزیابی عرضه فسفات ،پتاسیمو کلسیم توسط خاک

CAO K2O P2O2

Mg 100g خاک

ضعیف 10-0 10-0 30-0

متوسط 20-4 20-10 75-30

خوب بیشتر از 20-8 بیشتر از 20 بیشتر از 75

همانطوریکه مقدار مواد معدنی محلول در لاکتات در مورد سهم مواد معدنی قابل استفاده گیاهان اطلاعاتی ارائه می نماید،سایر متد های تجزیه شیمیایی می تواند وضعیت مقدار کل ذخیره نمکهای معدنی در خاک را مشحص نمایند (ر:تغذیه و متابولیسم گیاهان) .علاوه بر عناصر غذایی اصلی،یک سری عناصر دیگر که به میکروار گانیسمها دچار اختلال می شود عبارتنداز : B, MO,CO,CO,Zn,Mn,Fe در حالیکه مقدار و قابلیت جذب عناصر نامبرده در خاک ،صرفنظر از تثبیت و برداشت آن توسط محصول ،تقریباًثابت است ،مقدار ترکیبات ازته محلول نوسا نات بزرگ و سریعی دارد قضاوت در مورد وضعیت عناصر غذایی در هوریسنت

B در زمین های کشاورزی و جنگلی همیشه مشکل است ،زیرا صرفنظر از عدم وجود متد های کاملاًرضایت بخش،مقدار عناصر غذایی قابل استفاده گیاهان ،بویژه P2O2 به انواع گیاهان مختلف،نوع و واکنش خاک بستگی دارد.

مواد آلی خاک:

مقدار مواد آلی خاک در تیپ های مختلف خاک بسیار متفاوت است میانگین مقدار آن در خاکهای معدنی 2-1 درصد است و در چرنوزم و خاکهای مشابه تا %5 در ماده خشک افزایش می یابد در خاکهای آلی مانند مرداب های مرتفع ،مقدار مواد آلی بسیار زیاد بوده و می تواند تا به 95در صد نیز برسد پراکندگی مواد آلی در پروفیل تغییرات زیادی نشان می دهد و بیشترین مقدار آن در هوریسنت A و در صورت آبشویی مقداری نیز در هوریسنت B (پودزول)دیده می شود مقدار مواد آلی در خاکهای طبیعی و دست نخورده برای مدتها ثابت می ماند ،یعنی تجزیه هوموس و وارد شدن موائ آلی به خاک در یک توازن طبیعی قرار دارند و ابتداء پس از اجرای عملیات مختلف کشاورزی این توازن به نفع تجزیة مواد تغییر می کند

بقایای گیاهان و جانوران اعم از میکرو و ماکروفلور و فون خاک و هم چنین مواد حاصل و متر شحه از متابولیسم آنها،مواد آلی اولیه خاک را تشکیل می دهند که از نکته نظر کیفی،باید در اثر تغییر و تبدیل های میکروبی به هوموس غذایی و هوموس پایدار تبدیل شوند مواد آلی قابل تجزیه ،منبع انرژی میکروار گانیسمهای خاک را تشکیل می دهند که همزمان برای موجودات هتروتروف خاک منبع کربن و ازت نیز محسوب می شود مواد معدنی آزاد شده طی فرآیند های مینرالیزاسیون و هومیفیکاسیون برای تغذیه گیاهان و میکروارگانیسمها واجد اهمیت است ،زیرا عرضه یکنواخت و مداوم مواد غذاییرا ممکن می سازد مواد هومینی ،ماده نهایی تولید شده طی فرآیند هومیفیکاسسیون است که تیره رنگ بوده و در مقابل تجزیه میکروبی مقاوم می باشد مواد حد واسط در این رابطه غذایی است که نهایتاً به هوموس پایدار تبدیل می شود علاوه بر آن طی این فرآیند مقدار زیادی مواد سادة حد واسط تولید می گردد که هر کدام از آنها برای زندگی گیاهان و بویژه میکروارگانیسمها از اهمیت خاصی بر خوردار است نمونه بسیار ساده شدةاین فعل و انفعالات و مواد حد واسط و نهایی آن در زیر مشاهده می شود

تولیدات نهایی مواد حاصل از متابولیسم مواد آلی اولیه

Co2 .H2o .NH3 . No3

مواد معدنی

هوموس پایدار اسید های آلی و اسیدهای آمینه هوموس غذایی

اسید هومیک قهوهای کینونهاو مشتقات آن،، مواد محلول و مترشحه اسید هومیک خاکستری هیدراتهای کربن و و اسید اوونیک از گیاهان ، جانوران

مواد لزج،هورمونها ،آنتی بیوتیک و میکروارگانیسمها

در تشکیل مواد هومینی،علاوه بر فرآیندهای شیمیایی زیادی از قبیل اکسیداسیون، پلی مریزاسیونو غیره…،میکروارگانیسمهای زیادی در آن شرکت دارند هوموس پایدار از نظر شیمیایییک ترکیب واحد و مشخصی نیست و ترکیبات سنگین و تصفیه شده هومینی را می توان توسط مواد قلیایی از یکدیگر جدا کرد با کمک ئآنالیز شیمیایی می توان فراکسیونهای مختلف و خواص آنها را تعیین نمود با بررسیدر این زمینه دو نوع هوموس به ناهای اسید هومیک خاکستری و اسید هومیک قهوه ای مشخص شده اند که اولی نسبت C/N کوچک و دومی نسبت C/N بزرگ دارد مقدار هوموس خاک و قابلیت ایجاد کمپلکسهای آلی معدنی آن بوسیله کلو ئید های رس و کلسیم ،برای رشد گیاهان واجد اهمیت زیادی است

مقدار مواد آلی در خاک:

وجود نمکهای معدنی و میکروالمانت ها برای تاُمین مواد غذایی میکروارگا نیسمها از اهمیت ویژهای برخوردار است ترکیب مواد معدنی در محلول خاک در وحله اول به مواد ژئولوژیکی که خاک از آن تشکیل می شود بستگی دارد و غلظت آن به مقدار آب موجود در خاک مربوط می باشد

نیاز میکروار گانیسمهای خاک نسبت به مواد معدنی خاک مشابه با نیاز گیاهان عالی است مواد معدنی موجود در خاکستر میکروار گا نیسمها برای رشد موجودات علی و پست لازم و اجتناب ناپذیر است بعضی از این مواد معدنی در ساختمان آنزیمها شرکت دارند و سایر عناصر از قبیل فسفر در تولیدات متابولیسمی بی شماری دیده می شوند پتاسیم برای فعال سازی آنزیمها و هم چنین برای تنظیم حالات فیزیکی (تور ژسانس)و قابلیت نفوذ ممبران سلولی لازم است بعضی از کا تیونهای مخالف یکدیگر تاُثیر می گذارند ،مثلاًپتاسیم و کلسیم انقباض و انبساط کلوئید پلاسمایی را تنظیم می کنند و یا عناصری که به تنهایی سمی هستند و در حالت هو جواری با یکدیگر اثرات سمی را می زدایند منیزیم بطور ویژه در تقسیم سلولی ،احتما لاً از طریق هدایت متابولیسم فسفات ،تاُثیر می گذارد و بر عکس آن کلسیم فقط در بعضی از میکروار گا نیسمها مانند جلبکها و دنیتر یفیکانت ها برای تولید اسپور نقش دارد همین وضعیت برای سدیم نیز صادق است و اغلب میکروار گا نیسمها به آن نیازی ندارند فقط بعضی از باکتریهای د ریایی که هالوفیل (Halophile) هستند و یا میکرولر گا نیسمهای خاکهای شور می توانند از آن استفاده کنند علاوه بر عناصر اصلی مانند پتاسیم ،فسفر،منیزیمو گوگرد به مقدار کافی عناصر میکرو از قبیل Zn. Cu, Co, Fe, Mn و غیره نیاز است مولیبدن و انادیوم برای رشد نیتریفیکانت ها و ازتوباکتری های تثبیت کنندة ازت نیز اجتناب ناپذیر می باشد . میکروارگانیسمهای مختلف نسبت به هر یک از عناصر غذایی نیاز متفاوتی از خود نشان می دهند .

نق میکروالمانت ها اغلب ساختن بخشی از گروه پروستتیک آنزیمها است .

F e ,C u برای ساختمان همین ( Hemin ) وپرتئین های هم دار Hem مانند سیتوکرمها ، کاتالازها وپراکسیدازها مصرف می شوند . M h در بسیاری از آنزیمها وجود دارد وعمل کرب اکسیلاسیون را هدایت می کند . شکل 53 تاثیر افزایش غلظت منگنز در محلول غذایی را برای میکروارگانیسمعای منگنزوفیل مانند لاکتوباسیلوس پلانتا روم در تخمیر گلوکز نشان می دهد .

*********

شکل

شکل 53- قدرت تخمیری لاکتوباسیلوس پلانتاروم در رابطه با غلظت M n در 24 ساعت برای تاثیر عناصر میکرو در ساختمان فعال کننده ها ویا به عنوان کو-فاکتور (Co –Faktor) در میکرو ارگانیسمهای منگنروفیل ، مقادیر بسیار کم کفایت می نماید . فقدان عناصرمیکرو در خاک نه تنها موجب بیمار شدن گیاهان به امراض میکرو ارگانیسمها نیز جلوگیری می شود ، مثلاً فقدان ازتوباکتر در خاک ویا کاهش شدت فعالیت آنها در بیشتر مواقع به کمبود مولیبدن وانادیوم مربوط می باشد . نیاز میکروارگانیسمهای معینی به عناصر ماکرو ویا میکروی مختلف اغلب آن چنان ویژه است که می توان از آنها به عنوان ارگانیسمهای تست کننده برای ارزیابی مقدار عنصری در خاک استفاده کرد.. با وجود متدهای مناسب برای تعیین عناصر خاک در بسیاری از مواقع تست بیولوژیکی ترجیح دادذه می شود ، زیرا علاوه برتعیین عناصر ، قابلیت جذب آن نیز می تواند مشخص شود . در مورد عملی بودن واطمینان به متدهای بیولوژیکی برای اثبات وجود عناصر میکرو مقالات زیادی منتشر شده واز آنها استفاده نیز می گردد . به عنوان مهمترین ارگانیسمهای شاخص مقدار مواد معدنی خاک ، آسپرژیلوس نیگر ، باکتریوم پرودیژزوم وازتو باکتر کوکوم معرفی شده اند . به کمک از تو باکترها به عنوان ارگانیسمهای تست کننده می توان حتی کمیّت ازت قابل جذب را نیز مشخص نمود .

همانطوریکه در مورد گیاهان عالی مشاهده شد ، غلظت نمک برای میکروارگانیسمها نیز یک عامل محدود کننده محسوب می شود وارگانیسمهای مختلف در این رابطه می توانند ویژگی مخصوصی به یک یا چند عنصر داشته باشند . شدت محدود شدن فرایند نیتریفیکاسیون و آمونیفیکاسیون در مقابل غلظت کاتیونها مطابق با ردیف زیر است .

Mn >Mg > Fe > Ca > Na > K

فاکتور مهمتر از مقدار مواد غذایی ، قابلیت جذب آن توسط میکروارگانیسمهااست . در مورد تأثیر میکروارگانیسمهای خاک برای قابلیت جذب ویا تثبیت مواد غذایی گیاهی تاکنون بحث های زیادی شده است . میکرو ارگانیسمها می توانند با جذب مواد غذایی وتثبیت آن در سلول عملاً در برداشت مواد غذایی با گیاهان رقابت کنند . از طرف دیگر آزمایشهای زیادی نشان داده اند که قابلیت جذب مواد در یک خاک استرلیزه شده به مراتب کمتر از خاکهایی است که محتوی ارگانیسم هستند . بنابراین می توان نتیجه گرفت که میکرو ارگانیسم ها در مقابل جذب شدن مواد غذایی معدنی به روشهای مختلف تاثیر می گذارند ، مثلاً از یک طرف دیگر با تولید ژلاتور مانع رسوب شدن مواد محلول می گردند .

ظرفیت عناصر در رابطه با PH خاک در وحله اول برای قابل جذب بودن ویا رسوب شدن آنها اهمیت دارد ، مثلاً سیتو فاگا که سلولز را تجزیه می کند به خاکهای اسیدی ضعیف تمایل زیادتری دارد ، زیرا این ارگانیسمها به عناصری مانند Mn . Cu . Fe که در این محدودة PH بیشتر قابل جذب هستند تمایل فراوانی دارند واز حضور در خاکهای قلیایی به دلیل فقدان همین عناصر اجتناب می ورزند . در حالیکه آنیونهایی مانند فسفات ، نیترات وسولفات می توانند مستقیماً توسط ارگانیسمهای خاک مورد استفاده قرار گیرند وتثبیت وتبادل آنیونی با کمپلکسهای خاک از نظر بیولوژیکی فاقد اهمیت است، قابلیت جذب کاتیونها با مشکلاتی روبرو است . معدنیهای رس با بار منفی تمایل شدیدی به جذب کاتیو نهایی از قبیل Mg .Ca .K . NH4 از محلول خاک دارند وسطح خارجی میکروارگانیسمها اغلب با پروتون بارگیری شده است . بین سطح گلوئید ها وسطح خارجی میکروارگانیسمها باید تبادل یونی انجام شود ، بطوریکه مقداری از پروتونها بر روی کلوئیدها ومقداری از کاتیونهای موجود بر روی کلوئیدها ، بر روی ارگانیسمهای منتقل شوند . شدت جذب سطحی کاتیونهخا مختلف بر روی کلوئیدهای مختلف متفاوت است (شکل 54).

**********شکل

شکل 54- مکانیزم تعویض یونی بین کلوئید وباکتریهای خاک

روشهای تعیین درجة فعالیت بیولوژیکی خاک :

مسلماً تعداد موجودات زنده در خاک نمی تواند مقیاس دال برچگونگی فعالیت واعمال آنها باشد، زیرا نتایج حاصله طبعاً بااشتباهی همراه خواهد بود . با استفاده از متدهای موجود متداول امروزی میتوان تغییر وتبدیل مواد را توسط موجودات زندة خاک سنجید . مجموع تغیر وتبدیل مواد را توسط ادافن فعالیت بیولوژیکی خاک می نامند . باروشهای مختلف ، فقط یک قسمت از فعالیت بیولوژیکی خاک را میتوان تعیین کرد ، زیرا موجودات زنده دارای گونه های مختلف بوده وواکنشهای متفاوتی را در خاک انجام می دهند .

اندازه گیری درجة فعالیت آنزیم در خاک:

اغلب واکنشهای متابولیسمی در حوزةبیولوژیکی توسط هورمونها و آنزیمها تشدید یا تضعیف می شود میکروارگا نیسمها نیز از طریق تجزیة مواد آلی در خاک آنزیم می سازند موادی که تحت تجزیه قرار می گیرند اغلب موادی با مولکولهای بزرگ از قبیل سلولز،چوب و پروتئین هستند میکروار گا نیسمها نمی توانند این ترکیبات را مستقیواً جذب کنند ،بلکه نخست توسط آنزیمهایی که از خود خارج می سازند این مواد را به قسمتهای کوچکتر تجزیه می نمایند آنزیمهای توسط کلوئید های خاک (رس-مواد هومینی)جذب می شوند و بدین ترتیب وضع ثابت آنزیمی بوجود میآید تا کنون اغلب فعالیت آنزیمهای هیدرولاز،یعنی آنهایی که از طریق جذب آب عمل تجزیه را انجام می دهند ،مورد آزمایش قرار گرفته است جدول زیر تعدادی از مهمترین آنزیمهای هیدروولاز را نشان می دهد

آنزیم هیدرولیز ترکیبات:

ساکارازها قند نیشکر گلوگز +فرکتوز

گلیکوزیدازها گلیکوزید قند ساده+آگلیکون

آمبلازهای B,a نشاسته مالتوز

سلولازها سلولز سلوبیوز

پروتئازها پروتئین اسید های آمینه

فسفاتازها ترکیبات آلی فسفر ترکیبات معدنی فسفر

اوره ازها اوره اسید کربنیک و آمونیاک

چگونگی اثبات آنزیمهای هیدرولیت بسیار ساده است در نمونه خاکی که میکروارگانیسمهای آن آن توسط محلول غیر فعال شده اند . مقداری از مواد مورد تجزیه را قبلا ذکر شد وارد کرده و مدتی در حرارتی معین نگاه می دارند تا تغییر و تبدیل قابل اندازه گیریانجام بپذیرد و مواد تولید شده از تاثیر آنزیم به صورت کمی . کیفی قابل بررسی . از طریق تاثیر آنزیم حاصله همیشه نمی توان به رابطه سایر مسائل فعالیت بیولوژیکی خاک از قبیل تعداد میکرو ارگانسیم ها ، تولید Co2 نیتروفیکاسیون را با آمونیکافسیون پی برد. تولید co2 میکروارگانسیمها را توسط فعالیت آنزیم دهیدروژناز بهتر می توان مطابقت داد. دهیدروژناژ و دهیدرازها آنزیمهائی هستند که در تعداد زیادی از واکنش های متابولسیمی ، مخصوصا در تنفس سلول ، نقش مهمی را ایفا می کنند . این آنزیم ها ئیدروژن را از تولیدات متابولیسمی قندها گرفته آن را به مولکولهای دیگر حمل می کنند . به عنوان مثال می توان دهیدروژناز مربوط به اسید سوسکسینک را نام برد. واکنش آنزیمی که توسط آن انجام می گیرد به طریقه زیر است .

شکل***********

آنزیم دهیدروناژ اسید سوکسینیک دو اتم ئیدروژن را از اسید سوکسینیک گرفته و به که آنزیم دیگری است می دهد و در نتیجه از این اکسیداسیون اسید فوماریک به وجود می آید . جهت تعیین فعالیت انزیم دهیدروناژ به غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها احتیاجی نیست . بلکه به نمونه ئی از خاک مقداری محلول وارد می نمایند . محلول اضافه شده بیرنگ به عنوان گیرنده ئیدروژن عمل کرده و با اکتساب ئیدروژنی که دهیدروناژ حامل آن است به فورمازان غیر محلول و قرمز تیره احیاء می شود. فورمازان را توسط یک حالال آلی جدا می کنند و مقدارش را از روی شدت رنگ آن به طریقه کلریمتری محاسبه می نمایند.)

اندازه گیری تنفس در خاک:

مقدار زیادی از واکنش های حیاتی با مصرف اکسیژن و یا آزاد نمودن CO2 همراه است جذب اکسیژن و دفع CO2 توسط خاک را تبادل گازی و یا تنفس خاک می نامند چنانچه مقداری مواد آلی به خاک افزوده شود،میکروارگانیسمهای خاک تکثیر یافته و ماهیت آن مواد آلی را تغییر میدهند بدین منظور ارگانیسمها احتیاج به اکسیژن دارند و گاز کربنیک (CO2)معمولاًبه عنوان آخرین مواد تولید شده از تنفس در خاک بوجود می آید میزان تبادلات گازی بستگی به مقدار و نوع مواد آلی افزوده شده در خاک ، تعداد میکروار گا نیسمها و خواص فیزیکوشیمیایی خاک دارد برای تعیین مقدار تنفس خاک به طریقة ایزرمایر (Isermeyer)به دستگاههای مجهز نیازی نیست (50)

*******************شکل

شکل 50- اندازه گیری درجه تنفس خاک . –Bنمونه خاک، -Lمحلول هیدراکسیدباریم

تهویه خاک:

تهویه خاک رابطه مستقیمی با مقدار آب در خاک دارد و هوای موجود در خاکهای اشباع شده از آب کلاً از آن خارج می گردد شکافها و منافذ ریز و درشت در یک خاک خشک از هوا پر می شود بنابراین در خاکهایی که نفوذ ناپذیر خوبی دارند ،شرایط هوازی حاکم خواهد بود و بر عکس آن خاکهای سنگین و نفوذ ناپذیر (پلوزول و پزویدوگلای)غیر هوازی هستند

بسیاری از باکتریهای تولید کنندة اسپور،ازتوباکتر،نیتریفیکانت هاو بسیاری از قارچها و اغلب جلبکها از ارکانیسمهای هوازی (aerophile)هستند آنها فقط در قشر فوقانی خاک که تهویه مناسب دارد ،یافت می شوند آزمایشهای زیادی نشان دادهاند که فرایند نیتریفیکاسیون در خاک در مقابل اکسیژن کافی شدت می یابد کلوستریدیومها،دسولفوریکانت ها،دنیتریفیکانب هاو متانوباکتریها،نمونه های بارز غیر هوازیدر خاک هستند که در قسمتهای عمیق تر و یا آب گرفته در خاک زندگی می کنند تداوم کمبود اکسیژن نیز می تواند غیر مستقیم زندگی زندگی میکروفلور معمولی را به خطر بیا ندازد حت شرایط غیر هوازی در اثر تجزیه و تغییر و تبدیل مواد ، اعم از تغییرات بیولوژیکی ویا شیمیایی خالص،می تواند ترکیبات آلی و یا معدنی بازدارنده ایجاد شود به عنوان مثال می توان تولید دانه های منگنز و آهن را که در تناوب شرایط اکسیداسیون و احیاء در پزویدوگلاوی بوجود می آیند نام برد نتیجه فعالیت میکروارگا نیسمهای غیر هوازی در خاک ایجاد مقدار زیادی گاز متان، ئیدروژن، و N2O است بین ارگا نیسمهای هوازی اجباری و غیر هوازی ،میکروارگا نیسمهای غیر هوازی اختیاری قرار دارند و جالب توجه این که میکروارگا نیسمهای هوازی و همچنین غیر هوازی اختیاری اغلب دارای مواد رنگی هستند (پزویدوموناس، آکروموباکتر) و ثابت شده است که این مواد رنگی قادرند اکسیژن جذب کنند و آنرا به فرم ذخیره حفظ نمایند در صورت بروز شرایط غیر هوازی این اکسیژن ذخیره ای آزاد شده و در اختیار ارگا نیسم قرار می گیرد تصور می شود که دلیل مقاومت و میکروار گا نیسمهای غیر هوازی اختیاری در کمبود موقتی اکسیژن به همین فرآیند مربوط باشد بیشتر میکرو ارگانیسم هایی که در قسمت های زیرین خاک زندگی می کنند ، مانند آنچه در گذشته تصور می شد ، از میکرو ارگانیسم های غیر هوازی نیستند بلکه غیر هوازی غیر اختیاری می باشند . بیشترین میکروارگانیسم های غیر هوازی اغلب زیر منطقة ریشه های اصلی ، یعنی در عمق 10 الی 30 سانتی متری زندگی می کنند . با وجود اکسیژن کافی در این محدوده میکروارگانیسم های غیر هوازی شرایط مناسب برای زیست خود را پیدا می کند میکرو ارگانیسم های غیر هوازی اغلب در جوار میکرو ارگانیسم های هوازی که اکسیژن را مصرف می کنند تجمع نموده واز خلأ اکسیژنی در مجاورت آنها استفاده می کند ترکیب هوای موجود در خاک با ترکیب هوای اتمسفری شدیداً مغایرت دارد . مقداری Co2 در هوایی که مستقیماً بر روی پوشش گیاهی در سطح خاک قرار دارد کمی زیادتر است .تغییرات متناوب غلظت Co2 در هوای نزدیک به خاک به گیاهان آلی مربوط نبوده بلکه در وحلة اول به فعالیت میکرو ارگانیسمهای هترو تروف مربوط می شود . غلظت Co2 در هوای موجود در خاک تقریباً 10 تا 100 برابر بیشتر از هوای اتمسفری است . که مقدار ثابت آن 3درصد حجمی می باشد مقدار Co2 در خاکهایی که تهویة خوب دارند در حالت آیش 1% ،با پوشش گیاهی 3%الی5/0درصد ودرمراتع 5/1 الی 3 درصد است. مقدار در لایه های عمیق خاک به حجم منافذ خاک بستگی دارد ( جدول 12)

جدول 12-مقدار Co2در هوای موجود در خاک

نوع خاک CO2%0

عمق 70 سانتیمتر عمق 15سانتیمتر

خاک مول سست تحت آیش 19/1 62/0

خاک خیلی متراکم تحت کشت سوزنی برگان 39/9 13/1

همزمان با افزایش غلظت عمق ،کاهش O2نیز ایجاد می شود دلیل تفاوت بین ترکیب هوای خاک و هوای اتمسفری ،فرایندهای تنفسی در میکرو.ار گانیسمها و ریشة گیاهان است که باعث تجمع در خاک می گردد این فرایندهای بویژه با افزایش ترکیبات آسان تجزیه شونده در خاک،به علت فعالیت میکروارگانیسمهای سیموژن و مصرف شدید اکسیژن تقویت کننده و در حالت خیس بودن خاک و عدم دیفوزیونگاز ،مقدار اسید کربنیک افزایش می یابد هر قدر مقدار مواد آلی خاک زیاد تر باشد تولید شده نیز زیاد تر خواهد بود مثلاً ، CO2 تولید شده در یک خاک جنگلی 25-10کیلوگرم در ساعت و هکتار است که به مراتب زیادتر از مقدار آن در مزارع (5-2 کیلوگرم) می باشد میاتگین Co2 تولید شده در یک مزرعه 8000 کیلوگرم در هکتار است

علاوه بر کمبود مواد غذایی در قسمتهای عمیق خاک ، کمبود اکسیژن نیز عامل مؤثری در کاهش تعداد میکروارگانیسمها در این بخش از خاک است تصور می شد که Co2 تولید شده در متابولیسم میکروارگانیسم ها برای سایر موجودات به استثنای باکتریهای فتوستنتزی و باکتریهای غیر هوازی تولید کننده متان بی ارزش باشد ولی آزمایشها با کربن ایزوتوپ نشان داده اند که باکتریهای هتروتروف نیز ار آسیمیلاسیون Co2 بهره می گیرند . عدم رشد بسیاری از باکتریهای هتروتروف در فقدان مطلق co2 مشخص کننده اهمیت فیژیولوژیکی این ماده است تولید co2 در خاک برای چرخه کربن در طبیعت اهمیت فوق العاده ای دارد که در فصول بعد در مورد ان بیشتر صحبت خواهد شد.

واکنش خاک:

مهمترین واکنشهای متابولیسمی با انتقال ئیدروژن از یک مولکول به مولکول دیگر هماه می باشد به همین دلیل غلظت یون ئیدروژن برای فرایندهای بیولوژیکی از اهمیت ویژهای برخوردار است عموماً غلظت زیاد بودن ئیدروژن (محیط اسیدی شدید)و همچنین غلظت کم بودن ئیدروژن (محیط قلیایی شدید) تاُثیر منفی در رشد و تکامل میکرواگا نیسمها دارد شکل55 نشان می دهد که PH اپتیم برای رشد اغلب میکروارگا نیسمها در محدودة خنثی قرار دارد

باکتریها

اکتینو میست ها

قارچها —-

*********شکل

شکل55- رابطة PHخاک با تعداد انواع میکروارگا نیسمها

در محیط های اسیدی مقدار قارچها ،مخمرها،.باکتریهای گوگردی افزایش می یابد ،در حالیکه در محیط های قلیایی باکتریهای نیتر یفیکانت و استرپتومیست ها بوفور یافت می شوند غلظت زیاد یون ئیدروژن بر روی میکروارگا نیسمهای خاک به دو فرم تاُثیر می گذارند فرم أول تاُثیر مستقیم است،یعنی درجه یونیزاسیون ترکیبات پروتئینی پلاسمابا PH در ارتباط مستقیم است ودر pH حاد کنفورماسیون پروتئین های آنزیمی از هم پاشیده و پروتئین تغییر ماهیت می دهد (Denaturation). تاُثیر دوم به طور غیر مستقیم انجام می شود ،یعنی حلا لیت مواد غذایی خاک مانند کلسیم،فسفر،منگنز،آهن،آلومینیوم،روی و سایر عناصر به P Hبستگی دارد.

برخلاف آنچه تصور می شود ،قارچها اسید دوست نیستند،بلکه مقاومت آنها در مقابل اسید زیادتر از اغلب باکتریهای خاک است (جدول 14)و به علت عدم مقاومت باکتریها در این محدودة P H و حذف رقابت،قارچها می توانند شدیداًتکثیر نمایند بهترین شاهد برای این ادعا خاکهای مردابی است که مدتهای زیادی با P H اسیدی باقی می مانند و طی این زمان باکتریهای اسید دوست نیز در آن ساکن می شوند و به رقابت با قارچها می پردازند که نهایتاً منجر به تعدیل مقدار قارچها و باکتریها خواهد شد

نقش اساسی P Hخاک در تغییرات کمی میکروفلور و میکروفون خاک کاملاً مشخص است بهترین مثال در این مورد ازتوباکترهای می باشند که در P H کمتر از 5/5 مطلقاً وجود ندارد ازتوباکترها فقط ذر خاکهای آهکی زندگی می کنند و دلیل آن مقدار آهک آن خاکها نیست،بلکه واکنش خنثی این خاکها است که در اثر وجود آهک برقرار می شود باکتریهای نیتر یفیکانت نیز با کاهش PHخاک تقلـیل می یابند و در PH کمتر از 5/4 اکسـیداسیون آمونیاک انـجام نمی شود

استرکتور خاک و فضای حیاتی:

در مبحث خواص فیزیکی خاک گفته شد که منافذ آزاد خاک 60-30 در صد حجم آن را به خود احتصاص می دهند از آنجایی که بحشی از این منافذ مملو از آب هستند ،لذا قابل استفاده برای موجودات به مقدار آب موجود در خاک بستگی دارد فرم و گسترش منافذ خاک .

جدول شماره14- PH مناسب برای رشد بعضی از میکروارگانیسمها

میکرو ارگانیسم مینیمم ماکزیمم پاتیمم

استرپتوکوکوس ویریدانس 5/4 8 8/7-8/5

کوک ها استرپتوکوکوس لیکوناسینت 5/5 8 7-2/6

میکروکوکوس کاندیدا 5 2/8 7

آئرو باکتر آئروگینس 4/4 9 6

باکتریوم آلکالیگینس 6/4 9/7 5/8

پزویدموناس پیوسیانه 4/4 8/8 7-6/6

باسیل ها باسیلوس سویتیلیس 5/5 5/8 7/5-6/5

کلوستریدیوم اسپوروگینس 5 9 5/7-5/6

نیترو باکتر 7/5 2/10 2/9-4/8

نیتروزموناس 6/7 4/9 8/8-5/8

ازتوباکتر کروکوم 8/5 — 6/7-4/7

ریزوبیوم لگومینوزاروم 5-2/3 11-10 –

میکرو باکتریوم فلی 5 4/8 –

---