Soil and Plant Interactions

fa اثر ریشه فسکیوی بلند (ژنوتیپ‌های 75B و 75C)، Bromus inermis و Bromus tomentellus بر پایداری ساختمان و آب‌گریزی خاک Effect of Roots of Tall Fescue (Genotypes 75B and 75C), Bromus inermis and Bromus tomentellus on Soil Structural Stability and Water Repellency اثر ریشه گیاهان بر ویژگی‌ها و فرایندهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی خاک Root effects on soil properties and biophysical and biochemical processes پژوهشي Research پیشینه پژوهش و هدف: ترشحات ریشه گیاهان آثار گوناگونی بر پایداری ساختمان و آب‌گریزی خاک اطراف خود دارند. در مورد اثر گیاهان مرتعی بر کیفیت فیزیکی خاک، پژوهش‌های کمی در دسترس است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی پایداری ساختمان و آب‌گریزی خاک در ناحیه ریشه برخی گیاهان مرتعی در قالب یک آزمایش گلخانه‌ای انجام شد. روش‌ها: پنجه‌های گونه‌های مرتعی F. arundinacea (ژنوتیپ‌های 75B و 75C)، B. tomentellus و B. inermis در ستون‌های یک خاک لوم رسی شنی با سه تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی کاشته شد. پس از شش ماه، نمونه‌های خاک دست‌نخورده از ناحیه ریشه در ستون‌های دارای گیاه و از توده خاک در ستون‌های بدون گیاه (شاهد) برداشت شد. از روش جذب‌پذیری ذاتی برای تعیین آب‌گریزی خاک استفاده شد. همچنین پایداری ساختمان خاک با روش‌های منحنی مشخصه رطوبتی پرانرژی (HEMC) و تک-الک تر اندازه گیری شد. نتایج: حضور ریشه گیاهان مرتعی سبب افزایش جذب‌پذیری اتانول (SE) و کاهش جذب‌پذیری آب (SW) ریزوسفر شد. میانگین شاخص آب‌گریزی (R) در ریزوسفر حدود دو برابر بیشتر از خاک شاهد بود. بیشترین مقادیر R در ناحیه ریشه گیاه B. inermis و به دنبال آن فسکیوی بلند ژنوتیپ 75C و B. tomentellus و فسکیوی بلند ژنوتیپ 75B مشاهده شد و کمترین آن‌‌ها در خاک بدون گیاه اندازه‌گیری شد. شاخص‌های HEMC در ریزوسفر بیشتر از خاک شاهد بود. حضور ریشه گیاه سبب افزایش چشم‌گیر درصد خاکدانه‌های پایدار در آب (WSA) نسبت به خاک شاهد شد. ناحیه ریشه گیاه B. inermis بیش‌ترین مقدار WSA را داشت اما تفاوت معنی‌داری با فسکیوی بلند مشاهده نشد. همبستگی مثبت و معنی‌دار بین شاخص‌های HEMC و WSA با R بیانگر ارتباط خطی قوی بین آب‌گریزی زیر-بحرانی و پایداری ساختمان خاک است. نتیجه‌گیری کلی: یافته‌های پژوهش بیانگر اثر مفید ریشه گیاهان مرتعی بر کیفیت فیزیکی و پایداری ساختمان خاک بود. ایجاد آب‌گریزی خفیف (زیر-بحرانی) در خاک ریزوسفر، با افزایش پایداری خاکدانه‌ها در برابر تنش‌های محیطی همراه است. به‌طورکلی گیاهان B. inermis و فسکیوی بلند ژنوتیپ 75C تأثیر بیشتری بر بهبود کیفیت فیزیکی و پایداری ساختمان خاک در میان گونه‌های مورد بررسی داشتند.     <a name="_Hlk234397492">Background and Objective</a>: Plants’ root exudates have diverse effects on structural stability and water repellency of their surrounding soil. Few studies have been available about the effect of rangeland plants on soil physical quality. Therefore, this study was conducted to investigate the root zone’s structural stability and water repellency of selected rangeland plants in a greenhouse experiment. Methods: Tillers of tall fescue (F. arundinacea genotypes 75B and 75C), B. inermis and B. tomentellus were planted in the columns of a sandy clay loam soil with three replicates in a completely randomized design. Six months later, undisturbed soil samples were collected from the root zone and bulk soil in the planted and non-planted (control) columns, respectively. Soil water repellency was determined by the intrinsic sorptivity method. Soil structural stability was measured by high-energy moisture characteristic (HEMC) and wet single-sieve methods. Results: Presence of rangeland plants’ roots increased ethanol sorptivity (SE) and decreased water sorptivity (SW) in the rhizosphere. Water repellency index (R) in the rhizosphere was, on average, about two times greater than that in the bulk soil. The highest R was recorded in the root zone of B. inermis, followed by tall fescue genotype 75C, B. tomentellus, and tall fescue genotype 75B, and the lowest value was measured in the non-planted soil. The HEMC indices were greater in the rhizosphere when compared to the control soil.  The presence of plant roots significantly increased the percent of water-stable aggregates (WSA) in comparison with the control soil. The root zone of B. inermis had the highest WSA, while no significant difference with tall fescue was observed. The positive and significant correlation between HEMC and WSA indices with R indicates a strong linear relationship between sub-critical water repellency and soil structural stability. Conclusion: The findings of this study indicated the beneficial influence of rangeland plants’ roots on soil physical quality and structural stability. Slight (sub-critical) water repellency in the rhizospheric soil triggers aggregate stability against environmental stresses. Overall, B. inermis and tall fescue genotype 75C had greater effects on improving soil physical quality and structural stability among the studied species. ریزوسفر, جذب‌پذیری خاک, شاخص آب‌گریزی, منحنی مشخصه رطوبتی پر انرژی, نسبت پایداری خاک, درصد خاکدانه‌های پایدار در آب. Rhizosphere, Soil sorptivity, Water repellency index, High energy moisture characteristic, Soil stability ratio, Percent of water-stable aggregates. 11 12 http://jspi.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-2205-1&slc_lang=fa&sid=1 Nasrin Saadati نسرین سعادتی saadati.nas@gmail.com 0000-0003-2487-7301 Yes Department of Soil Science, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران Mohammad Reza Mosaddeghi محمدرضا مصدقی mosaddeghi@iut.ac.ir 0000-0003-2487-7301 No Department of Soil Science, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران