فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 20، بهار 91

روابط متقابل کرم خاکی و درختان و اثرات آن بر خاک های جنگلی

مریم مصلحی [1]^*

Maryam.moslehi508@gmail.com

جمیله نظری[2]

چکیده

            کرم های خاکی عامل مهمی برای تشکیل خاک و چرخه عناصر غذایی می باشند. این جانداران با زیر و رو نمودن خاک، اصلاح خاکدانه ها و بهبود ساختمان خاک در توالی یک توده جنگلی سهم به سزایی دارند. فراوانی کرم های خاکی ارتباط مستقیم با ترکیبات بقایای گیاهی دارد، زیرا آن ها از مواد آلی مرده، لاشبرگ ها و بقایای گیاهی تغذیه می کنند. بنابراین نوع، جنس و محتویات شیمیایی بقایای گیاهی بر میزان فعالیت و جمعیت آن ها تاثیر گذار است. با توجه به این که در جنگل بقایای آلی مذکور به وفور یافت می شود، می توان کرم خاکی را به عنوان یکی از عوامل حیاتی مهم در بهبود و حاصلخیزی خاک مطرح نمود. لذا تحقیق مذکور به بررسی اهمیت روابط متقابل و همبستگی کرم خاکی و درختان جنگلی در تقویت و حاصلخیزی خاک پرداخته است.

کلمات کلیدی: کرم خاکی، لاشبرگ، مواد آلی، حاصلخیزی خاک.

مقدمه

کرم‎های خاکی یکی از مهم‎ترین عوامل حیاتی در تجزیه مواد آلی و حاصلخیزی خاک محسوب می‎شوند (1). کرم‎های خاکی جزء ماکروفون خاک به شمار می‎آیند که در تجزیه اولیه دخالت ندارند، ولی در مخلوط کردن مواد آلی و ذرات معدنی در خاک، از اهمیت زیادی برخوردارند. عبور مکرر مواد از بدن این جانداران سبب خرد شدن آن‏ها می‌گردد و بدین وسیله تجزیه و تبدیل آن توسط میکــروارگانیسم‎ها، آسان تر انجام می‎گیرد. کرم‎های خاکی 85 تا 95 درصد مواد آلی بلعیده شده را مجددا به صورت مدفوعات به خاک برمی‎گردانند. آزمایشات نیز نشان داده است تجزیه مواد آلی با حضور کرم‎های خاکی  تا  سریعتر از حالتی است که این جانداران در خاک وجود نداشته باشند. تعداد و انواع کرم‎های خاکی به مواد آلی خاک بستگی دارد و در خاک‎های اسیدی و هوموس خام مستقر نمی‎شوند  بلکه در خاک‎های خنثی (5/7-7)، مواد آلی با C/N پایین، لاشبرگ‎های با تانن و اسانس کم و جنگل‎های پهن‎برگ به‎وفور و بیشتر از کلیه مهره‎داران یافت می‎شوند (2).

بوتچر و کالیس (1991) در تحقیقات خود نشان دادند گیاهان به طور مستقیم، با ورود لاشبرگ و اثر بر خاکشویی و به طور غیر مستقیم با تغییر ویژگی های خاک بر جمعیت کرم خاکی اثر می‎گذارند. بابل و همکاران (1992) در تحقیقات خود نشان دادند که کرم خاکی به‎شدت به خوش خوراک بودن مواد غذایی حساس می‎باشد و به نسبت‎های مختلف به سمت گیاهان کاشته شده جذب می‎شوند. آمر و آمر(1998) بیشترین فراوانی و بیومس کرم خاکی را در جنگل‎های پهن‎برگ آمیخته صنوبر و توسکا (C/N پاییـن) و کم ترین فراوانی را در جنگل‎های بلوط به همراه بید (C/N بالا) بیان نمودند. کورتز (1998) در تحقیقات خود به این نتیجه رسید که کرم خاکی، لاشبرگی را که دارای نسبت کربن به نیتروژن کمتر می‎باشد، را مورد مصرف قرار می دهند. نیرینگ و همکاران (2000) در تحقیقات خود تعداد و بیومس کرم خاکی را، در جنگل راش و بلوط با گونه‎های افرا، نمدار و زبان گنجشک مقایسه و نتیجه گرفتند بیشترین بیومس در رویشگاه نمدار و افرا به علت C/Nپایین‎تر، وجود دارد. جانگمن و همکاران (2003) در تحقیقات خود نشان دادند در خاک‎هایی که دارای تراکم بالای کرم خاکی هستند لاشبرگ‎های حاصل از گیاهان به طور کامل تجزیه و با خاک معدنی مخلوط شدند به طوری‎که هیچ لایه لاشبرگی در سطح خاک برجای نمانده بود. ما و همکاران (2003) در بررسی‎های خود اظهار کردند کرم خاکی رشد گیاهان را بهبود داده و فسفات قابل دسترس و جذب فلزها را افزایش داده و رویش گیاهان را بهبود می بخشد.. لئون و زو (2004) در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند ویژگی‎های مانند کیفیت لاشبرگ و مواد آلی نقش مهمی در تغییر جوامع کرم خاکی بازی می‎کنند. هلدسورتز و همکاران (2008) در مطالعات خود نشان دادند در پلات‎هایی که کرم‎های خاکی حضور و فعالیت بیشتری دارند، سرعت تجزیه با شدت بیشتری انجام گردید. بایون و میلرت (2009) در بررسی تاثیر کرم خاکی بر روی دینامیک فسفر نشان دادنـد کرم خاکی به طور مستقیم و غیر مستقیم بر دینامیک فسفر (از نظر شیمیایی، تحرک و دسترسی گیاهان و موجودات دیگر) تاثیر می‎گذارد. پومرچ و لویز (2009) در بررسی رابطه بین کرم خاکی و خاک نتیجه گرفتند کرم‎های خاکی به عنوان منبع عناصر غدایی گیاهان می‎باشد و در مناطقی که حضور دارند میزان عناصر غذایی نیز بشدت افزایش می‎یابد.

درختان با تغییر در ویژگی‎های خاک از طریق تفاوت در کمیت و کیفیت شیمیایی لاشبرگ، مواد آلی، نسبت C/N، رطوبت و اسیدیته خاک فراوانی و ساختار جمعیت کرم خاکی را تحت تاثیر قرار می دهند (3) و این ارتباط متقابل حاصلخیزی خاک را تحت تاثیر قرار خواهد داد. با توجه به نابودی جنگل‎ها و گسترش بیابان‎ها سعی شده است اهمیت روابط متقابل و همبستگی دو عامل حیاتی (کرم خاکی و پوشش گیاهی) در جهت اصلاح و بهبود خاک مورد بررسی قرار گیرد.

نقش کرم خاکی در ساختمان، حاصلخیزی خاک و رویش گیاهان

   کرم خاکی با بلعیدن خاک، تکه تکه کردن مواد آلی و دفع آن‎ها به صورت فضولات، حفر دالان در میان خاک و آوردن خاک از زیر به سطح و مخلوط نمودن آن‎ها، منجر به تشکیل خاکدانه‏های پایدار، تهویه خاک (4)، افزایش فعالیت‎های حیاتی و فراوانی سایر خاکزیان به‎ویژه جانوران ذره بینی (5) و بهبود ظرفیت نگه داری آب خواهد شد (4). همچنین حین هضم خاک در دستگاه گوارش کرم خاکی بافت خاک تغییر کرده و دانه‎های کوچک تر و نرمتر خاک با دانه‎بندی بهتر ایجاد می‎گردد (5) که این عملکرد کرم خاکی سبب افزایش تبادل کاتیونی خاک می‎شود (2). این جانداران همچنین فرآیند تجزیه مواد آلی و پویایی مواد غذایی در خاک را تحت تاثیر قرار می دهند، و نه تنها باعث تغییر مواد غذایی به شکل‎های قابل جذب برای گیاه می‎شوند بلکه تمام محیط اطراف ریشه را نیز تغییر می دهند (6). کرم خاکی با مصرف ریشه گیاهان و جابجایی بذر گیاهان بر آن‎ها تاثیر می‎گذارند. این جاندران بذر گیاهان را می‎بلعند و آن‎ها را در زیر خاک مدفون می‎نمایند و همچنین دانه‎های دفن شده را به سطح خاک آورده و در معرض شرایط متفاوت محیطی قرار داده و بر جوانه‎زنی آن اثر می‎گذارند. عبور بذور از دستگاه گوارش کرم خاکی خواب بذر را شکسته و سبب تسریع جوانه‎زنی و رویش آن می‎گردد (6). همچنین بیومس تولیدات گیاهی بدلیل تسریع تبدیل مواد آلی به مواد معدنی و قابل جذب، بشدت افزایش می‎یابد (4). فعالیت‏های حیاتی و تولید مثلی نظیر مدت رویش، تعداد دانه،  جوانه زنی و مقاومت در برابر بیماری‎هـــا در گیاهــان نیز تحت تاثیر کرم خاکی افزایش می‎یابد (6).

عوامل موثر بر کرم خاکی

کرم‎های خاکی در سرزمین‎های بیابانی، خشک و بدون پوشش گیاهی به‎دلیل کمی آب، مواد آلی و سرزمین‎های کوهستانی سرد و جنگل‎های سوزنی‎برگ به دلیل یخزدگی، کمبود کلسیم و یا اسیدی بودن خاک شمار اندکی دارند و فراوانی آن‏ها را 10 عدد در هر متر مربع گزارش کرده‎اند. شمار آن‎ها در جنگل‎های پهن‏برگ، علفزارهای غنی فراوان است و به 1000 عدد در هر متر مربع گزارش نموده‎اند. pH بهینه زیستگاه کرم‎های خاکی خنثی است و نیاز بالایی به کلسیم دارند و در خاک‎های آهکی فراوان‎تر هستند (2). عاملی که انتخاب غذا توسط کرم خاکی را تحت تاثیر قرار می‎دهد کیفیت آن می‎باشد که با شاخص C/N و یا مقدار نیتروژن سنجیده می شود (7). برگ‎های دارای مقدار نیتروژن بالا خوش خوراک‏ترند و بیشتر از برگ­هایی که دارای نسبت  C/Nبالا می‎باشند، مورد استفاده کرم‎های خاکی قرار می‎گیرند. بنابراین بیشترین جمعیت کرم خاکی در جنگل‎های دارای لاشبرگ و مواد آلی با نسبت کربن به نیتروژن کمتر و غلظت‎های مشخص کلسیم، منیزیم و پتاسیم دیده می‎شود (8).

بحث و نتیجه گیری

کرم‎های خاکی با بلعیدن و دفع لاشبرگ‎ها و مواد آلی، کار را برای تجزیه کنندگان آسان تر می‎نماید و سرعت فرایند تجزیه را افزایش می‎دهد (9 و 10). با انجام عملیات هضم بر روی مواد بلعیده شده، عناصر غذایی به صورت قابل جذب آزاد شده و در اختیار گیاهان قرار می‎گیرد. ما و همکاران، (2003) و بایون و میلرت، (2009) در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند عنصر فسفر یکی از عناصر غذایی مهمی است که دینامیک آن طی فعالیت کرم خاکی افزایش می‎یابد. فراوانی و بیومس کرم خاکی، زیر تاج گونه‎های مختلف، تغییر می‎کند که این تغییرات ناشی از کیفیت لاشبرگ‎ها، نسبت C/N موجود در آن‎ها و تفاوت در کشش آب، در پای گونه‎های مختلف می‎باشد (11، 12، 13، 14 و 15). خاک یک سیستم زنده و پایداری است که بخش‎های زنده و مرده آن بر یکدیگر، برهم کنش و اثر متقابل دارند. خاک، خاکزیان و گیاهان از دیدگاه بوم شناسی به یکدیگر وابسته هستند که این ارتباط منجر به افزایش فعالیت‎های بخش زنده و حاصلخیزی بخش غیر زنده (خاک) می‎گردد. از مهم‎ترین روابط متقابل که در بخش زنده، در جنگل دیده می‎شود رابطه متقابل کرم خاکی و پوشش گیاهی (از طریق تولید نوع لاشبرگ و ماده آلی) می‎باشد. زندگی کرم‎های خاکی در خاک‎های جنگلی سبب زیر و رو شدن خاک و پیدایش دالان‎ها و سوراخ‎هایی در آن‎ها می‎شود. این جانداران هنگام کندن دالان، خاک‎ها را بلعیده و در سطح زمین دفع می‎کند و بدین ترتیب سبب شخم بیولوژیک زمین می‎گردند (5). با حفر دالان تهویه خاک بهبود یافته و تخلخل آن افزایش می‎یابد که افزایش فعالیت‎های حیاتی جانوران خاکزی دیگر، رشد ریشه و گیاهان را در پی خواهد داشت. همچنین این جانداران با فعالیت بر روی بقایای گیاهی و مواد آلی ظرفیت تبادلی کاتیونی را در خاک بهبود داده و سبب افزایش عناصر غذایی در جنگل می‎گردد (16) در مجموع کرم خاکی با فعالیت‎های حیاتی خود منجر به تغییر در محیط فیزیکی، شیمیایی، چرخه عناصر غذایی، تسریع فرآیند تجزیه و افزایش فعالیت سایر موجودات خاکزی  می‌گردد که در طی آن افزایش حاصلخیزی خاک و رویش گیاه حاصل می‎شود. با توجه به این‎که خاک‎های جنگلی با بهره‎برداری‎های بی‎رویه و غیراصولی ضعیف شده و در حال پیشرفت می‎باشد (در جنگل‎هایی که دارای هوموس نامناسب و ترش هستند این ضعف بیشتر به چشم می‎آید) ضروری به نظر می‎رسد جهت جلوگیری از ضعف خاک در جنگل‎های کشور به روابط متقابل جانداران خاکزی و پوشش گیاهی از جمله کرم‎های خاکی و درختان توجه وافری گردد. در واقع کیفیت و کمیت بقایای گیاهی از جمله لاشبرگ‎ها عامل موثری در تراکم و فعالیت کرم خاکی می‎باشد بنابراین سعی گردد جهت افزایش جانوران خاکزی، از خروج و تخریب بقایای گیاهی به‎ویژه لاشبرگ‎ها و کنده‎ها (منبع مواد آلی) حین بهره‎برداری جلوگیری گردد. همچنین جهت جذب و افزایش فعالیت این موجودات در بستر گونه‎های سوزنی برگ، آن‎ها را بصورت آمیخته با گونه‎های پهن‎برگ (به‎خصوص گونه‎های اصلاح کننده خاک که C/N پایینی دارند) کاشت تا خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را بهبود ببخشد و با افزایش قدرت باروری و حاصلخیزی خاک، زادآوری و رویش گیاهان را به حداکثر برساند.

منابع

1. Dechaine, J., Ruan, H., Sanchez-de Leon, Y. 2005. Institute for Tropical Ecosystem Studies, University of Puerto Rico, PO Box 23341, San Juan, PR 00931-3341, USA Correlation between earthworms and plant litter decomposition in a tropical wet forest of Puerto Rico. Pedobiologia, 49: 601-607.
2. حق پرست تنها، محمد رضا. خاکزیان و خاک­های زراعی. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی رشت. 1372. چاپ اول. 341  صفحه.
   1. Gonzalez, G., Zou, X., M., Sabet, A., Fetcher, N.  and Zou, X., M. 1999. Earthworm abundance and distribution pattern in Contrasting plat communities within a tropical wet forest in Porto Rico. Caribbean Journal of Science, 35:1-2, 93-100.
   2. Edwards, C., A. and Bohlen, P., j. 1996. Biology and Ecology of earthworms. third edition.
   3. صفری سنجابی، علی اکبر. بیولوژی و بیو شیمی خاک. انتشارات دانشگاه بو علی سینا. 1382. 383 صفحه.
      1. Scheu, S. 2003. Effect of earthworns on plant growth. Patterns and perspectives. Pedobiologia, 47: 846-856.
      2. Neilson, T. and Boag, B. 2003. Feeding preference of some earthworm species common to uplad pastures in Scotland. Pedobiologia, 47:1-8.
      3. Ma,Y., Dickinson, N., M. and Wong, M., H. 2003. Intraction between earthworms.trees.soil.nutrition and metal mobility in amended Pb/Zn mine tailings from Guangdong. Chin. Soil Biologia and Biochemistry, 35: 1369-1379.
      4. Holdsworth, A., R., Frelich, L., E. and Reich, P., B. 2008. Litter decomposition in earthworm-invaded northern hardwood forests: Role of invasion degree and litter chemistry. Ecoscience 15 (4): 536. 
      5. Jongmans, A. G., Pullemam, M. M and Balabane, M. 2003. Soil structure and characteristics of organic matter  in two orchards differing in earthworms activity. Applied Soil  Ecology, 24: 219-232. 
      6. Ammer, S. and Ammer, C. 1998. Lumbricid associations on a former open clay pit after reculttivation with different tree spcies. Forstwissenschaftliches Centralblatt, 177: 3, 167-175.
      7. Babel, U., Ehramann, O.  and   Krebs,   M. 1992. Relationships between  earthworms  and some plant species in a meadow. Soil Biology and Biochemistry, 24: 12, 1477-1481.
      8. Boettcher, S., E. and Kalisz, P., J. 1991. Single tree influence on earthworms in forest soil in Eastern Kentucky. SSSAJ, 55: 3,862-865.
      9. Leon, Y., S. and Zou, X. M. 2004. Plant influence on native and exotic earthworms during secondary succession in old tropical pastures. Pedobiologia, 48: 215-226.
      10. Neirynck, J., mirtcheva, S., Sioen, G. and Lust, N. 2000. Impact of Tiloa platyphllos Scop. Fraxinus excelsior L. Acer pceudoplatanus L. Quercus robur L. and Fagus sylvatica properties of a loamy topsoil. For. Ecol. Mgmt, 133: 275-286.
      11. Bayon, R., C. and Milleret, R. 2009. Effect of earthworns on Phosphorus  Dynamics – A  Review. Dynamics Soil, Dynamics Plant, 3:2,21-27
      12. Pommeresche, R. and Loes, A. K. 2009. Relations between Agronomic Practice and Earthworm in Norwegain Arable Soils. Dynamics Soil, Dynamics Plant, 3:2,129-142.
      13. Cortez, J. 1998. Field decomposition of leaf litters. Relationships between earthworms decomposition rates and soil moisture.soil temperature and earthworm activity. Soil Biology and Biochemistry, 30: 6, 783-793.