اثر پوشش‌های درختچه‌ای خالص و آمیخته ولیک بر تغییرپذیری مشخصه‌ها و پویایی تنفس میکروبی خاک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی‌ کارشناسی‌ارشد مرتع‌داری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران.

2 نویسنده مسئول، دانشیار گروه مرتع‌داری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: گونه‌های چوبی یکی از مهمترین اجزای اکوسیستم‌های مرتعی به شمار می‌آیند. جنس ولیک (Crataegus spp.) غالب پوشش‌های درختچه‌ای رویشگاههای مرتعی شمال کشور را شامل می‌شود. از نظر رویشگاهی، حضور این جنس گیاهی در مراتع، بصورت تاج پوشش تقریباً خالص و یا آمیخته با سایر گونه‌های درختچه‌ای است. در پژوهش حاضر، اثر پوشش درختچه‌ای با غالبیت ولیک (CM)، پوشش درختچه‌ای آمیخته از ولیک و زرشک (CM-BI)، پوشش درختچه‌ای آمیخته از ‌ولیک، زرشک و گالش‌انگور (CM-BI-RU) و پوشش درختچه‌ای آمیخته از ‌ولیک، زرشک، گالش‌انگور و آلوچه‌وحشی (CM-BI-RU-PS) بر تغییرپذیری مشخصه‌ها و پویایی تنفس میکروبی خاک در منطقه کینج استان مازندران مورد مطالعه قرار گرفته است.
مواد و روش‌ها: از هر یک از پوشش‌های اراضی مورد بررسی، تعداد 15 نمونه خاک (عمق 10-0 سانتی‌متری) جمع‌آوری و به آزمایشگاه انتقال داده شد. سپس مقادیر ماده آلی، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، بافت خاک، پایداری خاکدانه، زیتوده درشت‌ریشه‌ و ریزریشه‌ مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. به منظور بررسی میزان تغییرات رطوبت، دما و تنفس میکروبی خاک، نمونه‌برداری در ماههای میانی هر فصل انجام و مورد سنجش قرار گرفت.
یافته‌ها: بیشترین مقدار ماده آلی خاک در رویشگاههای CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU مشاهده شد. رویشگاه خالص CM دارای بالاترین مقدار جرم مخصوص ظاهری بوده، در حالی که کمترین مقدار این مشخصه به رویشگاههای CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU اختصاص داشت. رویشگاههای CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU دارای بالاترین مقدار تخلخل خاک بودند. پوشش درختچه‌ای CM-BI-RU-PS دارای پایدارترین خاکدانه‌ها بود و با کاهش تنوع گونه‌های درختچه‌ای از پایداری آنها بطور معنی‌داری کاسته شد. بیشترین مقدار محتوی شن به رویشگاه خالص CM و بالاترین مقدار رس به پوشش درختچه‌ای CM-BI-RU-PS اختصاص داشت. بالاترین مقدار زیتوده درشت‌ریشه در CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU مشاهده شد در حالی که زیتوده ریزریشه در CM-BI-RU-PS بالاترین مقدار بوده است. مشخصه‌های رطوبت، دما و تنفس میکروبی خاک تفاوت‌های آماری معنی‌داری را در فصول مختلف سال و پوشش‌های خالص و آمیخته ولیک نشان داد. بیشترین مقادیر رطوبت خاک در رویشگاههای CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU و فصل زمستان مشاهده شد، در حالی که بالاترین دمای خاک به فصل تابستان و رویشگاه خالص CM اختصاص داشت. تنفس میکروبی خاک نیز در فصل تابستان و رویشگاههای CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU بیشتر از سایر فصول و دیگر پوشش‌های اراضی بود. مطابق با تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA)، مقدار ماده آلی، محتوی رطوبت و همچنین میزان تخلخل خاک در رویشگاههای CM-BI-RU-PS و CM-BI-RU نقش مؤثری در افزایش تنفس میکروبی خاک این نوع از پوشش اراضی در مقایسه با سایر رویشگاهها داشت.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش مؤید آنست که وجود تنوع گونه‌ای در پوشش‌های اراضی می‌تواند منجربه حفظ شاخص‌های کیفی خاک گردد. در همین راستا پیشنهاد می‌شود برای احیاء اراضی تخریب‌یافته مرتعی در منطقه مورد مطالعه و همچنین مناطقی با شرایط اکولوژیکی مشابه، در کنار ولیک از سایر گونه‌های درختچه‌ای بومی منطقه نیز استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of pure and mixed shrub cover of Crataegus on variability of soil characteristics and microbial respiration dynamic

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Dolat Zarei 1
  • Yahya Kooch 2
1 M.Sc. Student of Range Management, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, I.R. Iran.
2 Corresponding Author, Associate Prof., Dept. of Range Management, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, I.R. Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: The canopy of woody species is one of the most important components of rangeland ecosystems. The genus Crataegus spp. is the dominant shrub covers of rangeland habitats in the north of the country. From the habitat point of view, the presence of this plant in rangeland can be seen as an almost pure canopy or mixed with other shrub species. In the current study, the effect of different land covers [i.e. Crataegus melanocarpa M. B., Berberis integerrima Bunge., Ribes Uva – crispa L. and Prunus spinosa L. (CM-BI-RU-PS); Crataegus melanocarpa M. B., Berberis integerrima Bunge and Ribes Uva – crispa L. (CM-BI-RU); Crataegus melanocarpa M. B. and Berberis integerrima Bunge (CM-BI), and pure Crataegus melanocarpa M. B. (CM)] on variability of soil characteristics and microbial respiration dynamic, in the Kinj region of Mazandaran Province, was considered.

Materials and methods: In each of the land covers, 15 soil samples (0-10 cm depth) were collected and transferred to the laboratory. The amounts of soil organic matter, bulk and particle densities, texture, aggregate stability, coarse and fine root biomass were measured. In order to determine the changes in soil moisture, temperature and microbial respiration, sampling was carried out in the middle months of each season.

Results: The highest amount of soil organic matter was observed in CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU habitats. Pure CM habitat had the highest value of bulk density, while the lowest value of this characteristic was assigned to CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU habitats. CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU habitats had the highest soil porosity. The CM-BI-RU-PS shrub cover has the most aggregate stability, and with the decrease in the diversity of shrub species, their stability decreased significantly. The highest amount of sand content was assigned to the pure CM habitat and the highest amount of clay was allocated to the CM-BI-RU-PS shrub cover. The highest coarse root biomass was observed in CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU, while the fine root biomass was the highest in CM-BI-RU-PS. The characteristics of soil moisture, temperature and microbial respiration have shown statistically significant differences in different seasons of the year and also pure and mixed Crataegus covers. The highest soil moisture values were observed in the soil of CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU habitats and winter season, while the highest soil temperature was assigned to the summer season and pure CM habitat. Soil microbial respiration was also higher in the summer season and CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU habitats than other seasons and land covers. According to principal component analysis (PCA), the amount of organic matter, moisture content, and soil porosity in CM-BI-RU-PS and CM-BI-RU habitats have an effective role in soil microbial respiration of this type of land cover compared to other habitats.

Conclusion: The results of this research confirm that the presence of species diversity in land cover can lead to the protection of soil quality indicators. In this regard, it is suggested to use other native shrub species in addition to Crataegus for the restoration of degraded rangeland in the study area as well as areas with similar ecological conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shrubland
  • species diversity
  • soil microclimate
  • microbial respiration
  • topsoil

مراجع

1.Masadaghi, M., Farabi, N., and Bagheri, 2011. Comparison of diversity and species richness in three levels of exploitation of pastures in Khabar National Park and neighboring areas. Iranian Journal of Rangeland. 8: 3. 171-180. (In Persian)
2.Boudjabi, S., and Chenchouni, H. 2022. Soil fertility indicators and soil stoichiometry in semi-arid steppe rangelands. Catena. 210: 5. 1-9.
3.Jinsheng, L.I., Xinqing, S.H., Kesi, L.I., and Xiaomeng, Y.A. 2022. Short-term biochar effect on soil physicochemical and microbiological properties of a degraded alpine grassland. Pedosphere. 32: 3. 426-437.
4.Schwendenmann, L., Veldkamp, E., Brenes, T., O’Brien, J.J., and Mackensen, J. 2003. Spatial and temporal variation in soil CO2 effluxinanold-growth Neotropical rain forest, La Selva, Costa Rica. Biogeochemistry. 64: 5. 111-128.
5.Kooch, Y., and Noghre, N. 2020. The effect of shrubland and grassland vegetation types on soil fauna and flora activities in a mountainous semi-arid landscape of Iran. Science of the Total Environment. 703: 7. 1-9.
6.Li, Y., Zhou, W., Jing, M., Wang, S., Huang, Y., Geng, B., and Cao, Y. 2022. Changes in reconstructed soil physicochemical properties in an Opencast Mine Dump in the Loess Plateau area of China. International Journal of Environmental Research and Public Health. 19: 2. 1-13.
7.Medina-Sauza, R.M., Álvarez-Jiménez, M., Ortíz-Huerta, Y., Ruiz-Sayago, E., Blouin, M., Villain, L., and Barois, I. 2022. Bulk and rhizosphere soil properties under two Coffee species influenced by the earthworm Pontoscolex corethrurus. Rhizosphere. 21: 2. 1-13.
8.Sotta, E.D., Veldkamp, B.R., Guimaraes, R.K., Paixao, M., Ruivo, L., and Almeida, S.S. 2006. Landscape and climatic controls on spatial and temporal variation in soil CO2 efflux in an Eastern Amazonian Rainforest, Caxiuanã, Brazil. Forest Ecology and Management. 237: 1. 57-64.
9.Balota, E.L., Yada, I.F., Amaral, H., Nakatani, A.S., Dick, R.P., and Coyne, M.S. 2013. Long- term land use influences soil microbial biomass P and S, phosphatase and arylsulfatase activities, and S mineralization in a Brazilian Oxazole. Land Degradation and Development. 25: 4. 397-406.
10.Zhang, L., Sun, Q., Zhang, K., Cao, Z., Zhao, H., Zhao, H., and Li, P. 2022. Composition characteristics of dissolved organic matter at the vegetation-soil interface under the influence of mining disturbances. Polish Journal of Environmental Studies. 23: 3. 439-449.‏
11.Beuschel, R., Piepho, H.P., Joergensen, R.G., and Wachendorf, C. 2020. Impact of willow-based grassland alley cropping in relation to its plant species diversity on soil ecology of former arable land. Applied Soil Ecology. 147: 5. 1-14. ‏
12.Guo, Y., Liu, X., Tsolmon, B., Chen, J., Wei, W., Lei, S., and Bao, Y. 2020. The influence of transplanted trees on soil microbial diversity in coal mine subsidence areas in the Loess Plateau of China. Global Ecology and Conservation. 21: 4. 32-47.
13.Alirezalu, A., Ahmadi, N., Salehi, P., Sanbali, A., Ayari, M., and Hatami-Malki, H. 2014. Antioxidant properties of different organs of different species of Velik medicinal plant. Iranian Journal of Food Industry Research. 52: 4. 325-338. (In Persian)
14.Walkley, A., and Black, I.A. 1934. 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.
15.Ezeigbo, O.R., Ukpabi, C.F., Abel-Anyebe, O., Okike-Osisiogu, F.U., Ike-Amadi, C.A., and Agomoh, N.G. 2013. Physico-chemical properties of soil contaminated with refined petroleum oil in Eluama Community, Abia State, Nigeria. International Journal of Scientific Research and Management. 8: 1. 405-413.
16.Plaster, E.J. 1985. Soil science and management. Delmar Publishers Inc., Albany, 124p.
17.Blake, G.R., and Hartge, K.H. 1986 Particle density. In: Klute, A. (Ed.), Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods, 2nd ed. SSSA Book Ser. 5. ASA and SSSA, Madison, WI, pp. 377-382.
18.Chen, Y., Wei, T., Sha, G., Zhu, Q., Liu, Z., Ren, K., and Yang, C. 2022. Soil enzyme activities of typical plant communities after vegetation restoration on the Loess Plateau, China. Applied Soil Ecology. 170: 3. 1-11.
19.Pojasok, T., and Kay, B.D. 1990. Assessment of a combination of wet sieving and turbidimetry to characterize the structural stability of moist aggregates. Canadian Journal of Soil Science. 70: 3. 33-42.
20.Doi, B.T., and Do, T.V. 2020. Vertical distribution and production of fine roots in an old-growth forest, Japan. Journal of Forest Science. 66: 2. 89-96.
21.Asadian, M., Hojjati, S.M., and Izadi, M. 2015. Investigation on soil fine root and properties in plantation of maple, oak and pine in experimental forest station of Darabkola. Iranian Journal of Wood and Forest Researches. 21: 3. 167-181. (In Persian) 
22.Lima, T.T., Miranda, I.S., and Vasconcelos, S.S. 2010. Effects of water and nutrient availability on fine root growth in eastern Amazonian forest regrowth, Brazil. New Phytologist. 187: 3. 622-630.
23.Neatrour, M.A., Jones, R.H., and Golladay, S.W. 2005. Correlations between soil nutrients availability and fine- root biomass at two spatial scales in forested wetlands with contrasting hydrological regimes, NRC Research Press. 35: 2. 2934-2941.
24.Alef, K. 1995. Estimating of soil respiration. In: Methods in soil microbiology and biochemistry (eds. K Alef, P Nannipieri) pp. 464-470. (Academic Press: New York).
25.Xu, M., and Qi, Y. 2001. Soil - surface CO2 efflux and its spatial and temporal variations in a young ponderosa pine plantation in northern California. Global Change Biology. 7: 2. 667-677.
26.Tian, J., McCormack, L., Wang, J., Guo, D., Wang, Q., Zhang, X., and Kuzyakov, Y. 2015. Linkages between the soil organic matter fractions and the microbial metabolic functional diversity within a broad-leaved Korean pine forest. European Journal of Soil Biology. 66: 4. 57-64.
27.Woloszczyk, P., Fiencke, C., Elsner, D. C., Cordsen, E., and Pfeiffer, E.M. 2020. Spatial and temporal patterns in soil organic carbon, microbial biomass and activity under different land-use types in a long-term soil-monitoring network. Pedobiologia. 6: 3. 39-47.
28.Samuelson, L., Mathew, R., Stokes, T., Feng, Y., Aubrey, D., and Coleman, M. 2009. Soil and microbial respiration
in a loblolly pine plantation in response to seven years of irrigation and fertilization. Forest Ecology and Management. 258: 11. 2431-2438.
مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک
دوره 29، شماره 4
دی 1401
صفحه 133-149

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار