بررسی تاثیر روش‌های مختلف ذخیره نزولات و تیمارهای اصلاحی خاک بر استقرار و شاخص های رشد گیاه دیوخار (Lycium depressum (L.)) و سیاه تاغ (Haloxylon ammodendron (C.A. Mey.))

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه مدیریت مرتع، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: یکی از بزرگ‌ترین محدودیت‌های رشد و نمو پوشش گیاهی در مناطق خشک و نیمه‌خشک، کمبود دسترسی به منابع آب شیرین است. در این مناطق، بارندگی نه تنها ناکافی است، بلکه توزیع نامناسبی نیز دارد. به‌طوری که بیشتر بارش‌ها در دوره‌های کوتاه و با شدت زیاد اتفاق می‌افتد. این شرایط باعث می‌شود که خاک نتواند به اندازه کافی آب را جذب کند و بخش عمده‌ای از آن به صورت رواناب هدر رود. برای مقابله با این مشکل، مدیریت بارش‌های جوی از طریق روش‌های مکانیکی مانند ذخیره نزولات و استحصال آب باران از اقدامات مؤثر و اساسی محسوب می‌شود. با این حال، روش‌های مکانیکی پس از گذشت چند سال ممکن است کارایی اولیه خود را از دست داده و نیاز به نگهداری و بازسازی داشته باشند. از سوی دیگر، با توجه به لزوم ایجاد پوشش گیاهی پایدار در بوم‌سازگان مناطق خشک و نیمه‌خشک، استفاده از روش‌های زیستی در کنار عملیات مکانیکی ضروری است. دیوخار (L.depressum) و سیاه‌تاغ (H.ammodendron)از گونه‌های گیاهی مقاوم به خشکی هستند که به شرایط سخت محیطی سازگار بوده و می‌توان جهت کشت در مراتع و اراضی تخریب‌شده از آن‌ها استفاده کرد. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر روش‌های ذخیره نزولات و تیمارهای اصلاحی خاک بر استقرار و رشد دو گونه مرتعی دیوخار و سیاه‌تاغ در نواحی بیابانی جنوب استان خراسان شمالی (شهرستان جاجرم) انجام شد.
مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه بخشی از نواحی بیابانی جنوب استان خراسان شمالی بوده که در شمال شهرستان جاجرم و در منطقه دشتی واقع شده است. این محدوده از انتهای معادن کارخانه آلومینا شروع شده و تا پایین‌دست محدوده کارخانه آلومینای جاجرم در فاصله شش کیلومتری کارخانه ادامه می‌باید. این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در 13 تکرار انجام شد و گونه‌های مورد نظر بمنظور کاهش رقابت و افزایش زنده‌مانی در فاصله پنج متری از یکدیگر مستقر شدند. برای انجام این پروژه سیستم‌های ذخیره نزولات هلالی آبگیر، پیتینگ و کنتورفارو (پتانسیل ذخیره رطوبت) به همراه پنج تیمار در سطوح مختلف (بهبود کیفیت خاک و رشد گیاه) شامل تیمارهای نانوذرات رس اکریلیک (تیمار 1% نانوذرات رس- رزین اکریلیک و تیمار 3% درصد نانوذرات رس- رزین اکریلیک) بمنظور افزایش نگه‌داشت مواد غذایی، قارچ مایکوریزا (۳ نوع مختلف قارچ‌های مایکوریزا شامل Glomus intraradices، Glomus mosseae و Glomus pasciculatum) بمنظور ارتباط موثر آن‌ها با ریشه ‌گیاهان، خاک‌پوش کاه بمنظور حفظ رطوبت و کاهش نوسانات درجه حرارت، زئولیت (2سطح 300 و 600گرم) بمنظور بهبود ساختمان خاک و موجودیت مواد غذایی و شاهد در نظر گرفته شد. خصوصیات گونه‌های مستقر شده از جمله زنده‌مانی پایه‌ها (استقرار)، تاج پوشش، ارتفاع گیاه، قطر بزرگ و قطر کوچک در سال اول پس از استقرار اندازه‌گیری شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها و تحلیل‌های آماری شامل تجزیه واریانس و مقایسات میانگین (آزمون توکی) با استفاده از نرم‌افزار MiniTab نسخه 16 به تفکیک هرگونه صورت گرفت.

یافته‌ها: نتایج نشان داد در گونه دیوخار، روش کنتورفارو با درصد استقرار بالاتر (14/99 درصد) نسبت به روش‌های پیتینگ و هلالی آبگیر، عملکرد بهتری داشت. برای گونه سیاه‌تاغ نیز روش کنتور فارو با 59/88 درصد، بیشترین استقرار و روش پیتینگ با 46/79 درصد، کمترین استقرار را داشته است. تیمارهای اصلاحی در گونه دیوخار تنها بر قطر کوچک گیاه تأثیر معنی‌داری داشتند و در گونه سیاه‌تاغ، تأثیر معنی‌داری مشاهده نشد. سیستم‌های ذخیره نزولات در گونه دیوخار تأثیر معنی‌داری بر تمامی صفات رویشی (تاج پوشش، ارتفاع گیاه، قطر بزرگ و قطر کوچک) و در گونه سیاه‌تاغ بر قطر بزرگ و تاج پوشش داشتند. مقایسه میانگین عوامل مورد بررسی و گروه‌بندی آن‌ها در تیمارها و بسترکاشت‌های گونه دیوخار نشان داد که بیشترین میانگین ارتفاع گیاه در تیمار نانو 1% و کمترین آن در تیمار قارچ نوع2 بوده است. بیشترین میانگین قطر بزرگ گیاه در تیمار نانو 3% و کمترین آن در تیمار قارچ نوع2 بوده است. بیشترین میانگین قطر کوچک گیاه در تیمار شاهد و کمترین آن در تیمار کاه و کلش بوده است. بیشترین میانگین سطح تاج پوشش گیاه در تیمار نانو 3% و کمترین آن در تیمار قارچ نوع 1 بوده است؛ بیشترین میانگین ارتفاع، قطر بزرگ، قطر کوچک و سطح تاج پوشش مربوط به بستر کاشت پیتینگ بوده است. مقایسه میانگین عوامل مورد بررسی و گروه‌بندی آن‌ها در تیمارها و بستر کاشت‌های گونه سیاه‌تاغ نشان داد که بیشترین میانگین ارتفاع گیاه در تیمار زئولیت 300 گرم و کمترین آن در تیمار نانو 1% بوده است. بیشترین میانگین قطر بزرگ گیاه در تیمار زئولیت 300 گرم و کمترین آن در تیمار نانو 1% بوده است؛ بیشترین میانگین قطر کوچک گیاه در تیمار زئولیت 300گرم و کمترین آن در تیمار نانو 1% بوده است. بیشترین میانگین سطح تاج پوشش گیاه در تیمار زئولیت 300گرم و کمترین آن در تیمار نانو 1% بوده است. بیشترین میانگین سطح تاج پوشش و قطر بزرگ مربوط به بستر کاشت پیتینگ بوده است. همچنین بیشترین میانگین ارتفاع و قطر کوچک مربوط به بستر کاشت فارو بوده است. افزایش صفات رویشی عمدتاً به دلیل استفاده از روش‌های موثر ذخیره نزولات و تیمارهای اصلاحی مانند زئولیت و نانوذرات رس-رزین اکریلیک بود، در حالی که کاهش صفات رویشی به دلیل تیمارهای با کارایی کمتر مانند نانو 1% و قارچ مایکوریزا مشاهده شد. همچنین، گونه‌های مختلف به طور متفاوتی به این تیمارها پاسخ دادند که نشان‌دهنده اهمیت انتخاب روش‌ها و تیمارهای مناسب برای هر گونه است.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد که تیمارهای اصلاحی خاک تأثیرات متفاوتی بر این دو گونه داشتند. با توجه به شرایط سخت محیطی، در گونه دیوخار، تیمارهای اصلاحی تنها بر قطر کوچک گیاه تأثیر معنی‌داری نشان دادند، در حالی که در گونه سیاه‌تاغ، هیچ‌گونه تأثیر معنی‌داری از این تیمارها مشاهده نشد. این تفاوت در پاسخ دو گونه به تیمارهای اصلاحی خاک می‌تواند ناشی از تفاوت در ویژگی‌های فیزیولوژیکی و بوم‌شناختی آن‌ها باشد. دیوخار ممکن است به دلیل سازگاری بیشتر با شرایط خاک بهبودیافته، واکنش بهتری به تیمارهای اصلاحی نشان داده باشد، در حالی که سیاه‌تاغ ممکن است به دلیل مقاومت ذاتی بیشتر به شرایط نامساعد خاک، کمتر تحت تأثیر این تیمارها قرار گرفته باشد. از سوی دیگر، در این مطالعه مشخص شد که روش کنتورفارو به دلیل ایجاد توزیع یکنواخت رواناب و نفوذ بهتر آب در خاک برای هر دو گونه عملکرد بهتری نسبت به سایر سیستم‌های ذخیره نزولات داشته است. یافته‌ها نشان داد که برای مشاهده اثرات طولانی‌مدت تیمارهای اصلاحی خاک، نیاز به داده‌های بلندمدت وجود دارد. در کوتاه‌مدت، ممکن است تغییرات محسوسی در برخی پارامترهای رشد گیاهان مشاهده نشود، اما با گذشت زمان و بهبود تدریجی ساختار و حاصلخیزی خاک، اثرات مثبت این تیمارها می‌تواند بیشتر نمایان شود. بنابراین، انجام مطالعات بلندمدت برای ارزیابی دقیق‌تر تأثیر تیمارهای اصلاحی خاک بر رشد و استقرار گونه‌های گیاهی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The investigation of the effects of various rainwater harvesting techniques and soil improvement treatments on the establishment and growth indices of Lycium depressum (L.) and Haloxylon ammodendron (C.A. Mey.)

نویسندگان [English]

  • Mohsen Hosseinalizadeh 1
  • Hasan Yeganeh 2
  • Vahid Aranian 2
  • Ali Mohammadian Behbahani 1
  • Khadjeh Khermandar 1
1 Dept. of Arid Zone Management, College of Rangeland and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GUASNR) Golestan, Gorgan, IRA
2 Dept. of Rangland Management, College of Rangeland and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

Background and Objectives: One of the limitations of vegetation in arid and semi-arid regions is their limited access to water. In these environments, precipitation is not only scarce but also highly unpredictable, often occurring in brief, high-intensity events. Such rainfall patterns frequently exceed the infiltration capacity of soils, resulting in substantial surface runoff. Consequently, a large proportion of available water is lost before it can be utilised by plants, exacerbating land degradation and contributing to desertification. To mitigate these adverse effects, effective rainwater harvesting techniques are essential for improving soil moisture retention and supporting sustainable plant establishment. Mechanical interventions—such as in-situ water conservation structures—can enhance initial water availability and promote seedling survival. However, their long-term effectiveness may decline due to environmental stress, structural degradation, or inadequate maintenance, necessitating periodic rehabilitation. Furthermore, achieving resilient and self-sustaining vegetation in fragile dryland ecosystems requires the integration of biological strategies with mechanical approaches. *Limonium depressum* and *Haloxylon ammodendron* are two drought-tolerant plant species well-adapted to extreme abiotic conditions, including high temperatures, salinity, and poor soil fertility. Their ecological resilience makes them suitable candidates for rangeland rehabilitation and reclamation of degraded lands in arid zones. This study was conducted to evaluate the effects of different rainwater harvesting systems and soil amendment treatments on the establishment and early growth performance of *L. depressum* and *H. ammodendron* in the desert areas of southern North Khorasan Province, Iran, specifically within Jajarm County.
Materials and Methods: The study was carried out in a flat, sparsely vegetated desert region located approximately six kilometres downstream from the Alumina Factory mines in Northern Jajarm County. The area is characterised by fragile soils with low organic matter, poor water-holding capacity, and high susceptibility to wind and water erosion. A factorial experiment was designed based on a randomised complete block design (RCBD) with 13 replications to ensure statistical reliability and minimise environmental variability. The two plant species, *L. depressum* and *H. ammodendron*, were planted at 5-meter intervals to reduce interspecific competition and allow adequate space for growth. Three rainwater harvesting techniques were evaluated: Crescent-shaped catchments, Pitting, and Contour Furrows. These methods were selected based on their proven ability to capture and retain runoff water, thereby enhancing soil moisture. Each harvesting system was combined with five soil amendment treatments: (1) clay-acrylic resin nanoparticles applied at 1% and 3% concentrations to improve soil aggregation and water retention; (2) a mixture of mycorrhizal fungi (*Glomus intraradices*, *G. mosseae*, and *G. fasciculatum*) to enhance root nutrient and water uptake; (3) straw mulch to reduce evaporation and moderate soil temperature; (4) zeolite applied at 300 g and 600 g per planting site to improve cation exchange capacity and water retention; and (5) an untreated control for baseline comparison. Key growth and establishment parameters—including survival rate (establishment), canopy cover, plant height, large diameter, and small diameter—were measured during the first year after planting. Data were analysed using analysis of variance (ANOVA), and mean comparisons were performed using Tukey’s test at a 5% significance level. Statistical analyses were conducted using Minitab software (version 16), with separate evaluations for each species to account for species-specific responses.
Results: The Contour Furrow method for *Limonium depressum* demonstrated superior performance in promoting plant establishment -the highest survival rate (99.14%)-, significantly outperforming Pitting and Crescent-Shaped catchments. Similarly, *Haloxylon ammodendron* achieved its highest establishment (88.59%) with Contour Furrows, while Pitting resulted in the lowest establishment (79.46%). Soil amendment treatments had a significant effect only on the small diameter of *L. depressum*, with no statistically significant impact observed on *H. ammodendron*. Rainwater harvesting systems significantly influenced multiple vegetative traits in *L. depressum*, including canopy cover, plant height, and both large and small diameters. In *H. ammodendron*, only canopy cover and large diameter were significantly affected. Further analysis revealed that in *L. depressum*, the 1% nano-clay treatment yielded the greatest plant height, whereas the second type of mycorrhizal fungus resulted in the lowest. The largest plant diameter was recorded under the 3% nano-clay treatment, while the smallest was observed in the straw mulch treatment. The control group showed the highest small diameter, suggesting potential inhibitory effects of certain amendments. For *H. ammodendron*, the 300 g zeolite treatment produced the best results across all growth parameters, whereas the 1% nano-clay treatment consistently yielded the lowest values. Canopy cover and large diameter were maximised under Pitting, while height and small diameter were greatest under Contour Furrows. Overall, enhanced growth was associated with effective water harvesting and beneficial amendments such as zeolite and nano-clay, while reduced performance was linked to less effective treatments like 1% nano-clay and certain mycorrhizal applications.
Conclusion: The study demonstrates that the response to soil amendment treatments varies significantly between the studied plant species. While *L. depressum* showed a measurable response in small diameter to soil amendments, *H. ammodendron* exhibited no significant response, likely due to its inherent resilience to harsh soil conditions. This differential response underscores the importance of matching species traits with appropriate restoration techniques. L. depressum demonstrates a higher adaptability to improved soil conditions, resulting in a more favourable response to amendment treatments compared to H. ammodendron, which is a resilient species adapted to harsh environments. Contour Furrows proved to be the most effective rainwater harvesting method for both species, attributed to their ability to distribute runoff and enhance water infiltration uniformly. These findings support the integration of Contour Furrow systems in dryland rehabilitation projects. Although short-term impacts of soil amendments were limited, their long-term benefits—such as gradual improvements in soil structure, nutrient retention, and microbial activity—may become more pronounced over time. Therefore, long-term monitoring is essential to fully assess the cumulative effects of soil amendments on plant growth and ecosystem recovery in arid and semi-arid environments. The observed species-specific responses highlight the need for tailored restoration strategies that consider both ecological adaptability and site-specific conditions to maximise reclamation success.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lycium depressum
  • Haloxylon ammodendron
  • Rainwater harvesting methods
  • Soil improvement treatments