مقایسه متغیرهای زیستی، فیزیکی و شیمیایی خاک با دو کاربری زراعی و جنگلی (سرو زربین) در رامیان استان گلستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 خیابان شهید بهشتی روبروی سازش. مرکز تحقیقات کشاورزی ومنابع طبیعی. بخش منابع طبیعی اکرم احمدی

2 دانشیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 محقق، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران.

4 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات منابع طبیعی و آبخیزداری، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و

5 محقق، بخش تحقیقات آب و خاک، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران.

6 کارشناس پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگل‎ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

7 کارشناس پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگل‎ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران 11 دکتری

8 دکتری جنگلداری، سازمان منابع طبیعی و آبخیزداری کشور

10.22092/ijsr.2025.367059.760

چکیده

سرو گونه زربین به‌عنوان یکی از گونه‌های درختی با ارزش در جنگل‌های هیرکانی شمال ایران، نقش مهمی در حفظ تنوع زیستی و تعادل اکوسیستم‌های جنگلی ایفا می‌کند. از این رو، بررسی ویژگی‌های خاک در ذخیره‌گاه زربین به‌دلیل نقش آن در حفظ تنوع زیستی و کیفیت خاک ضروری است. از آنجایی که تغییر کاربری و تخریب اراضی اثراتی بر روی ویژگی‎های خاک دارند و با توجه به اهمیت این موضوع، هدف از پروژه حاضر بررسی متغیرهای زیستی و فیزیکی و شیمیایی خاک در توده زربین رامیان و خاک زراعی بود. این پژوهش در دو قطعه یک ‌هکتاری در زمین زراعی و توده زربین انجام شد که شامل ثبت اطلاعات عمومی و حفر پروفیل برای بررسی افق‌های خاک بود. نمونه‌برداری از خاک در عمق 15-0 سانتی‌متر زیر تاج درختان انجام شد و ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک اندازه‌گیری گردید. بررسی داده‌های زیستی خاک توده زربین و خاک زمین زراعی با استفاده از آزمون آماری تی تست مستقل نشان‌دهنده تفاوت معنی‌دار در تنفس پایه و نیتریفیکاسیون بین این دو نوع خاک است، به‌طوری‎که میزان تنفس پایه و نیتریفیکاسیون در توده زربین (به ترتیب (mg CO2.gˉ¹ dm.24 hˉ¹) 4.33 و (µg N.gˉ¹dm.5hˉ¹) 714.1 بیشتر از خاک زراعی (به ترتیب (mg CO2.gˉ¹ dm.24 hˉ¹) 2.99 و (µg N.gˉ¹dm.5hˉ¹)454.33 بود. با این حال، تفاوت معنی‌داری در بیوماس میکروبی و تنفس برانگیخته مشاهده نشد. نتایج نمونه‎های جمع‎آوری شده از سطح عرصه نشان داد که در خاک زراعی pH (7.96)، فسفر (23.42 میلی‎گرم درکیلوگرم)، و پتاسیم (275.2 میلی‎گرم درکیلوگرم)، سیلت (57.6 %) و رس (29 %) بیشتر از خاک توده زربین (pH (6.58)، فسفر 10.54 میلی‎گرم درکیلوگرم، پتاسیم 163.8 میلی‎گرم درکیلوگرم، سیلت 41.2 % و رس 4.8 %) است، در حالی که خاک توده زربین دارای هدایت الکتریکی (1.36 دسی زیمنس بر متر)، روی (1.57 میلی‎گرم بر کیلوگرم) و شن (54 %) بیشتری در مقایسه با خاک زراعی (هدایت الکتریکی 0.41 دسی‎زیمنس بر متر، روی 1.07 میلی‎گرم بر کیلوگرم و شن 13 %) بود. هر دو نوع خاک در رده اینسپتی‎سول قرار دارشتند. کاربری زمین اثرات متفاوتی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک داشت که این اثرات را  توسط گونه‌های غالب که لاشریزه و ترشحات ریشه‌ای متنوع تولید می‌کنند، اعمال کرده و در نتیجه اندازه و فعالیت جوامع میکروبی خاک و همچنین عناصر آلی و معدنی خاک را تنظیم می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of Biological, Physical, and Chemical Soil Variables in Agricultural and Forest Lands under Cupressus sempervirens var. Horizontalis in Ramian, Golestan Province

نویسندگان [English]

  • اکرم احمدی 1
  • Mohammad Matinizadeh 2
  • Sepideh Zavar 3
  • Saeed Shabani 4
  • Mohammad Karim Maghsoudloo 3
  • Hosein Ghorbani 3
  • Malihe Beheshtian 5
  • Alireza Rabiezadeh 5
  • tahere Alizadeh 6
  • Elham Nouri 7
  • Hasan Faramarzi 8
  • Maryam Sebti 5
1 خیابان شهید بهشتی روبروی سازش. مرکز تحقیقات کشاورزی ومنابع طبیعی. بخش منابع طبیعی اکرم احمدی
2 Assoc., Prof., Forest Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I.R. Iran
3 Research expert, Natural Resources Research Department, Golestan Province Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Gorgan
4 Research Assistant Professor, Natural Resources Research Department, Golestan Province Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Gorgan, Iran
5 Researchers, Water and Soil Research Department, Golestan Province Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Gorgan, Iran.
6 Research Expert, Forest Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
7 Research Expert, Forest Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
8 PhD in Forestry, Natural Resources and Watershed Organization
چکیده [English]

Cupressus sempervirens var. horizontalis species, as one of the valuable tree species in the Hyrcanian forests of northern Iran, plays a significant role in maintaining biodiversity and the ecological balance of forest ecosystems. Therefore, investigating soil characteristics in the cypress reserve is essential due to its role in preserving biodiversity and soil quality. Since land use change and land degradation impact soil properties, and given the importance of this issue, the aim of the present project was to examine the biological, physical, and chemical variables of soil in the Ramian cypress stand and adjacent agricultural land. This study was conducted in two one-hectare plots: one in agricultural land and one in the cypress stand. The methodology included recording general information and excavating soil profiles to study soil horizons. Soil samples were collected at a depth of 0–15 cm beneath the tree canopy, and physical, chemical, and biological properties of the soil were measured. Analysis of the biological data using independent t-tests revealed significant differences in basal respiration and nitrification rates between the two soil types. Specifically, basal respiration and nitrification were higher in the cypress stand (4.33 mg CO₂·g⁻¹ dm·24 h⁻¹ and 1.714 μg N·g⁻¹ dm·5 h⁻¹), respectively than in the agricultural soil (2.99 mg CO₂·g⁻¹ dm·24 h⁻¹ and 0.454 μg N·g⁻¹ dm·5 h⁻¹, respectively). However, there were no significant differences in microbial biomass and substrate-induced respiration between the two soils. Surface soil samples indicated that the agricultural soil had higher pH (7.96), phosphorus (23.42 mg/kg), potassium (275.2 mg/kg), silt (57.6%), and clay (29%) compared to the cypress stand soil (pH 6.58, phosphorus 10.54 mg/kg, potassium 163.8 mg/kg, silt 41.2%, and clay 4.8%). Conversely, the cypress stand soil exhibited higher electrical conductivity (1.36 dS/m), zinc (1.57 mg/kg), and sand content (54%) compared to the agricultural soil (0.41 dS/m, 1.07 mg/kg, and 13%, respectively). Both soils were classified as Inceptisols. Land use had differential effects on the physical and chemical properties of the soil, mediated by the dominant species, which produce diverse litter and root exudates, thereby regulating the size and activity of soil microbial communities as well as the organic and mineral elements of the soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cupressus sempervirens var. horizontalis reservoir
  • Land use
  • Soil management
  • Inceptisol

مراجع

  1. Alef, K., & Nannipieri, P. (1995). Methods in applied soil microbiology and biochemistry. Academic Press.
  2. Allam, A., Zouidi, M., Kefifa, A., Borsali, H., Aouadj, S. A., Negrichi, S., Farnet da Silva, A. M., & Rébufa, C. (2023). Changes in soil physico-chemical and biological quality after two decades of forest soil conversion to agricultural land. Zemdirbyste-agriculture. https://doi.org/10.13080/z-a.2023.110.001
  3. Anderson, J. P. E. (1982). Soil respiration. In A. L. Page & R. H. Miller (Eds.), Methods of soil analysis, Part 2: Chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy, 831-871.
  4. Augusto, L., Ranger, J., Binkley, D. & Rothe, A. (2002) 'Impact of several common tree species of European temperate forests on soil fertility', Annals of Forest Science, 59(3), pp. 233-253.
  5. Berg, P., & Rosswall, T. (1985). Ammonium oxidizer number, potential and actual oxidation rates in two Swedish arable soils. Biology and Fertility of Soils, 1, 131-140.
  6. Bremner, J.M. 1996. Nitrogen Total. P 1085-1122, In: D.L. Sparks et al. (eds.), Methods of Soil Analysis. Part III, 3rd ed., ASA and SSSA, Madison, WI.
  7. Buol, S.W., Southard, R.J., Graham, R.C. & McDaniel, P.A. (2011) 'Soil genesis and classification', 6th edn. Wiley-Blackwell.
  8. Chiti, T. A., Certini, A., Puglisi, A., Sanesi, C., Capperucci, C., & Forte, C. (2007). Effects of associating a N-fixer species to monotypic oak plantations on the quantity and quality of organic matter in minesoils. Geoderma, 138, 162-169.
  9. Gee, G. W., & Orr, D. (2002). Particle-size analysis. In Soil science society of America. Madison, 255-293.
  10. Idris, M. & Osman, A.H. (1994) 'The natural environment of Cupressus sempervirens in Greece as a basis for its use in the Mediterranean region', Forest Ecology and Management, 68(2-3), pp. 227-232. https://doi.org/10.1016/0378-1127(94)90048-5
  11. Jourgholami, M., Ghassemi, T. & Labelle, E.R. (2019) 'Soil physio-chemical and biological indicators to evaluate the restoration of compacted soil following reforestation', Ecological Indicators, 101, pp. 1-9. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.01.003
  12. Lal, R. (2015) 'Restoring soil quality to mitigate soil degradation', Sustainability, 7(5), pp. 5875-5895.
  13. Lindsay, W.L., & Norvell, W.A. (1978). Development of a DTPA test for zinc‚ Iron ‚ manganese‚ and copper. Soil Science Society of America Journal, 42(3), 421-428.
  14. McKinley, D.C. & Rice, C.W. (2008) 'Conversion of grassland to coniferous woodland has limited effects on soil nitrogen cycle processes', Soil Biology and Biochemistry, 40(10), pp. 2627-2633. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.07.006
  15. Mohr, D., Simon, M., & Topp, W. (2005). Stand composition affects soil quality in oak stands on reclaimed and natural sites. Geoderma, 129, 45-53.
  16. Nunes, M.R., van Es, H.M., Schindelbeck, R., Ristow, A.J. & Ryan, M. (2018) 'No-till and cropping system diversification improve soil health and crop yield', Geoderma, 328, pp. 30-43. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.04.031
  17. Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanabe, F.S. & Dean, L.A. (1954) 'Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate', United States Department of Agriculture
  18. Picchio, R., Tavankar, F., Nikooy, M., Pignatti, G., Venanzi, R. & Lo Monaco, A. (2019b) 'Morphology, growth and architecture response of beech (Fagus orientalis Lipsky) and maple tree (Acer velutinum) seedlings to soil compaction stress caused by mechanized logging operations', Forests.
  19. Picchio, R., Venanzi, R., Tavankar, F., Luchenti, I., Iranparast Bodaghi, A., Latterini, F., Nikooy, M., Di Marzio, N. & Naghdi, R. (2019a) 'Changes in soil parameters of forests after windstorms and timber extraction', European Journal of Forest Research, pp. 1-14.
  20. Schinner, F., Ohlinger, R., Kandeler, E. & Margasin, R. (1996) 'Methods in soil biology'. Berlin: Springer.
  21. Schoeneberger, P.J., Wysocki, D.A. & Benham, E.C. (2012) Field book for describing and sampling soils. Lincoln: Natural Resources Conservation Service-National Soil Survey Center.
  22. Sparling, G. P., & West, A. W. (1988). A direct extraction method to estimate soil microbial C: Calibration in situ using microbial respiration and 14C labelled cells. Soil Biology and Biochemistry, 20(3), 337-343.
  23. Vahedi, A.A. (2017) 'Monitoring soil carbon pool in the Hyrcanian coastal plain forest of Iran: Artificial neural network application in comparison with developing traditional models', Catena, 152, pp. 182-189.
  24. Walkley, A. & 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, pp. 29-38.

 

 

پژوهش های خاک
دوره 38، شماره 4
اسفند 1403
صفحه 381-394

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار