مجله جنگل ایران

مجله جنگل ایران

تأثیر تاج‌پوشش درختان پستۀ وحشی (Pistacia atlantica Desf.) و تنگرس (Prunus lycioides Spach. ) بر ویژگی‌های خاک (مطالعۀ موردی: جنگل کندرق خلخال، استان اردبیل)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اردبیل، ایران
2 دانشیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
3 پژوهشگر، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
4 کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
چکیده
مقدمه: پایداری بوم‌سازگان جنگلی در مناطق خشک و نیمه‌خشک با پوشش گیاهی تنک، به کیفیت و حاصلخیزی خاک بستگی دارد. این تحقیق با هدف بررسی تأثیر تاج‌پوشش دو گونه پستۀ وحشی (Pistacia atlantica Desf.) و تنگرس (Prunus lycioides Spach.) بر ویژگی‌های خاک در ذخیره‌گاه جنگلی کندرق خلخال انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: برای تعیین برخی مشخصه‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی از خاک سطحی زیر تاج‌پوشش پستۀ وحشی و تنگرس، 45 نمونه خاک از عمق صفر تا 15 سانتی‌متری در جهت شرقی زیر تاج هر دو گونه و بیرون تاج (شاهد) به‌طور تصادفی برداشت شد. سپس هر سه نمونۀ خاک به‌خوبی با یکدیگر مخلوط شد و یک نمونۀ ترکیبی (پنج نمونۀ خاک برای هر گونه و شاهد) به‌دست آمد. سپس ویژگی‌های فیزیکی (چگالی ظاهری، درصد رطوبت، درصد شن، سیلت و رس)، شیمیایی (واکنش، هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم، فسفر، منیزیم، کلسیم، آهن، روی، مس و منگنز قابل دسترس) و زیستی خاک (تنفس پایه و برانگیخته، کربن زیست‌تودۀ میکروبی و پتانسیل نیتریفیکاسیون) اندازه‌گیری و با استفاده از روش‌های تجزیۀ واریانس و آنالیز مؤلفه‌های اصلی تحلیل شد.
یافته‌ها: مقادیر چگالی ظاهری در زیر تاج‌پوشش گونه‌های پستۀ وحشی و تنگرس به‌طور معنی‌داری کمتر از شـاهد (بیرون تاج) است. بیشترین مقدار رطوبت در زیر تاج پستۀ وحشی با 44/33 درصد و کمترین آن با 86/19 درصد در تیمار شاهد مشاهده شد. بیشترین مقدار کربن آلی (31/1 درصد)، نیتروژن کل (29/0 درصد)، فسفر قابل دسترس (30/6 درصد) در زیر تاج‌پوشش درختان پستۀ وحشی و بیشترین مقدار هدایت الکتریکی (11/1 دسی‌زیمنس بر متر)، پتاسیم قابل دسترس (55/409 میلی‌گرم بر کیلوگرم)، کلسیم قابل دسترس (11/7 میلی اکی‌والان بر لیتر) در زیر تاج درختان تنگرس به دست آمد. در‌حالی ‌که واکنش‌های منیزیم، روی و منگنز قابل دسترس بین تاج‌پوشش و شاهد تفاوت معنی‌داری نداشتند. بیشترین مقدار تنفس پایه (16/3 میلی‌گرم دی‌اکسید کربن در گرم خاک خشک در روز)، تنفس برانگیخته (65/61 میلی‌گرم دی‌اکسید کربن در 100 گرم خاک خشک در ساعت)، کربن زیست‌تودۀ میکروبی (37/3 میلی‌گرم در 100 گرم خاک خشک) و پتانسیل نیتریفیکاسیون (78/310 میکروگرم نیتروژن در گرم خاک خشک در پنج ساعت) در خاک زیر تاج‌پوشش پستۀ وحشی به دست آمد. تجزیه‌وتحلیل مؤلفه‌های اصلی نشان داد که مؤلفه‌های اول و دوم 13/71 درصد واریانس را در مقادیر کربن آلی، واکنش، تنفس برانگیخته و تنفس پایۀ خاک درختان پستۀ وحشی و بیش از 60/76 درصد واریانس را در مقادیر درصد سیلت، رطوبت، شوری، فسفر قابل دسترس، درصد کربن آلی، نیتروژن کل و تنفس برانگیختۀ پایه‌های تنگرس توصیف می‌کند.
نتیجه‌گیری: با توجه به کارکردهای اکولوژیکی پستۀ وحشی و تنگرس در ذخیره‌گاه جنگلی کندرق خلخال، حضور این درختان سبب بهبود مشخصه‌های خاک شده و از بین رفتن آنها سبب کاهش معنی‌دار کیفیت خصوصیات خاک می‌شود. بنابراین حفاظت این عرصه‌ها و جنگلکاری می‌تواند به افزایش کیفیت خاک در توده‌های تخریب‌شده کمک کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The effect of canopy covers of wild pistachio (Pistacia atlantica Desf.) and wild almond (Prunus lycioides Spach.) trees on soil properties (case study: Kandaragh forest of Khalkhal, Ardabil Province)

نویسندگان English

Y. Rostamikia 1
M. Matinizadeh 2
E. Nouri 3
T. Alizadeh 3
S. Mohtaram Anbaran 4
1 Assist., Prof., Forests and Rangelands Research Dept. Ardabil Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Ardabil, I.R. Iran.
2 Associate Prof., Forest Research Dept. Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran.
3 Researcher, Forest Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, AREEO, Tehran, I. R. Iran.
4 M.Sc. of Forest science and engineering, Dept. of Forest science and engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, I. R. Iran.
چکیده English

Introduction: The stability of forest ecosystems in arid and semi-arid regions with sparse vegetation depends on soil quality and fertility. This study was conducted with the aim of investigating the effect of the canopy cover of two species, wild pistachio (Pistacia atlantica Desf.) and wild almond (Prunus lycioides Spach.), on soil characteristics in the Kandragh Khalkhal Forest Reserve.
Material and Methods: To determine some physical, chemical and biological characteristics of the surface soil under the canopy of wild pistachio and wild almond, 45 soil samples were randomly taken from a depth of 0 to 15 cm in the eastern direction, both under the canopy and outside the canopy (control). Then all three soil samples were well mixed to obtain one composite sample (five soil samples for each species and control). Then physical characteristics (bulk density, moisture percentage, percentage of sand, silt and clay), chemical (pH, electrical conductivity, calcium carbonate, organic carbon, phosphorus, nitrogen, potassium, phosphorus, magnesium, calcium, iron, zinc, copper and manganese), and soil biology parameters (basal and induced respiration, microbial biomass carbon and nitrification potential) were measured.
Results: The bulk density values under the canopy of wild pistachio and wild almond species were significantly lower than those in the control (outside the canopy). The highest soil moisture was observed under the canopy of wild pistachio trees at 33.44%, while the lowest was 19.86% in the control treatment. The highest percentage of organic carbon (1.31%), total nitrogen (0.29%), available phosphorus (6.30%) were recorded under the canopy of wild pistachio trees and the highest values of electrical conductivity (1.11 dS/m), available potassium (409.55 mg/kg), and calcium (7.11 mg/L) were found under the canopy of wild almond trees. In contrast, soil pH, magnesium, zinc and manganese did not show any significant difference between canopy and control treatments. The highest values of basal respiration (3.16 mg Co2 g-1 dry matter day-1), induced respiration (61.65 mg carbon dioxide 100 g-1 dry soil h-1), microbial biomass carbon (37. 3 mg 100 g-1 dry soil) and nitrification potential (310.78 µg N g-1 dry soil 5 h-1) were obtained in the soil under the canopy of wild pistachio. Principal components analysis showed that the first and second components explained 71.13% of the variance in organic carbon (OC%), pH, basal and induced respiration under wild pistachio trees and more than 76.60% of the variance in silt%, moisture%, electrical conductivity, available phosphorus, OC%, total nitrogen and induced respiration under wild almond trees.
Conclusion: Considering the ecological functions of wild pistachio and wild almond in Kandragh-Khalkhal Forest Reserve, the presence of these trees improves soil characteristics and their destruction leads to a significant decrease in  soil quality. Therefore, protecting these areas and undertaking reforestation can help improve soil quality in degraded areas.

کلیدواژه‌ها English

Canopy cover
Kandarag Forest Reserve
Soil biological properties
Wild almond
Alizadeh, T., Habashi, H., Matinizadeh, M., & Sadeghi, S.M. (2022). Investigating the enzyme activities and physicochemical properties of soil in the habitat of Prosopis cineraria (L.) Druce and P. juliflora (SW.) DC. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 30(1), 57–69. (In Persian)
Alvarez, F., Casanoves, F., & Suarez, J.C. (2021). Influence of scattered trees in grazing areas on soil properties in the Piedmont region of the Colombian Amazon. PLos One, 16, 1-19. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0261612
Aponte, C., García, L.V., Perez-Ramos, I.M., Gutierrez, E., & Maranon, T. (2011). Oak trees and soil interactions in Mediterranean forests: A positive feedback model. Journal of Vegetation Science, 22, 856–867. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2011.01298.x
Asadian, M., Hojjati., M.H., Mohammadzadeh, M., & Nadi, M. (2024). Evaluating the response of ecosystems to land-use change using soil quality indexAlandan forest. Iranian Journal of Forest, 15(1), 17-34. (In Persian).
Attarod, P. (2022). Long-term trends of net primary production and evapotranspiration in Iran's forest vegetation zones. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 30(4), 383-388. (In Persian)
Ayangbenro, A.S., & Babalola, O.O. (2021). Reclamation of arid and semi-arid soils: The role of plant growth-promoting archaea and bacteria. Current Plant Biology, 25(4),22-41. https://doi.org/ 10.1016/j.cpb.2020.100173.
Bazgir, M., Menati, T., Rostaminya, M., & Mahdavi, A. (2020). Soil microbial biomass and activity of oak forest in three different regions in Ilam province. Journal of Soil Biology, 8(2), 155–164. (In Persian)
Bazgir, M., Noorozi, E., & Maghsodi, Z. (2019). Soil physicochemical and biological properties of Christ's thorn (Ziziphus spina-christi L.) in the Izeh. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 27(2), 232–243. (In Persian)
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.
Casals, P., Romero, J., Rusch, G.M., & Ibrahim, M. (2014). Soil organic C and nutrient contents under trees with different functional characteristics in seasonally dry tropical silvo pastures. Plant Soil, 374, 643–659. https://doi.org/10.1007/s11104- 013-1884-9.
De Boever, M., Gabriels, D., Ouessar, M., & Cornelis, W. (2015). Influence of scattered Acacia trees on soil nutrient levels in arid Tunisia. Journal of Arid Environments, 122, 161–168. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2015.07.006.
Ehrenfeld, J.G., Ravit, B., & Elgersma, K. (2005). Feedback in the plant-soil system. Annual Review of Environment and Resources,30(1),75-115.
El-Keblawy, A., & Abdelfatah, M.A. (2014). Impacts of native and invasive exotic Prosopis congeners on soil properties and associated flora in the arid United Arab Emirates. Journal of Arid Environments, 100(101), 1–8.
Emami, A. (1996). Description of plant analysis method. Publ. by Soil Water Institute, Tehran, 113p. Gallardo, A. (2003). Effect of tree canopy on the spatial distribution of soil nutrients in a Mediterranean Dehesa. Pedobiologia, 47(2), 117-125.
Ghazanshahi, J. (2006). Soil and Plant Analysis (translation). Ayizh Publications, Tehran, 272p. (In Persian)
Gee, G.W., & Bauder, J.W. (1982). Particle size Analysis. In Page, A.L., Miller, R.H., Keeney, D.R., (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy, Soil Science of America, Inc (pp. 404-408). Madison: Wisconsin Press.
Isaac, R.A., & Johnson, W.C. (1975). Collaborative Study of Wet and Dry Ash Techniques for the Elemental Analysis of Plant Tissue by Atomic Absorption Spectrophotometry. Journal of AOAC International, 58, 436 - 440. https://doi.org/10.1093/jaoac/58.3.436
Kiani, F., Jalalian, A., Pashaei, A., & Khademi, H. (2007). Effect of Deforestation, Grazing exclusion and Rangeland Degradation on Soil Quality Indices in Loess-Derived Landforms of Golestan Province. Water and Soil Science, 11(41), 453-464. (In Persian).
Khanmohammadi, Z., & Matinizadeh, M. (2023). Evaluation of Soil Properties under the Canopy of Wild Pistachio (Pistacia atlantica Desf.) and Wild Almond (Prunus orientalis (Mill.) Koehne) (Case Study: Tang Khoshk, Semirom). Journal of Soil and Plant Interactions, 14(2), 93-108. (In Persian)
Manning, A.D., Fischer, J., & Linden Mayer, D.B. (2006). Scattered trees are keystone structures Implications for conservation. Biological Conservation, https: //doi.org/10.1016/j. biocon.2006.04.023.
Olsen, S.R., & Sommers, L.E. (1982). Phosphorus. In: Page, A.L., Miller, R.H., Keeney, D.R. (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Propertie, Madison: Wisconsin Press. 403-430p.
Ortiz, D.C., de Souza, T.A.F., Pech, T.M., Bartz, M.L.C., Baretta, D., Siminski, A., & Niemeyer, J.C. (2022). Soil ecosystem changes by vegetation on old-field sites over five decades in the Brazilian Atlantic forest. Journal of Forestry Research.14(1):254-265. https://doi.org/10.1007/ s11676-021-01368-y.
Rezaeinejad, R., Khademi, H., Ayoubi, SH., & Jahanbazy Goujani, H. (2020). Changes in Physical and Chemical Soil Properties under the Influence of the Rhizosphere and Canopy of Wild Almond Trees (Amygdalus arabica Olive.) with Different Ages. Journal of Water and Soil Science, 24(2), 198-208. (In Persian)
Rostamikia, y., Imani, A.A., Fattahi, M., & Sharifi, J. (2010). Site demands quantitative and qualitative characteristics wild pistachio in Khalkhal forest. Iranian journal of Forest and Poplar Research, 17(4), 389-499. (In Persian)
Rostamizad, P., Hosseini, V., & Mohammadi Samani, K. (2018). The effects of wild pistachio (Pistacia atlantica Desf.) single-trees crown on the amount of nutrients in the forest soil (Sarvabad region in Kurdistan province). Journal of Water and Soil Science, 22(2), 383–393. (In Persian)
Saaed, M.W.B., Alshareef, B.B., & Fadel, B.A. (2020). The ability of indigenous legume trees to create islands of fertility in extremely arid & degraded ecosystems: Case Study, Al- Kufra Oasis, Libya. Libyan. Journal of Environmental Science and Technology, 2, 33–47.
Sardans, J., & Penuelas, J. (2013). Plant-soil interactions in Mediterranean forest and shrub lands: Impacts of climatic change. Plant Soil, 365, 1-33. https://doi.org/10.1007/s11104- 013-1591-6.
Schinner, F., Ohlinger, R., & Margesin, R. (1996). Methods in Soil Biology. Springer Press, Berlin.
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.
Stefanowicz, A.M., Ro zek, K., Stanek, M., Rola, K., & Zubek, S. (2021). Moderate effects of tree species identity on soil microbial communities and soil chemical properties in a common garden experiment. Forest Ecology and Management, 482, 32-43. https: //doi.org/10.1016/j. foreco.2020.118799.
Surucu, A., Acar, I., Demirkiran, A.R., Farooq, S., & Gokmen, V. (2020). Variations in nutrient uptake, yield and nut quality of different pistachio cultivars grafted on Pistacia khinjuk rootstock. Scientia Horticulture, (Amsterdam), 260, 21-28. https: //doi.org/10.1016/j. scienta.2019.108913.
Tiruneh Asaye, Z. (2017). Effects of scattered Acacia tortilis (Forssk) on soil properties in different land uses in Central Rift Valley of Ethiopia. Journal of Sustainable Forestry, 36, 164–176. https://doi.org/10.1080/10549811.2016.1270835.
Yang, L., Zhang, Q., Ma, Z., Jin, H., Chang, X., Marchenko, S.S., & Spector, V.V. (2022). Seasonal variations in temperature sensitivity of soil respiration in a larch forest in the Northern Daxing’an Mountains in Northeast China. Journal of Forestry Research, 33, 1061–1070. https://doi.org/10.1007/s11676-021-01346-4.
Zarafshar, M., Rousta, M.J., Matinizadeh, M., Sagheb Talbi, K., Alizadeh, T., Nouri, E., & Karl-Friedrich Bader, M. (2023). Scattered wild pistachio trees profoundly modify soil quality in semi-arid woodlands. Catena, 224, 242–252. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.106983.

  • تاریخ دریافت 14 بهمن 1402
  • تاریخ بازنگری 13 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 11 مرداد 1403