ارزیابی شاخص‌های کیفیت خاک در مناطق تغییر کاربری یافته جنگل‌های زاگرس شمالی (مطالعه موردی: اشنویه- استان آذربایجان غربی)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه ارومیه

2 دانشگاه ارومیه-دانشکده کشاورزی-گروه علوم خاک

3 گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

4 گروه اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

10.22069/ejsms.2017.9266.1557

چکیده

سابقه و هدف: رشد جمعیت جهان، نیاز غذایی انسان، دخالت انسان در اکوسیستم‌های طبیعی و تغییر ویژگی‌های ذاتی خاک از طریق تخریب آن، نیاز به بررسی اثرات تغییر کاربری اراضی بر کیفیت خاک را افزایش می‌دهد. این مطالعه به‌منظور بررسی اثرات تغییر کاربری اراضی بر برخی شاخص‌های کیفیت خاک در مناطق تغییر کاربری یافته جنگل‌های زاگرس شمالی انجام گردید.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تعداد 96 نمونه خاک از خاک‌های جنگلی زاگرس شمالی و مناطق تغییر کاربری یافته هم‌جوار تهیه شدند. برخی خصوصیات خاک شامل تنفس پایه (BR)، تنفس برانگیخته (SIR)، کربن بیومس میکروبی (MBC)، واکنش خاک، هدایت الکتریکی، نیتروژن کل، فسفر قابل استفاده، پتاسیم محلول و تبادلی، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)، ماده آلی، نسبت جذب سدیم (SAR) و درصد سدیم تبادلی (ESP) اندازه‌گیری گردیدند. شاخص کیفیت خاک (SQI) با استفاده از روش تجزیه به مولفه‌های اصلی (PCA) تعیین گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد در اثر تغییر کاربری جنگل به سایر کاربری‌ها، کربن بیومس میکروبی، تنفس پایه، تنفس برانگیخته، مقدار کلسیم و پتاسیم محلول، کلسیم، منیزیم و سدیم تبادلی، ماده آلی ، ظرفیت تبادل کاتیونی، نسبت جذب سدیم و پتاسیم به‌طور معنی‌داری کاهش یافتند. به‌طوریکه در اثر تغییر کاربری، مقدار ماده آلی در مرتع، باغ و زراعت در مقایسه با جنگل به‌ترتیب 16، 47 و 5/57 درصد کاهش یافت. شاخص کربن بیومس میکروبی نیز، در اثر تغییر کاربری جنگل به مرتع، باغ و زراعت به‌ترتیب 34/28، 66/48 و 28/58 درصد کاهش نشان داد. میزان نیتروژن کل، پتاسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی در کاربری جنگل نسبت به زراعت به ترتیب 5/2، 39/1 و 4/1 برابر بیشتر بود. هم‌چنین، در کاربری‌های مختلف اثر عمق بر تمام پارامترهای اندازه‌گیری شده معنی‌دار بود. بطوریکه نتایج نشان-دهنده وجود بیشترین مقدار پتاسیم، نیتروژن، ظرفیت تبادل کاتیونی، تنفس پایه، کربن بیومس میکروبی و تنفس برانگیخته در خاک سطحی (15-0 سانتی‌متری) کاریری جنگل بود. تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) نشان داد از میان 16 ویژگی مورد بررسی کیفیت خاک (TDS)، ویژگی‌های ماده‌آلی، شاخص قابلیت دسترسی کربن (CAI)، نسبت کربن میکروبی به کربن آلی، فسفر قابل استفاده، اسیدیته خاک و نسبت جذب سدیم به‌عنوان حداقل ویژگی‌های مؤثر بر کیفیت خاک (MDS)، بیشترین تأثیر را بر کیفیت خاک‌های مورد مطالعه داشتند. هم‌چنین بر اساس مدل شاخص تجمعی کیفیت خاک (SQI)، کیفیت خاک برای جنگل (756/0) و مرتع (73/0) درجه II (محدودیت کم) و برای کاربری‌های زراعت (646/0) و باغ (626/0) درجه III (دارای محدودیت برای رشد گیاه) تعیین گردید.
نتیجه‌گیری: چنین استنباط می‌گردد که هر گونه مدیریت و تغییر کاربری (جنگل به باغ و زراعت) که باعث افزایش دست‌خوردگی خاک می‌شود، کاهش کیفیت خاک و افزایش حساسیت اراضی به فرسایش خاک را در پی دارد. لذا لازم است به منظور حفظ کیفیت خاک عملیات مدیریتی مناسبی انجام گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of soil quality indicators in land use changed forest of Northern Zagros (Case study: Oshnavieh, West Azerbaijan)

نویسنده [English]

  • MirHassan Rasouli-Sadaghiani 1
1
2
3
4
چکیده [English]

Background and objectives: World population growth, human need of food, his interference in natural ecosystems and changing soil intrinsic properties by degradation, increases the need of evaluating land use changes impacts, on soil quality. This study was carried out to evaluate the effects of land use change on some of soil quality indicators in land use changed forest of Northern Zagros.
Materials and methods: in this study about 96 soil samples were taken from North Zagros forests as well as adjacent areas with land use changed. Some soil properties including basal respiration (BR), substrate induced respiration (SIR), microbial biomass carbon (MBC), pH, electrical conductivity, total nitrogen, available phosphorus, dissolved and exchangeable potassium, cation exchange capacity (CEC), soil organic matter (SOM), sodium adsorbtion ratio (SAR) and exchangeble sodium percent (ESP) were measured. Soil quality index (SQI) was determined using principal component analysis (PCA).
Results: The results showed that changing forest to other land uses significantly reduced microbial biomass carbon, basal respiration, substrate induced respiration, the amount of dissolved calcium and potassium, exchangeable calcium, magnesium and sodium, organic matter, CEC, SAR and potassium. Soil organic matter amount in pasture, garden and agriculture decreased 16, 47 and 57.5 percent compared to forest, respectively. As a result of changing forest to pasture, gardens and agriculture MBC amount decreased 28.34, 48.66 and 58.28, respectively. The amount of total nitrogen, potassium and CEC in forest were 2.5, 1.39 and 1.4 times more than agriculture, respectively. Also, in different land uses, depth effect on all measured parameters was significant. As the results showed, the highest amount of potassium, nitrogen, cation exchange capacity, basal respiration, microbial biomass carbon and substrate induced respiration was seen in forest surface soils. Principal component analysis showed that between 16 properties assessed soil quality as total data set (TDS), organic matter, carbon availability, microbial carbon proportion to organic carbon, available phosphorus, pH and SAR, as the most important or the least effective properties on soil quality (minimum data set or MDS), had the greatest impact on the quality of studied soils. According to the cumulative soil quality index (SQI), soil quality for forest (0.756) and pasture (0.73) was II (lowly restricted) and for agriculture (0.646) and garden (0.626) was III (with limitation for plant growth).
Conclusion: Therefore, any management and land use change that increases soil disturbance, will reduce soil quality and increase land susceptibility to soil erosion. So, in order to maintain soil quality, appropriate management practices should be done.

کلیدواژه‌ها [English]

  • land use change
  • soil quality index
  • cation exchangeable capacity
  • forest
  • microbial biomass carbon