تحلیل تأثیر قرق به‌عنوان راهکار کاهش مخاطرات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در مراتع دشت سربیشه، خراسان جنوبی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد مرتعداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 استادیار گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج. یاسوج، ایران

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی تأثیر قرق و چرای دام بر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در سه عمق (۰–۱۵، ۱۵–۳۰ و ۳۰–۴۵ سانتی‌متر) در مراتع دشت سربیشه، واقع در استان خراسان جنوبی انجام شد. منطقه مورد مطالعه دارای اقلیم خشک با میانگین بارندگی سالانه حدود ۱۷۰ میلی‌متر و پوشش گیاهی غالب از نوع بوته‌ای است. نمونه‌برداری از دو منطقه قرق و چرا شده به‌صورت سیستماتیک انجام گرفت و ویژگی‌های فیزیکی (بافت، چگالی ظاهری، تخلخل، میانگین قطر ذرات)، شیمیایی (کربن آلی، ماده آلی، نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم، pH، هدایت الکتریکی، آهک، رطوبت) و زیستی (کربن و نیتروژن زی‌توده میکروبی، تنفس پایه، تنفس برانگیخته، سهم میکروبی خاک) در نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. داده‌ها با استفاده از آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که منطقه و عمق خاک اثر معنی‌داری (در سطح ۱ درصد) بر اکثر ویژگی‌ها دارند. در منطقه قرق، مقادیر کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر و شاخص‌های زیستی در لایه سطحی بیشتر بود که در اعماق پایین‌تر و منطقه چرای دام کاهش یافتند. شاخص‌های میکروبی در منطقه قرق با سایر ویژگی‌های خاک همبستگی مثبت و معناداری نشان دادند. به‌طور کلی، قرق با بهبود ساختار، حاصلخیزی و فعالیت زیستی خاک، موجب ارتقاء عملکرد اکوسیستم مرتعی می‌شود و می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر و کم‌هزینه در مدیریت پایدار مراتع خشک و نیمه‌خشک مدنظر قرار گیرد. با این حال، شرایط اقلیمی خاص، تعداد محدود نمونه‌ها و تنوع کم پوشش گیاهی از محدودیت‌های این پژوهش محسوب می‌شوند. ازاین‌رو، انجام مطالعات تکمیلی در مناطق با شرایط اکولوژیکی متنوع‌تر توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Assessment of Grazing Exclusion as a Strategy for Reducing Physical, Chemical, and Biological Soil Risks in the Rangelands of Sarbisheh Plain, South Khorasan Province

نویسندگان [English]

  • Morteza Saberi 1
  • Mina Behi 2
  • Vahid Karimian 3
1 Associate Professor, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran
2 MSc Graduate in Range Management, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran
3 Assistant Professor, Nature Engineering Department, Faculty of Natural Resources, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

This study aimed to investigate the effects of livestock exclusion (enclosure) and grazing on the physical, chemical, and biological properties of soil at three depths (0–15, 15–30, and 30–45 cm) in the Sarbisheh rangelands, located in South Khorasan Province, Iran. The study area has an arid climate with an average annual rainfall of approximately 170 mm and is dominated by shrub vegetation. Soil samples were systematically collected from two sites: one enclosed and one grazed. Physical properties (texture, bulk density, porosity, mean particle diameter), chemical properties (organic carbon, organic matter, total nitrogen, phosphorus, potassium, pH, electrical conductivity, lime content, moisture), and biological properties (microbial biomass carbon and nitrogen, basal and stimulated respiration, microbial fraction) were measured. Data were analyzed using a factorial design under a completely randomized framework. Results indicated that both grazing treatment and soil depth had significant effects (p < 0.01) on most measured properties. Higher levels of organic carbon, total nitrogen, phosphorus, and biological indicators were observed in the surface soil of the enclosed area, decreasing with depth and in the grazed area. Microbial indices showed strong positive correlations with other soil properties in the enclosed site. Overall, enclosure improved soil structure, fertility, and microbial activity, thereby enhancing rangeland ecosystem function. However, limitations such as the specific climatic conditions, limited sample size, and low vegetation diversity should be considered. Therefore, further studies in ecologically diverse areas are recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rangeland management
  • Soil depth
  • Soil porosity
  • Microbial biomass carbon
  • Soil health indicators

مراجع

اکبرزاده، پیمان، و نیکو، شیما. (1401). اثر تغییر کاربری اراضی بر کیفیت آب زیرزمینی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز دامغان). مجله اکوهیدرولوژی، ۹(۲)، ۴۳۷-۴۵۹. https://doi.org/10.22059/ije.2022.340711.1622
جنیدی، حامد، بازگیر، الهام، و کمالی، نادیا. (1404). اثرپذیری ویژگی‌های بیولوژیک خاک مرتع در مواجهه با تغییر کاربری به دیمزار (مطالعه موردی: مراتع کرمانشاه). پژوهش‌های فرسایش محیطی، ۱۵(۱)، ۲۵-۴۴.   
حشمتی، مسیب، و قیطوری، محمد. (1400). نقش قرق طولانی‌مدت مرتع بر بهبود برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و پایداری آن. پژوهش‌های خاک، ۳۵(۱)، ۱۵-۲۶. https://doi.org/10.22092/ijsr.2021.352965.573
خطیبی، رسول، و فراهی، محسن. (1403). بررسی اثر قرق بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک مراتع (مطالعه موردی: شمال استان گلستان، مراتع صوفیکم). فصلنامه علوم محیطی، ۲۲(۳)، ۴۸۳-۴۹۴.  https://doi.org/10.48308/envs.2024.1360
شیدای کرکج، اسماعیل، رضائی، حسین، نیک‌نهاد قره‌ماخر، حمید، جعفری فوتمی، عیسی، و شریفیان، ابوالفضل. (1398). نقش قرق در تغییر پایداری خاکدانه و ساختمان خاک‌های مرتعی استان گلستان. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۲۶(۴)، ۹۰۴-۹۱۷.     https://doi.org/10.22092/ijrdr.2019.120682
غنچه‌پور، ماشالله، صادقی‌نیا، مجید، باغستانی، ناصر، پورمیرزایی، احمد، و کدوری، محمدرضا. (1402). مقایسه تنوع پوشش گیاهی و خاک در دو عرصه قرق و چرا (مطالعه موردی: درمنه‌زارهای منطقه دهنو، بردسیر، کرمان). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۳۰(۱)، ۱۵۲-۱۶۳.  https://doi.org/10.22092/ijrdr.2023.128952
قبادی، عیسی، و اخضری، داوود. (1399). تأثیر قرق بر برخی خصوصیات شیمیایی و آلی خاک (مطالعه موردی: حوضه گنبد شهر همدان). علوم و تکنولوژی محیط زیست، ۱۰(۲۲)، ۲۲۱-۲۳۳.
کریمیان، وحید، و بارانی، حسین. (1403). شناسایی گیاهان دارویی-صنعتی پرکاربرد مراتع بیابانی و بررسی میزان آگاهی جامعه محلی نسبت به آنها (مطالعه موردی: شهرستان خواف، خراسان رضوی). مدیریت بیابان، ۱۲(۴)،۴۱-۶۲. https://doi.org/10.22034/jdmal.2025.2045459.1490
محمدی سمانی، کیومرث، جنیدی جعفری، حامد، و مرادی، پریا. (1401). تغییرپذیری برخی خصوصیات شیمیایی خاک در شرایط مختلف مدیریتی مرتع. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 29(2)۲۹(۲)، ۱۲۶-۱۳۰.  https://doi.org/10.22092/ijrdr.2022.126760
Aldezabal, A., Moragues, L., Odriozola, I., Mijangos, I. (2015). Impact of grazing abandonment on plant and soil microbial communities in an Atlantic mountain grassland. Appl. Soil Ecol. 96, 251–260. doi: 10.1016/j.apsoil.2015.08.013.
Bai, Y., & Cotrufo, M. F. (2022). Grassland soil carbon sequestration: Current understanding, challenges, and solutions. Science, 377, 603–608. https://doi.org/10.1126/science.abo2380
Bardgett, R. D., Bullock, J. M., Lavorel, S., Manning, P., Schaffner, U., Ostle, N., et al. (2021). Combatting global grassland degradation. Nature Reviews Earth & Environment, 2, 720–735. https://doi.org/10.1038/s43017-021-00207-2
Bengtsson, J., Bullock, J. M., Egoh, B., Everson, C., Everson, T., O’Connor, T., et al. (2019). Grasslands—More important for ecosystem services than you might think. Ecosphere, 10(2), e02582. https://doi.org/10.1002/ecs2.2582
Chen, J., Zhou, X., Wang, J., Hruska, T., Shi, W., Cao, J., et al., 2016. Grazing exclusion reduced soil respiration but increased its temperature sensitivity in a Meadow Grassland on the Tibetan Plateau. Ecol. Evol. 6, 675–687.
Chen, L., Baoyin, T., & Xia, F. (2022). Grassland management strategies influence soil C, N, and P sequestration through shifting plant community composition in semi-arid grasslands of northern China. Ecological Indicators, 34, 1–12.
Delgado-Baquerizo, M., Maestre, F.T., Reich, P.B., Jeffries, T.C., Gaitan, J.J., Encinar, D., et al., 2016. Microbial diversity drives multifunctionality in terrestrial ecosystems. Nat. Commun. 7, 10541.
Guo, Q., Wen, Z., Ghanizadeh, H., Fan, Y., Zheng, C., Yang, X., et al. (2023). Stochastic processes dominate the assembly of the soil fungal community in grazing-excluded grasslands in northwestern China. Journal of Soils and Sediments, 23, 156–171. https://doi.org/10.1007/s11368-022-03315-8
Hasan, S. S., Zhen, L., Miah, M. G., Ahamed, T., & Samie, A. (2020). Impact of land use change on ecosystem services: A review. Environmental Development, 34, 100527.
Hu, Z., Li, S., Guo, Q., Niu, S., He, N., Li, L., et al. (2016). A synthesis of the effect of grazing exclusion on carbon dynamics in grasslands in China. Global Change Biology, 22, 1385–1393. https://doi.org/10.1111/gcb.13133
Kauffman, J.B., Thorpe, A.S., Brookshire, E.N.J., 2004. Livestock exclusion and belowground ecosystem responses in riparian meadows of eastern Oregon. Ecol. Appl. 14, 1671–1679.
Liu, L., Sayer, E. J., Deng, M., Li, P., Liu, W., Wang, X., et al. (2023). The grassland carbon cycle: Mechanisms, responses to global changes, and potential contribution to carbon neutrality. Fundamental Research, 3, 209–218. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.09.028
Liu, N., Kan, H.M., Yang, G.W., Zhang, Y.J., 2015. Changes in plant, soil, and microbes in a typical steppe from simulated grazing: explaining potential change in soil C. Ecol. Monogr. 85, 269–286.
Northup, B.K., Brown, J.R., Holt, J.A., 1999. Grazing impacts on the spatial distribution of soil microbial biomass around tussock grasses in a tropical grassland. Appl. Soil Ecol. 13, 259–270.
Olivera, N.L., Prieto, L., Bertiller, M.B., Ferrero, M.A., 2016. Sheep grazing and soil bacterial diversity in shrublands of the Patagonian Monte, Argentina. J. Arid Environ. 125, 16–20.
Peng, W., Shazhou, A., Mei, K., Chao, L., Yurong, H., Jiyong, L., et al. (2021). Effects of enclosure on plant and soil restoration in the Junggar Desert. Journal of Resources and Ecology, 12, 840–848. https://doi.org/10.5814/j.issn.1674-764x.2021.06.012
Petermann, J. S., & Buzhdygan, O. Y. (2021). Grassland biodiversity. Current Biology, 31, R1195–R1201. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.06.060
Qobadi, A., Akhgari, S. and Davood, V., 2020. The Impact of exclosure on some chemical and organic soil properties (Case Study: Gonbad Shahar watershed, Hamadan). Environmental Science and Technology Quarterly. 22(10), 221-233. https://doi.org/10.22034/jest.2021.32769.4059.
Qu, Q., Deng, L., Shangguan, Z., Sun, J., He, J., Wang, K., et al. (2024). Belowground C sequestrations response to grazing exclusion in global grasslands: Dynamics and mechanisms. Agriculture, Ecosystems & Environment, 360, 108771. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108771
Sollenberger, L. E., Kohmann, M. M., Dubeux, J. C. B., & Silveira, M. L. (2019). Grassland management affects the delivery of regulating and supporting ecosystem services. Crop Science, 59, 441–459. https://doi.org/10.2135/cropsci2018.09.0594
Su, J., Ji, W., Sun, X., Wang, H., Kang, Y., & Yao, B. (2023). Effects of different management practices on soil microbial community structure and function in alpine grassland. Journal of Environmental Management, 327, 116859. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116859
Sun, J., Fu, B., Zhao, W., Liu, S., Liu, G., Zhou, H., et al. (2021). Optimising grazing exclusion practices to achieve Goal 15 of the Sustainable Development Goals in the Tibetan Plateau. Science Bulletin, 66, 1493–1496. https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.03.014
Wang, Y., Lv, W., Xue, K., Wang, S., Zhang, L., Hu, R., et al. (2022). Grassland changes and adaptive management on the Qinghai–Tibetan Plateau. Nature Reviews Earth & Environment, 3, 668–683. https://doi.org/10.1038/s43017-022-00330-8
Wang, Z., Zhang, Q., Staley, C., Gao, H., Ishii, S., Wei, X., et al. (2019). Impact of long-term grazing exclusion on soil microbial community composition and nutrient availability. Biology and Fertility of Soils, 55, 121–134. https://doi.org/10.1007/s00374-018-01336-5
Wu, Y., Chen, D., Delgado-Baquerizo, M., Liu, S., Wang, B., Wu, J., et al. (2022). Long-term regional evidence of the effects of livestock grazing on soil microbial community structure and functions in surface and deep soil layers. Soil Biology and Biochemistry, 168, 108629. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108629
Yang, Y., Wu, L., Lin, Q., Yuan, M., Xu, D., Yu, H., et al., 2013. Responses of the functional structure of soil microbial community to livestock grazing in the Tibetan alpine grassland. Glob. Change Biol. 19, 637–648.
Zhan, T., Zhao, W., Feng, S., & Hua, T. (2022). Plant community traits respond to grazing exclusion duration in alpine meadow and alpine steppe on the Tibetan plateau. Frontiers in Plant Science, 13, 863246. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.863246
Zhou, W., Li, C., Wang, S., Ren, Z. and Stringer, L. C., 2023. Effects of grazing and enclosure management on soil physical and chemical properties vary with aridity in China's drylands. Science of The Total Environment, 877, 162946. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162946.
مخاطرات محیط طبیعی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 19 مرداد 1404

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری: 01 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش: 19 مرداد 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 19 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار: 19 مرداد 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار