| تعداد نشریات | 284 |
| تعداد نشریات سازمان | 82 |
| تعداد شماره‌ها | 3,079 |
| تعداد مقالات | 34,329 |
| تعداد مشاهده مقاله | 47,547,785 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 78,559,442 |
تأثیر پخش سیلاب بر فعالیت آنزیم ها و حاصل خیزی خاک در عرصه های مرتعی دشت گربایگان فسا | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقاله 6، دوره 37، شماره 1 - شماره پیاپی 142، فروردین 1403، صفحه 63-79 اصل مقاله (1.91 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2023.360841.1510 | ||
| نویسندگان | ||
| ندا سلیمان دهکردی1؛ محمد متینی زاده* 2؛ حمید رضا عسگری3؛ محمد جواد روستا4؛ چوقی بایرام کمکی5؛ مریم ممبنی6 | ||
| 1دانشجوی دکتری مدیریت و کنترل بیابان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
| 2دانشیار بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| 3دانشیار گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
| 4دانشیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع‌طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 5استادیار گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع‌طبیعی گرگان، گرگان، ایران | ||
| 6دکتری بیابان زدایی، دفتر امور بیابان، سازمان منابع‌طبیعی و آبخیزداری، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف در بوم‌نظام‌‌های مرتعی مناطق خشک و نیمه‌خشک، به‌دلیل شرایط محیطی خاص، خاک به‌عنوان پل ارتباطی بخش زنده و غیر زنده‌ی بوم‌نظام ها، در پراکنش و تراکم پوشش گیاهی این مناطق بیشترین نقش را دارد. آنزیم‌های خاک در تمام مرحله‌های تجزیه‌ی مواد آلی در ساختار خاک نقش زیست‌شیمیایی مهمی را بر عهده دارند. این آنزیم‌ها در پایداری ساختمان خاک، تجزیه و تشکیل ماده‌ی آلی، چرخه‌ی عناصر و فعالیت ریزجانداران خاک نقش بسیار برجسته ای را ایفا می‌کنند. تنش‌های محیطی مانند خشک‌سالی بر رشد گیاهان و فعالیت ریزجانداران خاک تأثیرات منفی دارند. از این رو ارزیابی تأثیر پخش سیلاب بر شاخص‌های کیفی خاک میتواند گامی مفید در ارتقا دانش در این زمینه باشد؛ بنابراین این پژوهش با هدف بررسی تأثیر پخش سیلاب، نوع گیاه و ویژگی‌های خاک بر برخی شاخص‌های زیستی در عرصه‌های پخش سیلاب کوثر در گربایگان فسا در بازه‌ی زمانی 1399 و 1400 انجام شد. مواد و روش ها در فصل‌های بهار و پاییز نمونه برداری خاک پیرامون ریشه‌ی گیاهان درمنه‌ی دشتی (Artemisia seiberi Besser)، سیاه گینه (Dendrostellera lessertii (Wikstr) Van Tiegh.) و گل آفتابی (Heliantemum lippii (L) Persدر دو وضعیت پخش سیلاب و بدون پخش سیلاب (منطقه‌ی شاهد) از ژرفای 20-0 سانتی متر در سه تکرار انجام شد. پس از اطمینان از بهنجار بودن و همگنی پراکندگی (واریانس) دادهها به‌وسیله‌ی آزمون‌های شاپیرو و لون، تجزیه‌ی دادهها با روش پراکندگی دوطرفه و مقایسه‌ی میانگین ها با آزمون دانکن در سطح یک و پنج درصد و با استفاده از نرمافزار R انجام شد. نتایج و بحث نتایج ویژگی های حاصل‌خیزی خاک نشان داد که میان سه گونهی مرتعی مطالعه‌شده اندازه‌ی فسفر و پتاسیم قابل استفاده در شرایط پخش سیلاب و منطقه‌ی شاهد تفاوت معنی‌داری نداشت، اما در تمام گونه‌های بررسی‌شده در منطقه‌ی پخش سیلاب اندازه‌ی کربن و نیتروژن (ماده‌ی آلی برای منطقه‌ی پخش سیلاب 0/3% و برای منطقه‌ی شاهد 0/15%) به‌طور معنی‌داری بیشتر از منطقه شاهد بود. نتایج این پژوهش نشان داد که در وضعیت پخش سیلاب، در فصل بهار بیشترین فعالیت آنزیم فسفاتاز اسیدی در خاک زیرپوشش گونهی سیاه گینه بود و کمترین فعالیت آن در خاک زیر پوشش گونهی گل‌آفتابی مشاهده شد. فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی در تمام گونه‌ها در فصل بهار به‌طور معنی داری بیشتر از فصل پاییز بود. در منطقه‌ی پخش سیلاب در فصل بهار بیشترین فعالیت این آنزیم در گونه های گیاهی درمنه‌ی دشتی (با میانگین 186 میکروگرم پارانیتروفنل در هر گرم خاک خشک در ساعت) مشاهده شد و در منطقه‌ی شاهد در فصل پاییز کمترین اندازه‌ی این آنزیم در گونهی گل آفتابی (با میانگین 57 میکروگرم پارانیتروفنل در هر گرم خاک خشک در ساعت) بود. به‌طور کلی، در منطقه پخش سیلاب در فصل بهار اندازه‌ی فعالیت آنزیم فسفاتاز در گونهی درمنه‌ی دشتی 89 % بیشتر از منطقه‌ی شاهد بود. فعالیت آنزیم دهیدروژناز در فصل بهار بیشتر از فصل پاییز بود. همچنین در فصل بهار در منطقه‌ی شاهد بیشترین فعالیت این آنزیم در گونهی سیاه گینه (با میانگین 8/5 میکروگرم تری‌فنل‌فرمازان بر گرم خاک خشک در ۲۴ ساعت) بود. در منطقه‌ی پخش سیلاب در فصل پاییز کمترین اندازه‌ی این آنزیم در گونهی درمنه‌ی دشتی (با میانگین یک میکروگرم تری‌فنل‌فرمازان بر گرم خاک خشک در ۲۴ ساعت) بود. به طور کلی، در دو منطقه‌ی شاهد و پخش سیلاب در فصل بهار اندازه‌ی فعالیت آنزیم دهیدروژناز 66 % بیشتر از فصل پاییز بود. نتایج این پژوهش نشـان داد که در شرایط پخش سیلاب در هر دو فصل بهار و پاییز فعالیت آنزیم اورهآز به‌ترتیب با میانگین 300 و 270 میکروگرم نیتروژن در هر گرم خاک خشک در دو ساعت بیشـتر از منطقه شاهد با میانگین 250 و 173 میکروگرم نیتروژن در هر گرم خاک خشک در دو ساعت بود. همچنین در هر سه گونهی مطالعه‌شده در دو منطقه‌ی شاهد و پخش سیلاب، شاخص های کیفیت خاک با هم اختلاف معنی دار داشتند و پخش سیلاب باعث افزایش اندازه‌ی این شاخص در گونه ی گل آفتابی و درمنه‌ی دشتی شد، در حالی که شاخص های کیفیت خاک در گونهی سیاه گینه با پخش سیلاب کاهش یافت. نتیجه‌گیری و پیشنهادها نتایج این پژوهش نشان داد که سامانه‌ی پخش سیلاب یک روش مطلوب برای بهبود کربن آلی خاک است و با کاشت گیاهان کارایی آن بیشتر می شود. افزایش رطوبت و اندازه‌ی ماده‌ی آلی در منطقه‌ی پخش سیلاب میتواند دلیلی برای افزایش فعالیت آنزیم‌ها در منطقه‌ی پخش سیلاب باشد. در این پژوهش در هر دو فصل بهار و پاییز فعالیت آنزیم های خاک بیشتر از منطقه شاهد شد. با توجه به نقش مهم مواد آلی در بهبود شاخص های زیستی، کیفیت و سلامت خاک، احیای مراتع سیلابی با گونه‌های بومی می تواند در فراهم آوردن این شرایط نقش مهمی ایفا کند. همچنین پیشنهاد می‌شود این آزمایش‌ها با تعداد نمونه‌های بیشتر و در مناطق متفاوت تکرار شود و چرخه‌های نیتروژن، کربن، گوگرد و فسفر و ارتباط آن‌ها با فعالیت دیگر آنزیم‌های خاک بررسی شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آنزیم های خاک؛ پخش سیلاب؛ شاخص های کیفیت خاک؛ گربایگان فسا؛ گونه های مرتعی؛ مواد آلی خاک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of Flood Spreading on Enzymes Activity and Soil Fertility in the Pastures of the Fasa, Gareh-Bygone Plain | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Neda Soleiman Dehkordi1؛ Mohammad Matinizadeh2؛ Hamid Reza Asgari3؛ Mohammad Javad Rousta4؛ Chooghi Bairam Komaki5؛ Maryam Mombeni6 | ||
| 1Ph.D. Student in Desert Management and Control, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan | ||
| 2Associate Professor, Forest Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| 3Department of Desert Zones Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran | ||
| 4Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| 5Department of Arid Zone Management Department, Faculty of Rangeland and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GUASNR), Gorgan, Iran | ||
| 6Ph.D. in Desertification, Office of Desert Affairs, Natural Resources and Watershed Management Organization, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Goal The rangeland ecosystems of arid and semi-arid regions play the most important role in the distribution and density of vegetation in these areas due to the specific environmental conditions governing the soil, which is the bridge between living and non-living parts of ecosystems. Soil enzymes play important biochemical roles in the decomposition of organic matter at all stages in the soil system. These enzymes play an important role in the stability of the soil structure, the decomposition and formation of organic matter, the cycle of elements and the activity of soil microorganisms. Environmental stresses, such as drought, have negative impact on plant growth and soil microorganism's activity. Therefore, evaluating the effect of flood spreading on soil quality indicators can be a useful step in improving knowledge in this field. Therefore, this research was conducted during 2018 and 2019 to investigate the effect of flood spreading, plant types and characteristics on biological soil in the Kowsar floodplains located in Gareh-Bygone, Fasa. Materials and Methods Sampling of the soil around the roots of Artemisia sieberi Besser, Dendrostellera lessertii (Wikstr) Van Tiegh. and Heliantemum lippii (L) Pers, in two situations: with flood spreading and without flood spreading (control area) in spring and autumn from a depth of 0-20 cm and in three repetitions. After ensuring the normality and homogeneity of the variance of the data by the Shapiro–Wilk and Levene tests, the data were analyzed using the two-way variance method and mean comparison were made using Duncan's test at the 1% and 5% level and using the R software. Results and Discussion The results of soil fertility characteristics showed that there was no significant difference in the amount of phosphorus and potassium in the three pasture species studied under flood spreading and the control areas. However, the amount of carbon and nitrogen in all studied species was significantly higher in the flood spreading area (containing 0.3% organic matter) than the control area (with 0.15% organic matter). In addition, the results of this research indicated that the highest activity of acid phosphatase enzyme was observed in the rhizosphere of D. lessertii species and in the spring season, and on the contrary the lowest activity was observed in the rhizosphere of H. lippii species under the flood spreading condition. Alkaline phosphatase activity in all species was significantly higher in spring than in autumn season. The highest activity of this enzyme was observed for A. sieberi in the spring season with an average of 186 (µg p-nitrophenol g-1 soil h-1) in the flood spreading area and the lowest level was observed for H. lippii in the control area with an average of 57 (µg p-nitrophenol g-1 soil h-1) in the autumn season. In general, the level of phosphatase enzyme activity for the A. sieberi species in the spring season was approximately 89% higher in the flood spreading area than in the control area. The dehydrogenase enzyme activity was higher in spring than in autumn. Also, the highest activity of this enzyme was observed in the spring season for the D. lessertii species with an average of 8.5 (µg TPFg-1 soil 24 h-1 ) in the control area, and the lowest level was observed in the autumn season for the A. sieberi species in the flood spreading area with an average amount of triphenol formazan was 1 (µg TPFg-1 soil 24 h-1 ) .In other words, the amount of dehydrogenase enzyme activity in the spring season was approximately 66% higher than that in the fall season in both areas (control and flood spreading). The results of this research showed that the activity of urease enzyme under flood spreading conditions in both seasons (autumn and spring), with an average of 270 and 300 (µg N/g.dm.2h) is more than the control area with an average of 173 and 250 (µg N/g.dm.2h). Also, the soil quality indices in all three studied species in the two (control and flood spreading) areas have a significant difference, so that the flood spreading operation has upgraded the value of these indices for the H. lippii species and the A. sieberi, while which has reduced the soil quality index of D. lessertii. Conclusions and Suggestions The results of this research showed that the flood spreading system is a desirable method for improving soil organic carbon, and its efficiency increases with the plant planting. The increase in moisture and the amount of organic matter in the flood spreading area can be a reason for increasing the activity of enzymes in the flood spreading area, so that in both autumn and spring, the activity of soil enzymes is more in the region. Considering the important role of organic matter in improving biological indicators and soil quality and health, the restoration of floodplains with native species can play an important role in providing these conditions. In addition, it is recommended that these tests be repeated with more samples and in different areas and the nitrogen, carbon, sulfur and phosphorus cycles and its relationship with the activity of other soil enzymes related to this cycle should be investigated. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Flood spreading, Gareh-Bygone Fasa, pasture species, soil enzymes, soil organic matter, soil quality indicators | ||
| مراجع | ||
|
Bremner JM, Mulvaney CS. 1982. Nitrogen-total. Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. pp. 595–624. https://doi.org/10.2134/agronmonogr9.2.2ed.c31 Cardoso EJBN, Vasconcellos RLF, Bini D, Miyauchi MYH, Santos CAdos, Alves PRL, Nogueira MA. 2013. Soil health: looking for suitable indicators. What should be considered to assess the effects of use and management on soil health? Scientia Agricola. 70(4):274–289. DOI:10.1590/S0103-90162013000400009 Chase P, Singh OP. 2014. Soil nutrients and fertility in three traditional land use systems of Khonoma, Nagaland India. Resources and Environment. 4(4):181-189. DOI: 10.5923/j.re.20140404.01 Cordero I, Snell H, Bardgett RD. (2019). High throughput method for measuring urease activity in soil. Soil Biology and Biochemistry. 134:72-77. DOI: 10.1016/j.soilbio.2019.03.014 Gmbh EU, Bundesanstalt SB, Maikornes P. 1993. Eine modifizierte methode zur erfassung der dehydrogenaseaktivität {TTC-Reduktion) Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Institut für Unkrautforschung, Braunschweig, Germany. 45(9):180–185. Dakora FD, Phillips DA. 2002. Root exudates as mediators of mineral acquisition in low-nutrient environments food security in nutrient-stressed environments: exploiting plants’ genetic capabilities. Springer, Dordrecht. 245:35-47 Deng, HL, Xiong YC, Zhang HJ, Li FQ, Zhou H, Wang YC, Deng ZR. 2019. Maize productivity and soil properties in the Loess Plateau in response to ridge-furrow cultivation with polyethylene and straw mulch. Scientific reports. 9:3090. https://doi.org/10.1038/s41598-019-39637-w Doelman P, Haanstra L. 1979. Effect of lead on soil respiration and dehdrogenase activity.Soil Biology and Biochimistry 11(5):475- 479. https://doi.org/10.1016/0038-0717(79)90005-1 Duff SMG, Sarath G, Plaxton WC. 1994. The role of acid phosphatases in plant phosphorus metabolism. Physiol Plant. 90: 791-800. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1994.tb02539 Fu BJ, Liu SL, Ma KM, Zhu YG. 2004. Relationships between soil characteristics, topography and plant diversity in a heterogeneous deciduous broad-leaved forest near Beijing. China. Plant and soil. 261: 47-54. Garcia-Franco N, Wiesmeier M, Goberna M, Martínez-Mena M, Albaladejo J. 2014. Carbon dynamics after afforestation of semiarid shrublands: implications of site preparation techniques. Forest Ecology and Management. 319:107-115. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2014.01.043 Habibian MR. 1401. The final report of the research project to evaluate the effect of flood expansion on the vegetation of Kotsar watershed research station. Research Institute of Soil Protection and Watershed Management. 127 p. Harron WRA, Webster GR, Cairns RR. 1983. Relationship between exchangeable sodium and sodium adsorption ratio in a sologetzic soil association Canadian Journal of Soil Science . 63(3): 461–467. https://doi.org/10.4141/cjss83-047 Homer CD, Pratt PF.1961. Methods of analysis for soils, plants and waters. University of California, Agricultural Sciences Press, Berkeley. 27(1): 309-315. https://doi.org/10.2136/sssaj1963.03615995002700010004x Khlik KA, El-Sheikh M, El-Aidarous A. 2013. Floristic diversity and vegetation analysis of wadi Al-Noman, Mecca, Saudi Arabia. Turkish Journal of Botany. 37(5):894-907. DOI:10.3906/bot-1209-56. (In Persian). Kowsar A. 1992. Desertification control floodwater spreading in Iran. Unasylva (An International Journal of Forestry and Forest Industries). 43:27-30. (In Persian). Kuntu-Blankson K, Sommer R, Kühne RF, Gluecks I, Nyawira S, Isselstein J. 2018. Model-based assessment of grazing impact on soil carbon stocks and dynamics of a kenyan rangeland. Properties in Rangelands. Geoderma. 125:167-176. Lauber CI, Hamady M, Knight R, Fierer N. 2009. Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale. Applied and Environmental Microbiology. 75(15):5111-5120. Doi: 10.1128/AEM.00335-09 MahmoodianChooplu A, DianatiTilaki G, Alavi SJ. 2017. Investigating aeluropus lagopoides and Salsola turcomanica response curves to some environmental gradients using HOF function in Inchehboroun rangelands. 10(3):20-25 Moghimian N, Hosseini SM, Kooch Y, Darki BZ. 2017. Impacts of changes in land use/cover on soil microbial and enzyme activity. Catena. 157:407-414. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.06.003. (In Persian). Nannipieri PB, Kandler E, Ruggiero P. (Eds). 2002. Enzyme activity and microbial and biochemical processes in soil. In: Burns, R.G. and Dick, R.P.; Enzymesin the Environment: Activity, Ecology and Applications. Marcel Dekker Inc, New York, pp. 1-33. Nannipieri PL. Giagnoni L, Landi G, Renella. 2011. Role of phosphatase enzymes in soil. pp. 215-243. Doi:10.1007/978-3-642-15271-9_9 Nouri E, Matinizadeh M, Moshki A, Zolfaghari A, Rajaei S, Janoušková M. 2020. Arbuscular mycorrhizal fungi benefit drought-stressed Salsola laricina. Plant Ecology. 221(8): 683-694. (In Persian). Ohlinger R. 1996. Biomass-N by fumigation-extraction technique. In: F. Schinner, E. Kandeler, and R. Margesin (Eds.), Methods in soil biology. Springer-Verlag Berlin. Soil Biology and Biochemistry. 28(1):33-37. Pierzynski G, Sims J, Vance G. 2000. Soils and environmental quality, CRC Press LLC. Boca Raton, 509 p. https://doi.org/10.1201/b12786. Rastin N, Rosenplänter K, Hüttermann A. 1988. Seasonal variation of enzyme activity and their dependenceon certain soil factors in a beech forest soil. Soil Biology and Biochemistry. 20(5): 637-642. https://doi.org/10.1016/0038-0717(88)90147-2 Rousta M, Matinizadeh M, Nouri E, Zarafshar M, Enayati M. 2021. Interactions between flood spreading and vegetation type on some biological indices of soil in the Gareh-Bygone Plain of Fasa (Kowsar station). Journal of Watershed Research. 36(1): 120-121. 10.22092/wmrj.2022.359066.1481 Schinner F, Öhlinger R, Kandeler E, Margesin R.1996. Methods in Soil Biology. 596 p Speir TW, Kettles H, Parshotam A, Searle P, Vlaar L. 1995. A simple kinetic approach to derive the ecological dose value, ED50, for the assessment of Cr (VI) toxicity to soil biological properties. Soil Biology and Biochemistry. 27(6):801-810. DOI:10.1016/0038-0717(94)00231-O Sinsabaugh R, Reynolds H, Long T. 2000. Rapid assay for amidohydrolase (urease) activity in environmental samples. Soil Biology and Biochemistry. 32(14): 2095–2097. https://doi.org/ 10.1016/S0038-0717(00)00102-4 Tabatabai MA. 1994. Soil enzymes. In: R. W. Weaver, J. S. Angle, and P. S. Bottomley (Eds.), Methods of Soil Analysis: Microbiological and Biochemical Properties. Part 2. SSSA Book Ser. 5. SSSA, Madison, WI. 775-83. https://doi.org/10.2136/sssabookser5.2.c37 Tian P, Razavi BS, Zhang X, Wang Q, Blagodatskaya E. 2020. Microbial growth and enzyme kinetics in rhizosphere hotspots are modulated by soil organics and nutrient availability. Soil Biology and Biochemistry 141:107662. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.107662 Walkley A, Black IA. 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: 29-38. Wang D, Feng H, Liu X, Li Y, Zhou L, Zhang A, Dyck M. 2018. Effects of gravel mulching on yield and multilevel water use efficiency of wheat-maize cropping system in semi-arid region of Northwest China. Field Crops Research. 218: 201-212. Wang L, Zhang W, Wang J, Zhu L, Wang L, Yan S, Ahmad Z. 2019. Toxicity of enrofloxacin and Cadmium alone and in combination to enzymatic activities and microbial community structure in soil . Environmental Geochemistry and Health. pp. 1-14. https://doi.org/10.1002/adfm.201804004 Xu L, Han Y, Yi M, Yi H, Guo E, Zhang A. 2019. Shift of millet rhizosphere bacterial community during the maturation of parent soil revealed by 16S rDNA high-throughput sequencing. Soil Ecology 135:157-165. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2018.12.004 Yang K, Zhu J, Zhang M, Yan Q, Sun OJ. 2013. Soil microbial biomass carbon and nitrogen in forest ecosystems of Northeast China: A comparison between natural secondary forest and larch plantation. Journal of Plant Ecology. 3 (3):175-182. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 470 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 228 |
||