| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شمارهها | 3,110 |
| تعداد مقالات | 34,668 |
| تعداد مشاهده مقاله | 49,848,330 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 80,185,255 |
تحلیل پیامدهای فرسایش بادی بر ویژگیهای شیمیایی و میکروبی خاک در اکوسیستم خشک (مطالعه موردی: ایرانشهر، استان سیستان و بلوچستان) | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 31 شهریور 1404 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2025.370497.1630 | ||
| نویسندگان | ||
| مرتضی صابری* 1؛ محمدرضا دهمرده قلعه نو2؛ رسول خطیبی3 | ||
| 1دانشیار دانشگاه زابل | ||
| 2دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل | ||
| 3استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف تخریب خاک ارتباط نزدیکی با افزایش فرسایش بادی دارد. فرسایش بادی یکی از چالشهای زیستمحیطی در سطح جهان است، بهویژه در مناطق خشک و نیمهخشک که خاکها چسبندگی کمی دارند، ساختار آنها ناپایدار است و پوشش گیاهی به صورت پراکنده دیده میشود. فرسایش بادی علاوه بر تأثیرات گستردهای که بر اقلیم، کیفیت هوا و سلامت انسان در مقیاس جهانی دارد، قادر است ذرات ریز آلی موجود در سطح خاک را جابجا کرده و از بین ببرد، این فرایند موجب کاهش قابلتوجه ذخایر مواد مغذی، کاهش حاصلخیزی و تخریب ساختار فیزیکی و بیولوژیکی خاک میشود. با توجه به شرایط اقلیمی خشک منطقه ایرانشهر در استان سیستان و بلوچستان و نقش مؤثر بادهای شدید در تشدید فرسایش بادی، بررسی پیامدهای این پدیده بر تغییرات ویژگیهای خاک از اهمیت ویژهای برخوردار است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف، بررسی پیامدهای فرسایش بادی بر ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و میکروبی خاک در اکوسیستم خشک ایرانشهر صورت پذیرفت. مواد و روشها مواد و روشها در مطالعه حاضر، بر اساس بازدیدهای میدانی، مشاهدات صحرایی و نقشههای فرسایش منطقه، شدت فرسایش خاک بهعنوان تیمار اصلی در چهار سطح شامل: بدون فرسایش، فرسایش کم، متوسط و شدید دستهبندی شد. برای بررسی اثر این تیمارها بر تغییرات ویژگیهای خاک، نمونهبرداری در آبخیز رحمتآباد ایرانشهر بر اساس طرح کاملاً تصادفی در خرداد ماه ۱۴۰۲ انجام گردید. در هر سطح فرسایش، چهار منطقه همگن با شرایط فیزیوگرافی تقریباً مشابه انتخاب شد و از هر منطقه پنج نمونه خاک از عمق صفر تا ۳۰ سانتیمتر برداشت گردید. نمونهها به روش مرکب ترکیب شدند. بخشی از نمونهها بلافاصله پس از برداشت، برای اندازهگیری ویژگیهای زیستی در ظروف دربسته و با حفظ رطوبت اولیه به آزمایشگاه منتقل و در یخچال نگهداری شدند. بخش دیگر پس از خشک شدن در هوای آزاد و عبور از الک ۲ میلیمتری جهت تعیین ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آماده گردید. ویژگیهای فیزیکی شامل بافت خاک، وزن مخصوص ظاهری و تخلخل، ویژگیهای شیمیایی شامل کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم قابل دسترس، اسیدیته و هدایت الکتریکی و ویژگیهای میکروبی شامل فعالیت آنزیم کاتالاز، تنفس پایه و برانگیخته میکروبی، کربن و نیتروژن زیستتوده میکروبی و سهم میکروبی مورد ارزیابی قرار گرفت. دادهها با استفاده از تجزیه واریانس یکطرفه (ANOVA) در نرمافزارSPSS نسخه ۲۶ تحلیل و مقایسه میانگینها از طریق آزمون دانکن در سطح احتمال ۹۵ درصد انجام شد. همچنین، همبستگی بین ویژگیهای مطالعهشده با نرمافزار R بررسی گردید. نتایج و بحث نتایج پژوهش حاضر نشان داد که شدت فرسایش بادی تأثیر معنیداری بر ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و میکروبی خاک دارد. تحلیل دادهها نشان داد که با افزایش شدت فرسایش، کربن آلی و نیتروژن کل بهطور قابل توجهی کاهش یافتند. کربن آلی خاک از ۵۹/۰ درصد در مناطق بدون فرسایش به ۱۶/۰ درصد و نیتروژن کل از ۰۶۳/۰ به ۰۱۶/۰ درصد در مناطق با فرسایش شدید رسید. همچنین، پتاسیم و فسفر قابل دسترس بیشترین حساسیت را به فرسایش نشان دادند و به ترتیب از ۳/۱۶۱ به ۷۹ میلیگرم بر کیلوگرم و از ۳۲/۸ به ۴۵/۳ میلیگرم بر کیلوگرم کاهش یافتند، که احتمالاً ناشی از جابهجایی ذرات ریز غنی از مواد مغذی توسط باد است. این نتایج با مطالعات پیمنتال و بورگس (۲۰۱۳)، مندال و همکاران (۲۰۲۱) و مندال و همکاران (۲۰۲۳) مطابقت دارد. هدایت الکتریکی خاک با افزایش شدت فرسایش از ۵۴/۰ دسیزیمنس بر متر در مناطق بدون فرسایش به ۹۳/۰ دسیزیمنس بر متر در مناطق با فرسایش شدید افزایش یافت. شاخصهای میکروبی نیز تحت تأثیر فرسایش قرار گرفتند. فعالیت آنزیم کاتالاز، تنفس میکروبی پایه و برانگیخته، نیتروژن زیستتوده و جمعیت میکروارگانیسمها با افزایش شدت فرسایش کاهش معنیداری (p<0.01) نشان دادند، که با نتایج کیو و همکاران (۲۰۲۱)، سلطانی طولارود و اصغری (۲۰۲۱) و لوو و همکاران (۲۰۲۵) همخوانی دارد. این کاهش بیانگر محدودیت منابع غذایی و افت فعالیت متابولیکی میکروارگانیسمها است. با این حال، نسبت کربن به نیتروژن زیستتوده و سهم میکروبی خاک تغییر معنیداری (p<0.05) نداشتند، که نشاندهنده پایداری نسبی برخی فرایندهای میکروبی حتی در شرایط فرسایش شدید است. این یافتهها نشان میدهند که فرسایش بادی نه تنها کیفیت و کمیت عناصر غذایی و ماده آلی خاک را کاهش میدهد، بلکه ساختار و فعالیت میکروبی خاک را نیز بهشدت تحت تأثیر قرار میدهد. بنابراین، این شاخصها میتوانند به عنوان معیارهای مناسب برای ارزیابی اثرات فرسایش بادی در اکوسیستمهای خشک، به ویژه در ایرانشهر، مورد استفاده قرار گیرند. تحلیل همبستگی نشان داد که فرسایش خاک اثر منفی قوی بر ویژگیهای میکروبی دارد. فعالیت آنزیم کاتالاز (۹۶/۰-)، تنفس میکروبی (۹۶/۰-)، زیستتوده کربن (۹۵/۰-) و نیتروژن (۹۸/۰-) و جمعیت میکروارگانیسمها (۹۸/۰-) با شدت فرسایش همبستگی منفی بسیار قوی داشتند. شاخصهای زیستی بهصورت وابسته عمل میکنند و نسبت کربن به نیتروژن زیستتوده با سهم میکروبی رابطه مثبت بالایی (۹۲/۰) نشان داد. این یافتهها تضعیف عملکرد شبکه میکروبی خاک تحت فرسایش را تأیید میکنند. نتیجهگیری و پیشنهادها نتایج مطالعه در ایرانشهر نشان داد که بهترین شرایط فیزیکی، شیمیایی و میکروبی خاک در تیمار بدون فرسایش مشاهده شد. در این سطح، خاک وزن مخصوص پایینتر، تخلخل و ظرفیت نگهداری آب بالاتر و فعالیت میکروبی بیشتری داشت. با افزایش شدت فرسایش از کم تا شدید، کیفیت خاک بهطور پیوسته کاهش یافت؛ بهطوری که در شرایط فرسایش شدید، بیشترین تخریب ساختار خاک، کاهش کربن، نیتروژن، پتاسیم و فسفر قابل دسترس و افزایش هدایت الکتریکی ثبت شد. این یافتهها بیانگر آن است که نبود یا حداقل فرسایش، شرایط بهینه برای پایداری ساختار و عملکرد اکوسیستمهای خشک فراهم میکند. بنابراین، حفاظت از پوشش گیاهی، کاهش چرای بیش از حد، کاهش شخمزنی و افزایش ماده آلی برای جلوگیری از ورود خاک به مراحل بالاتر فرسایش توصیه میشود | ||
| کلیدواژهها | ||
| فرسایش بادی؛ خاکهای خشک؛ کربن آلی؛ تنوع میکروبی؛ فعالیت آنزیم کاتالاز | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Analysis of the effects of wind erosion on soil chemical and microbial properties in an arid ecosystem (Case study: Iranshahr, Sistan and Baluchestan Province) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Morteza saberi1؛ Mohammad Reza Dahmardeh Ghaleno2؛ Rasool Khatibi3 | ||
| 11- Associate Professor, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, | ||
| 2Associate Professor, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, | ||
| 3Assistant Professor, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol | ||
| چکیده [English] | ||
| Soil degradation is closely linked to increased wind erosion. Wind erosion is a worldwide environmental issue, especially in arid and semi-arid ecosystems where soils have low cohesion, unstable structures, and sparse vegetation cover. Besides its widespread effects on climate, air quality, and human health, wind erosion can displace and destroy fine organic particles on the soil surface. This process leads to a significant loss of nutrients, decreased fertility, and the breakdown of the soil’s physical and biological structure. Given the arid climate of the Iranshahr region in Sistan and Baluchestan Province and the strong winds that exacerbate wind erosion, examining this phenomenon's impact on soil properties is particularly important. Therefore, this study aims to explore how wind erosion affects the physical, chemical, and microbial properties of soil in Iranshahr's dry ecosystem. Materials and Methods In this study, to examine the effect of wind erosion on soil property changes, sampling was conducted in the Iranshahr region using a completely randomized design. The soil erosion intensity was categorized into four levels: no erosion, low, moderate, and severe erosion. In each erosion category, four homogeneous areas with similar physiographic conditions were selected, and five soil samples were collected from a depth of 0 to 30 cm in each area. The samples were combined using a composite method and, immediately after collection, transferred to the laboratory in closed containers to analyze biological properties, maintaining initial humidity and storing them in a refrigerator. The remaining samples were prepared by air drying, passing through a 2 mm sieve, and used to determine physical and chemical properties. Physical properties measured included soil texture, bulk density, and porosity. Chemical properties such as organic carbon, total nitrogen, available phosphorus and potassium, pH, and electrical conductivity were also analyzed. Soil biological properties were assessed by measuring catalase enzyme activity, basal and stimulated microbial respiration, microbial biomass carbon and nitrogen, and calculating microbial contribution. Data analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA) in SPSS version 26, with means compared through Duncan's test at the 95% confidence level. Additionally, correlations between the studied properties were examined using R software. Results and Discussion The results of the present study showed that the intensity of wind erosion significantly affects the physical, chemical, and microbial properties of the soil. Data analysis revealed that as erosion intensity increased, organic carbon and total nitrogen decreased significantly. Soil organic carbon decreased from 0.59% in non-eroded areas to 0.16% and total nitrogen decreased from 0.063 to 0.016% in severely eroded areas. Additionally, available potassium and phosphorus were highly sensitive to erosion, decreasing from 161.3 to 79 mg/kg and from 8.32 mg/kg to 3.45 mg/kg, respectively, likely due to the wind-driven displacement of nutrient-rich fine particles. Electrical conductivity increased with erosion intensity, whereas bulk density rose and porosity decreased, indicating greater soil compaction and destruction of soil aggregate structure. Soil acidity did not differ significantly across erosion levels. Microbial indices were also adversely affected by erosion. Catalase enzyme activity, basal and stimulated microbial respiration, biomass nitrogen, and microbial population all showed significant declines with increasing erosion severity, reflecting limited food resources and reduced microbial metabolic activity. However, the ratio of carbon to biomass nitrogen and the soil microbial contribution remained relatively stable, suggesting that some microbial processes persist even under severe erosion conditions. These findings indicate that wind erosion not only diminishes the quality and quantity of soil nutrients and organic matter but also severely disrupts soil structure and microbial activity. These indices can serve as effective criteria for assessing the impact of wind erosion in arid ecosystems, particularly in Iranshahr. Correlation analysis revealed that soil erosion has a significant negative mpact on the relationships between soil erosion and microbial traits. Catalase enzyme activity, microbial respiration, carbon and nitrogen biomass, and microbial population were all strongly negatively correlated with erosion intensity. Biological indicators function interdependently, with the carbon-to-nitrogen ratio of biomass showing a strong positive correlation with microbial contribution. These results confirm the weakening of microbial network function under erosion. Conclusion and recommendations The results of the study in Iranshahr demonstrate that wind erosion significantly impacts the physical, chemical, and microbial properties of soils in arid ecosystems. The intensity of erosion causes the soil to become lighter, reduces porosity and water-holding capacity, destroys soil structure, and diminishes microbial activity. The decline in available carbon, nitrogen, potassium, and phosphorus, along with an increase in electrical conductivity, places stress on microbial communities, although microbial contributions to organic carbon are maintained to some extent. These findings underscore the importance of comprehensive soil management and vegetation protection, suggesting that soil stabilization, reduction of overgrazing, minimized tillage, and increased organic matter can help maintain the structure and function of dryland ecosystems. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Wind erosion, drylands, organic carbon, microbial diversity, catalase enzyme activity | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 314 |
||