بحث
بهمنظور دستیابی به مدیریت پایدار اراضی و بهبود کیفیت آنها، ارزیابی کمّی عوامل و شاخصهای مؤثر در پایداری اراضی ضروریست (Mohammadi et al,2008). خصوصیات خاک ازجمله مهمترین عوامل تعیینکنندۀ پایداری اکوسیستمهای جنگلی هستند. نتایج خوشهبندی دومرحلهای در این تحقیق نشان داد که خصوصیاتی مانند ماده آلی، ازت کل، درصد رطوبت اشباع، ازت آمونیمی، ازت نیتراته، ظرفیت تبادل کاتیونی و پتاسیم قابل جذب با تغییر مدیریت بهترتیب از خوشه مربوط به کاربری سنتی یا فاقد مدیریت، مدیریت حفاظتی 5 و 20 ساله روند صعودی منظمی دارند، و بیشترین مقدار آنها در منطقۀ با مدیریت 20 ساله دیده میشود. در نقطه مقابل شوری خاک، کلسیم تبادلی، آهک، وزن مخصوص ظاهری و فسفر کل روند کاملا نزولی دارند. همچنین نمودار اهمیت بر حسب متغیر برای هر منطقه نشان داد که از بین عوامل مختلف مورد بررسی، پایین بودن مقدار ماده آلی و ازت آمونیمی بههمراه بالا بودن وزن مخصوص ظاهری و شوری بهعنوان مهمترین نشانههای منطقۀ تخریب یافته محسوب میشوند. در منطقۀ مدیریت 5 ساله، پایین بودن ماده آلی و ازت کل بههمراه بالا بودن ازت نیتراته بهعنوان مهمترین نشانههای مشترک خاک پس از اجرای یک دوره 5 ساله مدیریت در منطقه محسوب میشوند.در واقع پس از 5 سال حفاظت برخی خصوصیات خاک تغییر ناگهانی داشتهاند که بارزترین آن افزایش ازت نیتراته است. بنابراین بهنظر میرسد حفاظت کوتاهمدت توانسته است شدت معدنی شدن ازت را در اثر افزایش فعالیت موجودات خاکزی و دیگر شرایط مناسب خاک، بهبود دهد. در منطقۀ مدیریت حفاظتی 20 ساله، بالا بودن ازت آمونیمی، فسفر قابل جذب، ازت کل و ماده آلی بهعنوان مهمترین ویژگی فیزیکی- شیمیایی خاک محسوب میشوند که رفتار درون گروهی آنها (مقادیر آنها در قطعات نمونه این گروه) مشابه بوده ولی رفتار بین گروهی آنها کاملا متفاوت است. براین اساس، خصوصیات مزبور بهعنوان مهمترین وجه تمایز مدیریت حفاظتی 20 ساله با دو منطقۀ دیگر معرفی میشوند. درصد تاج پوشش بهعنوان مهمترین خصوصیات کمی در جنگلهای زاگرس، بهعلت قطع و سرشاخه زنی درختان، کاهش معنیداری را در مناطق دست خورده نسبت به مناطق کمتر دستخورده داشت (Yousefi et al.,2003). بررسی مناطق مورد مطالعه نشان میدهد که با افزایش تخریب، تاج پوشش اشکوب درختی باز شده است. تاج پوشش بر روی ورودی ماده آلی و شرایط تجزیه آن، میزان پوشش علفی، حفاظت و فرسایش خاک اثر میگذارد و در نهایت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک را تحت تأثیر قرار میدهد (Sabau et al., 2010; Yimer et al., 2007; Sanchez-Maranon et al., 2002).Camping et al. (2002) در ارتباط با تأثیر درختان بلوط بر روی خصوصیات خاک بیان کردند که درختان بلوط آبی (Q. douglasii) در اراضی جنگلی و ساوانای بلوط، توانایی قابل توجهی را در ایجاد مناطقی با حاصلخیزی بالا، در زیر تاج پوشش خود دارا هستند. در مقایسه با مراتع باز مجاور، خاکهای زیر تاج پوشش درختان بلوط تراکم حجمی کمتر، میزان بیشتری از کربن آلی، کربن و نیتروژن میکروبی، ازت معدنی و فسفر قابل دسترس را دارا میباشند. مقدار ازت خاک رابطه مستقیم با مواد آلی دارد (Sanchez-Maranon et al., 2002) و افزایش ازت با اعمال مدیریت حفاظتی در منطقۀ مورد مطالعه میتواند بهاین دلیل باشد. همچنین زراعت و شخم خاک بههمراه چرای دام در منطقۀ تخریب شده تأثیر منفی بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک گذاشته است. افزایش قرق موجب بهبود پوشش گیاهی میشود و مقدار ماده آلی را افزایش میدهد، از طرفی عملیات کشاورزی و خاک ورزی تهویه را بهبود داده و با افزایش سرعت تجزیه، مقدار ماده آلی را کاهش میدهد (Fatolahi & Khajehden, 2001). بنابراین کاهش ماده آلی علاوه بر کمبود منابع تأمین ماده آلی، میتواند بهعلت تجزیه سریع ماده آلی در منطقۀ تخریب شده و یا حتی منطقۀ مدیریت حفاظتی پنج ساله باشد. افزایش تراکم حجمی خاک و کاهش ماده آلی بهعنوان منبع ازت در اثر تخریب میتواند موجب ایجاد شرایط غیر هوازی در خاک شود. این موضوع خود میتواند سبب کاهش فعالیت میکروبی و وارد آمدن صدمات مختلفی بر عواملی همانند میزان ازت دهی و در طی آن کاهش عناصر غذایی قابل جذب توسط گیاه شود و در مجموع میتواند اثرهای زیانآوری بر قابلیت رویشی گیاه داشته باشد (Greacen & Sands, 1980). Ajami et al. (2010) در بررسی تغییرات عوامل مختلف کیفیت خاک در نتیجه تغییر کاربری، اراضی لسی و شیبدار شرق استان گلستان واقع در حوضۀ آبخیز آقسو، نشان دادند که تغییر کاربری موجب هدررفت ذرات رس خاک، کاهش ماده آلی و ازت خاک و افزایش وزن مخصوص ظاهری میشود که نتایج تحقیق حاضر میباشد. بالا بودن مقدار رس در منطقۀ مدیریت حفاظتی20 ساله حفاظت شده و کاهش آن در دو منطقۀ دیگر میتواند بهعلت فرسایش شدید سطحی و هدر رفتن رس باشد. نتایج پژوهشKhormali & Shamsi (2009) مبنی بر تغییر بافت خاک در اثر تغییر کاربری اراضی و کاهش قابل توجه رس خاک و در عوض، افزایش مقدار سیلت در بافت خاک نیز مؤید همین مطلب است. در تحقیق حاضر کاهش مقدار رطوبت اشباع در منطقۀ تخریب شده میتواند بهدلیل کمبود ماده آلی و مقدار ذرات رس خاک باشد. چون خاک رسی در مقایسه با خاک لومی و بخصوص شنی ظرفیت نگهداری مقدار آب بیشتری دارد (Shahoei, 2007). مواد آلی نیز با شرکت در ساختمان کلوئیدی خاک ضمن اتصال ذرات خاک با یکدیگر، میزان آب قابل نگهداری توسط خاک را افزایش میدهد (Zarrinkafsh, 2002). بنابراین بهنظر میرسد بالا بودن میزان پتاسیم قابل تبادل در منطقۀ مدیریت حفاظتی 20 ساله میتواند بهعلت اثر مستقیم بالا بودن ظرفیت تبادل کاتیونی این منطقه باشد که این مسئله خود ناشی از بالا بودن میزان مواد آلی و ذرات رس در خاک این منطقه نسبت به دو منطقۀ دیگر است. نتایج بررسیهای (Dahlgren et al., 2003; Dahlgren et al, 1997) نیز این موضوع را تأیید میکند. کاهش عمق خاک، افزایش انحلال سنگ آهک و در نهایت افزایش درصد آهک خاک در منطقۀ بدون مدیریت را میتوان به بالا بودن شدت فعالیتهای تخریبی مانند شخم خاک و چرای دام در این منطقه نسبت داد که همواره بهدلیل افزایش میزان آبشویی و فرسایش خاک منجر به کاهش میزان حاصلخیزی خاک میشوند (Mohammadi et al., 2011). نتایج این تحقیق همچنین تصریح میکند که متوسط مقادیر ازت نیتراته و آمونیمی در هر دو منطقۀ حفاظت شده 5 ساله و 20 ساله نسبت به منطقۀ تخریب شده در سطح بالاتری قرار دارد که دلیل آن را میتوان ضمن تأثیر مثبت حفاظت در افزایش درصد پوشش گیاهی علفی و در نتیجه افزایش یافتن میزان ماده آلی و ازت خاک استناد کرد، بلکه به کاهش یافتن میزان تخریب و در نتیجه کاهش آبشویی ازت خاک در مناطق حفاظت شده نسبت داد (Dahlgren & singer,1991). نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که با افزایش تخریب، میزان شوری خاک افزایش پیدا کرده است و در مناطق حفاظت شده مقدار شوری بهمراتب کمتر است. در واقع قطع بی رویه درختان و دیگر پوششهای گیاهی بههمراه چرای بی رویه دام، خشک زایی منطقه در نواحی تخریبی را تشدید کرده که این امر سبب میشود تا میزان تبخیر افزایش یافته و در نتیجه تمایل به شوری زیاد شود (Jafari & Sarmadian, 2003). در خصوص بالا بودن وزن مخصوص ظاهری در منطقۀ بدون مدیریت نسبت به دو منطقۀ حفاظت شده باید گفت که تردد دام و دیگر عوامل تخریب کننده موجب فشرده شدن خاک و کاهش ماده آلی میشوند که این مسئله افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک را بههمراه دارد (Sarah et al., 2005; Li et al., 2011). بهطورکلی نتایج تحقیق حاضر نشان میدهد که با توجه به حساس بودن ناحیه رویشی زاگرس، مدیریت حفاظتی کوتاهمدت نتوانسته شرایط خاک منطقه را چندان بهبود دهد. اما مدیریت حفاظتی بلندمدت تغییرات قابل توجهی را در افزایش کیفیت خاک موجب شده است. همچنین در بین خصوصیات مختلف فیزیکی و شیمیایی خاک برای ارزیابی اثر مدیریت کوتاه و بلندمدت در جنگلهای زاگرس، ماده آلی، وزن مخصوص ظاهری، رس و ازت خاک شاخصهای مناسبتری هستند. در این رابطه (2008) Mohammadi et al. با بررسی تغییرپذیری کیفیت خاک سطحی در اکوسیستمهای انتخابی در منطقۀ زاگرس مرکزی نشان دادند که ماده آلی و ازت کل معیارهای مناسبی برای ارزیابی کیفیت خاک در دو مدیریت حفاظت و عدم حفاظت هستند. Kay (1990) اعتقاد دارد که بافت خاک حساسیت کمی به تغییرات مدیریت دارد ولی جرم مخصوص ظاهری شاخص مناسبی برای برآورد وضعیت فیزیکی خاک است.
منابع مورد استفاده
References
- Ajami, M., Khormali, F. and Ayoby, SH. A., 2010. The changes in some soil quality parameters due to land use change in different situations loess slope land in east Golestan province. Iranian Journal of Soil and Water Research, 39(1):15-30.
- Arekhi, S., Heydari, M. and Poorbabaei, H., 2010. Vegetation-environmental relationships and ecological species groups of the Ilam Oak forest landscape, Iran. Caspian Journal of Environmental Sciences, (8)2: 115-125.
- Arias, D., 2007. Calibration of LAI-2000 to estimate leaf area index and assessment of its relationship with stand productivity in six native and introduced tree species in Costa Rica. Forest Ecology and Management, 247: 185-193.
- Barrio, A. P., 2007. Effects of cattle grazing on woodland soil health at Hatfield. MSc thesis, School of Applied Sciences of Cranfield University, 84 P.
- Bastida, F., Moreno, J.L., Hernández, T. and García, C., 2007. The long-term effects of the management of a forest soil on its carbon content, microbial biomass and activity under a semi-arid climate. Applied Soil Ecology, 37(1–2): 53–62
- Binkley, D., Singer, F., Kaye, M. and Rochelle, R., 2003. Influence of elk grazing on soil properties in Rocky Mountain National Park. Journal of Forest Ecology and Management, 185: 239-247.
- Black, C.A., 1979. Methods of soil analysis. American Society of Agronomy, 2: 771-1572.
- Blake, G.R. and Hartage, K.H., 1986. Bulk density: 363-367. In: A. Klute (ed.) Methods of soil Analysis, Part 1, Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monograph 9 (2nd Edition).
- Bouyoucos, G.J., 1927. The hydrometer as a new method for the mechanical analysis of soils. Soil Science, 23: 343-353.
- Bray, R.H. and Kurtz, L.T., 1945. Determination of total organic and available forms of phosphorus in soils. Soil Science, 59: 39-45.
- Bremmer, J.M. and Mulvaney, C.S., 1982. Nitrogen total. In: Page AL et al. (eds) Methods of soil analysis, Part 2, Chemical and microbiological properties 9. American Society of Agronomy, Inc., Madison: 595-624.
- Camping, T. J., Dahlgren, R. A., Tate, K. W. and Horwath, W. R., 2002. Changes in soil quality due to grazing and oak tree removal in California blue oak woodlands. In: Standiford, R.B, McCreary, D. and Purcell, K.L. (eds.). Oaks in California’s Changing Landscape. Berkeley, CA: USDA Forest Service General Technical Report, PSW-GTR-184: 75-85.
- Dahlgren, R. and Singer, M.J., 1991. Nutrient cycling in managed and unmanaged oak woodland grass ecosystems. Symposium on Oak Woodlands and Hardwood Rangeland Management. General Technical Report, PSW-126, USDA Forest Service Pacific Southwest Research Station, Albany, CA: 337-341.
- Dahlgren, R.A., Singer, M.J. and Huang, X., 1997. Oak tree and grazing impacts on soil properties and nutrients in a California oak woodland. Biogeochemistry, 39: 45-64.
- Dahlgren, R.A., Horwath, W.R., Tate, K.W. and Camping, T.J., 2003. Blue oak enhance soil quality in California oak woodlands. California Agriculture, 57(2): 42-47.
- Doran, J. W. and Parkin, T. B, 1996. Quantitative indicators of soil quality: a minimum data set. In: Doran, J. W. and Jones, A.J. (Eds.), Methods for Assessing Soil Quality. Soil Science Society of America, Special Publication, 49: 25–37.
- Anonymous, 2006. Global forest resource assessment 2005, Progress toward sustainable forest management, FAO Forestry Paper 147, FAO, Rome, Italy, 320p.
- Famiglietti, J., Rudnicki, J. and Rodell, M., 1998. Variability in surface moisture content along a hillslope transect: Rattlesnake Hill, Texas. Journal of Hydrology, 210: 259– 281.
- Fatolahi, H. and Khajehden, J., 2001. Inappropriate use of land in different years and its effect on the deposition rate, physical properties and erodibility in Bazoft watershed in Chahar Mahal and Bakhtiari. MSc Thesis, Faculty of Agriculture, Isfahan University, 120 p.
- Gallardo, A., Rodrı´guez-Saucedo, J.J., Covelo, F. and Ferna´ ndez-Ale´s, R., 2000. Soil nitrogen heterogeneity in a Dehesa ecosystem. Plant Soil, 222: 71–82.
- Greacen, E.L. and Sands, R., 1980. Compaction of forest soils: a review. Australian Journal of Soil Resources, 18: 163-189.
- Heidari, M., Attar Roshan, S. and Hatami, KH., 2011. The evaluation of herb Layer biodiversity in relation to physiographical factors in south of Zagros forest ecosystem (Case study: Dalab protected area). Journal of Renewable Natural Resources, 1(2): 28-42.
- Jafari, M. and Sarmadian, F., 2003. Fundamental of Soil Science and Soil Taxonomy, University of Tehran Press, 788 p.
- Jafari Haghighi, M., 2003. Method of soil analysis sampling and important physical & chemical analysis with emphasis on theoretical & applied principles. Nedaye zohi, Tehran, 236 p.
- Jafarzadeh, A.A., Oladi, J., Jalilvand, H. and Jafari, M. R., 2012. Modeling Zagros forests degradation using RS and GIS, case study Ilam city. MSc thesis, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, 100 p.
- Johnson, C.M. and Iverson, L., 2001. Nutrient storage primary and secondary horsts in eastern Amazonia. Forest Ecology and Management, 231: 59-65.
- Kalra, Y.P. and Maynard, D.G., 1991. Methods manual for forest soil and plant analysis. Forestry of Canada, Northwest Region, Northern Forest Center, Edmonton, AB. Information Report, NOR-X-311, 116 p.
- Kay, B.D., 1990. Rates of change of soil structure under different cropping systems. Advance in Soil Science, 12: 1–52.
- Kenneth, W. T., Dennis, M. D., Neil, K. M. and Melvin, R. G., 2004. Effect of canopy and grazing on soil bulk density. Journal of Range Management, 57: 411-417.
- Khormali, F. and Shamsi, S., 2009 Investigation of the quality and micromorphology of soil evolution in different land uses of a loess hillslope of Golestan province, a case study in Ghapan region. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 16(3): 14-26.
- Kirby, R., 2007. Variation in carbon storage among tree species; implications for the management of a small-scale carbon sink project. Forest Ecology and Management, 247: 84-92.
- Li, Y., Zhao, H., Zhao, X., Zhang, T., Li, Y. and Cui, J., 2011. Effects of grazing and livestock exclusion on soil physical and chemical properties in desertified sandy grassland, Inner Mongolia, northern China. Environmental Earth Sciences, 63(4): 771-783.
- Maranon, T., Ajbilou, R., Ojeda, F. and Arroya, J., 1999. Biodiversity of woody species in oak woodland of southern Spain and northern Morocco. Forest Ecology and Management, 115: 147-156.
- Mohadjer, M., 2005. Silviculture. Tehran University Press, No 2709, 387 p.
- Mohammadi, J., Khademi, H. and Nael, M., 2008. Variability of surface soil quality in Selected Ecosystems in the Central Zagros region. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. 9(3):105-120.
- Mohammadi, A., Salehi, A., Naghdi, R. and Karamean, R., 2011. Study and Comparison some of the most important physical, chemical and mechanical soil properties in the disturbed and undisturbed woodland area in the Zagros region (Case study: woodland area in Poledokhtar/Southwest of Iran). MSc. Thesis, Faculty of Natural resources, Guilan University, 75 p.
- Moreno, G., Obrador, J. J. and Garcia, A., 2007. Impact of evergreen oaks on soil fertility and crop production in intercropped dehesas. Agriculture, Ecosystems and Environment, 119: 270–280.
- Nekooimehr, M., Rafatnia, N., Raisian, R., Jahanbazi, H., Talebi, M. and Abdolahi, KH., 2006. Impact of road construction on forest destruction in Bazoft region. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 14(3): 228-243.
- Olofsson, J. and Osaken, L., 2002. Role of litter decomposition for the increased primary production in areas heavily grazed by reindeer: a litter bag experiment. Oikos, 96: 507–515.
- Pei, S., Fu., H. and Wan, C., 2008. Changes in soil properties and vegetation following exclosure and grazing in degraded Alxa desert steppe of Inner Mongolia, China. Agriculture, Ecosystems and Environment, 124: 33–39.
- Peichl, M., 2006. Above- and below ground ecosystem biomass and carbon pools in an age sequence of temperate pine plantation. Agricultural and Forest Meteorology, 140(1-4): 51-63.
- Sabau, J., Schmidt, M.G. and Krzic, M., 2010...The impact of black cottonwood on soil fertility in coastal western hemlock forest. Forest Ecology and Management, 26: 1350-1358.
- Sagheb-Talebi KH., Sajedi, T., Yazdian, F., 2004. Forests of Iran. Technical Publication No. 339, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, 28 p.
- Salehi, A., Mohammadi, A. and Safari, A., 2011. Investigation and comparison of physical and chemical soil properties and quantitative characteristics of trees in less-damaged and damaged area of Zagross forests (Case study: Poldokhtar, Lorestan province). Iranian Journal of Forest, 3(1): 81-89.
- Samari, D. and Chizariz, M., 2006. Designing the appropriate model of community forestry extension for development of forests in Zagross habitat. International Journal of Agricultural Science and Research, Islamic Azad University, 11(3): 31-48.
- Sanchez-Maranon, M., Soriano, M., Delgado, G. and Delgado, R., 2002. Soil quality in Mediterranean mountain environment: effect of land use change. Soil Science Society of American Journal, 66: 948-958.
- Sarah, J.H., Peter, J.T. and Michelle, R.L., 2005. Relationships between anthropogenic disturbance, soil properties and plant invasion in endangered Cumberland Plain Woodland, Australia. Journal of Australian Ecology, 30: 775-788.
- Schoenholtz, S., 2000. A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality: challenges and opportunities. Forest Ecology and Management, 138: 13-28.
- Shahoei, S., 2007. The Nature and Property of Soils. Kurdistan university press, 880 p.
- Sommers, L.E. and Nelson, D.W., 1997. Determination of total phosphorus in soils: A rapid percholoric acid digestion procedure. Soil Science Society of American Procedure, 36: 902 – 904.
- Steffens, M., Kölb, A., Totsche, K. U. and Knabner, I. K., 2008. Grazing effects on soil chemical and physical properties in a semiarid steppe of Inner Mongolia (P.R. China). Geoderma, 14: 63-72.
- Strandberg, B., Kristiansen, S.M. and Tybirk, K., 2005. Dynamic oak-scrub to forest succession: effects of management on understory vegetation, humus forms and soils. Forest Ecology and Management, 211: 128–318.
- Tárrega, R., Calvo, L., Taboada, A., Garcia-Tejero, S. and Marcos, E., 2009. Abandonment and management in Spanish dehesa systems: Effects on soil features and plant species richness and composition. Forest Ecology and Management, 257: 731–738.
- Thomas, G.W., 1982. Exchangeable cations. In: A. Page, R. Miller and D. Keeney (eds.) Methods of Soil Analysis: Chemical and Microbiological Properties, 2nd edition. American Society of Agronomy, Madison, WI: 159-164.
- Wang, P., 2007. Measurements and simulation of forest leaf area index and net primary productivity in Northern china. Journal of Environmental Management, 85: 607-615.
- Yimer, F., Ledin, S., and Abdelkadir, A., 2007. Changes in soil organic carbon and total nitrogen contents in three adjacent land use types in the Bale Mountains, south-eastern highlands of Ethiopia. Journal of Forest Ecology and Management, 242: 337-342.
- Yousefi, M., Jalali, GH. And Fattahi, M., 2003.The effect of humans and livestock attacks on oak forests (Pataveh region), Yasuj. Journal of Research and Construction, 15(56-57): 28-37.
- Zarrinkafsh, M., 2002. Forest Soil, soil and plant interactions in relation to environmental factors in forest ecosystems. Research Institute of Forests and Rangelands press, 361 p.
Received: 18.09.2012 Accepted: 04.03.2013
Identify and explore the changes caused by various methods of management and degradation on natural resources might help managers to identify the influence of land use change, degradation and management and be ready to deal with them. Three Oak forest sites were selected, including five and 20 year conservative managed and non-managed or highly disturbed sites in Ilam city, at west of I.R. Iran. Systematic-random sampling method (100 Í 200 m.) was applied to collect data from 50 plots of 100 m2 area within each site. Three soil samples were made at 0–30 cm depth from center of each sampling plot, using soil auger. The samples were mixed to obtain one composite sample for laboratory analysis. Two-step cluster method was used to identify the most effective factors related to each cluster of sample plots, based on their importance and direction of effects. In other words, to identify effects of the short and long term conservation management methods in comparison to the degraded sites on chemical and physical soil properties. Results showed that lower amount of organic matter and ammonium nitrogen and higher amount of bulk density and EC are the most important and common indicators of the unmanaged or degraded sites. The most common and important indicators of the 5-year protected sites were lower amount of organic matter and total nitrogen and higher level of ammonium nitrogen, Whereas in the 20-year protected site were higher amounts of ammonium nitrogen, clay, available phosphorus, total nitrogen and organic matter and lower amount of lime. Overall, the results of this study showed that organic matter, bulk density and nitrogen are the appropriate indicators for assessment of effects of management on west oak forest ecosystems of Iran.