تغییرات کیفیت فیزیکی- هیدرولیکی خاک در سطوح مختلف مدیریتی درمنه‌زارهای کوهستانی رابر، کرمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی طبیعت، دانشکده کشاورزی شیروان، دانشگاه بجنورد، شیروان، ایران.

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد خاکشناسی، گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

3 دانشیار گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

چکیده

سطح زیادی از اکوسیستم‌های مرتعی، در نتیجه چرای مفرط و پیوسته دام‌های اهلی، در حـال تخریـب هـستند و وضعیت پوشش گیاهی و خاک آنها رضایت بخش نیست. پژوهش حاضر، به بررسی تغییرات کیفیت فیزیکی- هیدرولیکی خاک در سطوح مختلف مدیریتی (شامل قرق یک‌ساله، چرای با شدت کم و چرای با شدت زیاد)، در سه مکان از درمنه‌زارهای کوهستانی رابر-استان کرمان، می‌پردازد. برای این منظور در فصل رویش 1396، 30 نمونه خاک از افق سطحی با سه تکرار، از هر مکان برداشت و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خـاک (بافت، چگالی ظاهری، کربن آلی، هدایت الکتریکی، MWD، هدایت هیدرولیکی اشباع، ظرفیت رطوبتی اشباع، ظرفیت جذب آب خاک و شاخص فرسایش‌پذیری خاک) اندازه‌گیری شد. مقایسه مقادیر شاخصه‌ها نسبت به حد بحرانی آنها در جدول‌های استاندارد و در نظر گرفتن، پتانسیل منطقه و وضعیت آب ‌و‌هوایی، نسبت به نوع و سطح حفاظت در آنها، تصمیم گرفته شد. بر مبنای نتایج، مدیریت‌های چرای اعمال شده اثر قابل توجهی بر شاخص‌های مذکور داشته به‌نحوی که تیمار چرای شدید، باعث افزایش 23/07 و 12/3 درصد (0/05<p) هدایت الکتریکی به ترتیب نسبت به تیمار قرق و چرای کم شد. کربن آلی در تیمار قرق، از 0/658 درصد به 0/491 و 0/464 درصد به ترتیب در تیمارهای چرای کم و چرای شدید کاهش یافت. همچنین کاهش معنی‌دار (0/01<p) میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها در اثر مدیریت‌های چرا نسبت به تیمار قرق مشاهده شد. از دیدگاه فیزیکی- هیدرولیکی، اعمال مدیریت چرای کم و چرای شدید، باعث کاهش 26/15 و 32/25 درصدی هدایت هیدرولیکی اشباع نسبت به مدیریت قرق شده در حالی که افزایش شدت چرا، باعث افزایش معنی‌دار (0/05<p) شاخص فرسایش پذیری خاک گردید. در مجموع، با توجه به مقایسه شاخص‌‌ها با حد استاندارد؛ اولویت حفاظت در هر یک از مکان‌های قرق، چرای شدت کم و چرای شدت زیاد؛ به‌ترتیب، عدم نیاز به حفاظت، حفاظت ابتدایی و حفاظت کامل می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Changes in physical-hydraulic quality of soil in different levels of management in mountain Artemisia habitat of Rabor, Kerman

نویسندگان [English]

  • Vahidreza Jalali 1
  • Yosof Heydari 2
  • Majid Hejazi Mehrizi 3
1 Associate Professor, Department of Nature Engineering, Shirvan Faculty of Agriculture, University of Bojnord, Shirvan, Iran.
2 M.Sc. Graduate of Soil Science, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
3 Associate Professor, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Large area of rangeland ecosystems, are being degraded as a result of overgrazing and continuous grazing of domestic livestock, and the vegetation and soil condition in them is not satisfactory. The present study investigates the changes in soil physical-hydraulic quality at different Levels of Management (including One-year grazing exclusion, low-intensity grazing and high-intensity grazing) in three locations of mountain Artemisia habitat of Rabar Southeast, Kerman province. For this purpose, in growing season of 2017, 30 soil samples with 3 replicates were taken from the soil surface horizon from each location, and the hydro-physical and chemical properties of soil such as; texture, bulk density, organic carbon, electrical conductivity, mean weight diameter, saturated hydraulic conductivity, saturated moisture capacity, soil sorptivity and soil erodibility index were measured. By comparing the values of the characteristics in each place with respect to their critical level in the standard tables and considering the potential of the region and the weather conditions, the type and level of protection in each land were identified. Based on the results, applied grazing management had a significant effect on the mentioned indicators. So that intense grazing treatment caused an increase of 23.07% and 12.3% (p <0.05) of electrical conductivity compared to exclosure and low grazing treatment, respectively. Amount of organic carbon in the exclosure treatment decreased from 0.658% to 0.491% and 0.464% in the low and high grazing treatments, respectively. Also a significant decrease (p <0.01) in MWD of the aggregate diameter was observed due to grazing management compared to the exclosure treatment. From a physical-hydraulic point of view, the application of low and compared to the grazed management, while increasing thegrazing intensity caused a significant increase (p <0.05) in soil erodibility index. In general, according to the comparison of indicators with their standard limit; priority of protection in each of the exclisure, low and high intensity grazing; include no need for protection, basic protection, and full protection respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • rangeland ecosystems
  • Livestock grazing
  • rangeland management
  • soil quality indices
حیدریان آقاخانی، م.، نقی‌پور برج، ع.ا.، و توکلی، ح. (1389). بررسی اثر شدت چرای دام بر پوشش گیاهی و خاک در مراتع سیساب بجنورد. تحقیقات مرتع و بیابان ایران. (2)17، 255-243.
قدوسی، ج.، توکلی، م.، خلخالی، س.ع.، و سلطانی،‌ م.ج. (1385). ارزیابی تاثیر قرق مرتع در کاهش و مهار فرسایش خاک و تولید رسوب. پژوهش و سازندگی، (3)19، 142-136.
قربانی، ژ.،  سفیدی، ک.، کیوان بهجو، ف.، معمری، م.، و سلطانی طولارود، ع.ا.. (1394). اثر شدت‌های مختلف چرای دام برخصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در مراتع جنوب شرقی سبلان. مرتع، (4)9، 365-353.
کاویان‌پور، ا.م.، حشمتی، غ.ع.، و حسینی، س.ح. (1394). بررسی تغییرات ویژگی‌های خاک و عملکرد مرتع در اثر شدت‌های متفاوت چرای دام (مطالعه موردی: مرتع ییلاقی نشو مازندران). دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)، (1/4)25، 168-157.
کهندل، ا.، ارزانی، ح.، و حسینی‌توسل، م. (1388). تاثیر شدت‌های گوناگون چرای دام بر مواد آلی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم خاک . علوم ومهندسی آبخیزداری ایران.  (6)۳، ۶۵-۵۹
مرادی شاهقریه، م.، و طهماسبی، پ. (1394). بررسی تاثیر قرق بر میزان ترسیب کربن و صفات فیزیکی و شیمیایی خاک در مراتع نیمه-استپ استان چهارمحال و بختیاری. اکوسیستم‌های طبیعی ایران، (4)6، 109-97.
میرسیدحسینی، ح.، همت‌پور، م.، باقری نویر، س.، چایی‌چی، م.ر.، و محسنی ساروی، م. (1395). بررسی تاثیر چرای دام بر ویژگی های شیمیایی خاک و پوشش گیاهی مرتع (بررسی موردی: مخمل کوه, استان لرستان). کشاورزی بوم شناختی، (1)6، 117-98.
Abdalla, M., Hastings, A., Chadwick, D.R., Jones, D.L., Evans, C.D., Jones, M.B., Rees, R. M., and Smith, P. (2018). Critical review of the impacts of grazing intensity on soil organic carbon storage and other soil quality indicators in extensively managed grasslands. Agriculture, Ecosystems & Environment, 253, 62–81.
Agostini, M.A.,  Studdert, G.A., San Martino, S., Costa, J.L., Balbuena, R.H., Ressia, J.M., Mendivil, G.o., and Lázaro, L.. (2012). Crop residue grazing and tillage systems effects on soil physical properties and corn (Zea mays L.) performance. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 12(2), 271-282.
Alaoui, A., Rogger, M., Peth, S., and Blöschl, G. (2018). Does soil compaction increase floods? A review. Journal of Hydrology, 557, 631-642.
Blake, G.R., and Hartge, K.H. (1986). Bulk density. 363-382. In: Klute, A. Methods of Soil Analysis: Part 1- Physical and Mineralogical Methods. USA: American Society of Agronomy—Soil Science Society of America.
Bonetti, J.A., Anghinoni, I., Gubiani, P.I., Cecagno, D., and de Moraes, M.T. (2019). Impact of a long-term crop-livestock system on the physical and hydraulic properties of an Oxisol. Soil and Tillage Research, 186, 280–291.
Chen, J., and Tang, H. (2016). Effect of grazing exclusion on vegetation characteristics and soil organic carbon of Leymus chinensis grassland in northern China. Sustainability 8(1), 56.
Cournane, F.C., McDowell, R., Littlejohn, R., and Condron, L.. (2011). Effects of cattle, sheep and deer grazing on soil physical quality and losses of phosphorus and suspended sediment losses in surface runoff. Agriculture, Ecosystems & Environment 140(1-2),264-272.
Deng L., Shangguan Z.P., Wu G.L., and Chang X.F. (2017). Effects of grazing exclusion on carbon sequestration in China’s grassland. Earth-Science Reviews, 173, 84–95.
Donovan, M., and Monaghan, R. )2021(. Impacts of grazing on ground cover, soil physical properties and soil loss via surface erosion: A novel geospatial modelling approach, Journal of Environmental Management, 287..
Ebrahimi, M., Khosravi, H., and Rigi, M.. )2016(. Short-term grazing exclusion from heavy livestock rangelands affects vegetation cover and soil properties in natural ecosystems of southeastern Iran. Ecological Engineering 95,10-18.
Eldridge, D. J., Delgado-Baquerizo, M., Travers, S.K., Val, J., and Oliver, J.I. (2017). Do grazing intensity and herbivore type affect soil health? Insights from a semi-arid productivity gradient. Journal of Applied Ecology, 54(3),976-985.
Elmore, A.J., and Asner, G.P. )2006(. Effects of grazing intensity on soil carbon stocks following deforestation of a Hawaiian dry tropical forest. Global Change Biology 12(9),1761-1772.
Fernández, P.L., Alvarez, V.R., and Taboada, M.A. )2015(. Topsoil compaction and recovery in integrated no-tilled crop–livestock systems of Argentina. Soil and Tillage Research, 153, 86-94.
Gee, G.W., and Bauder, J.W.. )1986(. Particle-size analysis. Methods of soil analysis: Part 1—Physical and mineralogical methods:383-411.
Hancock, G.R., Ovenden, M., Sharma, K., Rowlands, W., Gibson, A., and Wells, T. )2020(. Soil erosion– the impact of grazing and regrowth trees. Geoderma, 361.
Hillel, D. )1998(. Environmental soil physics. USA: Academic Press, 771p.
Hu, W., Tabley, F., Beare, M., Tregurtha, C., Gillespie, R., Qiu, W., and Gosden, P. )2018(. Short-term dynamics of soil physical properties as affected by compaction and tillage in a silt loam soil. Vadose Zone Journal, 17(1), 1-13.
Koala, J., Savadogo, P., Zida, D., Mohammed, S., Sawadogo, L., and Nacro, H.B. )2014(. Cumulative effects of 20 years of fire, grazing and selective tree cutting on soil water infiltration in sudanian savanna-woodland ecosystem of West Africa. International Journal of Biological and Chemical Sciences 8(6),2424-2440.
Kotzé, E., Sandhage-Hofmann, A., Meinel, J.A., du Preez, C.C., and Amelung, W.. )2013(. Rangeland management impacts on the properties of clayey soils along grazing gradients in the semi-arid grassland biome of South Africa. Journal of Arid Environments, 97, 220-229.
Kutilek, M., Jendele, L., and Panayiotopoulos, K. )2006(. The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi-modal soils. Soil Tillage Research, 86 (1), 27–37.
Löbmann, M.T., Tonin, R., Stegemann, J., Zerbe, S., Geitner, C., Mayr, A., and Wellstein, C. )2020(. Towards a better understanding of shallow erosion resistance of subalpine grasslands. Journal of Environmental Management, 276.
Laurenson, S., and Houlbrooke, D.J. )2016(. Identifying critical soil water thresholds to decrease cattle treading damage risk. New Zealand Journal of Agricultural Research, 59(4), 444–451.
Ma, W., Ding, K., and Li, Z. )2016(. Comparison of soil carbon and nitrogen stocks at grazing-excluded and yak grazed alpine meadow sites in Qinghai–Tibetan Plateau, China. Ecological Engineering 87,203-211.
McCulloch, M., Fallon, S., Wyndham, T., Hendy, E., Lough, J., and Barnes, D. )2003(. Coral record of increased sediment flux to the inner Great Barrier Reef since European settlement. Nature, 421, 727–730.
McDowell, R.W., and Houlbrooke, D.J. )2009(. Management options to decrease phosphorus and sediment losses from irrigated cropland grazed by cattle and sheep. Soil Use and Management. 25(3), 224–233.
Merten, G.H., and Minella, J.P.G. )2013(. The expansion of Brazilian agriculture: soil erosion scenarios. International Soil and Water Conservation Research, 1(3), 37–48.
Moret-Fern´ andez, D., Latorre, B.,  and Angulo-Martínez, M. )2017(. Comparison of different methods to estimate the soil sorptivity from an upward infiltration curve. Catena 155, 86–92.
Moret-Fernández, D., Arroyo, A.I., Herrero, J., Barrantes, O., Alados, C.L., and Pueyo, Y. )2021(. Livestock grazing effect on the hydraulic properties of gypseous soils in a Mediterranean region. Catena, 207.
Nimmo, J.R., and Perkins, K.S. (2018). Aggregate Stability and Size Distribution.317-328. In:Dane, J.H., and Topp, C.G. Methods of Soil Analysis, Part 4, Physical Methods. USA: Wiley, 1744p.
Palacio, R. G., Bisigato, A.J. and Bouza, P.J. )2014(. Soil erosion in three grazed plant communities in northeastern Patagonia. Land Degradation & Development, 25(6), 594-603.
Pimentel, D., and Burgess, M., (2013). Soil erosion threatens food production. Agriculture, 3(3), 443-463.
Pineiro, G.,  Paruelo, J.M., and Oesterheld, M.. )2006(. Potential long‐term impacts of livestock introduction on carbon and nitrogen cycling in grasslands of Southern South America. Global Change Biology 12(7),1267-1284.
Reynolds, W., Elrick, D., and Clothier, B.. )1985(. The constant head well permeameter: Effect of unsaturated flow. Soil Science, 139(2), 172-180.
Sadeghi, S.H.R.,  Ghaderi Vangah, B., and Safaeeian, N.A. )2007(. Comparison between effects of open grazing and manual harvesting of cultivated summer rangelands of northern Iran on infiltration, runoff and sediment yield. Land Degradation & Development 18(6),608-620.
Silburn, D.M., Carroll, C., Ciesiolka, C.A.A., deVoil, R.C., and Burger, P. )2011(. Hillslope runoff and erosion on duplex soils in grazing lands in semi-arid central Queensland. I. Influences of cover, slope, and soil. Soil Research. 49(2), 105-117.
Trimble, S.W., and Mendel, A.C. )1995(. The cow as a geomorphic agent- a critical review. Geomorphology, 13(1-4), 233–253
UNCCD. (2004). Ten Years on: UN Marks World Day to Combat Desertification. Available at: http://www.unccd.int/
Walkley, A., Black, I.A. )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(1), 29–38.
Wang, J., Zhao, C., Zhao, L., Wen, J., and Li, Q. )2020(. Effects of grazing on the allocation of mass of soil aggregates and aggregate-associated organic carbon in an alpine meadow. Plos One, 15(6).
Wine, M.L., Zou, C.B., Bradford, J.A., and Gunter, S.A. )2012(. Runoff and sediment responses to grazing native and introduced species on highly erodible Southern Great Plains soil. Journal of Hydrology, 450-451,336-341.
Wischmeier, W.H., Johnson, C.B., and Cross, B.V. )1971(. A Soil Erodibility Nomograph for Farmland and Construction Sites. Journal of Soil and Water Conservation, 26, 189-193.
Zhu G.Y., Deng L., Zhang X.B., and Shangguan Z.P. (2016). Effects of grazing exclusion on plant community and soil physicochemical properties in a desert steppe on the Loess Plateau, China. Ecological Engineering, 90, 372–381.
دوره 1، شماره 2 - شماره پیاپی 2
اردیبهشت 1401
صفحه 49-61
  • تاریخ دریافت: 10 بهمن 1400
  • تاریخ بازنگری: 14 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 16 اردیبهشت 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 16 اردیبهشت 1401