Management of Natural Ecosystems

Management of Natural Ecosystems

The Effect of Pistacia atlantica Desf and Amygdalus scoparia Spach Tree Species on Soil Properties in the Irano-Turanian Vegetation Zones, Razavi Khorasan

Document Type : Original Article

Authors
Tayebeh Namdoost 1
Mohammad Matinizadeh 2
Reza Yari 3
Homan Ravanbakhsh 4
Elham Nouri 5
1 Research Scientist, Agricultural Research and Education Center and Khorasan Razavi Natural Resources, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Mashhad, Iran.
2 Associate Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Agricultural Research and Education Center and Khorasan Razavi Natural Resources,Agricultural Research, Education and Extension Organization, Mashhad. Iran.
4 Assistant Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
5 Research Scientist, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
10.22034/emj.2026.2079700.1151
Abstract
Drylands and semi-arid ecosystems are strongly influenced by changes in vegetation cover due to their specific climatic conditions and high soil sensitivity, and forest trees play a key role in causing these changes and maintaining the stability of these ecosystems. This study aimed to investigate the effects of canopy cover of two tree species, Pistacia atlantica and Amygdalus scoparia, on the physical, chemical, and biological properties of soil in Bardaskan County, Razavi Khorasan Province. Soil samples were randomly collected from a depth of 0 to 15 cm beneath the canopy of both species (five composite samples per species) and from areas without vegetation (control). The following properties were evaluated: physical properties (texture, bulk density, particle density, porosity, and saturation moisture content); chemical properties (pH, electrical conductivity, organic carbon, organic matter, nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sodium, iron, zinc, manganese, and calcium carbonate equivalent); and biological properties (basal respiration, substrate-induced respiration, microbial biomass carbon, and nitrification potential). The results showed that beneath the P. atlantica canopy, bulk density and particle density decreased, while saturation moisture content increased (p < 0.05). Beneath the A. scoparia canopy, sand percentage increased (from 64.4% to 69.4%) and total porosity decreased (from 32.24% to 31.4%) (p < 0.05). Organic matter, potassium, zinc, and sodium increased beneath the canopy of both species. Calcium and manganese increased only beneath P. atlantica, while phosphorus, iron, and organic carbon increased only beneath A. scoparia. Calcium carbonate equivalent decreased exclusively beneath A. scoparia. Basal respiration, substrate-induced respiration, and microbial biomass carbon increased beneath the canopy of both species (p < 0.01), whereas nitrification potential increased only beneath P. atlantica. Overall, both species had a positive effect on soil quality, but the pattern of these effects was species-specific. The conservation of these forests plays a vital role in the stability of drylands and semi-arid ecosystems in Iran.
Keywords
Soil physical
chemical
soil biological properties
Bardaskan
Subjects
بازگیر، م.، و مقصودی، ز. (1398). ویژگی‌های بیولوژیکی خاک‌های بیابانی تحت تاج پوشش درختچه گز طبیعی (Tamarix ramosissima Ledeb.). پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (علوم کشاورزی و منابع طبیعی)، (5)26، 195-181.
باقری، ر.، و زارع، ص. (1393). بررسی تاثیر کشت بادام کوهی (.Amygdalus scoparia Spach) بر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی. گیاه و زیست بوم، (38)10، 20-3.
تیموری، م. (1401). ارزیابی برخی شاخص‌های زیستی در جنگل‌های بلوط ناحیه رویشی زاگرس (استان‌های چهار محال بختیاری، فارس و کردستان). گزارش نهایی موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی ، 89ص.
جعفری حقیقی، م.، ثامنی، ع.ح.، قنبریان، غ.ع.، و مینا، م. (1401). بررسی تغییرات ویژگی‌های شیمیایی خاک در ناحیة ریشة گیاه قیچ (Zygophyllum eurypterum). خشک بوم، (1)12، 106- 93.
حیدری، م.، تیموری، م.، پورهاشمی، م.، و علی‌زاده، ط. (1401). تغییرات تنفس میکروبی و پتانسیل نیتریفیکاسیون خاک در توده‌های جنگلی با ساختار متفاوت در استان کردستان. بوم‌شناسی جنگل‌های ایران، (20)10، 72-64.
خان‌محمدی، ز.، و متینی‌زاده، م. (1402). ارزیابی ویژگی‌های خاک زیر تاج پوشش درختان بنه (Pistacia atlantica Desf) و بادامشک (Prunus orientalis (Mill.) Koehne) (مطالعه موردی: تنگ خشک، سمیرم). روابط خاک و گیاه، (2)14، 108-93.
دهقانی، س.، و قاسمی فسایی، ر. (1392). تأثیر پنج گیاه مرتعی بر برخی ویژگی‌های خاک در منطقه خشت استان فارس. اولین همایش ملی برنامه‌ریزی، حفاظت، حمایت از محیط زیست و توسعه پایدار، همدان، بهمن 1392.
رستمی‌زاد، پ.، حسینی، و.، و محمدی سمانی، ک. (1397). اثـر تاج‌ تک ‌درختان بنه بر میزان عناصر مغذی خاک جنگل (منطقه سروآباد استان کردستان). آب و خاک، (2)22، 383-393.
رضایی‌نژاد، ر.، خادمی، ح.، ایوبی، ش.، و جهانبازی گوجانی، ه. (۱۳۹۹). تغییرات ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک تحت تأثیر ریزوسفر و تاج درختان بادام وحشی (Amygdalus arabica Olive) با سنین مختلف. علوم آب و خاک، (2)24، 208-197.
زارع چاهوکی، م.ع.، مشغولی، م.، و حسین‌جعفری، س. (1394). طبقه‌بندی پوشش گیاهی در ارتباط با برخی عوامل محیطی (مطالعه موردی: مراتع قره‌باغ استان آذربایجان غربی). پژوهش‌های گیاهی، (5)28، 1005-995.
زکی، س.ا. (1391). بررسی رویشگاه ارس (Juniperus excelsa) در ارتباط با تیپ اراضی و خصوصیات خاک در مناطق جنگلی شمال سمنان. علوم و فنون منابع طبیعی، (1)8، 127-139.
ساغری، م.، رستم‌پور، م.، روستا، م.، و هلال‌بیگی، ی. (1399). تأثیر جنگل‌کاری با دو گونه درختچه‌ای سماق و بادام‌کوهی بر برخی ویژگی‌های شیمیایی خاک (بررسی موردی: منطقه کاخک گناباد). پژوهش و توسعه جنگل، (2)6، 202-185.
شاهویی، س.ص. (مترجم). (1385). سرشت و ویژگی‌های خاک. چاپ اول. کردستان: انتشارات دانشگاه کردستان، ۸۸۰ص.
عزیزی، ز.، صادقی، ح.ا.، و حاجی‌میرزایی، ا. (1397). تعیین گسترشگاه تیپ‌های درختی و درختچه‌ای ناحیه رویشی ایران- تورانی (مطالعه موردی: حوزه بیک پولاد). اکوسیستم‌های طبیعی ایران، (1)8، 8-1.
علیزاده، ط.، حبشی، ح.، متینی‌زاده، م.، و صادقی، س.م. (1401). بررسی فعالیت آنزیمی و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک در رویشگاه کهور ایرانی (Prosopis cineraria (L.) Druce) و سمر (P. juliflora (SW.) DC). تحقیقات جنگل و صنوبر، (1)57، 69-30.
غازان‌شاهی، ج. (1376). آنالیز خاک وگیاه.تهران: انتشارات آییژ، 312ص.
فلاح شجاعی، ج.، و ثامنی، ع.م. (1384). تاثیر برخی گونه‌های گیاه اکاسیا بر خصوصیات خاک‌های داخل و خارج سایه‌انداز آنها. نهمین کنگره علوم خاک ایران. شهریور 1384، تهران، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری کشور.
مرادی، غ.ح.، و زاهدی امیری، ق.ا. (1388). شکل‌های زیستی گیاهان ناحیه رویشی ایران- تورانی و جایگاه این ناحیه در جهان. پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل، (3)16، 77-91.
مرادی‌نژاد، ا.، متینی‌زاده، م.، و علیزاده، ط. (1403). اثرات بنه (Pistacia atlantica Desf.) بر برخی ویژگی‌های بیولوژیک خاک توده‌های جنگلی ایرانی- تورانی، (مطالعه موردی: منطقه فرک تفرش). زیست‌شناسی خاک، (1)12، 154-141.
هاشمی، س.ا.، حجتی، س.م.، حسینی نصر، س.م.، اسدیان، م.، و تفضلی، م. (1396). بررسی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و نرخ خالص معدنی شدن نیتروژن در توده‌های دست کاشت و طبیعی جنگل آموزشی و پژوهشی دارابکلا (ساری). پژوهش و توسعه جنگل، (2)3، 132-119.
Aponte, C., Matías, L., González-Rodríguez, V., Castro, J., García, L.V., Villar, R., and Marañón, T. (2014). Soil nutrients and microbial biomass in three contrasting Mediterranean forests. Plant and Soil, 380(1), 57-72.
Austin-Petersen, A., Larson, N., and Neufeld, D. (2002). Quercus macrocarpa has no significant effect on surrounding soil in restored savannas. Tillers, 3, 1-4.
Barth, R.C. (1980). Influence of pinyon pine trees on soil chemical and physical properties. Soil Science Society of America Journal, 44(1), 112-114.
Berg, P., and Rosswall, T. (1985). Ammonium oxidizer numbers, potential and actual oxidation rates in two Swedish arable soils. Biology and Fertility of Soils, 1(3), 131-140.
Bochet, E., Rubio, J.L., and Poesen, J. (1999). Modified topsoil islands within patchy Mediterranean vegetation in SE Spain. Catena, 38(1), 23-44.
Brady, N.C., and Weil, R.R. (2002). The nature and properties of soils 13th edition. New Jersey: Prentice- Hall Inc., 960p.
Delijani, N.B., Moshki, A., Matinizadeh, M., Ravanbakhsh, H., and Nouri, E. (2022). The effects of fire and seasonal variations on soil properties in Juniperus excelsa M. Bieb. stands in the Alborz Mountains, Iran. Journal of Forestry Research, 33(5), 1471-1479.
Desta, K.N., Lisanenwork, N., and Muktar, M. (2018). Physico-chemical properties of soil under the canopies of Faidherbia albida (Delile) A. Chev and Acacia tortilis (Forssk.) Hayen in park land agroforestry system in Central Rift Valley, Ethiopia. Journal of Horticulture and Forestry, 10(1), 1-8.
Dong, J.Z., and Dunstan, D.I. (2000). Molecular biology of somatic embryogenesis in conifers. Molecular Biology of Woody Plants, 64, 51-87.
El-Keblawy, A., and Abdelfatah, M.A. (2014). Impacts of native and invasive exotic Prosopis congeners on soil properties and associated flora in the arid United Arab Emirates. Journal of Arid Environments, 100-101, 1-8.
Everett, R., Sharrow, S., and Thran, D. (1986). Soil nutrient distribution under and adjacent to singleleaf pinyon crowns. Soil Science Society of America Journal, 50(3), 788-792.
Gei, M.G., and Powers, J.S. (2013). Do legumes and non-legumes tree species affect soil properties in unmanaged forests and plantations in Costa Rican dry forests? Soil Biology and Biochemistry, 57, 264-272.
Hofmockel, K.S., Zak, D.R., Moran, K.K., and Jastrow, J.D. (2011). Changes in forest soil organic matter pools after a decade of elevated CO2 and O3. Soil Biology and Biochemistry, 43(7), 1518-1527.
Islam, W., Zeng, F., Alotaibi, M.O., and Khan, K.A. (2024). Unlocking the potential of soil microbes for sustainable desertification management. Earth-Science Reviews, 252, 104738.
Jacoby, R., Peukert, M., Succurro, A., Koprivova, A., and Kopriva, S. (2017). The role of soil microorganisms in plant mineral nutrition- current knowledge and future directions. Frontiers in Plant Science, 8, 1617.
Knudsen, D., Peterson, G.A., and Pratt, P.F. (1982). Lithium, sodium, and potassium. Methods of soil analysis: part 2 chemical and microbiological properties, 9, 225-246.
Kruszyk, R., Kostrzewski, A., and Tylkowski, J. (2015). Variability of throughfall and stemflow deposition in pine and beech stands (Czarne Lake catchment, Gardno Lake catchment on Wolin Island). Prace Geograficzne, 143, 85-102.
Margesin, R., Minerbi, S., and Schinner, F. (2014). Long-term monitoring of soil microbiological activities in two forest sites in South Tyrol in the Italian Alps. Microbes and Environments, 29(3), 277-285.
Matei, G.M., Matei, S., and Mocanu, V. (2020). Assessing the role of soil microbial communities of natural forest ecosystem. The EuroBiotech Journal, 4(1), 1-7.
Moradi, J., Mudrák, O., Kukla, J., Vicentini, F., Šimáčková, H., and Frouz, J. (2017). Variations in soil chemical properties, microbial biomass, and faunal populations as related to plant functional traits, patch types, and successional stages at Sokolov post-mining site-A case study. European Journal of Soil Biology, 83, 58-64.
Nelson, R.E. (1982). Carbonate and gypsum. Methods of soil analysis: Part 2 Chemical and microbiological properties, 9, 181-197.
Oliveira, V.D.S., Marchiori, J.J.D. P., Ferreira, L.D. S., Boone, G.T.F., Pereira, L.L.D.S., Carriço, E., and Bolsoni, E.Z. (2023). The nutrient zinc in soil and plant: a review. International Journal of Plant & Soil Science, 35(4), 25-30.
Olsen, S.R., and Sommers, L.E. (1983). Phosphorus Page AL. Methods of Soil Analysis, 403-427.
Schinner, F., Öhlinger, R., Kandeler, E., and Margesin, R. (1996). Methods in Soil Biology. Springer Press.
Sebastiá, M.T. (2004). Role of topography and soils in grassland structuring at the landscape and community scales. Basic and Applied Ecology, 5(4), 331-346.
Solanki, A.C., Gurjar, N.S., Sharma, S., Wang, Z., Kumar, A., Solanki, M.K., Divvela, P.K., Yadav, K., and Kashyap, B.K. (2024). Decoding seasonal changes: soil parameters and microbial communities in tropical dry deciduous forests. Frontiers in Microbiology, 15, 1258934.
Soleimani, A., Hosseini, S.M., Bavani, A.R. M., Jafari, M., and Francaviglia, R. (2019). Influence of land use and land cover change on soil organic carbon and microbial activity in the forests of northern Iran. Catena, 177, 227-237.
Sparks, D.L. (2003). Environmental soil chemistry: An overview. In Environmental Soil Chemistry (2nd ed., pp. 1-42). Academic Press, Oxford.
Sparling, G.P., and West, A.W. (1988). A direct extraction method to estimate soil microbial C: calibration in situ using microbial respiration and 14C labelled cells. Soil Biology and Biochemistry, 20(3), 337-343.
Stefanowicz, A.M., Rożek, K., Stanek, M., Rola, K., and Zubek, S. (2021). Moderate effects of tree species identity on soil microbial communities and soil chemical properties in a common garden experiment. Forest Ecology and Management, 482, 118799.
Thomas, G.W. (1982). Exchangeable cations. Methods of soil analysis: Part 2 chemical and microbiological properties, 9, 159-165.
Ushio, M., Kitayama, K., and Balser, T.C. (2010). Effects of tree species on soil enzyme activities through soil physicochemical properties. Soil Biology and Biochemistry, 42 (9), 1525-1533.
Walkley, A., and 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, L., and Fu, Q. (2020). Soil quality assessment of vegetation restoration after a large forest fire in Daxing’anling, northeast China. Canadian Journal of Soil Science, 100(2), 162-174.

  • Receive Date 31 January 2026
  • Revise Date 22 April 2026
  • Accept Date 04 May 2026