ارزیابی اثر پوسته‌های زیستی خاک بر کیفیت رواناب

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 استادیار/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 دانشیار/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 استادیار/ گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

در مناطق خشک و نیمه‌خشک، سطح خاک دارای پوشش گیاهی ضعیف و پراکنده است. در بسیاری از مناطق خشک، فضای بین گیاهان توسط ریزموجوداتی تحت عنوان پوسته‌های زیستی خاک (از جمله: گلسنگ‌ها، خزه‌ها، قارچ و سیانوباکتری‌ها) پوشیده شده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر پوسته‌های زیستی خاک بر کیفیت رواناب در تپه‌ماهورهای پیرامون تالاب آجی‌‌گل در استان گلستان انجام شد. برای انجام پژوهش، شبیه‌سازی باران در کرت‌های 1×2 مترمربعی، با شدت حدود 80 میلی‌متر بر ساعت و با تداوم بارندگی 30 دقیقه‌ای در نقاط با و بدون پوسته‌های زیستی انجام شد. تیمارهای مورد بررسی، پوسته زیستی با پوشش غالب خزه، پوسته زیستی با پوشش غالب گلسنگ، پوسته زیستی با پوشش غالب ترکیبی خزه و گلسنگ، اراضی با پوشش غالب بوته‌زار و زمین لخت بود. متغیرهای کیفیت آب مورد بررسی نیز رسوب، هدایت الکتریکی، اسیدیته، رنگ و مواد جامد محلول است. نمونه‌برداری این متغیرها در حین آزمایش (زمان شروع ایجاد رواناب، دقیقه 15و دقیقه 30) انجام شد. علاوه‌بر آن یک نمونه نیز بعد از پایان عملیات شبیه‌سازی از مخلوط کل رواناب برداشته شد. برای تعدادی دیگر از متغیرهای کیفیت آب شامل کربن آلی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم، اندازه‌گیری فقط در پایان شبیه‌سازی از مخلوط کل رواناب انجام شد. داده‌های حاصل از اندازه‌گیری نیز با استفاده از روش‌های گرافیکی و آزمون‌های آماریِ تحلیل واریانس، کروسکال-والیس و توکی بررسی شد. نتایج نشان داد که، غلظت رسوب در نقاط دارای پوسته‌های زیستی کم‌تر از نقاط فاقد این پوسته‌ها بوده و در اکثر موارد خاک لخت نسبت به تیمارهای مختلف اختلاف قابل ملاحظه‌ای داشته است (خاک لخت سه برابر درمنه). سایر متغیرهای کیفیت رواناب (هدایت الکتریکی، اسیدیته، رنگ و مواد جامد محلول) نیز در پوشش‌های مختلف دارای اختلاف معناداری در سطح پنج درصد بودند. در مورد متغیرهای کربن‌آلی، فسفر، نیترات و پتاسیم، آزمون‌های آماری اختلافات معناداری بین پوشش‌های مختلف تشخیص ندادند، امّا بر روی نمودارهای آماری، اختلافات قابل‌توجهی بین پوشش‌ها قابل مشاهده بود. به‌طور کلّی، نتایج حاکی از تأثیر چشم‌گیر پوسته‌های زیستی بر متغیرهای کیفیت رواناب است. لذا، حفاظت از پوسته‌های زیستی و جلوگیری از تخریب آن‌ها، به‌منظور حفظ آب و خاک و نیز حفظ کیفیت آب در تالاب‌های پایین‌دست، ضرورت دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


References
Belnap, J. (2006). The potential roles of biological soil crusts in dryland hydrologic cycles. Hydrological Processes An International Journal, 20(15), 3159-3178. doi:10.1002/hyp.6325
‏Belnap, J., Kaltenecker, J.H., Rosentreter, R., Williams, J., Leonard, S., & Eldridge, D. (2001). Biological soil crusts: ecology and management. US Department of the Interior, Bureau of Land Management, National Science and Technology Center. Denver, Colorado, 110 pages.‏
Belnap, J., Weber, B., & Büdel, B. (2016). Biological soil crusts as an organizing principle in drylands. Pp. 3-13, In: Ecological Studies, 226, Springer-Verlag.
‏Chamizo, S., Cantón, Y., Lázaro, R., & Domingo, F. (2014). The role of biological soil crusts in soil moisture dynamics in two semiarid ecosystems with contrasting soil textures. Journal of Hydrology, 489, 74-84. doi:10.1016/j.jhydrol.2013.02.051
Chamizo, S., Cantón, Y., Miralles, I., & Domingo, F. (2012). Biological soil crust development affects physicochemical characteristics of soil surface in semiarid ecosystems. Soil Biology and Biochemistry, 49, 96–105. doi:10.1016/j.soilbio.2012.02.017
Felde, V.J.M.N.L., Chamizo, S., Felix-Henningsen, P., & Drahorad, S.L. (2018). What stabilizes biological soil crusts in the Negev Desert?. Plant and Soil, 429(1), 9-18.‏ doi:10.1007/s11104-017-3459-7
Guan, H., & Cao, R. (2019). Effects of biocrusts and rainfall characteristics on runoff generation in the Mu Us Desert, northwest China. Hydrology Research, 50(5), 1410-1423.‏ doi:10.2166/nh.2019.046
 Kakeh, J., Gorji, M., Mohammadi, M.H., Asadi, H., Khormali, F., Sohrabi, M., & Eldridge, D.J. (2021). Biocrust islands enhance infiltration, and reduce runoff and sediment yield on a heavily salinized dryland soil. Geoderma, 404, 115329.‏ doi:10.1016/j.geoderma.2021.115329
Kakeh, J., Gorji, M., Mohammadi, M.H., Asadi, H., Khormali, F., Sohrabi, M., & Cerd`a, A. (2020). Biological soil crusts determine soil properties and salt dynamics under arid climatic condition in Qara Qir, Iran. Science of The Total Environment, 732, 139–168. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139168
Niu, J., Yang, K., Tang, Z., & Wang, Y. (2017). Relationships between soil crust development and soil properties in the desert region of North China. Sustainability, 9(5), 725, 1–15. ‏doi:10.3390/su9050725
Ouyang, Y., & Li, X. (2013). Recent research progress on soil microbial responses to drying–rewetting cycles. Acta Ecologica Sinica, 33(1), 1-6. doi:10.1016/j.chnaes.2012.12.001
Sims, J.T., Simard, R.R., & Joern, B.C. (1998). Phosphorus loss in agricultural drainage: Historical perspective and current research. Journal of Environmental Quality, 27(2), 277-293. doi:10.2134/jeq1998.00472425002700020006x
Stovall, M.S., Ganguli, A.C., Schallner, J.W., Faist, A.M., Yu, Q., & Pietrasiak, N. (2022). Can biological soil crusts be prominent landscape components in rangelands? A case study from New Mexico, USA. Geoderma, 410, 115658.‏ doi:10.1016/j.geoderma.2021.115658
Williams, A., Buck, B., Soukup, D., & Merkler, D. (2010). Geomorphic controls of biological soil crust distribution, Mojave Desert (USA). In World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World.‏
Xu, H., Zhang, Y., Shao, X., & Liu, N. (2022). Soil nitrogen and climate drive the positive effect of biological soil crusts on soil organic carbon sequestration in drylands: A Meta-analysis. Science of The Total Environment, 803, 150030. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.150030