تأثیر فرسایش بادی بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک و پاسخ فعالیت میکروبی در پایداری اکوسیستم دشت سیستان

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران ایران

چکیده

فرسایش بادی به‌عنوان یکی از عوامل اصلی تخریب خاک، تأثیر قابل‌توجهی بر فعالیت میکروبی خاک در دشت سیستان دارد. مطالعة حاضر در پاییز ۱۴۰۲ با هدف بررسی اثر شدت فرسایش خاک بر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و میکروبی خاک انجام شد. شدت فرسایش در چهار سطح بدون فرسایش، کم، متوسط و شدید دسته‌بندی شد و نمونه‌برداری از عمق صفر تا ۳۰ سانتی‌متری خاک در چهار منطقة همگن با شرایط فیزیوگرافی مشابه انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش شدت فرسایش، کربن آلی از ۵۳/۰ به ۱۴/۰ درصد، نیتروژن کل از ۰۶۱/۰ به ۰۱۲/۰ درصد، پتاسیم قابل جذب از ۶/۱۵۲ به ۵/۶۳ میلی‌گرم در کیلوگرم و فسفر قابل جذب از ۹/۶ به ۵/۱ میلی‌گرم در کیلوگرم کاهش یافت. تخلخل خاک نیز از ۳/۵۵ به ۳۳ درصد افت کرد، در حالی‌که وزن مخصوص ظاهری از ۱۲/۱ به ۵۴/۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب، هدایت الکتریکی از ۰۴/۲ به ۶/۸ دسی‌زیمنس بر متر، کربنات کلسیم از ۹ به ۳/۱۹ درصد و شاخص جذب سدیم از ۹/۳ به ۵/۸ افزایش یافتند. تغییر pH خاک معنا‌دار نبود و خاک‌ها ماهیت نسبتاً خنثی خود را حفظ کردند. شاخص‌های میکروبی شامل فعالیت آنزیم کاتالاز، تنفس پایه و برانگیخته، کربن و نیتروژن زیست‌توده میکروبی و جمعیت میکروارگانیسم‌ها با شدت فرسایش کاهش قابل‌توجه داشتند. به‌طوری که کربن زیست‌توده میکروبی ۱۷۹ به ۳/۳۹ میلی‌گرم در کیلوگرم و نیتروژن زیست‌توده از ۶/۱۸ به ۲/۳ میلی‌گرم در کیلوگرم کاهش یافت. نسبت C/N زیست‌تودة میکروبی تغییر معنا‌دار داشت اما روند مشخصی نشان نداد و سهم نسبی میکروبی خاک در شدت‌های بالا افزایش یافت. همبستگی بین فرسایش و شاخص‌های میکروبی منفی و بسیار قوی بود. یافته‌ها نشان می‌دهند که فرسایش بادی توان اکوسیستم را در حفظ عملکرد و پایداری زیستی محدود می‌کند و مدیریت مناسب خاک برای کاهش فرسایش و حفظ میکروبیوتای خاک ضروری است. این مطالعه می‌تواند راهنمای طراحی برنامه‌های پایدار کشاورزی و حفاظت از اکوسیستم‌های خشک باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع
اطاعت، جواد، و ورزش، اسماعیل (۱۳۹۰). هیدروپولتیک هیرمند: دلایل، آثار و پیامدها. پژوهش‌های جغرافیای انسانی، ۸۰(۲)، ۱۹۳-۲۱۲.
دهقان پور, عنایتی ضمیر, نعیمه, لندی, غفاری، حیدر. (1404). بهبود مقاومت خاک در برابر فرسایش بادی با تلقیح باکتری و افزودن برخی اصلاح‌کننده‌ها. مدل سازی و مدیریت آب و خاک، ۵(۲)،۳۰۹-۳۲۲. doi: 10.22098/mmws.2025.16806.1561
صابری، مرتضی؛ نوری، مصطفی؛ ابراهیمی، مهدیه. (1404). واکنش تنوع میکروبی به تغییرات ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک ناشی از فرسایش آبی در حوضه دهبکری، استان کرمان. مخاطرات طبیعی محیطی. انتشار آنلاین پیش از چاپ، doi: 10.22111/jneh.2025.51723.2110
صابری، مرتضی؛ دهمرده قلعه نو، محمدرضا؛ خطیبی، رسول؛ کریمیان، وحید. (1404). ارزیابی اثرات فرسایش آبی بر تغییرات ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک در حوضه منزلاب، شهرستان زاهدان. تحقیقات آب و خاک ایران. انتشار آنلاین پیش از چاپ doi: 10.22059/ijswr.2025.395713.669946
علی‌اصغرزاده، ناصر (1390). روش‌های آزمایشگاهی در بیولوژی خاک. چاپ دوم، انتشارات دانشگاه تبریز، 546 صفحه.
 
 
 
References
Acosta-Martinez, V., Van Pelt, S., Moore-Kucera, J., Baddock, M. C., & Zobeck, T. M. (2015). Microbiology of wind-eroded sediments: Current knowledge and future research directions. Aeolian Research, 18, 99–113. doi: 10.1016/j.aeolia.2015.06.001
Ali-Asghar Zad, N. 2006. Laboratory Methods in Soil Biology (Translation). University of Tabriz Publication, Tabriz. [In Persian]
Anderson, J.P.E. 1982. Soil respiration. Methods of Soil Analysis: Part 2 Chemical and Microbiological Properties, 9: 831–871. doi: 10.2134/agronmonogr9.2.2ed.c41
Bastani, M., Sadeghipour, A., Kamali, N., Zarafshar, M., & Bazoot, S. (2023). How does livestock graze management affect woodland soil health? Frontiers in Forests and Global Change, 6, 1–8. doi: 10.3389/ffgc.2023.1028149
Brookes, P.C., A. Landman, G. Pruden and D.S. Jenkinson. 1985. Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: a rapid direct extraction method to measure microbial biomass nitrogen in soil. Soil Biology and Biochemistry, 17(6): 837–842. doi: 10.1016/0038-0717(85)90144-0
Chen, L., Baoyin, T., & Xia, F. (2022). Grassland management strategies influence soil C, N, and P sequestration through shifting plant community composition in semi-arid grasslands of northern China. Ecological Indicators, 34, 1–12. doi: 10.1016/j.ecolind.2021.108470
Chen, Q., Dong, J., Zhu, D., Hu, H., Delgado-Baquerizo, M., Ma, Y., He, J.-Z., & Zhu, Y.-G. (2020). Rare microbial taxa as the major drivers of ecosystem multifunctionality in long-term fertilized soils. Soil Biology and Biochemistry, 141, 107686. doi: 10.1016/j.soilbio.2019.107686
Dehghanpour, Enayati Zameer, Naeimeh, Lendi, Ghafari, Heydar. (2025). Improving Soil Resistance against Wind Erosion by Bacterial Inoculation and Addition of Some Amendments. Soil and Water Modeling and Management.5(2), 309-322. doi: 10.22098MMWS.2025.16806.1561 [In Persian]
Diallo, I. D., Tilioua, A., Darraz, C., Alali, A., & Sidibe, D. (2023). Study and analysis of seasonal soil degradation in Lower Guinea and Forest Guinea. Results in Engineering, 19, 101381. doi: 10.1016/j.rineng.2023.101381
Dou, X., Ma, X., Zhao, C., Li, J., Yan, Y., & Zhu, J. (2022). Risk assessment of soil erosion in Central Asia under global warming. Catena, 212, 106056. doi: 10.1016/j.catena.2022.106056
Etāʿat, J., & Varzesh, E. (2011). The Helmand Hydropolitics: Causes, Effects, and Consequences. Human Geography Research, 80(2), 193–212. [In Persian]
Fathizad, H., Ardakani, M.A.H., Heung, B., Sodaiezadeh, H., Rahmani, A., Fathabadi, A., Scholten, T., & Taghizadeh-Mehrjardi, R. (2020). Spatio-temporal dynamic of soil quality in the central Iranian desert modeled with machine learning and digital soil assessment techniques. Ecological Indicators, 118, 106736. doi: 10.1016/j.ecolind.2020.106736
Gan, F., Shi, H., Gou, J., Zhang, L., Dai, Q., & Yan, Y. (2024). Responses of soil aggregate stability and soil erosion resistance to different bedrock strata dip and land use types in the karst trough valley of Southwest China. International Soil and Water Conservation Research, 12(3), 684–696. doi: 10.1016/j.iswcr.2023.09.002
Guo, X., Feng, J., Shi, Z., Zhou, X., Yuan, M., Tao, X., Hale, L., Yuan, T., Wang, J., Qin, Y., & Zhou, J. (2018). Climate warming leads to divergent succession of grassland microbial communities. Nature Climate Change, 8(9), 813–818. doi: 10.1038/s41558-018-0254-2
Iturri, L. A., & Buschiazzo, D. E. (2023). Interactions between wind erosion and soil organic carbon. In Agricultural Soil Sustainability and Carbon Management (pp. 163–179). Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-323-95911-7.00005-0
Kamali, N., Sadeghipour, A., Souri, M., & Mastinu, M. (2022). Variations in soil biological and biochemical indicators under different grazing intensities and seasonal changes. Land, 11, 1537. doi: 10.3390/land11091537
Kheirabadi, H., Mahmoodabadi, M., Jalali, V., & Naghavi, H. (2018). Sediment flux, wind erosion and net erosion influenced by soil bed length, wind velocity and aggregate size distribution. Geoderma, 323, 22–30. doi: 10.1016/j.geoderma.2018.02.042
Kong, T., Liu, T., Gan, Z., Jin, X., & Xiao, L. (2025). Diversity and Functional Differences in Soil Bacterial Communities in Wind–Water Erosion Crisscross Region Driven by Microbial Agents. Agronomy, 15(7), 1734. doi: 10.3390/agronomy15071734
Li, P., Liu, L., Wang, J., Wang, Z., Wang, X., Bai, Y., & Chen, S. (2018). Wind erosion enhanced by land use changes significantly reduces ecosystem carbon storage and carbon sequestration potentials in semiarid grasslands. Land Degradation & Development, 29(11), 3469–3478. doi: 10.1002/ldr.3118
Liang, Y., Lal, R., Guo, S., Liu, R., & Hu, Y. (2018). Impacts of simulated erosion and soil amendments on greenhouse gas fluxes and maize yield in Miamian soil of central Ohio. Scientific Reports, 8(1), 520. doi: 10.1038/s41598-017-18922-6
Luo, S., Yuan, J., Song, Y., Ren, J., Qi, J., Zhu, M., Feng, Y., Li, M., Wang, B., Li, X., & Song, C. (2025). Elevated salinity decreases microbial communities complexity and carbon, nitrogen and phosphorus metabolism in the Songnen Plain wetlands of China. Water Research, 276, 123285. doi: 10.1016/j.watres.2025.123285
Mai, Z., Chen, Q., Wang, L., Zhang, J., Cheng, H., Su, H., Zhang, S., & Li, J. (2024). Bacterial carbonic anhydrase-induced carbonates mitigate soil erosion in biological soil crusts. Journal of Environmental Management, 352, 120085. doi: 10.1016/j.jenvman.2024.120085
Mandal, D., & Giri, N. (2021). Soil erosion and policy initiatives in India. Current Science, 120(6), 1007–1012.
Mendel, N., Sîretanu, D., Sîretanu, I., Brilman, D. W., & Mugele, F. (2021). Interlayer cation-controlled adsorption of carbon dioxide in anhydrous montmorillonite clay. The Journal of Physical Chemistry C, 125(49), 27159-27169. doi: 10.1021/acs.jpcc.1c06746
Mendel, N., Sîretanu, I., Mugele, F., & Brilman, D. W. W. (2023). Biogas upgrading using cation-exchanged bentonite clay. Industrial & Engineering Chemistry Research, 62(43), 17883-17892. doi: 10.1021/acs.iecr.3c01635
Miao, L., Wu, L., Sun, X., Li, X., Zhang, J. (2020). Method for solidifying desert sands with enzyme-catalysed mineralization. Land Degrad. Dev. 31 (11),1317e1324. doi: 10.1002/ldr.3499
Moradi HR, Rezaei V, Erfanian M. (2024). Investigation of physicochemical characteristics of soil in badland areas formation. Researches in Earth Sciences. 15(3):91–105. doi: 10.48308/esrj.2021.101282.
Pimentel, D., & Burgess, M. 2013. Soil erosion threatens food production. Agriculture, 3, 443–463. doi: 10.3390/agriculture3030443
Qiu L, Zhang Q, Zhu H, Reich PB, Banerjee S, van der Heijden MG, Wei X. (2021). Erosion reduces soil microbial diversity, network complexity and multifunctionality. The ISME Journal. 15(8):2474–2489. doi: 10.1038/s41396-021-00946-4
Qu, Y., J. Tang, Z. Li, Z. Zhou, J. Wang, S. Wang and Y. Cao. (2020). Soil enzyme activity and microbial metabolic function diversity in soda saline–alkali rice paddy fields of northeast China. Sustainability, 12(23): 10095. doi: 10.3390/su122310095
Řezáčová, V., Czakó, A., Stehlík, M., Mayerová, M., Šimon, T., Smatanová, M., & Madaras, M. (2021). Organic fertilization improves soil aggregation through increases in abundance of eubacteria and products of arbuscular mycorrhizal fungi. Scientific Reports, 11(1), 12548. doi: 10.1038/s41598-021-91653-x
Saberi M, Dahmardeh Ghaleno MR, Khatibi R, Karimian V. (2025). Assessment of the effects of water erosion on changes in soil physical, chemical, and biological properties in the Monzelab watershed, Zahedan County. Iranian Journal of Soil and Water Research. Advance online publication. doi: 10.22059/ijswr.2025.395713.669946. [In Persian]
Saberi M, Nori M, Ebrahimi M. (2025). Microbial diversity response to changes in physical and chemical properties of soil caused by water erosion in the Dehbakari watershed, Kerman province. Journal of Natural Environmental Hazards. Advance online publication:1–1. doi: 10.22111/jneh.2025.51723.2110. [In Persian]
Sánchez-Moreno S, Yuste JC (2022) Forest dieback switches the relationships between microfaunal bacterivore guilds and soil nutrients. Soil Biol Biochem 172:108763. doi: 10.1016/j.soilbio.2022.108763
Schinner F, Öhlinger R, Kandeler E and Margesin R, 2012. Methods in Soil Biology. Springer Science & Business Media. https://books.google.com/books
Schuman GE, Janzen HH, Herrick JE. (2002). Soil carbon dynamics and potential carbon sequestration by rangelands. Environmental Pollution. 116:391–396. doi: 10.1016/S0269-7491(01)00215-9
Sirjani, E., Sameni, A., Mahmoodabadi, M., Moosavi, A. A., & Laurent, B. (2024). In-situ wind tunnel experiments to investigate soil erodibility, soil fractionation and wind-blown sediment of semi-arid and arid calcareous soils. Catena, 241, 108011. doi: 10.1016/j.catena.2024.108011
Sun J, Fu B, Zhao W, Liu S, Liu G, Zhou H, et al. (2021). Optimizing grazing exclusion practices to achieve Goal 15 of the sustainable development goals in the Tibetan Plateau. Science Bulletin. 66:1493–1496. doi: 10.1016/j.scib.2021.03.014
Tanner, S., Ben-Hur, M., Argaman, E., & Katra, I. (2023). The effects of soil properties and aggregation on sensitivity to erosion by water and wind in two Mediterranean soils. Catena, 221, 106787. doi: 10.1016/j.catena.2022.106787
Wang, B. R., An, S. S., Liang, C., Liu, Y., & Kuzyakov, Y. (2021). Microbial necromass as the source of soil organic carbon in global ecosystems. Soil Biology and Biochemistry, 162, 108422. doi: 10.1016/j.soilbio.2021.108422
Williams, G., Miller, R., & Deng, S. (2025). Dynamic relationships between microbial community, enzyme activity, and soil properties across global ecosystems. Applied Soil Ecology, 206, 105843. doi: 10.1016/j.apsoil.2024.105843
Yang, C., Nan, Z., Huo, Y., Gan, N., Xu, L., Zhao, S., & Huang, H. (2024). Research on the mechanical performance of windshield glass for rail vehicles under gravel impact loadings. Results in Engineering, 23, 102587. doi: 10.1016/j.rineng.2024.102587
Zainuddin, S. N. H., Ariffin, E. H., Taslin, P. N. A., Dong, W. S., Ramli, M. Z., Abdul Maulud, K. N., Awang, N. A., Nadzri, M. I., Ibrahim, M. S. I., & Ratnayake, A. S. (2024). Sand dune restoration as sustainable natural architectural design for coastal protection along seasonal storm-prone beach. Results in Engineering, 22, 102149. doi: 10.1016/j.rineng.2024.102149
Zhang, X., Pei, G., & Zhang, T. (2023). Erosion effects on soil microbial carbon use efficiency in the Mollisol cropland in northeast China. Soil Ecology Letters, 5(4). doi: 10.1007/s42832-023-0176-4 
Zhao, C., Li, Y., Zhou, Z., Wu, R., Su, M., & Song, H. (2025). Simulated wind erosion and local dust deposition affect soil micro-food web by changing resource availability. Ecological Processes, 14(1), 7. doi: 10.1186/s13717-024-00574-w
Zolfaghari, F., Shojaei, S., Khosravi, H., & Bandak, I. (2024). Evaluation of the effect of the mixture of soil textural compounds on the strength of the soil crust: coding and optimization. Results in Engineering, 22, 101988. doi: 10.1016/j.rineng.2024.101988.