تأثیر سن تاغ‌کاری بر ذخایر کربن و نیتروژن خاک: پیامدهای مدیریتی برای احیای اراضی خشک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

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

2 استادیار گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج. یاسوج، ایران

چکیده

اراضی خشک و نیمه‌خشک ایران به دلیل محدودیت منابع آب و شرایط اقلیمی حساس، در معرض فرسایش خاک و کاهش حاصل‌خیزی قرار دارند. استفاده از گونه‌های مقاوم مانند زرد تاغ (Haloxylon persicum) برای تثبیت خاک و بهبود کیفیت آن، به‌ویژه از نظر ذخایر کربن و نیتروژن، اهمیت اکولوژیکی و مدیریتی دارد. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر سن تاغ‌کاری بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک و ذخایر کربن و نیتروژن در شهرستان بیرجند انجام شد. بدین منظور، سه منطقه شامل دو تاغ‌زار با قدمت‌های ۳۴ و ۲۶ سال و یک منطقه شاهد (فاقد تاغ‌کاری) مورد بررسی قرار گرفتند. در هرسایت، با استفاده از روش نمونه‌برداری تصادفی سیستماتیک تعداد ۶ نمونه خاک از سه عمق صفر تا ۱۵، ۱۵ تا ۳۰ و ۳۰ تا ۴۵ سانتی‌متر برداشت گردید. نمونه‌ها پس از انتقال به آزمایشگاه، جهت اندازه‌گیری ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی شامل pH، EC، وزن مخصوص ظاهری، تخلخل، کربن آلی و نیتروژن کل و همچنین تعیین ذخایر کربن و نیتروژن خاک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سن تاغ‌کاری اثر قابل‌توجهی بر تجمع کربن و نیتروژن خاک دارد و این اثر بسته به عمق متفاوت است، در عمق ۰-۱۵ سانتی‌متر بیشترین ذخایر کربن در سایت ۲۶ ساله (۴۶/۴) و در عمق‌های ۱۵-۳۰ و ۴۵-۳۰ سانتی‌متر در سایت ۳۴ ساله (۷۸/۵ و ۳۵/۳) مشاهده شد، که نشان‌دهنده نقش مرحله رشد پوشش و فعالیت میکروبی در تجمع و تثبیت مواد آلی است و اهمیت مدیریت طولانی‌مدت و گونه‌های مقاوم به خشکی برای افزایش ظرفیت ذخیره عناصر غذایی را برجسته می‌کند. کاهش وزن مخصوص و افزایش تخلخل نشان‌دهنده بهبود ساختار خاک و فعالیت بیشتر ریشه‌ها و میکروارگانیسم‌ها است. تحلیل مؤلفه‌های اصلی و همبستگی‌ها نشان داد که کربن آلی و نیتروژن کل هم‌جهت بوده و همبستگی بالایی با ذخایر عناصر غذایی دارند، در حالی که تراکم خاک رابطه معکوس با آن‌ها دارد. یافته‌ها تأکید می‌کنند که تاغ‌کاری بلندمدت موجب بهبود کیفیت فیزیکی و شیمیایی خاک، تقویت چرخه کربن و نیتروژن و افزایش پایداری اکولوژیکی اراضی خشک می‌شود. از منظر مدیریتی، انتخاب مناطق مناسب و پایش مستمر سن پوشش گیاهی، کلید ارتقای حاصل‌خیزی خاک و ظرفیت ذخیره عناصر غذایی و تضمین موفقیت برنامه‌های احیای اراضی خشک است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع
اردیبهشت، مریم، شیروانی، انوشیروان، متینی زاده، محمد، روانبخش، هومن، توکلی نکو، حسین. (1402). بررسی فاکتورهای شیمیایی، اندوخته کربن آلی خاک و شاخص‌های تنوع زیستی گیاهی برای دو گونه تاغ و گز در استان قم. تحقیقات حمایت و حفاظت جنگلها و مراتع ایران، 21 (2)، 282-267. doi: 10.22092/ijfrpr.2023.362667.1585
عسگری، حمیدرضا؛ علی‌نژاد، محمد (1403). تحلیل مکانی و مدل‌سازی ترسیب کربن گیاه Atriplex در مراتع چپرقویمه استان گلستان. حفاظت زیست بوم گیاهان، ۱۲ (۲۴)، ۳۵-۴۶. http://pec.gonbad.ac.ir/article-1-926-en.html
صباغ زاده، سحر، زارع، محمد، مختاری، محمدحسین، افخم الشعراء، محمدرضا. (۱۳۹۵). برآورد بیوماس بالای سطح زمین در گیاه تاغ با استفاده از شاخص‌های پوشش گیاهی (مطالعه موردی: مرک، بیرجند). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۲۳(۴)، ۸۵۵-۸۴۳. doi: 10.22092/ijrdr.2017.109517
صابری، مرتضی، خطیبی، رسول، کریمیان، وحید. (1404). بررسی اثر شدت چرای دام بر ترسیب کربن و نیتروژن خاک و پیامدهای زیست‌محیطی در مراتع سرسارو، خاش. مخاطرات محیط طبیعی، (در حال انتشار). doi: 10.22111/jneh.2025.52908.2134
صابری، مرتضی، کریمیان، وحید، شهریاری، علیرضا. (1404). ارزیابی تنوع فلورستیک و ذخیره‌سازی کربن در خاک و بیوماس گونه‌های غالب مرتعی و نقش آن‌ها در پایداری اکولوژیکی. جغرافیا و پایداری محیط، (در حال انتشار). doi: 10.22126/ges.2025.12694.2907
الازمنی، مظاهر، حجتی، سید، محمد، واعظ ‌موسوی، سید، محمد، تفضلی، محیا. (۱۴۰۴). تأثیر سن توده دست‌کاشت توسکا ییلاقی بر ترسیب کربن خاک. پژوهش و توسعه جنگل، 7 (2)292-279. doi: 10.30466/jfrd.2021.121058
 
 
References
Abdel-Fattah, M. K., Mohamed, E. S., Wagdi, E. M., Shahin, S. A., Aldosari, A. A., Lasaponara, R., & Alnaimy, M. A. (2021). Quantitative evaluation of soil quality using Principal Component Analysis: The case study of El-Fayoum depression Egypt. Sustainability, 13(4), 1824. doi: 10.3390/su13041824
Alazmani, M., Hojati, S. M., Waez-Mousavi, S. M., & Tafazoli, M. (2021). Effect of alder plantation age on soil carbon sequestration. Forest Research and Development, 7(2), 279-291. doi: 10.30466/jfrd.2021.121058 [In Persian]
Asgari, H. R., & Alinejad, M. (2024). Spatial analysis and modeling of carbon sequestration by Atriplex plants in Chaparquimeh rangelands, Golestan Province. Journal of Plant Ecosystem Conservation, 12(24), 35–46. http://pec.gonbad.ac.ir/article-1-926-en.html. [In Persian]
Bailey, T., Robinson, N., Farrell, M., Macdonald, B., Weaver, T., Antille, D. L., Chin, A., & Brackin, R. (2021). Storage of soil samples leads to over-representation of the contribution of nitrate to plant-available nitrogen. Soil Research, 60(1), 22-32. doi: 10.1071/SR21013
Bargali, S. S., Shahi, C., Bargali, K., Negi, B., & Khatri, K. (2022). Energy and monetary efficiencies at the different altitudinal agroecosystems in central himalaya, India. Heliyon 8 (11), e11500. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e11500
Bazgir, M., Omidipour, R., Heydari, M., Zainali, N., Hamidi, M., & Dey, D. C. (2020). Prioritizing woody species for the rehabilitation of arid lands in western Iran based on soil properties and carbon sequestration. Journal of Arid Land, 12(4), 640-652. doi: 10.1007/s40333-020-0013-x
Bhan, M., Misher, C., Hiremath, A., & Vanak, A. T. (2025). Restoration maintains high soil carbon stocks in Asia's largest tropical grassland. Ecological Applications, 35(5), e70073.. doi: 10.1002/eap.70073
Bhattacharyya, R., Rabbi, S. M., Zhang, Y., Young, I. M., Jones, A. R., Dennis, P. G., & Dalal, R. C. (2021). Soil organic carbon is significantly associated with the pore geometry, microbial diversity and enzyme activity of the macro-aggregates under different land uses. Science of the Total Environment, 778, 146286. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.146286
Bisht, S., Rawat, G. S., Bargali, S. S., Rawat, Y. S., & Mehta, A. (2023). Forest vegetation response to anthropogenic pressures: a case study from askot wildlife sanctuary, Western himalaya. Environment Dev. Sustain. 1–25. doi: 10.1007/s10668- 023-03130-2
Blanca Mena, M. J., Alarcón Postigo, R., Arnau Gras, J., Bono Cabré, R., & Bendayan, R. (2017). Non-normal data: Is ANOVA still a valid option. Psicothema, 2017, vol. 29, num. 4, p. 552-557. https://hdl.handle.net/2445/122126
Challenge, S., Egeru, A., & Nyombi, K. (2022). Soil carbon and nitrogen stocks in traditionally managed rangeland biomes in Karamoja sub-region, Uganda. African Crop Science Journal, 30(1), 127–140. doi: 10.4314/acsj.v30is1.10S
Chen, L., T. Baoyin, & F. Xia, 2022. Grassland management strategies influence soil C, N, and P sequestration through shifting plant community composition in semi-arid grasslands of northern China. Journal of Ecological Indicator, 34: 1-12. doi: 10.1016/j.ecolind.2021.108470
Ebrahimi, M. Saberi, M. 2022. The relationship between succession and reclamation of desertified areas in artificial forests of Calligonum spp. in an arid desert of southeastern Iran. Frontiers in Environmental Science, 10. doi: 10.3389/fenvs.2022.901962
Eschen, R., Bekele, K., Mbaabu, P. R., Kilawe, C. J., & Eckert, S. (2021). Prosopis juliflora management and grassland restoration in Baringo County, Kenya: Opportunities for soil carbon sequestration and local livelihoods. Journal of applied ecology, 58(6), 1302-1313. doi: 10.1111/1365-2664.13854
Gao, F., Zhou, J., Jiang, H., Yang, W., & Wang, G. (2024). Assessing the true value of ecological restoration in mining areas: An input-output approach based on ecosystem service valuation. Ecological Indicators, 166, 112591. doi: 10.1016/j.ecolind.2024.112591
Godde, C. M., de Boer, I. J. M., Ermgassen, E. Z., Herrero, M., van Middelaar, C. E., Muller, A., Roos, E., Schader, C., Smith, P., Zanten, H. H. E., & Garnett, T. (2020). Soil carbon sequestration in grazing systems: Managing expectations. Climatic Change, 161(3), 385–391. doi: 10.1007/s10584-020-02673-8
Gui, W., You, Y., Yang, F., & Zhang, M. (2023). Soil bulk density and matric potential regulate soil CO2 emissions by altering pore characteristics and water content. Land, 12(9), 1646. doi: 10.3390/land12091646
Han, X., Zhao, F., Tong, X., Deng, J., Yang, G., Chen, L., & Kang, D. (2017). Understanding soil carbon sequestration following the afforestation of former arable land by physical fractionation. Catena, 150, 317-327. doi: 10.1016/j.catena.2016.11.027
Hua, F., Bruijnzeel, L. A., Meli, P., Martin, P. A., Zhang, J., Nakagawa, S., et al. (2022). The biodiversity and ecosystem service contributions and trade-offs of forest restoration approaches. Science, 376 (6595), 839–844. doi: 10.1126/science.Abl4649
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
Karimpour, Z., Sadeghi, H., & Hosseini, S. (2025). Impacts of Using Amygdalus Scoparia and Ephedra Procera on Carbon Storage at Dryland Regions. Desert, 30(1), 67-80. doi: 10.22059/jdesert.2025.103478
Li, L., Zayiti, A., & He, X. (2023). Evaluating the stand structure, carbon sequestration, oxygen release function, and carbon sink value of three artificial shrubs alongside the tarim desert highway. Forests, 14(11), 2137. doi: 10.3390/f14112137
Linders, T. E. W., Bekele, K., Schaffner, U., Allan, E., Alamirew, T., Choge,S. K., Eckert, S., Haji, J., Muturi, G., Mbaabu, P. R., Shiferaw, H., & Eschen, R. (2020). The impact of invasive species on social-ecologicalsystems: Relating supply and use of selected provisioning ecosystem services. Ecosystem Services, 41, 10105. doi: 10.1016/j.ecoser.2019.101055
Liu, X., Yang, T., Wang, Q., Huang, F., & Li, L. (2018). Dynamics of soil carbon and nitrogen stocks after afforestation in arid and semi-arid regions: A meta-analysis. Sci Total Environ. 2018 Mar 15;618:1658-1664. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.009
Lu, Q., Ma, H., Zhou, Y., Liu, J., & Shen, Y. (2023). Restoration of soil quality of degraded grassland can be accelerated by reseeding in an arid area of Northwest China. Frontiers in Plant Science, 14, 1101295. doi: 10.3389/fpls.2023.1101295
MacDicken, K. G. (1997). A guide to monitoring carbon storage in forestry and agroforestry projects. Winrock International Institute for Agricultural Development, Forest Carbon Monitoring Program.
Manral, V., Bargali, K., Bargali, S. S., Jhariya, M. K., & Padalia, K. (2022). Relationships between soil and microbial biomass properties and annual flux of nutrients in central himalaya forests, India. Land Degradation Dev. 33 (12), 2014– 2025. doi: 10.1002/ldr.4283
Mao, L., Miao, Y., Ge, Y., Wei, S., Yang, X., Li, S., Si, L., Guo, Y, P & Quandahor, P. (2024). Effects of different afforestation years on soil moisture and nutrient content in Maxian Mountain of the Loess Plateau. Scientific Reports, 14(1), 16194. doi: 10.1038/s41598-024-66408-z3
Muche, M., Yemata, G., Molla, E., Adnew, W., & Muasya, A. M. (2025). Soil nutrients, carbon and nitrogen stocks dynamics following exclosure in the North-eastern highlands of Ethiopia. Environmental Monitoring and Assessment, 197(5), 573. doi.org/10.1007/s10661-025-14025-2
Ordibehesht, M., Shirvany, A., Matinizadeh, M., Ravanbakhsh, H., & Tavakolineko, H. (2024). Evaluation of the chemical factors, Carbon storage and biodiversity indicators in two species of Haloxylon ammodendron and Tamarix hispida in Qom province. Iranian Journal of Forest and Range Protection Research, 21(2), 282-267. doi: 10.22092/ijfrpr.2023.362667.1585 [In Persian]
Powers, J. S., & Marín-Spiotta, E. (2017). Ecosystem processes and biogeochemical cycles in secondary tropical forest succession. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 48, 497-519. doi: 10.1146/annurev-ecolsys-110316-022944
Qinfei, B., Yuhai, B., Yantong, Y., Jie, Y., Yanqi, W., & Jie, W. (2024). Effects of different vegetation restoration models on soil nutrients in the water level fluctuation zone of a large reservoir. Ecological Indicators, 169, 112955. doi: 10.1016/j.ecolind.2024.112955
Qiu, D., Xu, R., Wu, C., Mu, X., Zhao, G., & Gao, P. (2022). Vegetation restoration improves soil hydrological properties by regulating soil physicochemical properties in the Loess Plateau, China. Journal of Hydrology, 609, 127730. doi: 10.1016/j.jhydrol.2022.127730
Renella, G. (2020). Evolution of physico-chemical properties, microbial biomass and microbial activity of an urban soil after de-sealing. Agriculture, 10(12), 596. doi: 10.3390/agriculture10120596
Sabaghzade, S., Zare, M., Mokhtari, M. H. & Afkham olshoara, M. (2017). Estimating of above ground biomass of Haloxylon using sattelite based vegetation indices (Case study: Marak, Birjand). Iranian Journal of Range and Desert Research, 23(4), 843-855.doi: 10.22092/ijrdr.2017.109517 [In Persian]
Saberi, M., Khatibi, R. and Karimian, V. (2025)b. Investigation of the Effect of Livestock Grazing Intensity on Soil Carbon and Nitrogen Sequestration and Environmental Implications in the Sarsaru Rangelands, Khash. Journal of Natural Environmental Hazards, In press. doi: 10.22111/jneh.2025.52908.2134 [In Persian]
Saberi, M., karimian, V., & Shahriari, A. (2025)a. Evaluation of floristic diversity and carbon storage in soil and biomass of dominant rangeland species and their role in ecological sustainability. Geography and Environmental Sustainability, In press. doi: 10.22126/ges.2025.12694.2907 [In Persian]
Shahbazi, K., Marzi, M., Mohammadi, M. H., Asadi, H., Fathi-Gardelidani, A., Hashemi-Nasab Zavareh, K. S., Tolouei, R., Beheshti, M., Avizhgan, A., & Cheraghi, M. (2024). Soil analysis methods: Sampling, chemical and physical methods (1074 pages)
Shen, H., Huang, Y., Lin, X., Dai, Z., Zhao, H., Su, W. Q., & Xu, J. (2025). Recoupling of Soil Carbon, Nitrogen, and Phosphorus Cycles along a 30 Year Fire Chronosequence in Boreal Forests of China. Environmental Science & Technology, 59(9), 4432-4443. doi: 10.1021/acs.est.4c08790
Song, X., Yang, L., Nong, H., Lyu, S., & Wang, J. (2025). Depth-Dependent Impacts of Long-Term Vegetation Restoration on Soil Carbon Stability and C/N Stoichiometry in Subtropical Plantations. Forests, 16(1), 108. doi: 10.3390/f16010108
Syano, N. M., Nyangito, M. M., Kironchi, G., & Wasonga, O. V. (2023). Agroforestry practices impacts on soil properties in the drylands of Eastern Kenya. Trees, Forests and People, 14, 100437. doi: 10.1016/j.tfp.2023.100437
Tessema, B., Sommer, R., Piikki, K., Soderstrom, M., Namirembe, S., Notenbaert, A., et al. (2020). Potential for soil organic carbon sequestration in grasslands in east african countries: A review. Grassl. Sci. 66, 135–144. doi:10.1111/grs.12267
Uselman, S. M., Davison, J., Baughman, O. W., Sullivan, B. W., Miller, W. W., & Leger, E. A. (2018). Restoring dryland old fields with native shrubs and grasses: Does facilitation and seed source matter?. Plos one, 13(10), e0205760. doi: 10.1371/journal.pone.0205760
Yang, R., Chen, S., Zhao, W., & Song, S. (2024). Response of soil inorganic nitrogen dynamics to planting age and vegetation type in artificial sand‐fixing land. Ecosphere, 15(6), e4869. doi: 10.1002/ecs2.4869
You, Y., Li, W., Chen, Y., Zhang, Q., & Zhang, K. (2024). Soil carbon and nitrogen accumulation during long-term natural vegetation restoration following agricultural abandonment in Qingling Mountains. Ecological Engineering, 201, 107212. doi: 10.1016/j.ecoleng.2024.107212
Yu, S., Yang, J., Norghauer, J. M., Yang, J., Yang, B., Zhang, H., & Li, X. (2024). Soil Carbon and Nitrogen Stocks and Their Influencing Factors in Different-Aged Stands of Sand-Fixing Caragana korshinskii in the Mu Us Desert of Northwest China. Forests, 15(6), 1018. doi: 10.3390/f15061018
Zellweger, F., Flack-Prain, S., Footring, J., Wilebore, B., & Willis, K. J. (2022). Carbon storage and sequestration rates of trees inside and outside forests in Great Britain. Environmental Research Letters, 17(7), 074004. doi:10.1088/1748-9326/ac7cc7
Zhang, Y., Feng, T., Wang, L., Wang, X., Wei, T., & Wang, P. (2023). Effects of long-term vegetation restoration on soil physicochemical properties mainly achieved by the coupling contributions of biological synusiae to the Loess Plateau. Ecological Indicators, 152, 110353. doi: 10.1016/j.ecolind.2023.110353
Zhu, X., Si, J., He, X., Jia, B., Zhou, D., Wang, C., Qin, J, & Liu, Z. (2024). Effects of long-term afforestation on soil water and carbon in the Alxa Plateau. Frontiers in Plant Science, 14, 127310. doi: 10.3389/fpls.2023.1273108