بررسی شاخص کیفیت خاک در رویشگاه‌های گونه‌های گازرخ (Moringa peregrina (Forssk.) Fiori) و چوج (Salvadora persica L.) در استان هرمزگان

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 دانشیار، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استادیار، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 کارشناس، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان هرمزگان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بندرعباس، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: جنگل‌های طبیعی جنوب ایران با شرایط اقلیمی سخت منطقه سازگار شده و پایداری آن‌ها به‌شدت به سلامت و کیفیت خاک وابسته است. حضور گونه‌های درختی با ایجاد تغییر در ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک، به‌ویژه در بوم‌سازگان‌های خشک، نقش حیاتی در بهره‌وری جنگل ایفا می‌کنند. تاج‌پوشش درختان با تجمع مواد مغذی و افزایش فعالیت ریززنده‌ها در زیر خود، کانون‌های پایداری ایجاد می‌کند که وسعت آن با اندازه تاج در ارتباط است. با وجود اهمیت این موضوع، تاکنون پژوهشی جامع پیرامون اثر دو گونه بومی و ارزشمند «گازرخ» و «چوج» بر ویژگی‌های خاک و تعیین شاخص کیفیت خاک (SQI) در رویشگاه‌های صحارا-سندی انجام نشده است. لذا، هدف این پژوهش تبیین تأثیر این گونه‌ها بر خاک و تحلیل علل تغییرات بوم‌شناختی است. نتایج این مطالعه می‌تواند با ارائه دیدگاهی جامع از تعامل گیاه و خاک، مدیران و برنامه‌ریزان را در اتخاذ راهبردهای بهینه برای مدیریت پایدار و حفاظت از این جنگل‌های منحصربه‌فرد یاری دهد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در دو قطعه‌نمونه یک هکتاری در رویشگاه‌های گازرخ (بشاگرد) و چوج (بندرعباس) انجام شد. در هر رویشگاه، ۱۵ درخت به‌طور تصادفی انتخاب و نمونه‌برداری خاک (عمق ۰-۱۵ سانتی‌متر) از زیر تاج و فضای باز (شاهد) در جهت شرق درختان انجام شد. برای هر گونه، نمونه‌های هر سه درخت با هم ترکیب شدند تا در نهایت ۵ نمونه ترکیبی برای هر موقعیت به‌دست آید. نمونه‌ها پس از عبور از الک ۲ میلی‌متری، به دو بخش تقسیم شدند: بخشی در دمای ۲۰- درجه برای سنجش فعالیت میکروبی و بخشی در دمای محیط برای آزمایش‌های فیزیکوشیمیایی نگهداری شدند. پس از اندازه‌گیری ویژگی‌ها با روش‌های استاندارد، نرمال بودن داده‌ها با آزمون شاپیرو-ویلک بررسی شد. مقایسه آماری بین زیر تاج و فضای باز با آزمون تی-مستقل (داده‌های نرمال) یا من-ویتنی‌یو (داده‌های غیرنرمال) انجام شد. در نهایت، شاخص کیفیت خاک (SQI) محاسبه و با روش‌های مذکور تجزیه و تحلیل شد.
یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که در زیر تاج گونۀ گازرخ نسبت به بیرون تاج، مقادیر هدایت الکتریکی (11/2 دسی­زیمنس بر متر)، کربن آلی (89/0 درصد)،‌ نیتروژن کل (089/0 درصد)، فسفر قابل جذب (94/12 میلی­گرم در کیلوگرم)، کلسیم قابل جذب (89/347 میلی­گرم در کیلوگرم)، منیزیم قابل جذب (04/33 میلی­گرم در کیلوگرم) و پتانسیل نیتریفیکاسیون (07/97 میکروگرم نیتروژن نیتریتی آزاد شده در هر گرم خاک خشک در پنج ساعت) و در بیرون تاج گونۀ گازرخ نسبت به زیر تاج، مقدار اسیدیته­ خاک (92/7) اختلاف معنی­دار داشتند. در زیر تاج گونه­های گازرخ و چوج نسبت به بیرون تاجشان به­ترتیب مقادیر پتاسیم قابل جذب (09/843 و 64/289 میلی­گرم در کیلوگرم)، منگنز قابل­ جذب (7/5 و 06/4 میلی­گرم در کیلوگرم)، تنفس پایه (73/1 و 74/0 میلی­گرم دی­اکسید کربن در هر گرم خاک خشک در 24 ساعت) اختلاف معنی­دار داشتند. تنفس برانگیختۀ میکروبی در زیر تاج گونه گازرخ با مقدار (44/11) و در گونۀ چوج در بیرون تاج با مقدار (62/6) (میلی­گرم دی­اکسید کربن در صد گرم خاک خشک در ساعت) اختلاف معنی­دار نشان داد. شاخص کیفیت خاک با مقدار (7) فقط در زیر تاج گونۀ گازرخ در بشاگرد اختلاف معنی­دار نشان داد.
نتیجه‌گیری: براساس یافته‌های این پژوهش، هر دو گونه در رویشگاه­های خود تغییراتی در ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک و نیز شاخص کیفیت خاک ایجاد کردند. این یافته‌ها تأکید می‌کنند که گونه‌های غالب هر رویشگاه بازتابی از برهم‌کنش پیچیده عوامل زیستی و غیرزیستی هستند و خاک به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل محیطی نقش کلیدی در توسعه و پایداری پوشش گیاهی ایفا می‌کند. بنابراین با توجه به اهمیت پایش مداوم خاک، رصد تغییرات ویژگی‌های خاک در بازه‌های زمانی مختلف و انجام بررسی­های دوره‌ای می‌تواند امکان ارزیابی دقیق‌تر روند تغییرات و ارائه اطلاعات قابل اتکا برای مدیریت و حفاظت علمی جنگل‌های صحارا- سندی را فراهم کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of soil quality index in habitats of (Moringa peregrina (Forssk.) Fiori) and (Salvadora persica L.) species in Hormozgan province

نویسندگان [English]

  • Tahereh Alizadeh 1
  • Mohammad Matinizadeh 2
  • Elham Nouri 1
  • Seyed Mousa Sadeghi 3
  • Omid Shayani 4
1 Research expert, Research Division of Forest, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
2 Associate Professor, Research Division of Forest, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
3 Assistant Professor, Research Division of Forest, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
4 Expert, Natural Resources Research Department, Agricultural and Natural Resources Research Center, Hormozgan Province, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Bandar Abbas, I. R. Iran
چکیده [English]

Background and Objective: The natural forests of southern Iran have adapted to the region's harsh climatic conditions over millennia, and their stability is profoundly dependent on soil health and quality. In arid ecosystems, tree species play a vital role in forest productivity by inducing changes in the physical, chemical, and biological properties of the soil. Tree canopies create "islands of fertility" by accumulating nutrients and enhancing microbial activity, the extent of which is directly correlated with canopy size. Despite this importance, no comprehensive study has yet evaluated the impact of two valuable native species, Moringa peregrina and Salvadora persica, on soil characteristics or determined their Soil Quality Index (SQI) within the Saharo-Sindian phytogeographical region. Therefore, this study aims to elucidate the influence of these species on the soil and analyze the drivers of ecological change. The findings provide a comprehensive perspective on plant-soil interactions, assisting managers and planners in adopting optimal strategies for the sustainable management and conservation of these unique forests.
Material and Methods: This research was conducted in two 1-hectare plots within the habitats of Moringa peregrina (Bashagard) and Salvadora persica (Bandar Abbas). In each habitat, 15 trees were randomly selected, and soil sampling (0–15 cm depth) was performed under the canopy and in open spaces (control) facing east. For each species, samples from every three trees were pooled to obtain five composite samples per position. Once sieved (2 mm), the samples were divided into two portions: one stored at -20°C for microbial activity assays and the other at ambient temperature for physicochemical analysis. After measuring soil properties using standard methods, data normality was verified via the Shapiro-Wilk test. Statistical comparisons between under-canopy and open-area positions were performed using independent t-tests (for normal data) or the Mann-Whitney U test (for non-normal data). Finally, the Soil Quality Index (SQI) was calculated and analyzed using the aforementioned statistical methods.
Results: The results indicated that beneath the canopy of Moringa peregrina, electrical conductivity (2.11 dS/m), organic carbon (0.89%), total nitrogen (0.089%), available phosphorus (12.94 mg/kg), available calcium (347.89 mg/kg), available magnesium (33.04 mg/kg), and nitrification potential (97.07 µg NO2-N g⁻¹ dry soil 5h⁻¹) were significantly higher than in open areas, while soil pH (7.92) was significantly higher in the open areas. Beneath the canopies of both M. peregrina and Salvadora persica, significant increases were observed in available potassium (843.09 and 289.64 mg/kg, respectively), available manganese (5.7 and 4.06 mg/kg, respectively), and basal respiration (1.73 and 0.74 mg CO2 g⁻¹ dry soil 24h⁻¹) compared to their respective controls. Substrate-induced respiration (SIR) showed significant differences under the canopy of M. peregrina (11.44 mg CO2 100g⁻¹ dry soil h⁻¹) and in the open areas of S. persica (6.62 mg CO2 100g⁻¹ dry soil h⁻¹). The Soil Quality Index (SQI = 7) showed a significant difference only beneath the canopy of M. peregrina in Bashagard.
Conclusion: This study demonstrates that both species induce significant modifications in the physicochemical and biological soil properties, as well as the Soil Quality Index, within their respective habitats. These findings emphasize that dominant species in each habitat reflect complex interactions between biotic and abiotic factors, with soil acting as a key environmental driver in the development and stability of vegetation cover. Given the importance of continuous soil monitoring, tracking changes in soil characteristics over different time intervals and conducting periodic assessments can provide a more accurate evaluation of ecological trends. Such data offer reliable insights for the scientific management and conservation of Saharo-Sindian forests.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bashagard
  • Bandar Abbas
  • Saharo-Sindian
  • soil physicochemical and biological properties

مراجع

Aislabie, J.; Deslippe, J. R. Soil microbes and their contribution to soil services. In Ecosystem Services in New Zealand: Conditions and Trends; Dymond, J. R., Ed.; Manaaki Whenua Press: Lincoln, New Zealand, 2013; pp 112–161.
Amacher, M. C.; O'Neill, K. P.; Perry, C. H. Soil Vital Signs: A New Soil Quality Index (SQI) for Assessing Forest Soil Health; Res. Pap. RMRS-RP-65WWW; United States Department of Agriculture Forest Service, Rocky Mountain Research Station: Fort Collins, CO, 2007; p 12.
Aponte, C.; Matias, L.; Gonzales-Rodrigues, V.; Castro, J.; Gracia, L. V.; Villar, R.; Marañón, T. Soil nutrients and microbial biomass in three contrasting Mediterranean forests. Plant and Soil 2014, 380 (1), 57–72.
Army Geographical Organization. 1:250000 Maps; Army Geographical Organization: Tehran, Iran, 2004.
Asadian, M.; Hojjati, S. M.; Mohammadzadeh, M.; Nadi, M. Evaluating the response of ecosystems to land-use change using soil quality index: Alandan Forest, Sari. Iranian Journal of Forest 2023, 15 (1), 17–34. (In Persian)
Augusto, L.; Ranger, J.; Binkley, D.; Rothe, A. Impact of several common tree species of European temperate forests on soil fertility. Annals of Forest Science 2002, 59 (3), 233–253.
Bayranvand, M.; Matinizadeh, M.; Sadeghi, S. M.; Alizadeh, T.; Nouri, E.; Darroudi, H. Effect of two species of Prosopis (P. cineraria and P. juliflora) on soil quality in the Saharo-Sindian region of Iran (Case study: Sistan and Baluchestan Province). Journal of Forest and Wood Products 2024, 76 (4), 299–311. (In Persian)
Chavez-Vergara, B.; Merino, A.; Vázquez-Marrufo, G.; García-Oliva, F. Organic matter dynamics and microbial activity during decomposition of forest floor under two native Neotropical oak species in a temperate deciduous forest in Mexico. Geoderma 2014, 235–236, 133–145.
Cherubin, M. R.; Karlen, D. L.; Franco, A. L. C.; Tormena, C. A.; Cerri, C. E. P.; Davies, C. A.; Cerri, C. C. Soil physical quality response to sugarcane expansion in Brazil. Geoderma 2016, 267, 156–168.
Dai, Z.; Liu, G.; Chen, H.; Chen, C.; Wang, J.; Ai, S.; Xu, J. Long-term nutrient inputs shift soil microbial functional profiles of phosphorus cycling in diverse agroecosystems. The ISME Journal 2020, 14 (3), 757–770.
El-Keblawy, A.; Abdelfatah, M. Impact of native and invasive exotic Prosopis congeners on soil properties and associated flora in the arid United Arab Emirates. Journal of Arid Environments 2014, 100, 1–8.
Gallardo, A. Effect of tree canopy on spatial distribution of soil nutrients in a Mediterranean dehesa. Pedobiologia 2003, 47, 117–125.
Ghazan Shahi, J. Soil and Plant Analysis; Ghazan Shahi, J., Transl.; Aizh Publications: Tehran, Iran, 1997; p 272. (In Persian)
Gorgij, R. A.; Tarmian, A.; Nasiriani, S.; Oladi, R. Investigation of some chemical and physical anatomical characteristics of Miswak tree wood (Salvadora persica L.) in Zabol region. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research 2014, 29 (1), 132–141. (In Persian)
Habashi, H. The relationship between microbial respiration and microbial biomass carbon with soil organic matter in different types of mixed beech forests. Forest Research and Development 2015, 1 (2), 135–144.
Hashemi, S. A. S.; Hojati, M.; Hoseiny Nasr, S. M.; Asadyan, M.; Tafazoli, M. Studying soil physical properties and net nitrogen mineralization in plantation and natural stands in Darabkola Forest (Sari). Forest Research and Development 2017, 3 (2), 119–132. (In Persian)
Heydari, M.; Eslaminejad, P.; Valizadeh Kakhki, F.; Mirab-balou, M.; Omidipour, R.; Prévosto, B.; Kooch, Y.; Lucas-Borja, M. B. Soil quality and mesofauna diversity relationship are modulated by woody species and seasonality in semiarid oak forest. Forest Ecology and Management 2020, 473, 118332.
Houba, V. J. G.; Van Der Lee, J. J.; Novozamsky, I. Soil and Plant Analysis—A Series of Syllabi. Part 5b: Soil Analysis Procedures, Other Procedures; Wageningen Agricultural University: Wageningen, The Netherlands, 1995; p 262.
Jafari Haghighi, M. Methods of Soil Analysis: Sampling and Important Physical and Chemical Analyses with Emphasis on Theoretical and Practical Principles; Nedaye Zoha Publications: Tehran, Iran, 2003; p 236. (In Persian)
Jafari, M.; Niknahad, J.; Erfanzadeh, R. Investigating the effects of sorghum cultivation on some soil and vegetation characteristics (Case study: Hossein-Abad region of Qom Province). Desert 2008, 13 (1), 1–12. (In Persian)
Javan, N.; Azreh, K.; Dehghan, Z.; Biglari, H. Oral and dental health from Islamic teachings to large pharmaceutical industries (Case study of Salvadora persica). Islam and Health Journal 2014, 1 (3), 23–34. (In Persian)
Javanshir, K. New species and family for the flora of Iran: Moringa cf. peregrina (Forssk.) Fiori. Journal of Natural Resources of Iran 1993, 46, 31. (In Persian)
Karami Kordalivand, P.; Hosseini, S. M.; Rahmani, A.; Mokhtari, J. Effects of pure and mixed Caucasian alder (Alnus subcordata C. A. Mey.) and eastern cottonwood (Populus deltoides Marsh.) plantations on carbon sequestration and some physical and chemical soil properties. Iranian Journal of Forest and Poplar Research 2015, 23 (3), 402–412. (In Persian)
Keneshloo, H. Moringa peregrina: Hidden treasure in the heart of nature. Iranian Journal of Nature 2016, 1 (1), 48–53. (In Persian)
Kiani, B.; Rahiminia, Q.; Zahedi, M. H. Study of the structure, distribution pattern and regeneration in desert forests of Taradeh region, Kerman. Journal of Desert Management 2010, 15, 85–100. (In Persian)
Kianmehr, A.; Hojjati, S. M.; Kooch, Y.; Ghasemi Aghbash, F. Effect of canopy composition on litterfall rate, respiration and some soil properties in pure and mixed stands of beech and hornbeam. Forest Research and Development 2019, 5 (2), 477–492. (In Persian)
Kimmins, J. P. Forest Ecology: A Foundation for Sustainable Forest Management and Environmental Ethics in Forestry, 3rd ed.; Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 2004; p 611.
Lovett, G. M.; Weathers, K. C.; Arthur, M. A. Control of nitrogen loss from forested watersheds by soil carbon:nitrogen ratio and tree species composition. Ecosystems 2002, 5 (7), 712–718.
Maleki, S.; Pilehvar, B.; Mahmoodi, M. Response of soil microbial respiration to environmental factors of temperature and moisture in five forest types of Zagros (Case study: Armardeh Baneh forests). Forest Research and Development 2023, 9 (2), 275–289. (In Persian)
Matinkia, M.; Pilehvar, B.; Matinfar, H. The effect of afforestation with coniferous and broadleaf species on some chemical and physical properties of soil (Case study: Dorood County Forest Park). Scientific Journal of Natural Ecosystems Research of Iran 2011, 2 (2), 89–97. (In Persian)
McLean, E. O. Soil pH and lime requirement. In Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties; Page, A. L.; Miller, R. H.; Keeney, D. R., Eds.; American Society of Agronomy/SSSA: Madison, WI, 1982; pp 199–224.
Mohanraj, R.; Akil Prasatha, R. V.; Rajasekaran, A. Assessment of vegetation, soil nutrient dynamics and heavy metals in the Prosopis juliflora-invaded lands at semi-arid regions of southern India. Catena 2022, 216, 106374.
Moradinejad, A.; Matinizadeh, M.; Alizadeh, T. Effects of Pistacia atlantica Desf. on some soil properties (Case study: Farak, Tafresh region). Soil Biology Journal 2024, 12 (1), 140–154. (In Persian)
Mozaffarian, V. A. Dictionary of Iranian Plant Names; Farhang-e Moaser Publications: Tehran, Iran, 1997; p 596. (In Persian)
Mukhopadhyay, S. S. Nanotechnology in agriculture: Prospects and constraints. Nanotechnology, Science and Applications 2014, 7, 63–71.
Onyekwelu, J. C.; Mosandl, R.; Stimm, B. Evaluation and state of nutrition of Gmelina arborea plantations in Oluwa and Omo forest reserves, Nigeria. Forest Ecology and Management 2006, 229, 214–227.
Prescott, C. E. The influence of the forest canopy on nutrient cycling. Tree Physiology 2002, 22, 1193–1200.
Reddy, M. P.; Shah, M. T.; Patolia, J. S. Salvadora persica, a potential species for industrial oil production in semiarid saline and alkali soils. Industrial Crops and Products 2008, 28, 273–278.
Sadeghi, S. M.; Keneshloo, H.; Kazeruni, H.; Sadeghi, H. Effects of rainfall storage methods and irrigation interval on survival of Ziziphus spina-christi (L.) Desf., Prosopis cineraria (L.) Druce and Acacia nilotica (L.) Delile in Bushehr Province. Forest Research and Development 2025, 11 (1), 133–148. (In Persian)
Salomon, A. K.; Jørgensen, S. E.; Fath, B. D. What is an ecosystem? In Encyclopedia of Ecology; Elsevier: Oxford, UK, 2008; Vol. 2, pp 1155–1165.
Schedlbauer, J. L.; Miller, J. Edge effects increase soil respiration without altering soil carbon stocks in temperate broadleaf forests. Ecosphere 2022, 13 (6), e4092.
Schinner, F.; Öhlinger, R.; Kandeler, E.; Margasin, R. Methods in Soil Biology; Springer: Berlin, Germany, 1996; p 426.
Shen, Y.; Li, J.; Chen, F.; Cheng, R.; Xiao, W.; Wu, L.; Zeng, L. Correlations between forest soil quality and aboveground vegetation characteristics in Hunan Province, China. Frontiers in Plant Science 2022, 13, 1009109.
Stefanowicz, A. M.; Rożek, K.; Stanek, M.; Rola, K.; Zubek, S. Moderate effects of tree species identity on soil microbial communities and soil chemical properties in a common garden experiment. Forest Ecology and Management 2021, 482, 118902.
Steinitz, B.; Tabib, Y.; Gaba, V.; Gefen, T.; Vaknin, Y. Vegetative micro-cloning to sustain biodiversity of threatened Moringa species. In Vitro Cellular & Developmental Biology–Plant 2009, 45, 65–71.
Talebi, M.; Sagheb-Talebi, K.; Jahanbazi, H. Site demands and some quantitative and qualitative characteristics of Persian oak (Quercus brantii Lindl.) in Chaharmahal and Bakhtiari Province (western Iran). Iranian Journal of Forest and Poplar Research 2006, 14 (1), 67–79. (In Persian)
Tarighat, F. S.; Kooch, Y. The effect of four types of broad-leaved trees on soil C and N storage and mineralization in forest areas of Noor City. Journal of Water and Soil Science 2018, 22 (2), 175–188.
Tarrega, R.; Calvo, L.; Marcos, E.; Taboada, A. Comparison of understory plant community composition and soil characteristics in Quercus pyrenaica stands with different human uses. Forest Ecology and Management 2007, 241, 235–242.
Tiruneh Asaye, Z. Effects of scattered Acacia tortilis (Forssk.) Hayne on soil properties in different land uses in the Central Rift Valley of Ethiopia. Journal of Sustainable Forestry 2017, 36, 164–176.
Walkley, A.; Black, I. A. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science 1934, 37 (1), 29–38.
Zarafshar, M.; Rousta, M. J.; Matinizadeh, M.; Sagheb-Talebi, K.; Alizadeh, T.; Nouri, E.; Bader, M. K.-F. Scattered wild pistachio trees profoundly modify soil quality in semi-arid woodlands. Catena 2023, 224, 106890.
 
پژوهش و توسعه جنگل
دوره 12، شماره 1
خرداد 1405
صفحه 21-40

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار