پاسخ ریخت‌شناسی تَرک‌های سطح خاک به خرداقلیم ایجادشده توسط گزهای دست‌کاشت

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استاد، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: خشک‌شدن دریاچه‌ها و تالاب‌ها در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند دریاچه ارومیه، پیامد تغییر اقلیم و فشارهای انسانی است و منجر به تشکیل بسترهای نمکی ناپایدار و منبع گردوغبارهای مضر می‌شود. استقرار گونه‌های مقاوم به شوری مانند گز (Tamarix ramosissima) به‌عنوان راهبردی برای تثبیت خاک و تعدیل خرداقلیم مؤثر است. خرداقلیم ایجادشده توسط این گیاهان، دما را کاهش داده، نوسانات حرارتی را تعدیل، رطوبت نسبی را افزایش و تبخیر را محدود می‌کند و درنتیجه بر ریخت‌شناسی تَرک‌های سطحی در خاک‌های رسی-شور تأثیرگذار است. چنین تَرک‌هایی علاوه‌بر اختلال در نفوذ آب، تبادل گاز و رشد ریشه، مسیرهایی برای فرسایش بادی ایجاد می‌کنند. با این حال، شناخت تأثیر خرداقلیم گیاهی بر الگوهای تَرک‌خوردگی در این اکوسیستم‌ها ناقص بوده و برای بهینه‌سازی طرح‌های احیایی ضروری است.
مواد و روش: این پژوهش با هدف بررسی تأثیر خرداقلیم ایجادشده توسط درختچه‌های گز دست‌کاشت بر ریخت‌شناسی تَرک‌های سطح خاک در بستر غربی خشک‌شده دریاچه ارومیه طراحی شد. از میان درختچه‌هایی که از سال 1394 کاشته شده‌اند، 60 پایه به‌صورت تصادفی سیستماتیک و با همگونی در ارتفاع، ابعاد تاج و فاصله انتخاب گردید تا حداکثر کنترل عوامل خارجی حاصل شود. با استفاده از داده‌های گلباد ایستگاه‌های سینوپتیک (1328 تا1400)، جهت بادهای غالب منطقه تعیین شد. برای تحلیل ریخت‌شناسی تَرک‌ها، از 15 پایه، در چهار جهت جغرافیایی (شمال، جنوب، شرق، غرب)، دو نقطه نمونه‌برداری، در داخل (در فاصله نصف قطر تاج) و خارج (در فاصله پنج تا هشت متر از طوقه، در فضای میانی مجاورت تاج‌ها)، در نظر گرفته شد. مجموعاً 120 تصویر دیجیتال با وضوح بالا، عمود بر سطح و با فاصله کانونی ثابت ثبت شد. پردازش تصاویر با نرم‌افزار PCAS انجام و شاخص‌های تراکم تَرک (Dc)، نسبت وزنی میانگین مساحت به محیط (AWMARP)، میانگین وزنی بُعد فرکتالی (AWMFRAC) و اتصال‌پذیری ریخت‌شناختی (r) استخراج شدند. این شاخص‌ها با روش‌های آماری در دو محیط (داخل/خارج تاج) و چهار جهت مقایسه گردید تا نقش خرداقلیم و جهت‌گیری فضایی در الگوی تَرک‌خوردگی خاک ارزیابی شود.
یافته‌ها: نتایج پژوهش نشان داد که خرداقلیم تاج‌پوشش درختچه‌های گز تأثیر قابل‌توجهی بر ریخت‌شناسی تَرک‌های سطح خاک در بستر غربی دریاچه ارومیه دارد. در زیر تاج‌پوشش، مقادیر Dc به‌طور میانگین 99/1 درصد، درحالی‌که در خارج از تاج تنها 70/0 درصد بود. همچنین، AWMARP بیش از دو برابر (0375/0 در مقابل 014/0)، AWMFRAC تقریباً 12 برابر (40/1 در مقابل 122/0) و r تقریباً 83 درصد بیش‌تر (293/0 در مقابل 16/0) اندازه‌گیری شد. تجزیه واریانس دوطرفه تأثیر بسیار معنی‌دار موقعیت (داخل/خارج تاج) بر تمام شاخص‌ها (01/0>p) و اثر معنی‌دار جهت فقط برr (01/0>p) را نشان داد؛ هم‌چنین، اثر متقابل جهت و موقعیت بر AWMARP و r معنی‌دار بود (01/0>p)، که بیانگر وابستگی جهتی تأثیر خرداقلیم است. در زیر تاج، بیش‌ترین مقادیر Dc و AWMFRAC در جهات شمال‌شرقی و شمال‌غربی مشاهده شد. آزمون‌های t مستقل و توکی تفاوت بسیار معنی‌دار (01/0>p) را تأیید کردند که در مجموع، Dc حدود 65 درصد، AWMARP بیش از 60 درصد، AWMFRAC تقریباً 91 درصد و r حدود 43 درصد در زیر تاج بیش‌تر بود. تصاویر PCAS نیز به‌صورت بصری نشان دادند که شبکه تَرک‌ها در زیر تاج متراکم‌تر، یکنواخت‌تر و با الگوی چندضلعی نیمه‌منظم است، درحالی‌که در مناطق باز پراکنده، نامنظم و قطعه‌قطعه است. این یافته‌ها مؤید نقش مؤثر خرداقلیم گز در تعدیل فرآیندهای فیزیکی خاک‌های نمکی-رسی است.
نتیجه‌گیری کلی: یافته‌های این پژوهش نشان داد که درختچه‌های گز دست‌کاشت در بستر غربی دریاچه ارومیه با ایجاد خرداقلیم، ریخت‌شناسی تَرک‌های سطح خاک را به‌طور معنی‌داری بهبود می‌بخشند؛ به‌طوری‌که شاخص‌های Dc، AWMFRAC، AWMARP و r در زیر تاج‌پوشش به‌وضوح بالاتر از مناطق باز بودند. این تغییرات منجر به تشکیل شبکه‌ای متراکم، پیچیده و یکپارچه می‌شود که عملکرد هیدرولوژیکی و زیستی خاک را ارتقاء می‌دهد. بیش‌ترین تأثیر در جهت‌های شمال‌شرقی و شمال‌غربی مشاهده شد که احتمالاً ناشی از تعامل خرداقلیم با بادهای غالب و تابش خورشیدی است. از منظر کاربردی، گز فراتر از تثبیت فیزیکی، به‌عنوان مهندس اکوسیستم، زمینه‌ساز احیای اکولوژیکی و کاهش گردوغبار است و شاخص‌های تَرک‌خوردگی می‌توانند معیارهای کمّی اثربخشی طرح‌های احیاء باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Morphological response of soil surface cracks to the microclimate induced by planted Tamarix shrubs

نویسندگان [English]

  • Leila Alizadeh 1
  • Ahmad Alijanpour 2
  • Hossein Kheirfam 3
1 Ph.D. Student of Forestry, Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Urmia University, Urmia, I.R. Iran
2 Professor, Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Urmia University, Urmia, I.R. Iran
3 Associate Professor, Department of Watershed and Rangeland, Faculty of Natural Resources, Urmia University, Urmia, I.R. Iran
چکیده [English]

Introduction and Objective: The desiccation of lakes and wetlands in arid and semi-arid regions, such as Lake Urmia, is driven by climate change and anthropogenic pressures, leading to the formation of unstable saline playas that serve as major sources of harmful dust. Establishing salt-tolerant shrubs like Tamarix ramosissima (tamarisk) is an effective strategy for soil stabilization and microclimate modulation. The microclimate created beneath shrub canopies reduces temperature, buffers thermal fluctuations, increases relative humidity, and limits evaporation, thereby influencing surface crack morphology in saline-clay soils. Such cracks not only disrupt water infiltration, gas exchange, and root growth but also provide pathways for wind erosion. However, knowledge of how plant-induced microclimates affect crack patterns in these ecosystems remains limited, hindering the optimization of ecological restoration efforts.
Materials and Methods: This study assessed the impact of microclimates generated by hand-planted tamarisk shrubs on surface soil crack morphology in the western dried bed of Lake Urmia. Sixty shrubs, planted since 2015, were systematically selected based on uniformity in height, canopy dimensions, and spacing to minimize confounding factors. Prevailing wind directions were determined using synoptic station wind-rose data (1949-2021). From 15 shrubs, high-resolution vertical digital images (n= 120) were acquired at two sampling positions per shrub, beneath the canopy (at half-canopy radius) and outside the canopy (5-8 m from the stem base, in inter-canopy gaps), across four cardinal directions (N, S, E, W). Images were processed using PCAS (Pores and Cracks Analysis System) to extract key morphological indices: crack density (Dc), area-to-perimeter ratio (AWMARP), weighted mean fractal dimension (AWMFRAC), and morphological connectivity (r). Statistical analyses (two-way ANOVA, Tukey’s HSD, independent t-tests) compared indices across canopy conditions and directions.
Results: Shrub microclimates significantly altered crack morphology. Under canopies, mean Dc was 1.99% versus 0.70% in open areas; AWMARP was >2× higher (0.0375 vs. 0.014); AWMFRAC was ~12× greater (1.40 vs. 0.122); and r increased by ~83% (0.293 vs. 0.160). Two-way ANOVA confirmed highly significant effects of canopy position on all indices (p< 0.01), while direction alone significantly affected only r (p< 0.01). Interaction effects (position × direction) were significant for AWMARP and r, indicating directional dependence of microclimate impacts. Maximum Dc and AWMFRAC occurred in the NE and NW directions beneath canopies. Independent t-tests revealed highly significant differences (p< 0.01): Dc (+65%), AWMARP (+>60%), AWMFRAC (+~91%), and r (+~43%) were all higher under canopy. Visual PCAS outputs confirmed denser, more uniform, semi-regular polygonal crack networks beneath canopies, versus sparse, irregular, fragmented patterns in open areas, highlighting the efficacy of tamarisk-induced microclimate in modulating soil physical processes.
Conclusion: Hand-planted tamarisk shrubs substantially enhance surface crack morphology in the western playa of Lake Urmia by fostering structured, dense, interconnected crack networks, thereby improving soil hydraulic and biological functionality. Greatest effects occurred in NE and NW aspects, likely due to interactions between microclimate, prevailing winds, and solar radiation. Functionally, tamarisk acts as an ecosystem engineer, offering more than physical stabilization, by enabling ecological restoration and dust mitigation. Moreover, crack morphological indices serve as valuable quantitative indicators for evaluating restoration effectiveness in arid degraded lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ecological restoration
  • Lake Urmia
  • New-norn ecosystem
  • Soil structural stability
  • Wind erosion