Journal of Watershed Management Research

fa بررسی پویایی زمانی مشخصه‌های کیفی خاک پس از تغییر کاربری اراضی در حوزه آبخیز چهاردانگه ساری Investigation of temporal dynamics of soil qualitative characteristics after land use change in Chahardangeh watershed, Sari تغيير کاربری اراضی تغيير کاربری اراضی كاربردي Applicable مقدمه: مطالعات زیادی حاکی از آن است که تغییر کاربری اراضی از طریق تغییر در ساختار و عملکرد اکوسیستم، همچنین تأثیر در چرخه بیوشیمیایی، تغییر در خواص خاک سبب تغییر در کیفیت خاک در طول زمان و مکان میشود. در ایران بخصوص در شمال کشور که به دلیل شرایط آب و هوایی و خاکی، قطب کشاورزی محسوب میشود، همواره انواع تغییر کاربری یکی از معضلات انسانی بوده است. در منطقه کیاسر نیز تبدیل اراضی مرتعی به انواع کشت و کار و رهاسازی اراضی کشاورزی تبدیل شده و کم بازده، دیده میشود که برای مدیریت اصولی این اراضی باید سابقه تبدیل و اثرات همه جانبه آن بر محیط شناخته شود. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی پویایی زمانی مشخصه‌های کیفی خاک پس از تغییرکاربری اراضی در شهرستان کیاسر استان مازندران انجام شد. مواد و روشها: جهت انجام این مطالعه، در روستای ارا، کاربری جو با زمان پس از تغییر کاربری کمتر از 10 سال و یک مرتع شاهد، در روستای واوسر، دو کاربری باغ هر کدام با زمان پس از تغییر کاربریین کمتر از 10 و بیشتر از 30 سال، کاربری جو با زمان پس از تغییر کاربری بیشتر از 20 سال و یک مرتع شاهد، روستای اروست با کاربری باغ با زمان پس از تغییر کاربری بیشتر از 30 سال، کاربری جو با زمان پس از تغییر کاربری بیشتر از 30 و یک مرتع شاهد انتخاب شدند. انتخاب کاربری‌ها به گونه‌ای بود که از نظر فیزیوگرافی مخصوصا شیب شرایط مشابهی داشته باشند تا بتوان با ثابت در نظر گرفتن همه شرایط اثر تغییر کاربری اراضی را بر خاک منطقه مورد بررسی و مقایسه قرار داد. در هر کدام از این کاربری‌ها نمونه‌های خاک از دو عمق 15-0 و 30-15 سانتی‌متر با پنج تکرار و از تمام کاربری‌ها در کل 90 نمونه خاک برداشت شد. سپس در آزمایشگاه درصد رس، شن و سیلت، وزن مخصوص ظاهری، وزن مخصوص حقیقی، پایداری خاکدانه، درصد تخلخل خاک، درصد کربن آلی، ترسیب کربن، درصد نیتروژن، ترسیب نیتروژن، فسفر قابل جذب، ماده آلی ذره‌ای و نیتروژن ذره‌ای تعیین شدند. بهمنظور بررسی اثر تغییر کاربری اراضی بر مشخصه‌های کیفی خاک، از آزمون فاکتوریل سه عامله با پنج تکرار استفاده شد. همچنین مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال یک و پنج درصد انجام گردید. کلیه آزمون‌های آماری با استفاده از نرمافزار SPSS نسخه 22 انجام گرفت. یافته ها: نتایج تجزیه واریانس خصوصیات فیزیکی خاک نشان داد که انواع کابری باغ، زراعت جو و مراتع همچنین دو عمق اول و دوم خاک از نظر همه خصوصیات فیزیکی مطالعه شده تفاوت معنیداری در سطح 01/0> P داشتند. زمان پس از تغییر کاربریین مختلف کاربریها از نظر وزن مخصوص ظاهری و حقیقی و درصد تخلخل متفاوت نبودند اما از نظر درصد رس، سیلت و شن، و پایداری خاکدانه متفاوت بودند. اثرات متقابل نوع و زمان پس از تغییر کاربری در عمق خاک به استثنای مورد پایداری خاکدانهها معنادار نشد. در مورد وزن مخصوص حقیقی همه اثرات متقابل معنادار نبود اما در مورد پایداری خاکدانه همه اثرات متقابل معنادار شد. بیشترین مقدار پایداری خاکدانه با میانگین 55 در عمق اول باغ پس از تغییر کاربری بیشتر از 20 سال و کمترین مقدار پایداری خاکدانه در عمق دوم زراعت جو 20 ساله با میانگین 8/16 دیده شد. نتایج تجزیه واریانس خصوصیات شیمیایی خاک نشان داد که اثر نوع کاربری، زمان پس از تغییر کاربری و عمق خاک بر همه ویژگیها در سطح 01/0> P و 05/0> P معنیدار بوده است. اثر متقابل نوع کاربری در عمق، تنها در مورد فسفر معنیدار نشده و اثر متقابل نوع کاربری در زمان پس از تغییر کاربری در مورد همه متغیرهای شیمیایی خاک معنیدار شده است. همه انواع اثرات متقابل در مورد کربن آلی، کربن ترسیب شده، کربن آلی ذرهای و نیتروژن ذرهای معنیدار شده است. در عمق اول، ترسیب کربن به  mg/kg، کربن آلی ذره‌ای به درصد، ترسیب نیتروژن به mg/kg و نیتروژن ذرهای به درصد به ترتیب با میانگین 5/24، 33/0، 24/5 و 013/0 درکاربری باغ با زمان پس از تغییر کاربری بیشتر از 30 سال بیشترین میزان بودند. همچنین در عمق دوم درصد کربن آلی، درصد نیتروژن به ترتیب با میانگین 06/0 و 02/0 در کابری مرتع شاهد برای کشت 30 ساله و درصد فسفر با میانگین 2/16 در کاربری مرتع شاهد برای کشت 20 ساله کمترین مقدار را داشتند. نتیجه گیری: در مطالعه حاضر تغییر کاربری اراضی سبب بهبود پایداری خاکدانه در کاربری‌های باغی با زمان پس از تغییر کاربریین بیشتر از 20 و 30 سال شد. با توجه به اینکه میزان مواد آلی خاک در کاربری باغی بیشترین میزان بود بنابراین افزایش ماده آلی کل موجب بهبود ساختار خاک می‌گردد زیرا ماده آلی یک عامل اتصال هوموسی در تشکیل خاکدانه‌های خاک است. کاربری باغ با زمان پس از تغییر کاربری بیشتر از 30 سال دارای میزان ذخیره و ترسیب کربن و نیتروژن بیشتری نسبت به سایر کاربری‌ها بود. همچنین کربن ‌آلی ذره‌ای به‌‌عنوان بخش ناپایدار کربن آلی خاک سریع‌تر از مشخصه کربن آلی به شیوه مدیریت و تغییر کاربری واکنش نشان داد. به‌طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که بیشترمشخصه‌های فیزیکی شیمیایی خاک با گذشت زمان در کاربری‌‌های باغی پس از تغییر کاربری بهبود یافتند و این نشان می‌دهد که مشخصه‌های کیفی خاک بسته به تغییر شرایط محیطی ناشی از تغییر کاربری مستقل از زمان نیستند. بنابراین پیشنهاد می‌گردد همزمان با درک بهتر واکنش عوامل خاکی به شیوه‌های مدیریتی، در اتخاد استراتژی مدیریتی هر چه بهتر این ویژگی‌های خاکی،  طول زمان مد نظر گیرد. <div style="text-align: justify;">Introduction: Many studies indicated that the land use change through the change in the structure and function of the ecosystem, as well as the effect on the biochemical cycle, and the change in the properties of the soil causes the change in the soil quality over time and space. In Iran, especially in the north of the country, which is considered an agricultural pole due to the climatic and soil conditions, types of land use change have always been one of the human problems. In Kiasar region, it can be seen that the conversion of rangelands to various types of cultivation and the abandonment of agricultural lands after decrease of yield. Therefore, for the principled management of these lands should be known the history of conversion and its comprehensive effects on the environment, so this study was carried out to investigate temporal dynamics of soil quality characteristics after land use change in Kiasar city, Mazandaran province. Materials and methods: For this study, the following sites were selected: in the village of Era – a barley cultivation area (<10 years old) and a control rangeland; two garden land uses (<10 and >30 years old); in the village of Vauser – a barley cultivation area (>20 years old), a control rangeland, and a garden land use (>30 years old); and in Orost village – a barley cultivation area (>30 years old) and a control rangeland. To investigate and compare land use change on the soil properties of the region, the land uses were selected in such a way that they have similar conditions in terms of physiography, especially the slope to can keep all the conditions constant. In each of these land uses, soil samples were taken from two depths of 0-15 and 15-30 cm with five repetitions and a total of 90 soil samples were taken from all land uses. Then, the percentage of clay, sand and silt, bulk density, specific density, aggregate stability, soil porosity percentage, organic carbon percentage, carbon sequestration, nitrogen percentage, nitrogen sequestration, absorbable phosphorus, particulate organic carbon and particulate nitrogen were determined. In order to investigate the effect of land use change on soil quality characteristics, the three-way factorial test with 5 replications was used. Also, comparison of means was done using Duncan's test at one and five percent probability level. All statistical tests were performed using SPSS software version 22. Findings: The results of variance analysis for soil physical properties showed that land use type (garden, barley, and rangeland) and soil depth (first and second layers) had significant effects on all studied physical properties (P < 0.01). However, the time since land use change did not significantly affect bulk density, specific density, or porosity, though it did influence clay, silt, and sand percentages, as well as aggregate stability. The interaction effects between land use type and age were non-significant for all properties except aggregate stability. While none of the interaction effects were significant for specific density, all were significant for aggregate stability. The highest soil aggregate stability (mean = 55) was observed in the first depth of gardens >20 years after land use change, whereas the lowest value (mean = 16.8) occurred in the second depth of 20-year-old barley cultivation. Regarding soil chemical properties, land use type, age, and depth significantly affected all variables (P < 0.01 and P < 0.05). The land use × depth interaction was non-significant only for phosphorus, whereas the land use × age interaction was significant for all chemical variables. All interaction effects were significant for organic carbon, sequestered carbon, particulate organic carbon, and particulate nitrogen. In the first soil depth, the highest values were recorded in >30-year-old gardens: carbon sequestration (24.5 mg/kg), particulate organic carbon (0.33%), nitrogen sequestration (5.24 mg/kg), and particulate nitrogen (0.02%). Conversely, in the second depth, the lowest values were found in 30-year-old control rangelands: organic carbon (0.06%), nitrogen (0.02%), and phosphorus (mean = 16.2 mg/kg in 20-year-old rangelands) Conclusion: In this study, the land use change improved the stability of soil in land uses of more than 20 and 30 years old. The amount of soil organic matter was the highest in garden use, therefore, the increase of total organic matter improves the soil structure, because organic matter is a humic binding factor in the formation of soil particles. The garden use with an age of more than 30 years had more carbon and nitrogen storage and sequestration than other uses. Also, particulate organic carbon, as an unstable part of soil organic carbon, reacted faster than characteristic organic carbon to management and land use change. In general, the results of this research showed that most of the physical and chemical characteristics of the soil improved over time in garden uses after the land use change, and this shows that the qualitative characteristics of the soil depending on the change in caused environmental conditions by the land use change are not independent of time. Therefore, it is suggested that along with a better understanding of the reaction of soil factors to management methods, the length of time should be taken into account in the best possible management strategy of these soil characteristics.</div> پایداری خاکدانه, پویایی زمانی, ترسیب کربن, کربن آلی ذره‌ای, نیتروژن ذره‌ای. carbon sequestration, particulate nitrogen, particulate organic carbon, temporal dynamics, soil particle stability. 0 0 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-948-3&slc_lang=fa&sid=1 leila zandi لیلا زندی zandileila257@yahoo.com 100319475328460016139 100319475328460016139 No Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Zeinab Jafarian زینب حعفریان z.jafarian@sanru.ac.ir 100319475328460016140 100319475328460016140 Yes Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Ataollah Kavian عطااله کاویان a.kavian@sanru.a.cir 100319475328460016141 100319475328460016141 No Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Yahya Kooch یحیی کوچ yahya.kooch@yahoo.com 100319475328460016142 100319475328460016142 No Tarbiat Modares University دانشگاه تربیت مدرس