بررسی نقش داغداغان “Celtis caucasica” به‌عنوان درخت تثبیت‌کننده نیتروژن بر خصوصیات خاک زیراشکوب در ذخیره‌گاه جنگلی اردسته دهاقان- اصفهان

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مرتع و آبخیزداری و بیابان، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار، گروه مرتع و آبخیزداری و بیابان، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشیار، گروه خاک شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

درختان تثبیت­کننده نیتروژن یا درختانی که دارای توانایی ترسیب نیتروژن هوا در خاک می­باشند، موجب افزایش میزان مواد آلی در خاک تحت اشکوب خود می­شوند. این درختان با افزودن مقادیر بالایی از نیتروژن به خاک، موجب حاصلخیزی آن شده و نیاز گیاهان متأثر از درختان مذکور و بخصوص خود درخت تثبیت­کننده به این عنصر را تا حد زیادی مرتفع می­سازد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثرات حضور درخت داغداغان با نام فارسی " تادار" و نام علمی“Celtis caucasica” بر حاصلخیزی خاک و گیاهان تحت اشکوب، در ذخیره­گاه جنگلی اردسته واقع در شهرستان دهاقان از توابع استان اصفهان، به اجرا درآمد. برای انجام این مطالعه، نمونه­برداری خاک تحت تسلط تاج پوشش داغداغان و نمونه­ی شاهد، در سه عمق 0-20، 20-40 و 40-60 سانتی­متری در قالب طرح آزمایشی بلوک​های کامل تصادفی انجام شد. سپس پارامترهای آهک، pH، EC، کربن آلی، نیتروژن معدنی و نیتروژن کل خاک تحت اشکوب اندازه­گیری شد. همچنین آنالیز گیاه محک به لحاظ بررسی اثرات درخت مورد مطالعه بر میزان نیتروژن کل، پروتئین و تولید گیاهان زیراشکوب در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان داد که مقادیر آهک، نیتروژن معدنی، درصد نیتروژن کل در خاک و درصد کربن آلی بعلاوه نیتروژن کل، پروتئین و تولید گیاه محک در عمق 0-20 سانتی­‌متری خاک تحت اشکوب داغداغان، بیشترین مقدار را داشته و با افزایش عمق، از میزان آنها کاسته شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The role of Hackberry "Celtis caucasica" as nitrogen-fixing trees on understory’s soil properties in reserved area in Ardasteh-Dehaghan in Isfahan

نویسندگان [English]

  • Somayeh Dehnavi 1
  • Seyyed Hamid Matinkhah 2
  • Farshid Nourbakhsh 3
1 MSc Graduate, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Isfahan ‎Industrial University, Isfahan, I.R. Iran
2 Assistant Professor, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Isfahan ‎Industrial University, Isfahan, I.R. Iran.‎
3 Associate professor, Department of Pedology, Faculty of Agriculture, Isfahan Industrial University, Isfahan, I.R. ‎Iran.‎
چکیده [English]

Nitrogen-fixing trees (NFT) or trees that have the ability to sequestrate nitrogen in soil, could increase organic matter in the understory’s soil. These trees can increase fertility of soil by adding large amount of nitrogen to soil and also supply necessity of the understory’s plants or NFTs to this element. This study was conducted to investigate the role of “Celtis caucasica” as nitrogen-fixing tree on understory’s soil fertility and plants in a reserved area called Ardasteh-Dehaghan at Isfahan province of Iran. For this reason, soil sampling was made from two locations (the tree’s understory and outside it or control) and three depths from soil surface (0-20, 20-40 and 40-60 cm) under the randomized complete blocks statistical design. The studied soil properties consisted of: pH, EC, CaCO3, organic carbon, mineral nitrogen, total nitrogen and particle density. Furthermore, a criterion plant from the tree’s understory was analyzed at laboratory scale to test effects of the trees on amount of total nitrogen, protein and plant production. Results showed that the greatest amounts of soil’s lime, mineral nitrogen and total nitrogen as well as the criterion plant’s organic carbon, total nitrogen, protein and production was gained at soil depth of 0-20 cm of the hackberry’s understory. These amounts were reduced as soil depth increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • criterion plant
  • Soil fertility
  • pH
  • EC
  • CaCO3
  • Organic carbon

فصلنامة علمی - پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران

جلد 21  شمارة 4، صفحة 653-643، (1392)

 

بررسی نقش داغداغان “Celtis caucasica” به‌عنوان درخت تثبیت‌کننده نیتروژن بر خصوصیات خاک زیراشکوب در ذخیره‌گاه جنگلی اردسته دهاقان- اصفهان

 

سمیه دهنوی1*، سیدحمید متین­خواه2 و فرشید نوربخش3

1*- نویسنده مسئول، کارشناس ارشد، گروه مرتع و آبخیزداری و بیابان، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان. پست‌الکترونیک: somayehdehnavi12@gmail.com

2- استادیار، گروه مرتع و آبخیزداری و بیابان، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3- دانشیار، گروه خاک­شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

تاریخ دریافت: 14/12/91                                                              تاریخ پذیرش: 15/4/92

 

چکیده

درختان تثبیت­کننده نیتروژن یا درختانی که دارای توانایی ترسیب نیتروژن هوا در خاک می­باشند، موجب افزایش میزان مواد آلی در خاک تحت اشکوب خود می­شوند. این درختان با افزودن مقادیر بالایی از نیتروژن به خاک، موجب حاصلخیزی آن شده و نیاز گیاهان متأثر از درختان مذکور و بخصوص خود درخت تثبیت­کننده به این عنصر را تا حد زیادی مرتفع می­سازد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثرات حضور درخت داغداغان با نام فارسی " تادار" و نام علمی“Celtis caucasica” بر حاصلخیزی خاک و گیاهان تحت اشکوب، در ذخیره­گاه جنگلی اردسته واقع در شهرستان دهاقان از توابع استان اصفهان، به اجرا درآمد. برای انجام این مطالعه، نمونه­برداری خاک تحت تسلط تاج پوشش داغداغان و نمونه­ی شاهد، در سه عمق 0-20، 20-40 و 40-60 سانتی­متری در قالب طرح آزمایشی بلوک​های کامل تصادفی انجام شد. سپس پارامترهای آهک، pH، EC، کربن آلی، نیتروژن معدنی و نیتروژن کل خاک تحت اشکوب اندازه­گیری شد. همچنین آنالیز گیاه محک به لحاظ بررسی اثرات درخت مورد مطالعه بر میزان نیتروژن کل، پروتئین و تولید گیاهان زیراشکوب در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان داد که مقادیر آهک، نیتروژن معدنی، درصد نیتروژن کل در خاک و درصد کربن آلی بعلاوه نیتروژن کل، پروتئین و تولید گیاه محک در عمق 0-20 سانتی­‌متری خاک تحت اشکوب داغداغان، بیشترین مقدار را داشته و با افزایش عمق، از میزان آنها کاسته شد.

 

واژه‌های کلیدی: حاصلخیزی خاک، اسیدیته، هدایت الکتریکی، آهک، کربن آلی، گیاه محک

 


مقدمه

نیتروژن بعد از کربن یکی از مهمترین عناصر مورد نیاز گیاهان و جانوران است. مقدار نیتروژن در گیاهان مختلف بین 1 تا 10 درصد متغیر است. بنابراین می‌توان کمبود نیتروژن را محدودیت عمده برای عملیات اصلاح و احیای طبیعی در مناطق آسیب‌دیده محسوب کرد. فرم قابل جذب نیتروژن برای گیاهان نیتروژن معدنی یا نیترات می­باشد که به صورت شیمیایی و طبیعی تهیه می­شود. از آنجا که در مناطق جنگلی و مرتعی استفاده از کودهای شیمیایی علاوه بر مضرات شناخته شده­ی آنها، از نظر اقتصادی توجیهی ندارد، استفاده از کودهای نیتروژنی طبیعی توجه دست­اندرکاران امر احیای مناطق جنگلی و مرتعی آسیب­دیده را به خود جلب کرده­است. کودهای نیتروژنی طبیعی از طریق مدفون­کردن اندامهای گیاهی (کود سبز) و یا کشت گیاهان تثبیت‌کننده نیتروژن، به خاک افزوده می­شوند. استفاده از درختان، درختچه­ها و بوته­های تثبیت‌کننده نیتروژن، نیترات مورد نیاز گیاهان را در بازه زمانی طولانی‌تری نسبت به کودهای شیمیایی اما با حذف مضرات آنها تولید می­کند.

کشت درختان تثبیت‌کننده­ی نیتروژن در مناطقی که شرایط خاص رویشگاهی آنها را داشته باشد، با توجه به چندمنظوره بودن این درختان، علاوه بر برطرف­کردن نیازهای بومیان ساکن در منطقه از لحاظ چوب، الوار، موادغذایی، بادشکن، سایه برای محصولات سایه­پسند و بسیاری منافع دیگر، میزان قابل توجهی نیتروژن رایگان را در سطوح قابل دسترس خاک ذخیره می­نماید که خود موجب توسعه­ی پایدار در منطقه خواهد شد. کشت این درختان در میان درختان غیر تثبیت­کننده موجب رشد سریع­تر درختان همراه و گیاهان تحت اشکوب آنها می­شود. دلیل اصلی استفاده از ترکیب مخلوط گونه­های تثبیت‌کننده و گونه­های غیر تثبیت‌کننده نیتروژن، افزایش میزان نیتروژن در دسترس برای محصول اصلی یا گونه­های همراه می­باشد. البته چرخه نیتروژن از طریق تجزیه لاشبرگ و پس از آن از طریق معدنی­شدن نیتروژن امکان­پذیر می­گردد.

به‌منظور بررسی تأثیرات حضور درختان تثبیت‌کننده نیتروژن، مطالعات بسیاری انجام شده که مبیّن همین مطلب می­باشند. در مطالعه ای که توسط Singh et al. (2010) بر روی کشت مخلوط درختان تثبیت­کننده و غیر تثبیت­کننده­ی نیتروژن انجام شد، به این نتیجه رسیدند که بالاترین تولید زی­توده خالص و مواد غذایی ضروری، بوسیله درختان تثبیت­کننده نیتروژن ایجاد و در واقع مواد مغذی شامل پتاسیم، فسفر، نیتروژن، کلسیم و منیزیم، از طریق این درختان به خاک منطقه افزوده شده است. همچنین David et al. (2006) نیز گزارش کردند که کشت آمیخته گونه‌های تثبیت­کننده نیتروژن و اکالیپتوس، باعث بهبود در چرخه مواد مغذی، حاصلخیزی خاک، تولید بیومس، افزایش سرعت تجزیه مواد، تولید محصولات فرعی و جلوگیری از آفات و بیماری‌ها خواهد شد.

در مقایسه­ی انجام شده توسط Hosseini & Sayyad (2005)، از نظر عناصر غذایی موجود در برگ‌های مرده و زندهتوسکای ییلاقی (به‌عنوان درخت تثبیت‌کننده­ی نیتروژن) با صنوبر دلتوییدس در جنگلکاری‌های خالص و آمیخته، مشاهده شد که نیتروژن موجود در برگ‌های توسکا بیشتر از صنوبر بوده و برگ‌های صنوبر در تیمارهای آمیخته با توسکای ییلاقی، نیتروژن بیشتری را در مقایسه با کشت خالص صنوبر نشان دادند. به علاوه، Naiminia et al. (2011) نیز بر روی دو گونه درختی تثبیت‌کننده نیتروژن با نام­های کرت و کهور پاکستانی مطالعه­ای انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که کشت این درختان در زمین‌های تخریب­شده می‌تواند باعث بهبود قابل­توجهی در میزان نگهداشت کربن و نیتروژن در خاک و در نتیجه سبب احیاء اکوسیستم‌ها شود. آنها میزان نیتروژن معدنی انتقال یافته از درختان کرت و کهور پاکستانی به خاک را حدود 3 تا 7 برابر خاک عاری از این درختان تخمین زدند.

کشت گونه­های درختی، درختچه­ای و مرتعی تثبیت‌کننده نیتروژن موجود در کشور و معرفی آنها به مناطق مناسب رویشگاهی تا حد بسیار زیادی در بهبود شرایط مراتع و جنگلها مثمر ثمر واقع خواهد شد. تحقیقات انجام شده در این زمینه مهر تأییدی بر این ادعا بوده و شالوده­ی تحقیق حاضر را تشکیل داده است. این مطالعه به بررسی اثرات داغداغان به‌عنوان درخت تثبیت­کننده نیتروژن بر خصوصیات مختلف شیمیایی و فیزیکی خاک متأثر از درخت و همچنین بررسی­های آزمایشگاهی میزان انتقال نیتروژن تثبیت­شده در خاک به گیاهان رشدیافته بر روی آن اختصاص یافته است.

 

مواد و روش‌ها

منطقه مورد مطالعه

این تحقیق در تنها ذخیره­گاه جنگلی استان اصفهان واقع در 10 کیلومتری شهرستان دهاقان در مکانی به نام اردسته انجام شده است. این ذخیره­گاه جنگلی به مساحت 262 هکتار (12 هکتار محدوده هسته مرکزی و 250 هکتار محدوده ضربه­گیر) و گونه اصلی آن داغداغان و گونه همراه زرشک و زالزالک می­باشد. طول جغرافیایی منطقه در مقیاس UTM از 556700 تا 560300 و عرض جغرافیایی UTM از 3530100 تا 3532800 و ارتفاع از سطح دریا 2000 متر می­باشد. این منطقه براساس روشهای دومارتن و گوسن، جزو مناطق خشک و نیمه­خشک کشور به حساب می­آید و متوسط بارندگی سالانه محدوده طرح 67/277 میلی­متر می­باشد. منطقه حفاظت شده در فواصل مابین رشته‌کوه­های زاگرس قرار گرفته و از مزیت تجمع آب در میان سنگها بهره برده است. در این شرایط نهالها با شکستن سنگها راه خود را به بیرون پیدا کرده­اند. محدوده مورد نظر دارای تیپ‌های کوه، دشت‌های دامنه‌ای و واریزه‌ها است که برای طرح‌های دیم­کاری و نیز حفظ ذخایر جنگلی مناسب است. در حال حاضر تراکم داغداغان در هسته مرکزی حدود 25 درصد تخمین زده شده است.

 

 

 

شکل1- موقعیت منطقه مورد بررسی در استان اصفهان و شهرستان دهاقان

 

شکل2- ذخیره­گاه جنگلی اردسته در شهرستان دهاقان استان اصفهان

 


گونه درختی مورد مطالعه

داغداغان از نظر تاکسونومی دارای 100 گونه و متعلق به خانواده (Ulmaceae) یا (Elm Family) می­باشد. مطالعه حاضر بر روی داغداغان با نام علمی (Celtis caucasica Willd. نام انگلیسی(Caucasian Nettle Tree) و نام فارسی "تادار" یا "درخت تا" که در سال 1806 توسط Carl Ludwig von Willdeno) شرح داده شده، انجام شده است. ارتفاع درخت حداکثر تا 15 متر، پوست تنه خاکستری همراه با لکه­های سفید، شاخه­های جوان دارای کرکهای اندک و یا تقریبا بدون کرک و میزان جوانه­زنی آن معمولا خوب است. چوب درخت خیلی سخت، ارتجاعی، بادوام و با کیفیت بالاست و سوختی عالی به حساب می­آید. این گیاه برگریز است و مناطق آفتابی تا نیمه سایه­دار را ترجیح می‌دهد و دماهای پایین‌تر از 3/23 درجه سانتی­گراد را می­تواند تحمل کند. در خاکهای اسیدی، بازی، مرطوب، خشک و شنی یا لومی که به طور متوسط یا کاملا مرطوبند، رشد می­کند. این گیاه متعلق به بخش کوهستانی منطقه ایران- تورانی و منطقه زاگرسی (گرگان، مازندران، گیلان، آذربایجان، کرمانشاه، لرستان، اصفهان، کهکیلویه و بویراحمد، بختیاری، فارس، خراسان، سمنان و تهران) می­باشد.

گیاهان این جنس برای استقرار کندوهای عسل بطور قابل توجهی مقاوم هستند، تثبیت نیتروژن را به روش همیاری انجام می­دهند و علوفه مناسبی برای فصول خشک تولید می­کنند. درخت داغداغان روی خاک‌های واریزه‌ای و صخره‌­ای رشد کرده و ریشه‌های عمیق آن، در شکاف سنگ‌ها نفوذ و آنها را متلاشی می‌کند، ازاین‌رو در آبخیزداری و ایجاد پوشش گیاهی در نقاط سنگلاخی کاربرد دارد. دیر بازده بودن آن را می­توان به‌عنوان تنها محدودیت کشت محسوب نمود.

 

نمونه­برداری از خاک

داغداغان در این منطقه صرف‌نظر از نهالهای رشد­یافته در چند سال اخیر، دارای بیش از 60 پایه همسن می­باشد که تعداد 5 پایه را انتخاب و از خاک تحت اشکوب آنها در سه عمق 0-20، 20-40 و 40-60 سانتی­متری نمونه­برداری انجام شد. نمونه­برداری از طریق حفر پروفیل در خاک تحت اشکوب درخت و با فاصله­ای مناسب از درخت (تقریباً100 متر) که هرگز تحت تأثیر برگهای درخت قرار نگرفته، به‌عنوان خاک شاهد یا کنترل انجام گردید. از آنجا که نمونه­برداری در فصل زمستان و دی ماه انجام شد، مورد فوق به خوبی مدنظر قرار گرفته است. بنابراین در نهایت با 5 پروفیل با سه عمق نمونه­برداری در پای هر درخت و 5 پروفیل با سه عمق نمونه­برداری معادل در خاک شاهد، در نهایت 30 نمونه خاک به آزمایشگاه منتقل گردید.

 

 

 

شکل3- داغداغان (تادار)

 


انجام آزمایش‌ها

در راستای بررسی خصوصیات فیزیکی خاک منطقه، ابتدا بافت خاک شناسایی گردید و بعد فاکتورهای EC توسط دستگاه هدایت­سنج­اهم­متر و pH به روش پتانسیومتری  مورد اندازه­گیری قرار گرفتند.

درصد آهک از رابطه 1 محاسبه گردید:

(1)  

و : نرمالیته و حجم اسید مصرفی (cc)

VA و VB: نرمالیته و حجم سود مصرفی (cc)

eq: اکی والان گرم آهک

W: وزن خاک خشک (g)

سپس درصد کربن آلی به روش واکلی بلک و توسط رابطه 2 محاسبه شد:

(2)

 

و : نرمالیته و حجم بی کرومات پتاسیم مصرفی (cc)

VA و VB: حجم فروسولفات مصرفی برای نمونه و شاهد (cc)

eq c: اکی والان گرم کربن

میزان نیتروژن معدنی بوسیله عصاره‌گیری با KCL و بر حسب mg N kg-1 از طریق رابطه3 محاسبه گردید:

(3)

 

Na و Va: نرمالیته و حجم اسید مصرفی برای نمونه (cc)

S: وزن نمونه (g)

V: حجم عصاره (cc)

محاسبه درصد نیتروژن کل خاک از روش کلدال یا اکسیداسیون تر و از رابطه5 انجام شد. پس از انجام آزمایش‌های مربوط به خاک، به منظور بررسی آزمایشگاهی میزان انتقال نیتروژن از درختان تثبیت­کننده نیتروژن به گیاهان متأثر از آنها، گیاه "شاهی یا ترتیزک" با نام علمی “Lepidium sativum که دارای رشد سریع می­باشد به‌عنوان گیاه محک انتخاب و در گلخانه بر روی خاک برداشت شده از تحت اشکوب درخت داغداغان و خاک شاهد کاشته شد. در نهایت به‌منظور برآورد میزان نیتروژن انتقال یافته و میزان تأثیر آن بر تولید گیاه مورد نظر در مقایسه با گیاه محک کشت­شده بر خاک شاهد، درصد پروتئین موجود در گیاه محک تعیین و بعد میزان تولید گیاه محک از طریق رابطه4 محاسبه گردید:

(4) 

 

*100

DM: درصد ماده خشک گونه گیاهی

WD: وزن خشک گونه (g)

WL: وزن تر گونه (g)

درصد نیتروژن کل در گیاه محک همانند نمونه خاک به روش کلدال یا اکسیداسیون تر و از طریق رابطه5 محاسبه شد:

(5)

 

T و B: حجم اسید سولفوریک مصرفی برای نمونه و شاهد (cc)

N: نرمالیته اسید سولفوریک

  : وزن یک الی والان گرم نیتروژن

 

تجزیه و تحلیل آماری

اعداد و ارقام حاصل از مراحل مختلف آزمایش، در نرم افزار SAS وارد و از طریق طرح فاکتوریل در قالب بلوک کامل تصادفی با بکارگیری آزمون دانکن، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. عمق­های متناظر در زیراشکوب و شاهد نیز توسط آزمون T-test به‌منظور بررسی اختلافات موجود بین پارامترهای اندازه­گیری شده، دو به دو مقایسه شدند.

 

نتایج

نتایج بدست‌آمده از نمونه­های خاک برداشت شده، در دو شرایط حضور درخت و عدم حضور درخت (خاک شاهد) و همچنین در عمق­های مختلف 0-20، 20-40 و 40-60 سانتی­متری مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. به‌منظور بررسی بافت خاک منطقه مورد مطالعه در هر سه عمق نمونه­برداری درصد ذرات موجود در خاک و کلاس بافت خاک منطقه تعیین گردید (جدول1) و بعد در مثلث بافت خاک قرار گرفت. نتایج نشان داد که بافت خاک در عمق‌های 0-20 و 20-40 سانتی­متری loamو در عمق 40-60 سانتی­متری clay loam بوده است.

 

 


جدول1- درصد ذرات موجود در بافت خاک منطقه مورد مطالعه

ذرات شن%

ذرات سیلت%

ذرات رس%

 

 

شاهد

زیراشکوب

شاهد

زیراشکوب

شاهد

زیراشکوب

 

 

23/46

41/52

74/39

23/37

99/13

22/24

0-20

عمق‌های نمونه‌برداری

56/45

29/51

6/35

9/21

85/23

81/26

20-40

85/34

79/49

13/35

91/19

02/28

3/30

40-60

                 

 

 

بررسی تأثیر حضور و عدم حضور پوشش گیاهی داغداغان بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک که به مقایسه خاک تحت اشکوب داغداغان و خاک شاهد پرداخته، نشان داد که تمام پارامترهای اندازه­گیری شده در خاک تحت اشکوب بیشتر از خاک شاهد بوده­اند و در سطح اطمینان 1/0 درصد معنی­داری مشاهده شد (جدول2). در بررسی تأثیر افزایش عمق بر میزان پارامترهای اندازه­گیری شده، تمام پارامترها نسبت به عمق دارای تغییرات بسیاری بوده­اند که تقریباً در تمامی پارامترها (بجز آهک و EC) تفاوت معنی­داری در سطح اطمینان 1/0 درصد مشاهده شد (جدول3).

در بررسی اعماق متناظر به لحاظ بررسی میزان تغییرات در اعماق مختلف نمونه­برداری بین خاک شاهد و خاک تحت اشکوب داغداغان، تنها دو پارامتر آهک در عمق40-60 سانتی­متری و pH در هر سه عمق نمونه‌برداری، میانگین بدست آمده در خاک تحت اشکوب از خاک شاهد کمتر بوده و در دیگر پارامترها این میزان بیشتر می­باشد (جدول4). از طریق آزمون دانکن میزان تأثیر عمق بر پارامترهای اندازه­گیری شده مورد مقایسه قرار گرفت که در همه پارامترها بجز درصد نیتروژن موجود در گیاه محک و آهک، در هر سه عمق نمونه­برداری اختلاف معنی­دار مشاهده شد (جدول5).

 

 

جدول2- تجزیه واریانس تأثیر حضور و عدم حضور پوشش گیاهی بر پارامترهای مورد اندازه­گیری

p

F value

میانگین مربعات

پارامترها

0001/0

96/37

949/285 ***

درصد آهک

0001/0

34/3079

55223/1 ***

pH

0002/0

78/19

00684/0 ***

 دسی زیمنس بر مترEC

0001/0

04/1932

32889/1 ***

درصد کربن آلی

0001/0

83/729

88/2993 ***

نیتروژن معدنی (mg N/kg)

0001/0

38/1807

38149/0 ***

درصد نیتروژن کل

0001/0

74/921

4519/0 ***

درصد نیتروژن گیاه محک

0001/0

5/15259

613/197 ***

درصد پروتئین گیاه محک

0001/0

82/5814

59/6945 ***

تولید گیاه محک (g/cm2)

*** نشان‌دهنده­ی معنی­داری در سطح اطمینان 1/0 درصد می­باشد.

 

جدول3- تجزیه واریانس تأثیر عمق­های نمونه­برداری بر پارامترهای مورد اندازه­گیری

p

F value

میانگین مربعات

پارامترها

3914/0

98/0

408/7 ns

درصد آهک

0001/0

23/197

09942/0 ***

pH

3024/0

27/1

00044/0 ns

 دسی زیمنس بر مترEC

0001/0

21/1577

08483/1 ***

درصد کربن آلی

0001/0

23/555

66/2277 ***

نیتروژن معدنی (mg N/kg)

0002/0

4/1095

23121/0 ***

درصد نیتروژن کل

0001/0

99/201

09903/0 ***

درصد نیتروژن گیاه محک

0001/0

6/86

121/1 ***

درصد پروتئین گیاه محک

0001/0

84/1061

33/1268 ***

تولید گیاه محک (g/cm2)

*** نشان‌دهنده­ی معنی­داری در سطح اطمینان 1/0 درصد می­باشد.

 

جدول4- کمیت پارامترهای اندازه­گیری شده در سطوح مورد بررسی

40-60

20-40

0-20

 

شاهد

زیراشکوب

شاهد

زیراشکوب

شاهد

زیراشکوب

 

6/40 a

2/38 b

68/35 b

2/40 a

31 b

9/46 a

درصد آهک

89/7 a

48/7 b

92/7 a

52/7 b

87/7 a

24/7 b

pH

44/0 b

78/0 a

49/0 b

72/0 a

5/0 b

73/0 a

 دسی زیمنس بر مترEC

1/0 b

15/1 a

1/0 b

46/1 a

34/0 b

93/1 a

درصد کربن آلی

7/16 b

85/46 a

7/14 b

89/93 a

37/14 b

97/110 a

نیتروژن معدنی (mg N/kg)

13/0 b

33/0 a

23/0 b

48/0 a

26/0 b

64/0 a

درصد نیتروژن کل

34/0 b

27/1 a

37/0 b

6/1 a

35/0 b

67/1 a

درصد نیتروژن گیاه محک

98/1 b

17/6 a

17/2 b

58/12 a

07/2 b

51/16 a

درصد پروتئین گیاه محک

42/15 b

5/44 a

97/16 b

51/59 a

64/21 b

33/76 a

تولید گیاه محک (g/cm2)

               

حروف مشترک در جدول نشان‌دهنده­ی عدم اختلاف معنی­دار می­باشد.

 


جدول5- آزمون دانکن اثر عمق بر کمیت پارامترهای اندازه­گیری شده

 

عمق‌های نمونه‌برداری (cm)

 

 

40-60

20-40

0-20

 

77/38 a

33/34 a

96/38 a

درصد آهک

56/7 c

68/7 b

72/7 a

pH

61/0 b

59/0 b

63/0 a

 دسی زیمنس بر مترEC

64/0 c

78/0 b

13/1 a

درصد کربن آلی

64/50 c

95/60 b

7/99 a

نیتروژن معدنی (mg N/kg)

33/0 c

42/0 b

53/0 a

درصد نیتروژن کل

8/0 a

85/0 a

01/1 a

درصد نیتروژن گیاه محک

07/4 c

38/7 b

29/9 a

درصد پروتئین گیاه محک

97/29 c

24/38 b

98/48 a

تولید گیاه محک (g/cm2)

حروف مشترک در جدول نشان‌دهنده­ی عدم اختلاف معنی­دار می­باشد.

 


بحث

در مطالعه انجام شده، در بیشتر موارد مقادیر پارامترهای اساسی و تأثیرگذار بر رشد گیاه در خاک تحت اشکوب داغداغان بیشتر از خاک شاهد بوده است که نشان‌دهنده تأثیر فوق‌العاده درخت تثبیت‌کننده نیتروژن بر حاصلخیزی خاک می­باشد. در مقایسه­ای که بین خاک تحت اشکوب و شاهد از نظر میزان pH انجام شد، این پارامتر در خاک تحت اشکوب کمتر از خاک شاهد و با افزایش عمق و با فاصله گرفتن از درخت در حال افزایش بود. نتایج حاصل از تحقیقات Pandey & Singh (2000) نیز این مطلب را تأیید می­نماید. اندازه‌گیری EC در خاک شاهد و تحت اشکوب نشان داد که حضور پوشش گیاهی به‌ویژه درختان با ریشه‌های گسترده عمیق و سطحی همانند داغداغان، در ایجاد تخلخل مناسب در خاک مؤثر بوده و املاح و نمکهای موجود در سطح خاک را به سطوح پایین­تر هدایت می­کنند.

تجزیه و تحلیل داده­های مربوط به خصوصیات شیمیایی خاک شامل درصد کربن آلی، درصد نیتروژن کل خاک و میزان نیتروژن معدنی مبین بالاتر ­بودن مقادیر این پارامترها در خاک تحت اشکوب نسبت به خاک شاهد به‌ویژه در عمق 0-20 سانتی­متری بوده و با افزایش عمق کاهش یافته است که به نوعی نشان‌دهنده تأثیر فوق‌العاده لاشبرگ­ها بر خاک تحت تاج درخت می­باشد. در تحقیقی مشابه توسط Parotta (1992)، ضمن تأیید نتایج مطالعه حاضر و بیان این که درختان تثبیت‌کننده نقش بافر را برای جلوگیری از آبشویی ایفا می­کنند، تأکید کرد که برای حصول چنین نتیجه­ای، شرایط یکسان از نظر میزان فسفر در دسترس و کاتیون­های تبادلی بین خاک شاهد و تحت اشکوب باید فراهم باشد. همچنین Pandey & Singh (2000) نیز مطالعه دیگری بر روی نیتروژن معدنی و نیتروژن کل در خاک تحت تسلط تاج پوشش درختان تثبیت‌کننده نیتروژن و فضای باز انجام دادند و نتایج مشابهی را در عمق 0-10 سانتی­متری بدست آوردند.

مقایسه میزان تولید، درصد پروتئین و درصد نیتروژن کل گیاه محک کشت شده بر روی خاک تحت اشکوب و خاک شاهد نیز نشان‌دهنده بالاتر بودن میزان این پارامترها در خاک تحت اشکوب داغداغان نسبت به خاک شاهد و کاهش مقادیر این پارامترها با افزایش عمق بود و در واقع با توجه به این که آزمایش‌ها مربوط به گیاه محک، بعد از آزمایش مربوط به خاک انجام شده، قابل پیش­بینی بود. در طی مطالعه­ای توسط Simmons et al.(2008)  در این زمینه، تأیید کردند که نیتروژن در دسترس و تولید گیاهان تحت اشکوب به‌ترتیب 36 درصد و بیش از 200 درصد بیشتر از زمینهای باز و بدون درخت بوده است.

در مجموع با توجه به نتایج حاصل و با علم به اثرات مفید حضور درختان در عرصه­های مختلف، پیشنهاد می‌شود در مناطقی که در دست احیاء و اصلاح می­باشند، از درختان چند منظوره به‌ویژه گونه­های تثبیت‌کننده نیتروژن همانند داغداغان استفاده گردد. زمینهایی که در گذشته به‌عنوان جنگل محسوب می­شده­اند، بسیار مستعد آبشویی و فرسایش می­باشند. این درختان در طی فرایندی به نام تثبیت بیولوژیکی نیتروژن یا Biological Nitrogen Fixation، موجب افزودن مقادیر فراوان نیتروژن به خاک تحت تسلط تاج پوشش خود شده و عناصر مورد نیاز گیاهان مرتعی و نهالهای نورسته درختان دیگر را در اختیار آنها قرار می­دهد.

 

سپاسگزاری

از استادان گرانقدر دکتر سیدحمید متین­خواه و دکتر فرشید نوربخش به دلیل مساعدت و همراهی آنها در مراحل انجام تحقیق، تقدیر و تشکر می­گردد. همچنین از زحمات داوران محترم نیز قدردانی می‌شود.

 

منابع مورد استفاده

References

- David, I. F., Annette, L. C. and Jerome, K. V., 2006. Mixed-species plantations of Eucalyptus with nitrogen-fixing trees. Forest Ecology and Management, 233: 211-230.

- Hosseini, M. and Sayyad, A., 2006. Plantations supply and return of nutrients in pure and mixed Alnus subcordata and Populus deltoids. Environmental Studies, 93: 38-102

- Naiminia, M., Matinkhah, S.H. and Noorbakhsh, F., 2011. The role of present NFTs Species in Preventing of Desertification trends, A Case study in Khuzestan province. MSc thesis of range management, Department of natural resources,Isfahan University of Technology.

- Pandey, C. B. and Singh, A. K., 2000. Soil properties under Acacia nilotica trees in a traditional agroforestry system in central India. Agroforestry Systems, 49: 53-61.

- Parrotta, J. A., 1992. The role of plantation forests in rehabilitating degraded tropical ecosystems.  Agriculture, Ecosystems and Environment, 41: 115-133.

- Simmons, M. T., Archer, S.R., Teague, W.R. and Ansley, R.J., 2008. Tree (Prosopis glandulosa) effects on grass growth: An experimental assessment of above- and below ground interactions in a temperate savanna. Journal of Arid Environment, 72: 314-325.

- Singh, Y.P., Singh, G. and Sharma, D.K., 2010. Biomass and bio-energy production of ten multipurpose tree species planted in sodic soils of indo-gangetic plains. Journal of Forestry Research, 21(1): 19-24.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


The role of Hackberry "Celtis caucasica" as nitrogen-fixing trees on understory’s soil properties in reserved area in Ardasteh-Dehaghan in Isfahan

 

S. Dehnavi, S.H. Matinkhah and F. Nourbakhsh

1*-Corresponding Author, MSc Graduate, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Isfahan Industrial University, Isfahan, I.R. Iran. Email: somayehdehnavi12@gmail.com

2- Assistant Professor, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Isfahan Industrial University, Isfahan, I.R. Iran.

3- Associate professor,Department of Pedology, Faculty of Agriculture, Isfahan Industrial University, Isfahan, I.R. Iran.

Received: 04.03.2013                                                        Accepted: 07.06.2013

 

Abstract

Nitrogen-fixing trees (NFT) or trees that have the ability to sequestrate nitrogen in soil, could increase organic matter in the understory’s soil. These trees can increase fertility of soil by adding large amount of nitrogen to soil and also supply necessity of the understory’s plants or NFTs to this element. This study was conducted to investigate the role of “Celtis caucasica” as nitrogen-fixing tree on understory’s soil fertility and plants in a reserved area called Ardasteh-Dehaghan at Isfahan province of Iran. For this reason, soil sampling was made from two locations (the tree’s understory and outside it or control) and three depths from soil surface (0-20, 20-40 and 40-60 cm) under the randomized complete blocks statistical design. The studied soil properties consisted of: pH, EC, CaCO3, organic carbon, mineral nitrogen, total nitrogen and particle density. Furthermore, a criterion plant from the tree’s understory was analyzed at laboratory scale to test effects of the trees on amount of total nitrogen, protein and plant production. Results showed that the greatest amounts of soil’s lime, mineral nitrogen and total nitrogen as well as the criterion plant’s organic carbon, total nitrogen, protein and production was gained at soil depth of 0-20 cm of the hackberry’s understory. These amounts were reduced as soil depth increased.

 

Key words: criterion plant, soil fertility, pH, EC, CaCO3, organic carbon

- David, I. F., Annette, L. C. and Jerome, K. V., 2006. Mixed-species plantations of Eucalyptus with nitrogen-fixing trees. Forest Ecology and Management, 233: 211-230.

- Hosseini, M. and Sayyad, A., 2006. Plantations supply and return of nutrients in pure and mixed Alnus subcordata and Populus deltoids. Environmental Studies, 93: 38-102

- Naiminia, M., Matinkhah, S.H. and Noorbakhsh, F., 2011. The role of present NFTs Species in Preventing of Desertification trends, A Case study in Khuzestan province. MSc thesis of range management, Department of natural resources,Isfahan University of Technology.

- Pandey, C. B. and Singh, A. K., 2000. Soil properties under Acacia nilotica trees in a traditional agroforestry system in central India. Agroforestry Systems, 49: 53-61.

- Parrotta, J. A., 1992. The role of plantation forests in rehabilitating degraded tropical ecosystems.  Agriculture, Ecosystems and Environment, 41: 115-133.

- Simmons, M. T., Archer, S.R., Teague, W.R. and Ansley, R.J., 2008. Tree (Prosopis glandulosa) effects on grass growth: An experimental assessment of above- and below ground interactions in a temperate savanna. Journal of Arid Environment, 72: 314-325.

- Singh, Y.P., Singh, G. and Sharma, D.K., 2010. Biomass and bio-energy production of ten multipurpose tree species planted in sodic soils of indo-gangetic plains. Journal of Forestry Research, 21(1): 19-24.