اثرات کاج تهران (Pinus eldarica Medw) بر برخی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمایی و کیفیت خاک (مطالعه موردی: شهرستان‌های سیروان و ایوان)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم زیستی جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 دانشیار، گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

3 استاد ، گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

4 دکتری علوم زیستی جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

10.22069/jwfst.2025.24230.2134

چکیده

سابقه و هدف: نهالکاری با گونه‌ی کاج تهران (Pinus eldarica Medw) موجب تغییر در ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و شاخص کیفیت خاک می‌شود. با این حال، میزان این تغییرات، تحت تأثیر عواملی همچون اقلیم، سن کاشت و عمق خاک متفاوت است. هدف پژوهش حاضر، بررسی اثرات نهالکاری کاج در دوره‌های ۲۰ ساله و ۳۰ ساله بر ویژگی‌های خاک است.
مواد و روش‌ها: بر اساس شاخص دومارتن، دو منطقه‌ نماینده‌ی اقلیم‌های نیمه‌خشک و مدیترانه‌ای در استان ایلام انتخاب شدند. برای انجام این تحقیق، دو توده جنگل‌کاری‌شده 2۰ و 30 ساله از گونه کاج تهران استفاده شد. نمونه‌برداری خاک به‌صورت کاملاً تصادفی از هر منطقه در دو عمق 10-0 و 20-10 سانتی‌متری و با پنج تکرار انجام شد. برای تحلیل داده‌ها، از آنالیز واریانس سه‌طرفه (GLM) در قالب طرح فاکتوریل به‌منظور تعیین اثرات معنی‌دار تیمارها و اثرات متقابل آن‌ها بر ویژگی‌های فیزیکی (بافت خاک، چگالی ظاهری و رطوبت خاک) و شیمیایی (pH، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل، پتاسیم قابل جذب ، فسفر قابل جذب و آهک) و شاخص کیفیت خاک استفاده شد. مقایسه‌ی میانگین‌ها با آزمون دانکن در سطح احتمال ۵ درصد انجام گرفت. از آنالیز مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای بررسی روابط میان ویژگی‌های خاک و تبیین الگوهای تغییر بین تیمارهای مختلف استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که عمق خاک بر میزان رس، شن، رطوبت و چگالی ظاهری تأثیر معنی‌داری داشت. در حالی که اقلیم منطقه تنها بر رطوبت خاک و سن بر رطوبت و چگالی ظاهری از نظر آماری معنی‌دار بود. به‌طوری‌که که رطوبت خاک در جنگل‌کاری‌های ۳۰ ساله حدود 5/1 برابر جنگل‌کاری‌های ۲۰ ساله بود. همچنین، اقلیم بر میزان نیتروژن کل، فسفر، پتاسیم و شاخص کیفیت خاک اثر معنادار داشت. سن و عمق خاک بر اکثر ویژگی‌های شیمیایی اثر قابل توجهی داشتند. علاوه براین، اثر متقابل سن و عمق خاک بر میزان کربن آلی، نیتروژن کل، پتاسیم قابل جذب و شاخص کیفیت خاک دارای تفاوت معنادار بود. میزان کربن آلی در لایه‌ی سطحی خاک در توده ۳۰ ساله ۳ تا 5/3 برابر، نیتروژن کل 5/2 تا ۳ برابر، پتاسیم قابل جذب 8/1 تا 5/1 برابر، شاخص کیفیت خاک 15/1 و 14/1 برابر و هدایت الکتریکی کمتر از جنگل‌کاری‌های ۲۰ ساله بود. این تفاوت‌ها به‌ترتیب در مناطق نیمه‌خشک و مدیترانه‌ای مشاهده شدند.
نتیجه‌گیری: نهالکاری با گونه‌ی غیر بومی کاج تهران در اراضی تخریب‌یافته، نقش مهمی در حفاظت خاک، حفظ منابع آب، ذخیره‌ی کربن و بازسازی چشم‌انداز دارد. اگرچه کیفیت خاک در اقلیم مدیترانه‌ای به دلیل ورودی مواد آلی بالاتر، شرایط آب‌و‌هوایی مطلوب‌تر و ظرفیت نگه‌داری آب بهبود یافته است، اما در منطقه‌ی نیمه‌خشک نیز روند تدریجی بهبود ویژگی‌های خاک در توده‌های مسن‌تر مشاهده می‌شود. این توده‌ها با افزایش مقادیر کربن و نیتروژن و کاهش هدایت الکتریکی، نقش مؤثری در بازسازی و پایداری خاک در شرایط محدودیت آبی دارند. ازاین‌رو، تداوم طرح‌های نهالکاری با گونه‌های غیر بومی کاج در اراضی تخریب یافته، باید بر مبنای پایش بلندمدت همراه با مطالعات مقایسه‌ای با گونه‌های بومی متمرکز شود تا بتواند به مدیریت پایدار منابع‌طبیعی و برقراری تعادل اکولوژیکی منجر شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of pine (Pinus eldarica Medw) on physical and chemical properties and soil quality in (Case Study: Sirvan and Eyvan Counties)

نویسندگان [English]

  • Yasem Khanmohamadian 1
  • JAVAD MIRZAEI 2
  • Mehdi Heydari 3
  • Mahnaz Karamian 4
1 Ph.D. Student, Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
2 Associ. Prof., Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
3 Prof., Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
4 Ph.D in Forest biology, Student, Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
چکیده [English]

Background and Objective: Pinus eldarica Medw species is effective on physical and chemical properties and soil quality index. However, the extent of these effects varies depending on factors such as climate, planting age, and soil depth. The aim of the present study is to investigate the short-term (20-year) and medium-term (30-year) effects of pine afforestation on soil properties.
Materials and Methods: Based on the Demarton index, two representative regions of semi-arid and Mediterranean climates were selected in Ilam province. Two 20- and 30-year-old plantations of P. eldarica were used for this study. Soil sampling was carried out using a completely randomized design in each region
at two depths of 0-10 and 10-20 cm with five replications. For data analysis, three-way analysis of variance (GLM) based on a factorial design was used to determine the significant effects of treatments and their interactions on physical (soil texture, bulk density, and soil moisture) and chemical (pH, electrical conductivity, organic carbon, total nitrogen, available potassium, available phosphorus, and lime) properties and soil quality index. Comparison of means was performed using Duncan's test at a 5% probability level. Principal component analysis (PCA) was used to examine the relationships between soil properties and explain the patterns of change between different treatments.
Results: The results showed that soil depth had a significant effect on the clay, sand, moisture, and bulk density. While the climate had a significant effect on soil moisture and the age of the plantations on moisture and bulk density, the soil moisture in 30-year-old plantations was about 1.5 times that of 20-year-old plantations. Also, climate had a significant effect on total nitrogen, phosphorus, and potassium and soil quality index. Stand age and soil depth had a significant effect on most chemical properties. In addition, the interaction between age and soil depth had a significant effect on organic carbon, total nitrogen, available potassium, and soil quality index. The organic carbon content in the surface layer of 30-year-old trees was 3 to 3.5 times higher, total nitrogen was 2.5 to 3 times higher, available potassium was 1.8 to 1.5 times higher, soil quality index was 1.15 and 1.14 times higher, and electrical conductivity was lower than in 20-year-old plantations. These differences were observed in semi-arid and Mediterranean regions, respectively.
Conclusion: Afforestation with the non-native species of Tehran pine in degraded lands, plays an important role in soil conservation, water resource conservation, carbon storage, and landscape restoration. Although soil quality index has improved in the Mediterranean climate due to higher organic matter input, more favorable climatic conditions, and greater water holding capacity, a gradual trend of soil properties improvement in older stands is also observed in the semi-arid region. These stands play an effective role in soil improvement and stability under water-limited conditions by increasing carbon and nitrogen content and reducing electrical conductivity. Therefore, the continuation of afforestation programs using non-native pine species should be accompanied by long-term monitoring and rigorous comparative studies with native species, in order to meaningfully contribute to sustainable natural resource management and the restoration of ecological balance in vulnerable ecosystems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate
  • Plantation
  • Soil depth
  • Zagros forests
  • Ilam Province