مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

بهینه‌سازی کاربری اراضی کشاورزی برای کاهش تخریب خاک در دشت سراوان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مدیریت و کنترل بیابان، دانشکده علوم محیطی، برنامه‌ریزی و توسعه پایدار، دانشگاه سراوان، سراوان، ایران
2 گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه سراوان، سراوان، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: تخریب خاک در مناطق خشک و نیمه‌خشک، مانند ایران، چالش جدی برای کشاورزی پایدار و اکوسیستم‌ها ایجاد می‌کند. تقریباً ۱۰۰ میلیون هکتار از اراضی ایران در معرض بیابان‌زایی قرار دارند که این پدیده ناشی از عوامل طبیعی و انسانی است. فعالیت‌های کشاورزی، هرچند برای امنیت غذایی ضروری هستند، از طریق روش‌هایی مانند کشت بیش از حد، آبیاری نامناسب و استفاده بیش از اندازه از نهاده‌های شیمیایی، به کاهش حاصلخیزی خاک و افزایش بیابان‌زایی کمک می‌کنند. در مناطقی مانند دشت سراوان، مراتع برای تأمین نیازهای جمعیتی بدون مدیریت مناسب خاک به اراضی کشاورزی تبدیل شده‌اند. این تغییرات بر شاخص‌های سلامت خاک، ازجمله نیتروژن، ماده آلی، شوری و pH، تأثیر گذاشته و منجر به تخریب خاک شده است. درک تأثیرات کشاورزی بر تخریب خاک برای توسعه استراتژی‌های کاربری پایدار اراضی در مناطق خشک با منابع خاکی محدود حیاتی است. این مطالعه با هدف شناسایی روش‌های مدیریتی برای کاهش تخریب و افزایش پایداری خاک در دشت سراوان، اثرات انواع مختلف کاربری‌های کشاورزی بر شاخص‌های کیفیت خاک صورت گرفت. در واقع، این پژوهش بر پایه این فرضیه استوار است که انتخاب مناسب نوع کاربری می‌تواند تعادل بین عوامل بهبوددهنده و تخریب‌کننده خاک را برقرار و به سیاست‌گذاران کمک کند تا برنامه‌های بلندمدت برای حفاظت از منابع طبیعی را تدوین نمایند. علاوه بر این، با توجه به تغییرات اقلیمی جهانی که خشکسالی را تشدید می‌کند، چنین مطالعاتی می‌توانند مبنایی برای مدل‌سازی‌های آینده در زمینه مدیریت اراضی فراهم آورند.
مواد و روش‌­ها: این پژوهش میدانی در بخش مرکزی دشت سراوان انجام شد تا تأثیر انواع کاربری اراضی کشاورزی بر تخریب خاک ارزیابی شود. از طرح کرت‌های خردشده بر پایه بلوک کاملاً تصادفی با سه تکرار برای مقایسه چهار نوع کاربری غالب اراضی استفاده گردید: تک‌کشتی آبی، چندکشتی آبی، باغی و مرتع (به عنوان شاهد). نمونه‌برداری خاک از دو عمق انجام شد: ۰ تا ۴۰ سانتی‌متر (لایه سطحی) و ۴۰ تا ۸۰ سانتی‌متر (لایه زیرسطحی). از روش نمونه‌برداری تصادفی برای انتخاب مکان‌های نماینده هر نوع کاربری بهره گرفته شد. آماده‌سازی نمونه‌ها شامل خشک کردن در هوا و عبور از الک ۲ میلی‌متری بود. اندازه‌گیری‌های کمی ویژگی‌های خاک با استفاده از روش‌های استاندارد آزمایشگاهی صورت گرفت، ازجمله تعیین ریزمغذی‌ها (منگنز، روی، مس، آهن) با اسپکتروفتومتری جذب اتمی، هدایت الکتریکی (EC) با دستگاه هدایت‌سنج، pH با pH متر و محتوای ماده آلی از طریق روش والکلی-بلک. جمع‌آوری داده‌ها شامل عوامل بهبوددهنده (نیتروژن، فسفر، پتاسیم، ماده آلی، سولفات، منیزیم، منگنز، روی، مس، آهن، کلسیم) و عوامل تخریب‌کننده (کلرید، pH، هدایت الکتریکی) بود. تحلیل آماری با استفاده از آزمون ANOVA برای بررسی تفاوت‌های معنی­دار بین تیمارها، آزمون مقایسه چندگانه دانکن و ترسیم نمودارها با نرم‌افزارهای SPSS، SAS و Excel انجام گردید. این روش‌ها به منظور اطمینان از دقت و قابلیت تکرارپذیری نتایج انتخاب شدند و تمام مراحل نمونه‌برداری و تحلیل بر اساس استانداردهای بین‌المللی خاک‌شناسی انجام شد تا خطاهای احتمالی به حداقل برسد. همچنین، برای افزایش اعتبار پژوهش، شرایط محیطی مانند دما، بارندگی و نوع خاک منطقه در نظر گرفته شد.
نتایج و بحث: نتایج نشان‌دهنده تفاوت‌های معنی­‌دار در کیفیت خاک بین چهار نوع کاربری اراضی بود. اراضی تک‌کشتی و چندکشتی آبی سطوح بالاتری از عوامل بهبوددهنده را نسبت به مراتع نشان دادند، در حالی که مراتع سطوح بالاتری از عوامل تخریب‌کننده داشتند. در لایه سطحی ، میانگین محتوای ماده آلی به طور معنی­‌دار در اراضی تک‌کشتی (34/0 درصد) و چندکشتی (30/0 درصد) بالاتر از مراتع (18/0 درصد) بود. به طور مشابه، سطوح نیتروژن در تک‌کشتی (037/0 درصد) و چندکشتی (032/0 درصد) به طور معنی‌دار بالاتر از مراتع (02/0 درصد) بود. عوامل تخریب‌کننده مانند pH تفاوت‌های معنی­‌داری نشان داد، به طوری که باغات اسیدیته بالاتری (23/8) نسبت به مراتع (71/7) داشتند. هدایت الکتریکی در اراضی تک‌کشتی بالاترین مقدار را داشت و تفاوت معنی­‌داری با سایر تیمارها نشان داد، که احتمالاً به دلیل کاربرد کودهای شیمیایی و تجمع نمک است. غلظت کلرید در اراضی چندکشتی بالاترین مقدار (64/59 میلی‌اکی‌والان در لیتر) را داشت. در لایه زیرسطحی، اراضی تک‌کشتی عملکرد بهتری داشتند، با ماده آلی (26/0 درصد) و نیتروژن (027/0 درصد) به طور معنی­‌دار بالاتر از مراتع (14/0 درصد و 012/0 درصد، به ترتیب). تحلیل ریزمغذی‌ها نشان داد که سطوح مس در اراضی تک‌کشتی (67/0 میلی‌گرم در کیلوگرم) به طور معنی‌­دار بالاتر از مراتع (21/0 میلی‌گرم در کیلوگرم) در لایه سطحی بود. پس از امتیازدهی به تیمارها، اراضی تک‌کشتی امتیاز ۱۰+ را دریافت کردند که آنها را به عنوان مناسب‌ترین تیمار برای بهبود شرایط خاک معرفی می‌کند، در حالی که مراتع امتیاز ۱0- را کسب کردند که نشان‌دهنده کمترین شرایط مناسب برای ویژگی‌های بهبوددهنده خاک در هر دو لایه است. این نتایج با مطالعات قبلی در مناطق خشک همخوانی دارد و تأکید می‌کند که مدیریت آبیاری و انتخاب کشت می‌تواند نقش کلیدی در کاهش اثرات منفی داشته باشد.
نتیجه­‌گیری: این مطالعه نشان داد که نوع کاربری اراضی کشاورزی به طور معنی­‌داری بر کیفیت خاک در دشت سراوان تأثیر می‌گذارد. اراضی تک‌کشتی آبی بهترین عملکرد را در بهبود خاک نشان دادند، با افزایش ماده آلی و نیتروژن در حالی که کلرید و pH را کاهش می‌دادند. در مقابل، مراتع آسیب‌پذیرترین بودند با پایین‌ترین عوامل بهبوددهنده و بالاترین عوامل تخریب‌کننده. یافته‌ها از مدیریت هدفمند کشاورزی برای بهبود سلامت خاک و کاهش خطر بیابان‌زایی در مناطق خشک و نیمه‌خشک حمایت می‌کنند. تحقیقات آینده باید تغییرات بلندمدت خاک را نظارت کند و یافته‌ها را در سایر مناطق خشک با استفاده از فناوری‌هایی مانند سنجش از دور اعتباربخشی نماید تا قابلیت تعمیم‌پذیری نتایج تضمین شود. علاوه بر این، این نتایج می‌توانند به سیاست‌گذاران کمک کنند تا برنامه‌های حفاظتی مؤثرتری طراحی کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Abdullahi, M. B., Elnaggar, A. A., Omar, M. M., Murtala, A., Lawal, M., & Mosa, A. A. (2023). Land degradation, causes, implications and sustainable management in arid and semi arid regions: A case study of Egypt. Egyptian Journal of Soil Science, 63(4), 659-676. https://doi.org/10.21608/ejss.2023.230986.1647 
Akbari, M., Shalamzari, M. J., Memarian, H., & Gholami, A. (2020). Monitoring desertification processes using ecological indicators and providing management programs in arid regions of Iran. Ecological Indicators, 111, 106011. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.106011 
Arrúe, J. L., Álvaro-Fuentes, J., Plaza-Bonilla, D., Villegas, D., & Cantero-Martínez, C. (2019). Managing drylands for sustainable agriculture. In Innovations in Sustainable Agriculture (pp. 529-556). Cham: Springer International Publishing.
Bakhshandeh, E., Hossieni, M., Zeraatpisheh, M., & Francaviglia, R. (2019). Land use change effects on soil quality and biological fertility: A case study in northern Iran. European Journal of Soil Biology, 95, 103119. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2019.103119 
Balota, E. L., Colozzi Filho, A., Andrade, D. S., & Dick, R. P. (2004). Long-term tillage and crop rotation effects on microbial biomass and C and N mineralization in a Brazilian Oxisol. Soil and Tillage Research, 77(2), 137-145. https://doi.org/10.1016/j.still.2003.12.003 
Clesceri L. S., Greenberg A. E., & Eaton A. D. (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, American Public Health Association. Washington, DC. 1998:4-415.
Creswell, J. W., & Creswell, J. D. (2017). Research design: Qualitative, quantitative, and mixed methods approaches. Sage publications.
Dregne, H. E. (2002). Land degradation in the drylands. Arid Land Research and Management, 16(2), 99-132. https://doi.org/10.1080/153249802317304422
Emami, N. S., Chavoshi, E., Ayoubi, S., Honarjoo, N., & Zeraatpisheh, M. (2024). Comprehensive assessment of soil quality in various land uses: a comparative analysis of soil quality index models. Environmental Earth Sciences, 83(17), 498. https://doi.org/10.1007/s12665-024-11789-7 
FAO. (1984). Guidelines: land evaluation for rainfed agriculture. FAO.
Follett, R., & Stewart, B. A. (1985). Soil erosion and crop productivity. American Society of Agronomy. Crop Science Society of America, Soil Science Society of America, Madison.
General Directorate of Natural Resources and Watershed Management of Sistan and Baluchestan Province. (2015). Detailed-executive studies of the Saravan Plain watershed. (In Persian)
Helmke, P. A., & Sparks, D. L. (1996). Lithium, sodium, potassium, cesium, and rubidium. In: Sparks, D. L. (ed.), Methods of Soil Analysis. Part 3 Chemical Methods, 5, 551-574.
Iran Meteorological Organization. (2025). Long-term climatic data of Saravan synoptic station (1995–2024 period). Archive of the National Center for Climatology and Drought Crisis Management. (In Persian)
Kjeldahl, J. (1883). A New method for the determination of nitrogen in organic matter. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 22, 366-382.
Lal, R. (2009). Soil degradation as a reason for inadequate human nutrition. Food Security, 1(1), 45-57. https://doi.org/10.1007/s12571-009-0009-z 
Lal, R. (2016). Soil health and carbon management. Food and Energy Security, 5(4), 212-222. https://doi.org/10.1002/fes3.96 
Lal, R. (Ed.). (2024). Managing Soil Drought. CRC Press. https://doi.org/10.1201/b23132 
Lal, R. A. T. T. A. N. (2001). Soil degradation by erosion. Land Degradation & Development, 12(6), 519-539. https://doi.org/10.1002/ldr.472 
Lindsay, W. L., & Norvell, W. A. (1978). Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Science Society of America Journal, 42(3), 421–428. https://doi.org/10.2136/sssaj1978.03615995004200030009x 
Lobell, D. B. (2010). Remote sensing of soil degradation: introduction. Journal of Environmental Quality39(1), 1-4.  https://doi.org/10.2134/jeq2009.0326 
Maleki, S., Karimi, A., Zeraatpisheh, M., Poozeshi, R., & Feizi, H. (2021). Long-term cultivation effects on soil properties variations in different landforms in an arid region of eastern Iran. Catena, 206(11), 105465. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105465 
Mashizi, A. K., Heshmati, G. A., Mahini, A. R. S., & Escobedo, F. J. (2019). Exploring management objectives and ecosystem service trade-offs in a semi-arid rangeland basin in southeast Iran. Ecological Indicators, 98, 794-803. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.11.065 
Mesgaran, M. B., Madani, K., Hashemi, H., & Azadi, P. (2017). Iran’s land suitability for agriculture. Scientific Reports, 7(1), 7670. https://doi.org/10.1038/s41598-017-08066-y 
Naorem, A., & Machiwal, D. (2023). Enhancing resilience of dryland agriculture under changing climate. Singapore: Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-19-9159-2 
National Cartographic Center of Iran. (2006). Topographic map, 1:250,000 scale, Saravan sheet. Tehran, Iran. (In Persian)
Netthisinghe, A. M., Galloway, H. O., Agga, G. E., Gunter, P. A., & Sistani, K. R. (2023). Effects of cropping systems on soil physicochemical properties and abundances and spatial distributions of nitrogen-cycling bacteria. Agronomy, 13(6), 1461. https://doi.org/10.3390/agronomy13061461 
Nouraein, M., Skataric, G., Spalevic, V., Dudic, B., & Gregus, M. (2019). Short-term effects of tillage intensity and fertilization on sunflower yield, achene quality, and soil physicochemical properties under semi-arid conditions. Applied Sciences, 9(24), 5482. https://doi.org/10.3390/app9245482 
Oldeman, L. R., Hakkeling, R. T. A., & Sombroek, W. G. (1991). World map of the status of human-induced soil degradation: an explanatory note, 2nd. rev.
Olsen, S. R. (1954). Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate (No. 939). US Department of Agriculture.
Puigserver, D., Giménez, J., Gràcia, F., Granell, À., Carmona, J. M., Torrandell, A., & Fornós, J. J. (2024). Effects of global and climate change on the freshwater-seawater interface movement in a Mediterranean karst aquifer of Mallorca Island. Science of the Total Environment, 912, 169246. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169246 
Richards, L. A. (1954). Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. USDA Handbook No. 60. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC.
Sadeghi, S. H., & Hazbavi, Z. (2022). Land degradation in Iran. In Global degradation of soil and water resources: regional assessment and strategies (pp. 287-314). Singapore: Springer Nature Singapore.  https://doi.org/10.1007/978-981-16-7916-2_20 
Safaei, M., Bashari, H., Mosaddeghi, M. R., & Jafari, R. (2019). Assessing the impacts of land use and land cover changes on soil functions using landscape function analysis and soil quality indicators in semi-arid natural ecosystems. Catena, 177, 260-271. https://doi.org/10.1016/j.catena.2019.02.021 
Singh, A. (2022). Soil salinity: A global threat to sustainable development. Soil Use and Management, 38(1), 39-67. https://doi.org/10.1111/sum.12772 
Staff, S.L.U.S. (1954). PH reading of saturated soil paste. In: Richards L.A. (ed.) Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils USDA Agricultural Handbook, 60, 102.
Tilman, D., Cassman, K. G., Matson, P. A., Naylor, R., & Polasky, S. (2002). Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature, 418(6898), 671-677. https://doi.org/10.1038/nature01014 
USDA, N. R. C. S. (2004). Soil survey laboratory methods manual. Soil Survey Investigations Report, 42.
Walkley, A., & Black, I. A. (1934). An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1), 29-38.
Zehtabian, G. R., Amiri, B., & Souri, M. (2005). The comparison of soil nutrients among agricultural lands and range lands with emphasis on N- P- K (Case study: Khodabandeh, Zanjan). Pajouhesh -Va- Sazandegi in Agriculture and Horticulture, 18(3), 9-19. (In Persian)

  • تاریخ دریافت 02 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 14 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 31 خرداد 1405