بررسی پویایی جامعه میکروبی خاک در سنین مختلف تاغ‌کاری در اکوسیستم‌های خشک بیرجند، شرق ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرتضی صابری ¹

محمدرضا دهمرده قلعه نو ¹

رسول خطیبی ¹

مهدی سرپرست ²

¹ گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

² گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

10.22067/geoeh.2025.96215.1620

چکیده

این مطالعه تأثیر سن تاغ‌کاری بر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و میکروبی خاک در اکوسیستم‌های خشک شهرستان بیرجند، استان خراسان جنوبی را بررسی کرد. نمونه‌برداری خاک در سه سایت با سنین ۳۴ و ۲۶ سال و یک سایت بدون تاغ‌کاری انجام شد. ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی شامل کربن آلی خاک، نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم در دسترس، pH، EC، کربنات کلسیم، نسبت جذب سدیم، چگالی ظاهری و تخلخل اندازه‌گیری شد. همچنین فعالیت میکروبی، زیست‌توده کربن و نیتروژن میکروبی، تنفس پایه و برانگیخته و فعالیت آنزیم کاتالاز ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش سن تاغ‌کاری،SOC  و TN به‌طور معنی‌داری افزایش یافته و چگالی ظاهری کاهش و تخلخل افزایش یافته است، که نشان‌دهنده بهبود ساختار، نفوذپذیری و تهویه خاک و ارتقای فعالیت میکروبی است. فعالیت آنزیمی، زیست‌توده میکروبی و جمعیت میکروارگانیسم‌ها نیز در سایت‌های قدیمی‌تر به‌طور چشمگیری افزایش یافت و نسبت C/N و سهم میکروبی تغییر معنی‌داری نداشت، که بیانگر حفظ تعادل عملکردی جامعه میکروبی است. همبستگی مثبت SOC و TN با شاخص‌های میکروبی و همبستگی منفی C/N، چگالی ظاهری و کربنات کلسیم اهمیت ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی در تعیین سلامت خاک را نشان داد. این نتایج نشان می‌دهند که تاغ‌کاری بلندمدت موجب ارتقای کیفیت خاک، افزایش فعالیت میکروبی و ظرفیت اکولوژیکی اکوسیستم‌های بیابانی شده و پایه‌ای مستحکم برای مدیریت پایدار خاک و احیای اراضی خشک فراهم می‌آورد.

کلیدواژه‌ها

کربن آلی خاک (SOC)

تاغ کاری

زیست‌توده میکروبی خاک (SMB)

اکوسیستم‌های خشک

نسبت میکروبی (Qmic)

موضوعات

• مدیریت مخاطرات

---

©2026 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

مراجع

Abdel-Fattah, M. K., Mohamed, E. S., Wagdi, E. M., Shahin, S. A., Aldosari, A. A., Lasaponara, R., & Alnaimy, M. A. (2021). Quantitative evaluation of soil quality using Principal Component Analysis: The case study of El-Fayoum depression Egypt. Sustainability, 13(4), 1824. https://doi.org/10.3390/su13041824

Abdi, E., Saleh, H. R., Majnonian, B., & Deljouei, A. (2019). Soil fixation and erosion control by Haloxylon persicum roots in arid lands, Iran. Journal of Arid Land, 11(1), 86-96. https://doi.org/10.1007/s40333-018-0021-2

Arokh, M., Nikbakhat, R., Dehghani, R., Rabbani, D., Miranzadeh, M. B., & Moosavi, G. A. (2021). Investigating the environmental status of Haloxylon plantations in Aran va Bidgol deserts (Isfahan-Iran). International Archives of Health Sciences, 8(1), 31–36. https://iahsj.kaums.ac.ir/article_174248.html

Bastida, F., Eldridge, D. J., García, C., Kenny Png, G., Bardgett, R. D., & Delgado-Baquerizo, M. (2021). Soil microbial diversity–biomass relationships are driven by soil carbon content across global biomes. The ISME Journal, 15(7), 2081-2091. https://doi.org/10.1038/s41396-021-00906-0

Chen, H., Zhang, Z., Yang, X., Ai, X., Wang, Y., & Liu, P. (2025). Effects of forest age and stand density on the growth, soil moisture content, and soil carbon content of Populus simoni plantations in the sandy area of western Liaoning, Northeast China. Scientific Reports, 15(1), 2499. https://doi.org/10.1038/s41598-025-86215-4

Chen, L., Baoyin, T., & Xia, F. (2022). Grassland management strategies influence soil C, N, and P sequestration through shifting plant community composition in semi-arid grasslands of northern China. Journal of Ecological Indicator, 34, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.108470

Chen, Y., Huang, X., Huang, J., Liu, S., Lu, D., & Zhao, S. (2021). Fractional Monitoring of Desert Vegetation Degradation, Recovery, and Greening Using Optimized Multi-Endmembers Spectral Mixture Analysis in a Dryland Basin of Northwest China. GIScience & Remote Sensing, 58(2), 300–321. https://doi.org/10.1080/15481603.2021.1883940

Cheng, F., Peng, X., Zhao, P., Yuan, J., Zhong, C., Cheng, Y., ... & Zhang, S. (2013). Soil microbial biomass, basal respiration, and enzyme activity of main forest types in the Qinling Mountains. PLoS ONE, 8(6), e67353. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067353

Delgado-Baquerizo, M., Trivedi, P., Trivedi, C., Eldridge, D., Reich, P., Jeffries, T., & Singh, B. (2017). Microbial richness and composition independently drive soil multifunctionality. Functional Ecology, 31, 2330–2343. https://doi.org/10.1111/1365-2435.12924

Du, L., Zeng, Y., Ma, L., Qiao, C., Wu, H., Su. Z., & Bao, G. (2021). Effects of Anthropogenic Revegetation on the Water and Carbon Cycles of a Desert Steppe Ecosystem. Agricultural & Forest Meteorology, 300, 108339. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108339

Gomaa, N. H., Hegazy, A. K., & Alhaithloul, H. A. S. (2023). Facilitation by Haloxylon persicum shrubs enhances density and richness of soil seed bank of annual plants in a hyper-arid ecosystem. Plants, 12(6), 1276. https://doi.org/10.3390/plants12061276

Gou, X., Hu, J., Chen, Y., Wei, X., Du, Z., & Zhou, Q. (2019). The effect of artificial vegetation recovery on the soil nutrients and enzyme activities in subhumid desert land on the southeast Qinghai-Tibetan Plateau, China. Ecological Engineering, 139, 105528. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.06.023

Guo, X., Yang, G., Wu, J., Qiao, S., & Tao, L. (2024). Impacts of forest age on soil characteristics and fertility quality of Populus simonii shelter forest at the southern edge of the Horqin Sandy Land, China. PeerJ, 12, e17512. https://doi.org/10.7717/peerj.17512

He, B., Li, Q., Zou, S., Bai, X., Li, W., & Chen, Y. (2024). Dynamic changes of soil microbial communities during the afforestation of Pinus armandii in a karst region of Southwest China. Microbial Ecology, 87(1), 36. https://doi.org/10.1007/s00248-024-02345-8

Kamali, N., Sadeghipour, A., Souri, M., & Mastinu, M. (2022). Variations in soil biological and biochemical indicators under different grazing intensities and seasonal changes. Land, 11, 1537. https://doi.org/10.3390/land11091537

Li, C. H., Ma, B. L., & Zhang, T. Q. (2002). Soil bulk density effects on soil microbial populations and enzyme activities during the growth of maize (Zea mays L.) planted in large pots under field exposure. Canadian Journal of soil Science, 82(2), 147-154. https://doi.org/10.4141/S01-026

Li, C., Li, Y., Tang, L., Ikenaga, M., Liu, R., & Xu, G. (2023). Soil microbial community shifts explain habitat heterogeneity in two Haloxylon species from a nutrient perspective. Ecology and Evolution, 13(1), e9727.  https://doi.org/10.1002/ece3.9727

Li, X., Li, Y., Xie, T., Chang, Z., & X, Li. (2022). Recovery of Soil Carbon and Nitrogen Stocks Following Afforestation with Xerophytic Shrubs in the Tengger Desert, North China. Catena, 214, 106277. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106277

Li, Y., Cao, W., Chen, Y., & Han, L. (2025). Responses of soil carbon, nitrogen, and phosphorus stoichiometry to afforestation of severely desertified land in northern China. Ecological Indicators, 175, 113520. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.113520

Li, Y., Xie, T., Yang, H., & Li, X. (2022). Revegetation enhances soil organic carbon mineralization and its temperature sensitivity in the Tengger Desert, North China. Catena, 218, 106541. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106541

Lü, X. P., Gao, H. J., Zhang, L., Wang, Y. P., Shao, K. Z., Zhao, Q., & Zhang, J. L. (2019). Dynamic responses of Haloxylon ammodendron to various degrees of simulated drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 139, 121-131. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2019.03.019

Reynolds, J. F., Smith, D. M. S., Lambin, E. F., Turner, B. L., Mortimore, M., Batterbury, S. P., ... & Walker, B. (2007). Global desertification: building a science for dryland development. Science, 316(5826), 847-851. https://doi.org/10.1126/science.1131634

Sahu, P., Singh, D., Prabha, R., Meena K., & Abhilash, P. (2019). Connecting microbial capabilities with the soil and plant health: options for agricultural sustainability. Ecological Indicators, 105, 601-612. https://doi.org/10.1016/J.ECOLIND.2018.05.084

Shi, H., Luo, G., Hellwich, O., He, X., Kurban, A., De Maeyer, P., & Van de Voorde, T. (2023). Global dryland aridity changes indicated by atmospheric, hydrological, and vegetation observations at meteorological stations. Hydrology and Earth System Sciences, 27(24), 4551-4562. https://doi.org/10.5194/hess-27-4551-2023

Su, Y., & Liu, T. (2020). Soil evolution processes following establishment of artificial sandy-fixing Haloxylon ammodendron forest. Acta Pedologica Sinica, 57(1), 84–91. https://doi.org/10.11766/trxb201812290592

Tahat, M., Alananbeh K., Othman Y., and Leskovar D., (2020). Soil health and sustainable agriculture. Sustainability, 12(12), 4859. https://doi.org/10.3390/su12124859

Yang, F., & Lv, G. (2023). Metabolomic Analysis of the Response of Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum to Drought. International Journal of Molecular Sciences, 24(10), 9099. https://doi.org/10.3390/ijms24109099

Yang, N., Zou, D., Yang, M., & Lin, Z. (2016). Variations in soil microbial biomass carbon and soil dissolved organic carbon in the re-vegetation of hilly slopes with purple soil. PLoS ONE, 11(12), e0166536. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166536

Yao, W., Nan, F., Li, Y., Li, Y., Liang, P., & Zhao, C. (2023). Effects of different afforestation years on soil properties and quality. Forests, 14(2), 329. https://doi.org/10.3390/f14020329

Yesilonis, I., Szlavecz, K., Pouyat, R., Whigham, D., & Xia, L. (2016). Historical land use and stand age effects on forest soil properties in the Mid-Atlantic US. Forest Ecology and Management, 370, 83–92. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.03.046

Zhan, C. (2024). Microbial decomposition and soil health: Mechanisms and ecological implications. Molecular Soil Biology, 15, 1–10. https://doi.org/10.5376/msb.2024.15.0007

Zhang, L., Wang, H., Guo, J., Lin, W., Hui, D., Zhong, X., ... & Chen, J. (2025). Forestation of abandoned and farmed lands enhances soil microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus compared to grassed and forested lands: A meta‐analysis. Journal of Applied Ecology, 62(9), 2296-2305. https://doi.org/10.1111/1365-2664.70109

Zheng, Y., Ye, J., Pei, J., Fang, C., Li, D., Ke, W., ... & Peñuelas, J. (2024). Initial soil condition, stand age, and aridity alter the pathways for modifying the soil carbon under afforestation. Science of The Total Environment, 946, 174448. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174448

Zhou, Y., Li, X., Gao, Y., He, M., Wang, M., Wang, Y., ... & Li, Y. (2020). Carbon fluxes response of an artificial sand-binding vegetation system to rainfall variation during the growing season in the Tengger Desert. Journal of Environmental Management, 266, 110556. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110556