اثرتبدیل اراضی مرتعی به اراضی کشاورزی بربرخی ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک (مطالعه موردی:روستای گنبد شهرستان همدان)

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یکم، شماره هشت، آبان ماه 98

اثرتبدیل اراضی مرتعی به اراضی کشاورزی بربرخی ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک(مطالعه موردی:روستای گنبد شهرستان همدان)

داود اخضری^[1]*

akhzari@malayeru.ac.ir  

سجاد احمدی^[2]

چکیده

زمینه و هدف: تخریب اراضی ناشی از تغییر کاربری در مناطق خشک و نیمه­خشک، کاربری پایدار اراضی را با تهدید جدی مواجه کرده است. این تحقیق به منظور بررسی اثر تغییر کاربری اراضی مرتعی به کشاورزی بر روی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی خاک در منطقه گنبد همدان انجام شد.

روش بررسی: با توجه به نوع تغییر کاربری اراضی از هر کاربری 6 نمونه خاک از لایه سطحی خاک تهیه شد. پس از برداشت نمونه­های خاک و آماده سازی نمونه­ها، برخی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی خاک شامل اسیدیته، هدایت الکتریکی، سیلت، رس، شن، ازت، پتاسیم، سدیم، ماده آلی، کلسیم و منیزیم اندازه­گیری شدند. در این تحقیق، بافت خاک به روش هیدرومتری بایکاس، اسیدیته و هدایت الکتریکی به ترتیب با دستگاه­های pH متر و EC متر، ماده آلی به روش والکلی- بلک، کلسیم و منیزیم به روش تیتراسیون، سدیم و پتاسیم با استفاده از فلم فوتومتر و ازت به روش کجلدال اندازه­گیری شدند.

 یافته ها: پس از انجام تجزیه و تحلیل­های آماری مشخص شد که تغییر کاربری اراضی مرتعی به کشاورزی موجب کاهش معنی­دار اسیدیته و پتاسیم در سطح 5 درصد و ماده آلی در سطح 1 درصد شده است. مقدار میانگین ازت در کاربری کشاورزی 18/0 درصد و در کاربری مرتعی 09/0 درصد می باشد (01/0p<). در مقادیر اجزای بافت خاک، هدایت الکتریکی، سدیم و کلسیم و منیزیم با تغییر کاربری اراضی اختلاف معنی­داری مشاهده نشد. البته مقادیر سیلت، سدیم، کلسیم و منیزیم در کاربری مرتعی بیش‌تر از کاربری اراضی مرتعی تبدیل شده به کشاورزی می­باشد.

بحث و نتیجه گیری:  تغییر کاربری اراضی سبب ایجاد تغییر در خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک می گردد. یکی از تغییرات ایجاد شده، فرسایش انتخابی خاک و تغییر بافت خاک بوده است. لذا ضرورت توجه و اهمیت بیش‌تر در تغییر کابری و تدوین برنامه­های مدیریتی کاربری اراضی و اصلاح کاربری با توجه به قابلیت­های منطقه مورد مطالعه احساس می گردد.

واژه­های کلیدی: بافت خاک، اسیدیته، هدایت الکتریکی، مرتع، کاربری اراضی.  

Studying the Effects of Rangeland Conversion to Agricultural on the Chemical and Physical Soil Properties

(Case study: Gonbad Area, Hamadan Province)

Davoud Akhzari^[3]*

akhzari@malayeru.ac.ir

Sajjad Ahmadi²

Abstract

Background and Objective: Destruction of land due to land use change in arid and semi-arid areas has endangered sustainable land use. This research was carried out to investigate the effect of rangeland use change to agriculture and study the physical-chemical properties of soil in Gonbad area of Hamedan province.

Method: In this study, 6 soil samples were prepared from soil surface according to the type of land use change. After removing soil samples and preparing samples, some physicochemical properties of soil including Acidity, Electrical Conductivity, Silt, Clay, Gravel, Nitrogen, Potassium, Sodium, Organic Matter, Calcium and Magnesium were measured. In this research, Soil Texture was determined by hydrometric boiling, Acidity and Electrical Conductivity, using pH meter and EC meter, Organic Oatter using Walkley-Black, Calcium and Magnesium by titration, Sodium and Potassium using flame photometer and Nitrogen were measured by Kjeldahl method.

Findings: After analyzing, it was determined that the change in the use of rangeland to agriculture caused a significant decrease in Acidity and Potassium at 5% and Organic Matter at 1% level. Average Nitrogen content in agricultural was 0.18% and in rangeland was 0.9% (p<0.01). There was no significant difference in Soil Texture components, Electrical Conductivity, Sodium, Calcium and Magnesium with land use change. The amounts of Silt, Sodium, Calcium and Magnesium in rangelands were more than agriculture area.

Discussion and Conclusion: The results of this study showed that the land use change causes changes in the chemical and physical properties of the soil. One of the most important changes was soil texture alteration caused by selective soil erosion.The results of this research showed the necessity of paying more attention to the development of land management and land use planning programs according to the capabilities of the studied area.

Key words: Soil texture, Acidity, Electrical conductivity, Rangeland, Land-use       

مقدمه

امروزه تغییر کاربری اراضی به یکی از نگرانی­های قابل توجه در سطح دنیا در زمینه تخریب محیط زیست و تغییر اقلیم جهانی تبدیل شده است (1). اخیرا به دلیل رشد سریع جمعیت، مناطق وسیعی از اراضی منابع طبیعی تخریب شده و به زمین­های زراعی تبدیل شده­اند. تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی سبب تغییر در خصویات فیزیکی و شیمیایی خاک می گردد (2). بنابراین به جرأت می­توان از تغییر کاربری اراضی با مدیریت غیراصولی، به عنوان یکی از دلایل اصلی پدید آمدن اثر گل‌خانه­ای و گرم شدن هوای کره زمین طی دهه­های اخیر نام برد. تغییر کاربری اراضی و تبدیل اراضی منابع طبیعی به اراضی کشاورزی سبب تخریب مواد آلی خاک و فرسایش می گردد (3). الگوی کلی تغییرمنابع طببه دلیل رشد جمعیت و افزایش نیاز جهانی به غذا؛ و گروه دوم، بهبود اکوسیستم­هایی که تحت تاثیر اراضی کشاورزی حاشیه­ای قرار دارند. به‌طور کلی تغییر کاربری اراضی و تبدیل آن‌ها به اراضی زراعی سبب تغییرات عمده در خصوصیات فیزیکی خاک می گردد (4). کاربری اراضیو پوشش اراضی شدیداً ذخیره­ی کربن و توزیع آن را در اکوسیستم­ها تحت تأثیر قرار می­دهد. مواد آلی موجود در خاک به شدت تحت تاثیر تغییر کاربری اراضی تغییر کرده و دچار افول می گردد (5). بدیهی است که تغییر کربن خاک در اثر تغییر در کاربری اراضی و شیوه­های مدیریتی عرصه­های منابع طبیعی، ممکن است تغییرات زیادی در تراکم دی­اکسیدکربن اتمسفری ایجاد کند. کاهش ذخیره کربن آلی خاک

با افزایش احتمال فرسایش­پذیری و فشردگی خاک و افزایش رواناب اثر زیادی بر ساختمان خاک می­گذارد. تخریب اراضی به دلیل تغییر کاربری در مناطق خشک و نیمه­خشک که عمدتاً ناشی از فعالیت­های بشری می­باشد، کاربری پایدار اراضی را با تهدید مواجه کرده است (6). افزایش جمعیت انسان بر روی کره زمین، نیاز به تولیدات کشاورزی و دامی برای تامین غذا، پوشاک وسایر مایحتاج به صورت هشدار دهنده­ای افزایش یافته و موجب استفاده زیاد و غیراصولی از منابع طبیعی بدون توجه به قابلیت و توان تولید آن ها و نهایتا موجب تخریب شدید آن­ها گردیده است. بسیاری از اراضی تحت پوشش طبیعی (جنگل و مرتع) به اراضی زراعی تبدیل شده­اند که این امر سبب هدررفت کربن آلی، تخریب ساختمان خاک، کاهش هدایت هیدرولیکی خاک و افزایش چگالی ظاهری خاک گردیده است (5). تغییر کاربری­اکوسیستم­های طبیعی، عموما اثرات منفی بر خصوصیات خاک داشته و به عنوان عاملی در تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک­ها به شمار می­رود (6). اهمیت مراتع به عنوان منبع عظیم و طبیعی که یکی از منابع توسعه پایدار است بر کسی پوشیده نیست. اما متأسفانه به علت بهره­برداری نادرست و تبدیل این عرصه­های طبیعی به اراضی کشاورزی برای رفع نیازهای ضروری و غیرضروری، زیستی، اقتصادی، کشاورزی و غیره بشر موجب تخریب روز افزون این عرصه شده است. هدف از این تحقیق بررسی اثر تبدیل اراضی مرتعی به اراضی کشاورزی بر برخی ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک است.

مواد و روش ها

این مطالعه در مراتع و مراتع تغییر کاربری یافته، در ارتفاع1600- 1900 متر از سطح دریا با 310 میلی‌متر میانگین بارش سالانه انجام در 20 کیلومتری جنوب شهرستان همدان انجام شد. منطقه مورد مطالعه در مختصات جغرافیایی 34درجه و41 دقیقه شمالی و 48درجه و 44 دقیقه شرقی واقع شده است (شکل 1).

شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه در ایران و استان همدان

Figure1. Location of the study are a in Iran and Hamedan Province

کاربری­های مختلف می­تواند بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک اثر گذار باشد، اثر کاربری اراضی بر برخی شاخص­های کیفیت خاک در کاربری مرتع و مرتع تغییر یافته به زراعت با 6 تکرار (در هر کاربری) مورد ارزیابی قرار گرفت . در هر نقطه مورد مطالعه نمونه خاک از عمق 30-0 سانتی­متری (با توجه به عمق ریشه دوانی گونه های گیاهی کاشته شده در زراعت دیم) برداشت شد. نمونه­های خاک به آزمایشگاه منتقل شدند و در هوای آزاد خشک شدند. در ادامه نمونه­های خشک شده از الک 2 میلی­متری جهت آزمایشات فیزیکی –شیمیایی خاک رد شدند و نمونه­های الک شده خاک آماده آزمایش شدند. نمونه­های خاک جهت اندازه­گیری پارامترهای مورد­نظر مانند: خصوصیات فیزیکی (سیلت، رس و شن) و خصوصیات شیمیایی (ماده آلی، ازت کل، pH،EC ، پتاسیم، سدیم، کلسیم و منیزیم) مورد آزمایش قرار گرفتند.

تعیین مقادیر کمی بافت خاک با روش هیدرومتری، درصد ماده آلی خاک از روش والکلی- بلک و ازت کل خاک با استفاده از روش کجلدال محاسبه شدند. برای اندازه گیری هدایت الکتریکی و اسدیته خاک ابتدا از تمام نمونه ها گل اشباع درست شد و سپس با استفاده از دستگاه EC متر و pH متر و قرار دادن الکترود دستگاه در داخل گل اشباع، مقدار هدایت الکتریکی و اسیدیته نمونه ها تعیین شد. مقدار سدیم و پتاسیم نمونه ها با دستگاه فلم فتومتر قرائت شدند. مقدار منیزیم و کلسیم نیز با روش تیتراسیون محاسبه شدند.

پس از جمع آوری و ثبت داده ها در محیط نرم افزار EXCEL، برای آنالیز آماری از نرم افزار SPSS 16 استفاده شد. آزمون نرمالیته داده ها با استفاده از آزمون کولموگراف ـ اسمیرنوف انجام پذیرفت. پس از تایید نرمالیته، مقایسه میانگین های دو کاربری (مرتعطبیعی و مرتع تغییر کاربری داده شده) با استفاده از آزمون تی استیودنت مستقل انجام گرفت و سپس نمودارهای تغییرات خصوصیات فیزیکی-شیمیایی مورد مطالعه در کاربری­ها رسم و تفسیر گردید.

نتایج

نتایج پژوهش نشان داد که میزان اسیدیته خاک در اراضی مرتعی 1/8 و در اراضی تغییر کاربری داده شده 79/7 است. بنابراین و تفاوت معنی­داری در اسیدیته خاک مرتعی و اراضی کشاورزی مشاهده شد (05/0p<). (شکل 2).

با توجه به نتایج میزان هدایت الکتریکی خاک اراضی زراعی بیش‌تر از اراضی مرتعی بوده است که میانگین مقدار هدایت الکتریکی در اراضی زراعی و مرتعی به ترتیب به میزان 39/0 و  25/0 میلی­موس بر سانتی­متر  بوده است که تفاوت معنی­داری نداشتند (شکل 3). میانگین پتاسیم خاک اراضی مرتعی به میزان ppm 6/676  و اراضی کشاورزی به میزان ppm 1/473 می­باشد که تفاوت آماری معنی­داری نیز بین کاربری­ها در این ویژگی خاک به دست آمده است (شکل 3). با توجه به نتایج تحقیق تفاوت آماری معنی­داری در ویژگی ازت خاک در بین کاربری های مرتعی و زراعی در منطقه گنبد همدان مشاهده شد (01/0p<). میانگین ازت خاک در اراضی زراعی به میزان 18/0 درصد و دو برابر میانگین ازت خاک اراضی مرتعی است که به میزان میانگین 09/0 درصد به دست امده است (شکل 5).

با توجه به نتایج نموار 4-5 و مقایسه سدیم خاک در کاربری­های مرتع و اراضی زراعی، به رغم عدم وجود تفاوت معنی­دار بین دو کاربری، کاربری مرتعی دارای مقدار میانگین بیش‌تری نسبت به کاربری اراضی زراعی بود (شکل 6).

مقدار میانگین کلسیم خاک در کاربری مرتعی بیش‌تر از کاربری زراعی می باشد هر چند تفاوت معنی داری بین دو کاربری مشاهده نشده است که مقادیر میانگین کاربری مرتعی و زراعی به ترتیب برابر 07/3 و 37/2 میلی­اکی­والان بر لیتر بوده است (شکل 7). 

با توجه به نتایج، تفاوت آماری معنی­داری بین کاربری مرتعی و زراعی از لحاظ ویژگی منیزیم خاک مشاهده نشد. مقدار میانگین منیزیم خاک کاربری مرتعی برابر با 1/2 و کاربری زراعی برابر 07/2 میلی­اکی­والان بر لیتر بوده است که دارای مقادیر نزدیک به هم بوده­اند (شکل8).

مقدار میانگین ماده آلی خاک در کاربری مرتعی بیش‌تر از کاربری زراعی می­باشد و تفاوت آماری معنی­داری بین دو کاربری مشاهده شد (01/0p<) که مقادیر میانگین کاربری مرتعی و زراعی به ترتیب برابر 14/3 و 68/1 درصد بوده است که در کاربری مرتعی به مقدار بیش‌تری به دست آمده است (شکل 9). 

با توجه به یافته­های تحقیق، در ویژگی های رس، سیلت و شن خاک در بین دو کاربری تفاوت معنی داری مشاهده نشد. کاربری مرتعی بیش‌ترین میزان سیلت و کاربری اراضی زراعی دارای بیش‌ترین مقدار شن در بین اجزای بافت خاک بود. بافت خاک در اراضی مرتعی و زراعی لومی رسی بود. کاربری زراعی دارای مقدار بیش‌تری شن (67/42 درصد) در مقایسه با کاربری مرتعی (66/35 درصد بود) و کم‌ترین میزان اجزای خاک در ویژگی رس و به میزان 67/23 درصد در کاربری مرتع بود (شکل 10).

شکل 10- مقایسه میانگین اجزای بافت خاک در کاربری­های مرتع و اراضی زراعی منطقه گنبد

Figure 10. Comparison of the average of soil components in rangeland and agriculture in Gonbad Area

بحث و نتیجه گیری

تغییر­کاربری اکوسیستم­های طبیعی، عموما اثرات منفی بر خصوصیات خاک داشته و به عنوان عاملی در تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک­ها به شمار می­رود. با توجه به یافته­های تحقیق، تفاوت معنی­داری در سطح 5 درصد در اسیدیته خاک اراضی مرتعی و کشاورزی منطقه گنبد همدان وجود دارد. این نتایج با نتایج مطالعات Fu و همکاران (6) مطابقت دارد. دلیل این مطابقت به‌خاطر شباهت اقلیمی دو منطقه مورد بررسی است. که با نتایج نیک­نهاد قرماخر و مارامایی (7) مطابقت ندارد. نتایج آن‌ها نشان داد که در مدیریت­های مختلف تفاوت معنی­داری در اسیدیته خاک در منطقه کچیک گلستان مشاهده نشده است (7). تغییرات پارامترهای شیمیایی خاک در اقلیم ها و شرایط ادافیکی گوناگون روند نامشابهی دارد. بنابراین دلیل این عدم انطباق احتمالا به دلیل تفاوت شرایط اقلیمی و ادافیکی دو منطقه است.

 Kizilkaya و Dengiz (8) در تحقیقی در اناتولی ترکیه بیان کردند pH خاک در زمین­های کشت شده روند افزایشی داشته است و از مقدار 03/6 در جنگل­های طبیعی به 71/7 در زمین­های تحت کشت رسیده است که با نتایج تحقیق حاضر هم‌خوانی ندارد. احتمالا دلیل این امر نیز رفتار متفاوت پارامترهای شیمیایی خاک تحت تاثر تغییر کاربری اراضی در اقلیم های مدیترانه ای و نیمه خشک است. اسیدیته خاک بر عواملی مانند قابلیت استفاده عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان، تحرک عناصر سنگین و فعالیت میکروارگانیسم­های خاک موثر می­باشد. در خاک­های اسیدی که pH بین 4 تا 7 است فعالیت یون آلومینیوم زیاد شده و باعث تجمع ذرات خاک می­شود. وقتی pH افزایش می­یابد از درصد آلومینیوم اشباع کم شده و کاتیون­های بازی زیاد می­شوند و در خاک­های با هدایت الکتریکی پایین باعث پراکندگی ذرات خاک می­گردد (6).

نتایج این تحقیق نشان داد که میزان هدایت الکتریکی خاک اراضی زراعی بیش‌تر از اراضی مرتعی بوده است. احتمالا دلیل افزایش هدایت الکتریکی در اراضی کشاورزی به‌خاطر استفاده فزآینده از کودهای شیمیایی است. بطوری که میانگین مقدار هدایت الکتریکی در اراضی زراعی و مرتعی به ترتیب به میزان 39/0 و 25/0 میلی­موس بر سانتی­متر  بوده است که تفاوت معنی­داری نداشتند. حاج عباسی و همکاران (2) اذعان داشته­اند که در اثر تغییر کاربری اراضی مرتعی به زمین­های کشاورزی مقدار EC تفاوت معنی­داری نداشته است. این نتایج با نتایج تحقیق حاضر مطابقت دارد. همچنین ملک­پور و همکاران (9) بیان کرده­اند که در مراتع تحت چرای شهرستان نوشهر میزان EC بیش از زمین زراعی می­باشد که با نتایج این تحقیق مغایرت دارد. دلیل این مغایرت بخاطر تفاوت رفتار پارامترهای شیمیایی خاک در اقلیم های کاملا متنوع مرطوب و نیمه خشک است. بالا بودن میزان هدایت الکتریکی خاک در زمین­های مرتعی تبدیل شده به کشاورزی با یافته­های Kizilkaya و   Dengiz(8) مطابقت دارد. حاج­عباسی و همکاران (2) در طی مطالعات خود بر روی خاک­های جنوب و جنوب غربی اصفهان اذعان داشتند که در اثر تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی، رسانایی الکتریکی خاک افزایش 41 درصدی پیدا کرده و بر روی وزن مخصوص ظاهری و میانگین وزنی قطر خاکدانه­ها اختلاف معنی­داری نگذاشته است. آن‌ها همچنین گزارش دادند که تغییر کاربری اراضی موجب کاهش کیفیت و افزایش تخریب خاک شده و پیامدهای نامطلوبی را به دنبال داشته است (2). در تحقیق نیک نهاد قرماخر و مارامایی (7)، میانگین EC خاک زراعی منطقه کچیک گلستان بطور معنی­داری بیش‌تر از کاربری­های دیگر بود که با نتایج این تحقیق در مورد افزایش آن در زمین های زراعی مطابقت و در مورد تفاوت معنی­دار مغایرت دارد و همچنین بیان کردند هدایت الکتریکی خاک نماینده میزان املاح هادی محلول خاک می باشد و احتمالا کاربرد کودهای شیمیایی را می­توان دلیل این امر دانست.

در این تحقیق، میانگین پتاسیم خاک اراضی مرتعی بیش‌تر از اراضی کشاورزی بود که تفاوت آماری معنی­داری در سطح 5 درصد وجود داشت. در این تحقیق این مقدار در اراضی مرتعی  ppm6/676­ و در اراضی کشاورزی به میزان ppm 1/473 می­باشد. در راستای یافته های این تحقیق، کیانی و همکاران (10) در تحقیقی در استان گلستان بیان کردند که مقدار پتاسیم با قطع درختان جنگلی و افزایش عملیات کشاورزی و درنتیجه افزایش شست وشوی این عنصر و انتقال به لایه­های پایینی خاک از 4/255 به 214 میلی گرم بر کیلوگرم خاک کاهش یافته است. این در حالی است که که Lemenih و همکاران (11) در تحقیقات خود در جنوب اتیوپی، نتایج متفاوتی مبنی بر افزایش پتاسیم در دسترس به مقدار بیش‌تر از 356 درصد پس از قطع درختان جنگلی مشاهده کردند (11). همچنین نتایج برومند و همکاران (12) نشان داد که مقدار پتاسیم در اراضی کشاورزی نسبت به جنگل کاهش داشته است که با یافته های تحقیق حاضر مطابقت دارد اما در تحقیق ایشان به عدم وجود اختلاف معنی­دار اشاره شده است که با نتایج این تحقیق، مغایرت دارد.

کاربری مرتعی بیش‌ترین میزان سیلت و کاربری اراضی زراعی دارای بیشترین مقدار شن در بین اجزای بافت خاک بود. کاربری زراعی دارای مقدار بیش‌تری شن (67/42 درصد) در مقایسه با کاربری مرتعی (66/35 درصد بود) و کم‌ترین میزان رس در کاربری مرتع به دست آمد. تغییر کاربری اراضی و تبدیل این اراضی به زمین های کشاورزی سبب بروز فرسایش انتخابی شده و به مرور زمان ذرات ریزتر خاک در اراضی تغییر کاربری پیدا کرده شسته می شوند. این حالت سبب تغییر بافت در خاک سطحی این اراضی می گردد (13). این نتایج همچنین با نتایج پژوهش و غلامی وهمکاران (14) همراستاست.

خاک­هایی که دارای سیلت هستند از حساسیت­پذیری بیش‌تری نسبت به فرسایش برخوردارند که در این تحقیق کاربری مرتع میزان سیلت بیش‌تری داشت و این ویژگی باعث ایجاد این استنباط خواهد شد که کاربری مرتعی تغییر یافته به کشاورزی حساسیت کم‌تری به فرسایش دارد اما زمانی حساسیت­پذیری به فرسایش یک کاربری مشخص خواهد شد که تمام ویژگی­های تاثیرگذار در کنار هم مشخص و بررسی شوند. نتایج این تحقیق با یافته­های ملک­پور و همکاران (9) مطابقت ندارد که ذکر کردند در کاربری زراعی با بهم خوردن خاک سطحی بافت سبک‌تر خاک جایگزین می­شود. تغییر کاربری اراضی مرتعی به زمین کشاورزی، بافت خاک را تحت تاثیر قرار نداده است و هر دو کاربری دارای کلاس بافت لومی رسی بودند.

Hebert و همکاران (15) در مطالعات خود نتیجه گرفتند کاربری زراعی در مقایسه با کاربری جنگل بافت سبک­تری دارد. بافت خاک به دلیل تاثیر در میزان رطوبت و عناصر در دسترس گیاه، ظرفیت نگهداری آب در خاک، چرخه مواد غذایی در خاک، تهویه، عمق ریشه­دوانی گیاه و میزان هرزآبی که بعد از بارندگی بر روی سطح خاک جریان می­یابد می­تواند در پراکنش پوشش گیاهی و متعاقب آن توزیع کاربری­ها نقش داشته باشد. بافت خاک به طور غیرمستقیم با رطوبت و حاصلخیزی خاک مرتبط است به دلیل این‌که نیتروژن، رطوبت در دسترس گیاهان، نگهداری آب و نفوذپذیری و ماده آلی را تحت تاثیر قرار می­دهد. زمانی که مقدار ذرات ریز خاک (شامل رس به‌علاوه سیلت) بالا باشد افزایش EC خاک باعث ضعیف شدن ساختمان خاک می شود.

با توجه به نتایج تحقیق، مقدار میانگین ماده آلی خاک در کاربری مرتعی بیش‌تر از کاربری زراعی می­باشد و تفاوت آماری معنی­داری در سطح 1 درصد بین دو کاربری مشاهده شد. با توجه به یافته های تحقیق، بیش‌تر بودن درصد ماده آلی در اراضی مرتعی در مقایسه با کاربری زراعی با یافته­های Martinez-Mena و همکاران (16) مطابقت دارد. گرچه این نتایج با یافته های پژوهش کریمی و همکاران (17) مغایرت دارد. Carter و همکاران (18) افزایش دمای خاک به دلیل کاهش پوشش گیاهی سایه انداز را در تجزیه مواد آلی در خاک زراعی موثر می دانند. Aguilar و همکاران (19) کاهش مواد آلی در اثر کشت و کار را ناشی از بهم خوردن خاک سطحی و در نتیجه تسریع تجزیه بیولوژیک مواد آلی، شدت یافتن فرسایش خاک و به دنبال آن هدررفت مواد آلی همراه با رواناب دانسته­اند. Hebert و همکاران (15) نیز معتقدند بافت سبک خاک حساسیت مواد آلی را به تجزیه افزایش می­دهد. مهم­ترین عاملی که در تسریع کاهش ماده آلی در خاک تأثیر می­گذارد، کشت و کار است که موجب افزایش تجزیه مواد آلی خاک طی عملیات شخم می­شود. 

در این تحقیق، اراضی زراعی دارای مقدار بیش‌تری ازت نسبت به کاربری مرتع بود که دارای اختلاف معنی­داری در سطح 1 درصد نیز بودند. نتایج این تحقیق با یافته­های عجمی و همکاران (20) مغایرت دارد که مقدار کمتر ازت را برای کاربری اراضی زراعی در مقایسه با کاربری طبیعی بیان کرده اند. نیتروژن مهم­ترین عنصر مورد نیاز برای رشد گیاهان است. قاعدتا باید با حساسیت بیش‌تر اراضی کشاورزی در برابر فرسایش و کاهش ماده آلی و نیتروژن کل خاک، نتایج به این صورت حاصل می شد که مقدار ازت خاک در کاربری کشاورزی به مقدار کم‌تری باشد اما با توجه به استفاده ساکنین و زارعان از کود شیمیایی ازته به منظور تقویت زمین­های زراعی در عمل این نتیجه به دست آمد که اراضی زراعی دارای مقدار بیش‌تری ازت بودند.

با توجه به نتایج، کاربری مرتعی دارای مقدار میانگین سدیم بیش‌تری نسبت به کاربری اراضی زراعی بود هرچند تفاوت معنی­داری مشاهده نشد. بین کاربری مرتع و زراعی در میزان کلسیم و منیزیم خاک تفاوت معنی­داری مشاهده نشد هرچند میزان آنها در کاربری مرتع به میزان بیش‌تری بود که در منیزیم این اختلاف چندان قابل توجه نبود. با توجه به این نتایج، کاتیون­های محلول سدیم، کلسیم و منیزیم در خاک اراضی مرتعی به مقدار بیش‌تری بوده­اند دو با تغییر کاربری و تبدیل شدن به اراضی کشاورزی این مقادیر کاهش یافته­اند هر چند کاهش مقادیر معنی­دار نبوده است. مقدار کلسیم و منیزیم در خاک­ها تابع اقلیم، سنگ مادر و بافت خاک است. از آنجا که بافت خاک در دو منطقه مورد مطالعه تفاوت نداشته اند بنابراین تغییرات کلسیم و منیزیم نیز معنی دار نبوده است و اختلاف قابل توجهی در کاربری ها نداشته اند. بهرامی (21) در تحقیق خود بیان کرد که تبدیل اراضی طبیعی جنگل به باغات سبب کاهش کلسیم و منیزیم خاک شده است. در تحقیق ملک­پور و همکاران (2) در کهنه لاشک کجور نوشهر، تغییر کاربری اراضی به کشاورزی باعث کاهش معنی­دار مقدار کلسیم و منیزیم در سطح 5 درصد شده است که از لحاظ روند کاهشی با تحقیق حاضر مشابهت اما از نظر تغییر معنی­دار مغایرت دارد.

با توجه به نتایج تحقیق در کاربری مرتعی در منطقه مورد مطالعه مقادیر اسیدیته، سیلت، پتاسیم، ماده آلی، کلسیم، منیزیم و سدیم بیش‌تر از کاربری اراضی مرتعی تبدیل شده به کشاورزی می­باشد و در اراضی زراعی یا مرتعی تغییر یافته مقادیر ازت، شن، رس و هدایت الکتریکی نسبت به کاربری طبیعی مرتع بیش‌تر به دست آمده است. همچنین با توجه به یافته­ها، تغییرات مقادیر ازت و ماده آلی در کاربری‌های مورد مطالعه در سطح 1 درصد و تغییرات میانگین مقادیر اسیدیته و پتاسیم نیز در سطح 5 درصد معنی­دار بوده است. کاهش شدید ماده آلی در کاربری­های مرتعی تغییر یافته به کشاورزی و زراعتی در اثر کشت­و­کار ناشی از بر هم زدن خاک سطحی و تسریع تجزیه مواد آلی و به دنبال آن شدت یافتن فرسایش و هدررفت مواد آلی بوده است. بالا بودن میزان مواد آلی باعث افزایش ثبات و پایداری خاک در مقابل فرسایش می­شود. درحالت کلی تغییرات پارامترهای بافت خاک بین کاربری­های مورد مطالعه اختلاف معنی­داری وجود نداشت اما مقدار بالای شن در کاربری زراعی نسبت به مرتعی نشان از وجود فرسایش و هدررفت خاک سطحی مستعد رویش در منطقه مورد مطالعه دارد (22).

باتوجه به بهم­خوردگی خاک در اثر عملیات خاک­ورزی و کشت، کشت اراضی طبیعی، گام نخست در فروپاشی خاک می­باشد. بالا بودن مقادیر ازت در کاریری مرتعی تغییر یافته به کشاورزی نسبت به اراضی مرتعی می تواند به دلیل استفاده از کودهای ازته توسط روستاییان و تغییردهندگان کاربری جهت برداشت بیش‌تر محصولات زراعی باشد و گرنه از لحاظ طبیعی و دارا بودن پوشش گیاهی و استفاده از تجارب و نتایج سایر مطالعات مشابه، بالا بودن ازت در اراضی مرتعی قابل پیش­بینی است اما احتمالا استفاده از کودهای ازته در این اراضی نتیجه موردانتظار را برآورد نکرده است. پوشش گیاهی  اراضی نقش مهمی در ایجاد سایه بر روی خاک و محافظت از ساختمان آن، از طریق تاثیر سیستم ریشه خود ایفا می­نماید (23). با توجه به اهمیت اکولوژیکی مراتع استان همدان، نتایج این تحقیق ضرورت توجه بیش‌تری به مطالعه قابلیت، اصلاح و تغییر کاربری اراضی در این مناطق را بیش از پیش نشان می­دهد. نتایج این تحقیق قطعا با توجه و تاکید بر شناخت عوامل موثر در کاهش حاصل­خیزی، تشدید فرسایش و تخریب خاک در مناطق نیمه­خشک اطلاعات لازم را در جهت برنامه­ریزی و اقدامات پیش گیرانه در قالب طرح­های اجرایی در منطقه برای شیوه­های صحیح مدیریتی و تغییر کاربری را فراهم نماید.

Reference

1. Wali, M.K., Evrendilek, F., West, T., Watts, S., Pant, D., Gibbs, H., & McClead, B. (1999). Assessing terrestrial ecosystem sustainability: usefulness of regional carbon and nitrogen models. Natural Resources, 35, 20-33
2. Hajabbasi, M.A., Besalatpour, A.A., & Melali, A.R. (2007). The effect of rangelands conversion on agricultural lands on some physical and chemical properties of soils of south and southwest isfahan. Agricultural Science and Technology and Natural Resources, 11(42): 525-534. (In Persian).
3. Fitzsimmons, M.J., Pennock, D.J., & Thorpe, J. (2004). Effects of deforestation on ecosystem carbon densities in central Saskatchewan, Canada. Forest Ecology and Management, 188, 349-361.
4. Izquierdo, A.E., & RicardoGrau, H. (2009). Agriculture adjustment, land-use transition and protected areas in Northwestern Argentina. Journal of Environmental Management, 90(2), 858-865.
5. Lal, R. (2004). Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma, 123, 1-22.
6. Fu, Y., Li, Zheng, G.L., Li, TH., & Zhang, T. (2017). Splash detachment and transport of loess aggregate fragments by raindrop action. Catena, 150, 154-160.
7. Niknahad Ghormakhor, H., & Maramaei, M.M. (2011). Effects of land use changes on soil properties (Case Study: the Kechik catchment). Soil Management and Sustainable Production. 1(2): 81-96. (In Persian).
8. Kizilkaya, R., & Dengiz, O. (2010). Variation of land use and land cover effects on some soil physico-chemical characteristics and soil enzyme activity. Zemdirbyste-Agriculture, 97(2), 15-24.
9. Malekpour, B., Ahmadi, T., & Kazemi Mazandarani, S.S. (2011). Influence of rangeland change on physical and chemical properties of soil in Lakshak, Kojour, Noshahr. Journal of Natural Resources Science and Technology. 6 (3): 115-126. (In Persian).
10. Kiani, F., Jalalian, A., Pashaei, A., & Khademi, H.E. (2007). The role of deforestation, grazing and rangeland degradation on soil quality indices in loess lands of Golestan Province. Journal of Soil and Water Sciences - Agricultural Science and Technology and Natural Resources. 11(41): 453-463. (In Persian).
11. Lemenih, M., Karltun, E., & Olsson, M. (2005). Assessing soil chemical and physical property responses to deforestation and subsequent cultivation in smallholders farming system in Ethiopia. Agriculture, Ecosystems & Environment, 105, 373-386.
12. Broumand, M., Ghajarsepanlou, M., Bahmanyar, M.A. & Salekguilani, S. (2015). Evaluation of the impact of land use change from forest to agriculture on some soil chemical properties (Case Study: Sari Zarinabad Area). Natural Geography Research. 47(3): 435-499. (In Persian).
13. Celik, I. 2005. Land-use effects on organic matter and physical properties of soil in a Southern Mediterranean highland of Turkey. Soil and Tillage Research, 83, 270-277.
14. Gholami, L., Davari, M., Nabiolahi, K., & Joneidi Jafari, H. (2016). The impact of land use change on some soil physical and chemical properties (Case Study: Baneh). Journal of Conservation of Soil and Water Resources. 5(3): 13-27. (In Persian).
15. Hebert, K., Karam, A., & Parent, L. E. (1991). Mineralization of nitrogen and carbon in soils amended with composted manure. Biological Agriculture & Horticulture, 7, 336-361.
16. Martinez-Mena, M., Lopez, J., Almagro, M., Boix-Fayos, V., & Albaladejo, J. (2008). Effect of Water Erosion and Cultivation on the Soil Carbon Stock in a Semiarid Area of South-East Spain. Soil and Tillage Research, 99, 119-129.
17. Karimi, R., Salehi, M.H., & Reisi, F. (2012). The Impact of Land Use Change on Some Physical and Chemical Properties of Soils in Safashehr Area of Fars Province, First National Wilderness Conference, Tehran - International Desert Research Center, University of Tehran. 4725 p. (In Persian).
18. Carter, M.R. (2000). Soil Sampling and Method of Analysis. Canadian Society of Soil Science, 651-657.
19. Aguilar, R., Kelly, E.F., & Heil, R.D. (1988). Effect of cultivation on soils in northern Great Plains rangeland. Soil Science Society of America Journal, 52, 1081-1085.
20. Ajami, M., Khormali, F., & Ayoubi, Sh. (2008). Changes in some soil quality parameters due to land use change in different situations of loess soil in various land slope in East Golestan Province. Iranian Journal of Soil and Water Research. 39(1): 15-30. (In Persian).
21. Bahrami, A. (2005). The effect of land use change on some physicochemical properties of soils, M.Sc. Thesis, University of Guilan. 82 p. (In Persian).
22. Bewket, W., & Stroosnijder, I. (2003). Effects of agro- ecological land use succession on soil properties in Chemoga Watershed, Blue Nil Basins, Ethiopia. Geoderma, 111, 85-95.
23. Jin, K., Shen, J., Ashton, W, R., Dodd, I.C., Parry, M.A.J., & Whalley, W.R. (2013). How do roots elongate in a structured soil? Journal of Experimental Botany, 64 (15), 4761–4777.