| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شمارهها | 3,094 |
| تعداد مقالات | 34,531 |
| تعداد مشاهده مقاله | 49,377,730 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 79,826,792 |
بررسی اثر پخش سیلاب بر شاخص های تنوع، غنا، تراکم و یکنواختی گونه ای بانک بذر خاک در ایستگاه آبخوانداری کوثر | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقاله 2، دوره 37، شماره 2 - شماره پیاپی 143، تیر 1403، صفحه 2-21 اصل مقاله (2.57 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2023.361934.1535 | ||
| نویسندگان | ||
| سید محمد رضا حبیبیان* 1؛ محمد جواد روستا2؛ مهرداد زرافشار1 | ||
| 1استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 2دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف در سالهای اخیر استفاده از سامانههای پخش سیلاب، یکـی از مـؤثرترین روشهـا برای مهـار آبهـای سـطحی بـهویژه در منـاطق خشـک و نیمـه خشـک است، کـه افزون بـر کـاهش اثـرهای زیانبـار سیلابها موجـب کـاهش فرسـایش خـاک، تقویـت سـفرههـای آب زیـر زمینـی، بهبـود زمینهای کشـاورزی و احیــای پوشــش گیــاهی مراتــع مــی شــود. در مراتع سیلابی از خصوصیات بانک بذر خاک اطلاعات اندکی وجود دارد. برای این موضوع هزینه و وقت زیادی صرف شده است. بسیاری از گونه های موجود در بانک بذر می تواند اثر عاملهای محیطی و مدیریتی گذشته را تفسیر کند. شناسایی این منبع نقش مهمی در حفاظت و احیاء پوشش گیاهی دارد. از این رو، این پژوهش با هدف بررسی اثر پخش سیلاب بر شاخص های تنوع زیستی بانک بذر خاک برای احیا و بهبود پوشش گیاهی در مراتع ویرانشده در ایستگاه آبخوانداری کوثر انجام شد. مواد و روش ها برای بررسی اثر پخش سیلاب روی ترکیب، تراکم، تنوع ، غنا و یکنواختی گونهای بانک بذر خاک در دو منطقهی پخش سیـلاب و بدون پخش سیلاب (شاهد) در منطقهی گربایگان فسا از سال 1399 به مدت سه سال، پژوهشهای بانک بذر اجراء شد. پس از شناسایی آغازین مرتعهای عرصهی پخش سیلاب در خرداد ماه 1399، مکان یابی دو منطقه معرف درون و خارج از پخش سیلاب (شاهد) انجام شد. نمونه برداری بانک بذر خاک در پاییز 1399 قبل از آغاز رویش بذرهای موجود در خاک انجام شد. در درون منطقهی معرف (مرتع پخش سیلابشده در 6 نوار) و شاهد (مرتع بدون پخش سیلاب)، یک نوار اندازهگیری 150 متری در جهت عمود بر شیب زمین مستقر شد. از روی هر نوار اندازهگیری با فاصلهی 10 متر یک قطعه یک مترمربعی با روش تصادفی-نظاممند (15 قطعه یا تکرار) مشخص شد. در چهار گوشه و مرکز هر قطعهی یک مترمربعی گودالی به قطر 7 سانتیمتر و با ژرفای 5-0 و 10-5 سانتیمتر حفر شد. خاک های هر ژرفا به شکل جداگانه در پنج نقطهی قطعهی یک مترمربعی با هم ترکیب و به عنوان یک نمونه برای کاشت در سینی های مخصوص در گلخانه در نظر گرفته شدند. نمونه های بانک بذر خاک به مدت چهار ماه برای شکسته شدن خواب بذر در یخچال نگهداری و سپس به مدت یک سال برای کشت به محیط گلخانه منتقل و با روش ظهور گیاهچه، بذرهای موجود در خاک که به تدریج سبز شدند، شناسایی و شمارش شدند. تحلیلهای بانک بذر بر اساس شمارش گیاهچه های جوانهزده در گلخانه انجام شد. تراکم گونه های موجود در بانک بذر خاک با روش محاسبهی مجموع تعداد بذر همهی گونه ها در مترمربع انجام شد. برای تعیین شاخص های تنوع، غنا و یکنواختی گونه ای از نرم افزار PAST استفاده شد. برای غنای گونه ای بانک بذر خاک از شاخص های مارگالف و منهینیک و برای تنوع از شاخص های شانون-وینر و سیمپسون و برای یکنواختی از شاخص هیل استفاده شد. برای مقایسهی خصوصیات بانک بذر خاک (تراکم، غنا، تنوع و یکنواختی گونه ای) میان دو منطقهی معرف مرتع پخش سیلاب و مرتع بدون پخش سیلاب (شاهد) از آزمون t مستقل و برای مقایسهی میان دو ژرفای 5-0 و 10-5 سانتی متری نیز از آزمون t جفتی استفاده شد. تجزیه و تحلیلهای آماری بهوسیلهی نرم افزار R با استفاده از تحلیل پراکندگی یکطرفه انجام شد. همچنین، مقایسهی میانگین ها با روش دانکن انجام شد. نتایج و بحث نتایج بررسیهای گلخانه ای نشان داد که 5340 شمار بذر در گلخانه جوانه زنی داشت، که در منطقهی پخش سیلاب در ژرفای 5-0 سانتی متر 3756 شمار بذر و در ژرفای 10-5 سانتی متر 1190 شمار بذر رویش داشتند. در منطقهی بدون پخش سیلاب (شاهد) نیز در ژرفای 5-0 سانتیمتر 329 شمار بذر و در ژرفای 10-5 سانتی متر 65 شمار بذر رویش داشتند. تراکم بانک بذر در منطقهی پخش سیلاب ایستگاه آبخوانداری کوثر در ژرفای 5-0 سانتی متر، به طور میانگین رویش 113 بذر (از 18 خانوادهی گیاهی و 61 گونه) در مترمربع بود. در ژرفای 10-5 سانتی متر، بهطور میانگین رویش 36 بذر (از 18 خانوادهی گیاهی و 56 گونه) در مترمربع بود. تراکم بانک بذر در منطقهی شاهد در ژرفای 5-0 سانتیمتر، بهطور میانگین رویش 9/96 بذر (از 10 خانوادهی گیاهی و 23 گونه) در مترمربع بود. در ژرفای 10-5 سانتیمتر، میانگین رویش 1/96 بذر (از 8 خانوادهی گیاهی و 15 گونه) در مترمربع بود. در منطقهی پخش سیلاب میانگین تراکم بذرهای سبزشده در ژرفای 5-0 سانتیمتر خاک 3/14 برابر بیشتر از ژرفای 10-5 سانتیمتر خاک بود. در منطقهی شاهد هم میانگین تراکم بذرهای سبزشده در ژرفای 5-0 سانتیمتر خاک 5/08 برابر بیشتر از ژرفای 10-5 سانتیمتر خاک بود. نتایج تجزیهی پراکنش نشان داد که تفاوت شاخص های تنوع زیستی (تراکم، تعداد گونه، تنوع، غنا و یکنواختی گونه ای) میان نوارهای شبکهی پخش سیلاب بیشه زرد 1 و شاهد در ژرفای 5-0 و10-5 سانتیمتر بانک بذر خاک در سطح 1 % و 5 % معنیدار بود. همچنین، در دو منطقهی پخش سیلاب و بدون پخش سیلاب (شاهد) نتایج آزمون t نشان داد که تفاوت شاخص های تنوع زیستی میان ژرفای 5-0 و 10-5 سانتیمتر بانک بذر خاک در سطح 1 % و 5 % معنی دار بود. نتیجه گیری و پیشنهادها بهطور کلی میتوان گفت که اجرای عملیات پخش سیلاب در منطقهی مطالعهشده زیست بوم ویژه ای ایجاد کرده است که سبب بهبود شرایط محیطی مانند رطوبت کافی و ماده آلی مناسب در منطقه شده است. همچنین، بر افزایش تراکم و تنوع، غنا و یکنواختی گونه ای بانک بذر خاک و ترکیب گونه ای تأثیر قابل توجهی داشته است. بنابراین از این ظرفیت بانک بذر می توان برای احیای این منطقه و مناطق مشابه استفاده کرد. در نهایت نتایج این پژوهش نشان داد بانک بذر خاک منطقهی مزبور پاسخ مثبتی به اجرای عملیات پخش سیلاب است به شکلی که در منطقهی پخش سیلاب بیشترین تراکم، تنوع، غنا و یکنواختی گونه ای ذخیره بذری خاک مشاهده شد. پیشنهاد می شود طرح های بررسی تأثیر پخش سیلاب بر شاخص های تنوع زیستی در قطعههای جنگلکاری با گونه های مختلف اکالیپتوس، آکاسیا و همچنین قطعههای بوته کاری با گونهی آتریپلکس همراه با قطعهی شاهد در گربایگان فسا انجام شود و نتایج با هم مقایسه شوند. نتایج این پژوهش را می توان در حفظ تنوع گیاهی، حفظ ذخیرههای ژنتیکی و احیاء و مدیریت پوشش گیاهی منطقه بهکار برد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تنوع زیستی؛ جوانه زنی بذر؛ دشت گربایگان فسا؛ سیل | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of Flood Spreading on Indices Species Diversity, Richness, Density and Evenness of Soil Seed in the Aquifer Management Kowsar Station | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Seyed Mohammad Reza Habibian1؛ Mohammad Javad Rousta2؛ Mehrdad Zarafshar1 | ||
| 1Assistant Professor, Natural Resources Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| 2Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Goal In recent years, the use of flood spreading systems is one of the most effective ways to control surface water, especially in arid and semi-arid regions which In addition to the reduction of the harmful effects of floods, it results in the reduction of soil erosion, the strengthening ground water tables, the improvement of agricultural lands and the rehabilitation of rangelands vegetation. In flooded rangelands, there is little information about the characteristics of the soil seed bank. This, in turn, has cost and wasted a lot of time. The presence of many species in the seed bank can explain the effects of environmental and management factors in the past. Identification of this resource plays an important role in the protection and restoration of vegetation. In this regard, the aim of the current study is to assess the biological diversity indicators of the existing seed bank due to flood spreading in order to restore and improve the vegetation cover in such rangelands. Materials and Methods In order to investigate the effects of flood spreading on the composition, density, diversity, richness and evenness species of the soil seed bank in two areas with flood spread and without flood spread (Control) in Gareh Bygone Fasa region, seed bank research was carried out for three years from 2020. In June 2020, was done after the preliminary identification of the rangelands of the flood spreading area, the location of two representative areas inside and outside the flood spreading area (Control). Sampling of the soil seed bank in the fall of 2020, before the seeds in the soil began to grow. Inside the representative area (rangeland flooded in 6 strips) and Control (rangeland without flooding), 1 transect of 150 meters was established in the direction perpendicular to the slope of the land. At 10-m intervals along each transect, a 1-m2 plot was randomly selected (total of 15 plots or repetitions). A pit with a diameter of 7 cm and a depth of 0 to 5 and 5 to 10 cm was dug in the four corners and center of each plot. Soils of each depth were combined separately in five points of one square meter plot and considered as a sample for planting in special trays in the greenhouse. The soil seed bank samples were kept in the refrigerator for four months to break the seed dormancy and then transferred to the greenhouse environment for one year for cultivation and by the seedling emergence method, the seeds in the soil which gradually they turned green, were identified and counted. Analyzes related to the seed bank were performed based on the number of germinated seedlings and counted in the greenhouse. The density of species in the soil seed bank was calculated by calculating the total number of seeds of all species per square meter. The diversity, richness and evenness of species were assessed using PAST software. For species richness of the soil seed bank, Margalef and Menhinic indices were used, Shannon-Wiener and Simpson indices were used for diversity, and Hill index was used for evenness. To compare the properties of the soil seed bank (density, richness, diversity and evenness of species) was also used between two representative areas of flooded rangeland and non-flooded rangeland (control) independent t-test and paired t-test were also used to compare between two depths of 0-5 and 5-10 cm. The analysis was conducted via R software, employing one-way analysis of variance and Duncan's method for comparison of means. Results and Discussions The results of the greenhouse studies showed that a total of 5340 seeds germinated in the greenhouse, 3756 seeds germinated in the flood spreading area at a depth of 0-5 cm and 1190 seeds germinated at a depth of 5-10 cm. In the area without flooding (control), 329 seeds grew at a depth of 0-5 cm and 65 seeds grew at a depth of 5-10 cm. In the flood spreading area of Aquifer Management Kowsar Station, in terms of the average density of the seed bank, at a depth of 0-5 cm, a total of 113 seeds per square meter (from 18 plant families and 61 species) sprouted. At a depth of 5-10 cm, a total of 36 seeds per square meter (from 18 plant families and 56 species) germinated. In the control area, in terms of the average seed bank density, at a depth of 0-5 cm, the average of 9.96 seeds per square meter (from 10 plant families and 23 species) germinated. At a depth of 5-10 cm, the average of 1.96 seeds per square meter (from 8 plant families and 15 species) germinated. The average density of sprouted seeds in the soil depth of 0-5 cm was 3.14 times higher than that in the soil depth of 5-10 cm. In the control area, the average density of germinated seeds in the soil depth of 0-5 cm was 5.08 times higher than that of the soil depth of 5-10 cm. The results of variance analysis showed that in terms of biodiversity indices (density, number of species, diversity, and richness species evenness) between the strips of Bisheh Zard 1 and control flood spreading network at the depth of 0-5 and 5-10 cm of the bank, there is a significant difference between soil seeds at the level of 1% and 5%. The results of the t-test showed that in terms of biodiversity indices between the depths of 0-5 and 5-10 cm of the soil seed bank both in the flood spreading area and in the non-flooding area (control) there is a significant difference in there are 1% and 5% levels. Conclusion and Suggestions In general, it can be concluded that the implementation of flood spreading operations in the studied area has created a special ecosystem that has improved the environmental conditions such as sufficient humidity and suitable organic matter in the area. Also, it has a significant effect on increasing the density and diversity, richness and evenness of the soil seed bank species, as well as the species composition. Therefore, the potential of the existing seed bank can be used to rehabilitation this area and similar areas. In general, the results of this research showed that the soil seed bank of this region had a positive response to the implementation of the flood spreading operation, so that the highest density, diversity, richness and evenness of the soil seed stock was observed in the flood spreading area. It is suggested to carry out projects on the effects of flood spreading on biodiversity indices in forestry plots with different species of Eucalyptus, Acacia, as well as shrub planting plots with Atriplex species, as well as a control plot be compared in Gareh Bygone, Fasa. This research's findings can be used in preserving plant diversity, preserving genetic reserves, and revitalizing and managing vegetation in the region. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Biodiversity, flood, Gareh Bygone Plain of Fasa, seed germination | ||
| مراجع | ||
|
Ahmadi A. Rezaei R. Abdi N. Toraj-Zard H. 2023. Changes in species diversity and soil seed bank under the exclosure and different intensity of livestock grazing in deteriorated forests of Middle Zagros. Ecology of Forests. 10(20):52-63. (In Persian). Ashouri P, Eftekhari AR, Hamzeh B, Souri M, Jalili A. 2020. Determining specific species and the contribution of species in the similarity between the soil seed bank and vegetation on the ground (case study: Lazor-Firouzkoh Rangeland). Journal of Plant Ecosystem Conservation. 17(8):281-305. (In Persian). Azarnivand, H. and Zare Chahouki, M.A. (2008). Range Improvement. Tehran University Press. 354p. (In Persian). Bakker JP, Berendse F. 1999. Constraints in the restoration of ecological diversity in grassland and heathlands communities. Trends in Ecology & Evolution. 14:63-68. https://doi.org/10.1016/S0169-5347 (98)01544-4 Ghorbani JP, Dowlati Heydari GH. 2015. Effects of floodwater spreading on the vegetation and soil in an arid rangeland. Journal of Arid Land Research and Management. 29(4):473-486. https://doi.org/10.1080/15324982.2015.1019160 Ghahari GH, Gandomkar A. 2015. Effect of aquifer management on groundwater changes in Gareh Bygone Plain. Watershed Engineering and Management. 7(2):172-183. (In Persian). Gholami P, Alvani-Nejad S, Esfandiyari N, Mesbah SH. 2019. Effect of Floodwater spreading on Soil Seed Bank Density of Plant Functional Groups (Case study: Gareh Bygone plain, Fasa, Fars province, Iran), 8th National Conference on Rainwater Catchment Systems. 26-27 November 2019. 10p. Gholami P, Alvani-Nejad S, Esfandiyari N, Mesbah SH. 2021. Response of Composition, Diversity and Functional Groups of Soil Seed Bank under Corrective Practices of Floodwater Spreading in the Kowsar Aquifer Management Station, The Province of Fars, Journal of Watershed Management Research. 34(1):140-154. (In Persian). https://doi.org/10.22092/wmej.2020.341847.1313 Hayashi HY, Shimatani K, Shigematsu J, Nishihiro S, Ikematsu D, Kawaguchi Y. 2012. A study of seed dispersal by flood flow in an artificially restored floodplain. Landscape and Ecological Engineering. 8(2):129-143. https://doi.org/ 10.1007/s11355-011-0154-3 Jacquemyn H, Carmen Van M, Brys R, Honnay O. 2011. Management effects on the vegetation and soil seed bank of calcareous grasslands: An 11-year experiment. Biological Conservation. 144(1):416-422. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2010.09.020 Jalilian F, Behmanesh B, Mohammad Esmaeili M, Gholami P. 2017. Comparison of Rangeland Vegetation Cover and Soil Properties Variations Affected by Flood Spreading, Enclosure and Grazing Uses, Journal of Water and Soil Sciences.21(2):29-43 (In Persian). https://doi.org/10.18869/acadpub.jstnar.21.2.29 Kamali P, Erfanzadeh R, Ghelichniya H. 2012. Role of soil seed bank in recovering of the degraded vegetation in Vaz watershed, Pajuhesh & Sazandegi. 98:117-124 (In Persian). Lee H, Alday J, Cho K, Lee E, Marrs R. 2014. Effects of flooding on the seed bank and soil properties in a conservation area on the Han River, Korean Journal of Ecology and Environment. 70:102–113. Li JMHL, XU ZJ, Zhang MY, Wang ZR. 2008. Characteristics of standing vegetation and soil seed bank in desert riparian forest in lower reaches of Tarim river under effects of river- flooding, Journal of Applied Ecology. 19(8):1651-1657. Marone L, Cueto V, Milesi F, Lopez D, Casenave J. 2004. Soil seed bank composition over desert microhabitats: patterns and plausible mechanisms. Canadian Journal of Botany. 82(12):1809-1816. https://doi.org/10.1139/b04-143 Mesbah SH. 2016. Vegetation monitoring of Kowsar aquifer Management station. The final report of the research project, Soil Conservation and Watershed Research Institute. 87p. (In Persian). Najafi Shaybankareh K, Jalili A, Khorasani N, Jam Zadeh Z. 2012. Investigation of Soil Seedbed Bank in Plant communities of GNU Protected Area, Journal of Research on Range and Desert of Iran. 19(4):613-601. Nazari S, Ghorbani J, Zali SH, Tamartash R. 2014. Species composition and seed density of soil seed bank in mountain grassland of north Alborz, Journal of Plant Research (Iranian Biology). 27(2):310-319. Nouri Z, Feghhi J, Zahedi Amiri G, Rahmani R. 2011. Estimation of species diversity in forest different stories (case study: Patom district of Kheyrud forest). Journal of Natural Environmental, Iranian Journal of Natural Resources. 63(4):399-407. O'Connor TG, Martindale G, Morris CD, Short A, Witkowski Ed TF, Scott-Shaw R. 2011. Influence of grazing management on plant diversity of highland sourveld grassland, kwazulu-natal, South Africa. Rangeland Ecology & Management. 64(2):196-207. https://doi.org/10.2111/REM-D-10-00062.1 Osunkoya OOSA, Thinguyen CH, Perrett A, Shabbir SH, Nive A, Belgeri K, Dhileepan S, Adkins S. 2014. Soil seed bank dynamics in response to an extreme flood event in a riparian habitat. Journal of Ecological research. 29(6):1115-1129. https://doi.org/ 10.1007/s11284-014-1198-2 Pakparvar M, Walraevens K, Cheraghi SAM, Ghahari Gh, Cornelis W, Gabriels D, Kowsar SA. 2017. Assessment of groundwater recharge influenced by floodwater spreading: an integrated approach with limited accessible data. Hydrological Sciences Journal. 62(1):147-164. Pattago MARM, Silveira CN, Cunha L, Cruz F. 2011. Distribution of herbaceous species in the soil seed bank of a flood seasonality area. Northern Pantanal, Brazil, International review of Hidrobiology. 96(2):149-163. Patricia O, José M, Domingues T, Catia D. 2015. Effects of flooding on the spatial distribution of soil seed and spore banks of native grasslands of the Pantanal wetland, Journal of Acta Botanica Brasilica. 29(3):400-407. https://doi.org/10.1590/0102-33062015abb0027 Priego-Santander AG, Campos M, Bocco G, Ramirez-Sanchez LG. 2013. Relationship between landscape heterogeneity and plant species richness on the Mexican Pacific coast. Applied Geography. 40:171-178. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2013.02.013 Rezaie R, Ahmadi A, Abdi N, Toranjzar H. 2023. Fire effects on composition, density and species diversity vegetation and soil seed bank (Case study: Kangavar rangelands), Journal of Rangelands. 16(4):729-744 (In Persian). Salaryan T, Jory MH, Ariapour A, Mahmoudi M. 2011. The studying of species diversity Javaherdeh region in Ramsar city with using of significance degree index. Iranian Journal of Natural Ecosystems. 2(1):11-20. Souza EBF, Ferreira A, Pott A. 2016. Effects of flooding and its temporal variation on seedling recruitment from the soil seed bank of a Neotropical floodplain. Journal of Acta Botanica Brasilica. 30(4):560-568. https://doi.org/10.1590/0102-33062016abb0202 Wang G, Wang M, Lu X, Jang M. 2015. Effects of farming on the soil seed banks and wetland restoration potential in Sanjiang Plain, Northeastern China. Ecological. Engineering. 77:265-274. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.01.039 Yonghui W, Jin L, Kaixuan Q, Mao Y. 2023. Response of Plant Species Diversity to Flood Irrigation in the Tarim River Basin, Northwest China, Journal of Sustainability. 14p. Sustainability 2023, 15, 1243. https://doi.org/10.3390/su15021243 and https://www.mdpi.com/journal/sustainability. Zhang MF, Chen S, Chen Y, Wang J. 2016. Effects of the seasonal flooding on riparian soil seed bank in the three Gorges reservoir region: a case study in Shanmu River. Springerplus, 5(1):492. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 690 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 336 |
||