| تعداد نشریات | 284 |
| تعداد نشریات سازمان | 82 |
| تعداد شماره‌ها | 3,037 |
| تعداد مقالات | 33,984 |
| تعداد مشاهده مقاله | 45,765,930 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 77,188,949 |
ارزیابی اثر شاخص‌های محیطی بر عملکرد و کیفیت گیاه وتیور در حفاظت خاک و مرتع، مطالعه موردی: دامنه جانبی مخزن سد سنگر شهرستان سیاهکل استان گیلان | ||
| مهندسی و مدیریت آبخیز | ||
| مقاله 4، دوره 17، شماره 2، تیر 1404، صفحه 188-202 اصل مقاله (933.07 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwmse.2024.365242.2053 | ||
| نویسندگان | ||
| ساحل حقیقی* 1؛ زینب جعفریان2؛ محمد آزادبخت3؛ فرود شریفی4؛ رضا تمرتاش5 | ||
| 1دانشجوی دکتری علوم مرتع، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، مازندران، ایران | ||
| 2استاد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، مازندران، ایران | ||
| 3استاد، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، دانشکده داروسازی، گروه فارماکوگنوزی، مازندران، ایران | ||
| 4استاد، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| 5دانشیار، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، مازندران، ایران | ||
| چکیده | ||
| چکیده مبسوط مقدمه در پی تغییر شرایط اقلیمی دهه‌های اخیر و با تشدید فرسایش و آلودگی خاک، در بسیاری از کشورهای جهان برای حفاظت از محیط زیست و منابع طبیعی، کاشت سطح وسیعی از گیاه وتیور با عنوان زیست مهندسی خاک مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که وتیور گیاهی از نوع C4 است، بهره‌وری بالایی در تبدیل انرژی از طریق فتوسنتز دارد. برگ‌ها و ساقه‌های آن زمانی که به‌طور کامل تجزیه می‌شوند، کمپوستی شامل مواد قهوه‌ای رنگ، تیره مایل به سیاه و سفید رنگ به وجود می‌آورند. کمپوست وتیور دارای ارزش غذایی بالایی جهت تأمین علوفه دام و ارزش کالری زیست‌توده بالایی در خاک و میکروارگانسیم‌های موجود در آن است. ازجمله کاربردهای مهم وتیور حفاظت از خاک به‌دلیل داشتن ریشه‌های افشان و عمیق، استفاده به‌عنوان علوفه، خصوصیت گیاه‌پالایی، استفاده از آنزیم و هورمون‌های مؤثر برای نگهداری خاک در دامنه‌های شیبدار، دارا بودن مواد مؤثره قابل استفاده در صنایع بهداشتی، دارویی و عطرسازی، ویژگی خاص آن در کاهش CO2 است (یک بوته آن می‌تواند 25 درصد مازاد گاز کربنیک را جذب کند). گیاه وتیور را می‌توان به‌عنوان مناسب‌ترین دیواره حفاظتی در دامنه‌های شیبدار بزرگراه‌ها و دیوار جانبی مخازن سدها استفاده کرد. با افزایش تراکم ریشه‌های گیاه وتیور در خاک، میزان چسبندگی خاک افزایش، زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش پیدا می‌کند. می‌توان اظهار کرد افزایش تراکم ریشه‌های گیاه وتیور دلیل افزایش مقاومت برشی خاک است. لذا، شناخت عملکرد این گیاه برای شرایط مختلف محیطی ضروری است. بدین منظور، این پژوهش با هدف شناخت بهتر عملکرد این گیاه در دامنه‌های جانبی مخزن سد سنگر شهرستان سیاهکل ( استان گیلان) انجام شد. مواد و روش‌ها در این پژوهش نمونه‌برداری خاک و ریشه گیاه وتیور از عمق 50-0 سانتی‌متری خاک دامنه دیواره مخزن سد با درجه شیب‌های مختلف، سطح اول (40-30 درجه)، سطح دوم (50-40 درجه)، سطح سوم (70-60 درجه) در چهار تکرار صورت پذیرفت. در مجموع 12 نمونه خاک (دست نخورده) و 12 نمونه خاک به همراه ریشه گیاه وتیور با استفاده از رینگ استیل و 12 نمونه گیاه وتیور نمونه‌برداری شد. ویژگی‌های خاک ازجمله بافت خاک با روش هیدرومتری، رطوبت خاک با روش وزنی، تعیین اسیدیته با روش گل اشباع، هدایت الکتریکی با روش عصاره‌گیری و شوری خاک با EC متر، درصد ماده آلی، آهک و پتاسیم خاک با استفاده از دستگاه فیلم‌فتومتر در آزمایشگاه اندازه‌گیری شدند. جهت بررسی تأثیر رطوبت و ریشه وتیور بر روی مقاومت برشی خاک از روش اندازه‌گیری برش مستقیم آزمایشگاهی استفاده شد. استخراج عصاره‌های ریشه گیاه وتیور به روش ماسراسیون به‌طور جداگانه با استفاده از حلال‌های متانول/آب (80/20) و تغلیظ عصاره‌ها با استفاده از دستگاه روتاری انجام شد. در نهایت نتایج حاصل از اندازه‌گیری ویژگی‌های خاک، وزن ریشه گیاه وتیور و عصاره‌های ریشه گیاه با استفاده از آزمون ANOVA تجزیه واریانس و مقایسه میانگین و نرم‌افزار SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج و بحث کاشت گیاه وتیور در دامنه‌های جانبی مخزن سد سنگر-گیلان با هدف جلوگیری از فرسایش خاک، تثبیت شیب‌ها و دامنه‌های کنار رودخان‌های انجام شده است. مجموعه تارهای کشنده ریشه‌های گیاه وتیور به‌صورت عمودی به عمق خاک نفوذ می‌کنند. توسعه تارهای کشنده ریشه گیاه وتیور با افزایش میزان درجه شیب خاک دامنه بیشتر می‌شود. وزن تارهای کشنده در هم پیچیده شده به طبع با افزایش درجه شیب خاک دامنه افزایش پیدا می‌کند. بنابراین، ویژگی وزن ریشه‌های گیاه وتیور و وزن عصاره ریشه گیاه وتیور تحت تأثیر ویژگی‌های خاک در دامنه‌های شیبدار قرار می‌گیرد. بین ویژگی‌های خاک و میزان وزن ریشه گیاه وتیور (Chrysopogon zizanioides) و وزن عصاره ریشه گیاه در دامنه شیبدار سد سنگر همبستگی و ارتباط معنی‌داری وجود دارد. نتایج نشان داد که وزن ریشه‌های این گیاه همراه با افزایش فعالیت‌های زیستی افزایش پیدا می‌کند. در دامنه جانبی مخزن سد سنگر گیلان به‌ترتیب از سطح اول با شیب 40-30 درجه، سطح دوم با شیب 50-40 درجه و سطح سوم با شیب 70-60 درجه قطر و وزن ریشه‌ها از سطح خاک تا عمق 20 سانتی‌متر افزایش پیدا کرده است. قطر ریشه‌های گیاه وتیور در سطح اول 1.5 میلی‌متر، سطح دوم دو میلی‌متر و در سطح سوم 2.1 میلی‌متر افزایش یافت. توسعه این ریشه‌ها و تارهای کشنده آن موجب افزایش مقاومت برشی خاک در سطح اول 20.74 درصد، در سطح دوم 22.28 درصد و در سطح سوم 25.95 درصد شده است. حضور ریشه‌های گیاه وتیور منجر به افزایش چسبندگی ذرات خاک شده و مانع حرکت و لغزش خاک به سمت پایین دست دامنه جانبی مخزن سد سنگر گیلان شده است. نتیجه‌گیری یافته‌های این پژوهش نشان داد که کاشت گیاه وتیور ضمن تقویت مراتع، تولید علوفه و امکان استفاده عطری و صنعتی، مقاومت برشی خاک در دامنه شیبدار را افزایش داده است. در واقع استقرار این گیاه منجربه افزایش چسبندگی و افزایش مقاومت برشی خاک می‌شود. به‌نظر میرسد گیاه وتیور (chrysopogon zizanioides) به‌صورت هوشمند توانایی شناخت و تطبیق در محیط کاشته شده را داشته و متناسب با تغییر شیب، تراکم و وزن ریشه‌های خود را برای استقرار بهتر تغییر می‌دهد. بدین صورت با افزایش تراکم ریشه (RAR)، زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش یافته و سازگاری هوشمندانه‌ای با محیط پیدا می‌کند. با توجه به توسعه سیستم ریشه‌ای گیاه وتیور تا چند متر در دامنه‌های شیبدار، انتخاب مناسبی جهت افزایش چسبندگی خاک، افزایش مقاومت برشی بوده و با ریشه‌دوانی به عمق خاک منجر به جلوگیری از فرسایش خاک و لغزش می‌شود. پیشنهاد می‌شود، کاشت گیاه وتیور در دامنه‌های شیبدار با توجه به سازگاری بالا در اقلیم‌ها و شرایط متفاوت، امکان رشد چند متری ریشه، برای تثبیت خاک و جلوگیری از لغزش و فرسایش در دامنه‌ها شیبدار اجرایی شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تنش برشی؛ شیب؛ عصاره ریشه؛ مقاومت؛ وزن ریشه | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluation of the effect of environmental indicators on the yield and quality of Vetiver plant in soil and rangeland protection, case study: lateral slope of Sangar Dam reservoir, Siahkal County, Gilan Province | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Sahel Haghighi1؛ ZeinabY Jafarian2؛ Mohamad Azadbakht3؛ Forood Sharifi4؛ Reza Tamartash5 | ||
| 1Ph.D Student of Pasture Sciences, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Mazandaran, Iran | ||
| 2Professor, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Mazandaran, Iran | ||
| 3Professor, Mazandaran University of Medical Sciences, Faculty of Pharmacy, Department of Pharmacognosy, Mazandaran, Iran | ||
| 4Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| 5Associate Professor, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Mazandaran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Extended abstract Introduction Following the climate change of recent decades and the intensification of soil erosion and pollution, in many countries of the world, planting of a large area of Vetiver plant under the title of soil bioengineering has been considered for the protection of the environment and natural resources. Since Vetiver is a 4C plant, it has a high efficiency in energy conversion through photosynthesis. Its leaves and stems, when completely decomposed, create a compost containing brown, dark black and white materials. Vetiver compost has a high nutritional value for providing livestock fodder and a high biomass caloric value in the soil and microorganisms present in it. Among the important uses of Vetiver are soil protection due to its spreading and deep roots, use as fodder, plant purification properties, use of effective enzymes and hormones for soil maintenance on steep slopes, presence of active ingredients that can be used in the health, pharmaceutical and perfume industries, and its special feature in reducing CO2 (one plant can absorb 25% of excess carbon dioxide). Vetiver can be used as the most suitable protective wall on steep slopes of highways and side walls of dam reservoirs. By increasing the density of Vetiver roots in the soil, the degree of soil adhesion increases and the angle of internal friction of the soil decreases. It can be stated that the increase in the density of Vetiver roots is the reason for increasing the shear strength of the soil. Therefore, it is necessary to understand the performance of this plant for different environmental conditions. For this purpose, this research was conducted with the aim of better understanding the performance of this plant on the side slopes of the Sangar Dam reservoir in Siahkal County (Gilan Province). Materials and methods In this study, soil and Vetiver plant root sampling was carried out from a depth of 0-50 cm on the slope of the dam reservoir wall with different degrees of slopes of 30-40, 40-50, and 60-70 degrees in four replicates. A total of 12 untouched soil samples and 12 soil samples with Vetiver plant roots were sampled using steel rings and 12 Vetiver plant were sampled. Soil properties including soil texture using hydrometric method, soil moisture using gravimetric method, acidity using saturated mud method, electrical conductivity using extraction method and soil salinity with EC meter, organic matter, lime and potassium of soil were measured using film photometer in the laboratory. To investigate the effect of moisture and Vetiver roots on soil shear strength, laboratory direct shear measurement method was used. Vetiver root extracts were extracted separately by maceration method using methanol/water solvents (80/20) and the extracts were concentrated using a rotary device. Finally, the results of measuring soil properties, Vetiver root weight and plant root extracts were analyzed using ANOVA test, analysis of variance and comparison of means and SPSS software. Results and discussion Vetiver planting on the side slopes of the Sangar-Gilan Dam reservoir has been done with the aim of preventing soil erosion, stabilizing the slopes and riverside slopes. Vetiver plant roots vertically penetrate deep into the soil. The development of root hairs of the Vetiver plant increases with the increase in the slope of the soil. The weight of the tension wires increases in proportion to the increase in the slope of the soil. Therefore, the characteristics of the weight of Vetiver plant roots and the weight of Vetiver plant root extract are affected by the characteristics of soil in steep slopes. There is a significant correlation and relationship between the soil properties and the weight of Vetiver root (Chrysopogon zizanioides) and the weight of plant root extract in the steep slope of Sangar Dam. The results showed that the weight of the roots of this plant increases with the increase of biological activities. On the side slopes of the Sangar-Gilan Dam reservoir, the diameter and weight of the roots were measured from the first level with a slope of 30-40 degrees, the second level with a slope of 40-50 degrees and the third level with a slope of 60-70 degrees. It has increased from the soil surface to a depth of 20 cm. The diameter of Vetiver plant roots increased in the first level 1.5 mm, the second level 2 mm and the third level 2.1 mm. The development of these roots and its deadly threads has increased the shear resistance of the soil in the first level by 20.74%, in the second level by 22.28% and in the third level by 25.95%. The roots of the Vetiver plant have led to an increase in the adhesion of soil particles and prevented the movement and sliding of the soil downstream of the side slope of the Sangar-Gilan Dam reservoir. Conclusions The results of this research showed that, in addition to strengthening pastures, fodder production, and the possibility of aromatic and industrial use, Vetiver planting has increased the shear resistance of the soil on the slope. In fact, the establishment of this plant leads to an increase in adhesion and shear strength of the soil. It seems that the Vetiver plant (Chrysopogon zizanioides) has the ability to consciously recognize and adapt to the planted environment and changes the density and weight of its roots in accordance with the change of slope for better establishment. Therefore, by increasing the root density (RAR), the internal friction angle of the soil is reduced and it becomes intelligently compatible with the environment. Considering the development of the root system of vetiver plant up to several meters in sloping slopes, it is a good choice to increase soil adhesion, increase shear resistance, and by rooting deep into the soil, it leads to preventing soil erosion and landslides. . It is suggested to plant vetiver plant on steep slopes due to its high adaptability in different climates and conditions, the possibility of several meters of root growth, to stabilize the soil and prevent sliding and erosion on steep slopes. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Resistance, Root extract, Root weight, Shear stress, Slope | ||
| مراجع | ||
|
Aghaabbasi, K., Bibak, H., 2015. The effect of elevation on essence of medicinal plant, Descurainia sophia (L.) in natural growth places of Kerman's Province. J. Biol. Today's World 4(4), 90-94. Akramian, M., Dastorano, M.T., Farzam, M., Abdi., E., 2017. Investigating the causes of erosion in increasing the adhesion and shear strength of the soil on the side Kashf River. J. Watershed Engin. Manage. 11(2), 328-335. Alipour, N., Mahdavi, Kh., Mahmoudi, J., Qalichnia, H., 2011. Investigating the effect of environmental conditions on the quantity and quality of Stachys laxa essential oil. Plant Res. J. (Iran. Biol. J.) 28(3). Arianfar, M., Akbari Nodehi, D., Hemti, Kh., Rostampour, M., 2016. The effect of height and direction on the yield of essential oil and some phytochemical properties of medicinal species Artemisia aucheri Boiss and Artemisia sieberi Besser in South Khorasan pastures. Sci. Res. J. Marta. 12(3), 281-294. Asgari, E., Talebi, A., Kiani-Harhegani, M., Amanian, N., 2023. Comparison of the effect of vetiver vegetation cover and surface rock fragment on runoff and soil loss in a convex-parallel hillslope under. Laboratory Conditions. Eco. Hydrol. 10(3), 335-353. Asgari, E., Talebi, A., Kiani-Harhegani, M., Amanian, N., 2024. The effect of vetiver plant on runoff reduction and soil loss in parallel-convex and concave hillslopes in laboratory conditions. Iran-Watershed Manage. Sci. Engin. 17(63). Azadbakht, M., Davoodi, A., Hosseinimehr, J., Emami, M., Azadbakht, M., 2021. Phytochemical profiles, physicochemical analysis, and biological activity of three Colchicum Species. Jundishapur J. Nat. Pharm. Prod. 16(2), e98868. Azarnivand, H., Ghavam Arabani, M., Sefidkon, F., Tavili, A., 2010. The effect of ecological characteristics on quality and quantity of the essential oils of Achillea millefolium L. subsp. Millefolium Iran. J. Medicin. Aromatic Plants 25(4), 556-571. Azarnivand, H., Qavam, M., Whitener, F., Tavali, A., 2018. Investigating the effect of ecological characteristics (soil and altitude) on the quantity and quality of Achillea Mellifolium flower and leaf essential oil. Mellifolium L. Sub Sp. Res. Medicin. Aroma. Plants Iran 1(4), 556-571. Dehghani Bidgoli, R., 2012. Comparison of the effect of some ecological and grazing parameters on the quantity and quality of essential oils of Artemisia sieberi and Artemisia aucheri species in steppe and semi steppe rangelands of Isfahan province. Ph.D. Thesis of Range Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Ghadampur, A., Sharifi, F., Bahrami, H., 2012. Investigating the effects of Vetiver root density in soil erosion control using in situ and laboratory direct cutting experiments. Thesis. Ministry of Science and Technology Tarbiat Modares University-Faculty of agriculture and Natural. Resources. Ghavam Arabian, M., 2007. Investigating the effect of some ecological attributes on essential oil of achilea milefolium. M.Sc. Thesis of Rangeland Management, Tehran University (in Persian). Haghighi, S., 2019. Vetiver plant, the green line against erosion and a step in the economy (Massimo Mafi). Mahtab Gharb, Kermanshah, 259. Haider, F., Kumar, N., Banerigee, S., Naqvi, A., Baggi, G., 2009. Effect of altitude on the essential oil constituens of Artemisia roxbourghiana Besser Var. Purpurascens (Jacq) Hook. J. Essen. Oil Res. 21(4), 303-304. Hengchaovanich, D., 1998. Vetiver grass slope stabilization and erosion control. Tech. Bull. 1998/2 Pacific Rim Vetiver Network (PRVN), Office of The Royal Projects Development Project Board (RDPB), Bangkok, Thailand. Hoque, I.L., Shariful Islam, M., Hoque, E., 2022. Effect of Vetiver root on triaxial shear Strengh of a cohesionless soil. Geomechan. Geoengin. 17(3). Jafari Haghighi, M., 2002. Soil analysis methods, samplying and important physical and chemical analyzes with emphasis on theoritecal and practical principles. Publishers of Neday Zoha. 240. Jamshidi, A., Aminzadeh, M., Azarnivand, H., Abedi, M., 2005. The effect of altitude on the quantity and quality of essential oil of mountain thyme plant. Quart. J. Medicin. Plants. 8, 53-86. Jones, D.L., Hodge, A., Kuzyakov, Y., 2004. Plant and mycorrhizal regulation of rhizodeposition. New Phytol. 163, 459-480. Khaleghi, S., Nusrati, K., Abbaspour, R., 2019. Estimation of soil erosion and sediment transport in the upstream of Badavar watershed of Lorestan using SWAT model. Quantita. Geomorphol. Res. 9(3), 186-202. Khatouni, N., Kolahi, M., 2021. Investigating the role and function of pastures in the field of water. J. Water Sustain. Develop. 8(2), 91-104. Omidbeigi, R., 2009. Approaches to the production and processing of medicinal plants, the fifth edition. Published by Mashhad, 400 pages. Maffei, M., 2001. Evidence for a C4 NADP-ME photosynthetic pathway in Vetiveria zizanioides Stapf. Plant Biosys. (in Press). Maffei, M., Codignola, A., Fieschi, M., 1988. Photosynthetic enzyme activities in lemongrass cultivated in temperate climates. Biochemi. System. Ecol. 16, 263-264. Mahdavi, M., Jouri, M.H., Mahmoudi, J., Rezazadeh, F., Mahzooni-Kachapi, S.S., 2014. Investigating the altitude effect on the quantity and quality of the essential oil in Tanacetum polycephalum Sch.-Bip polycephalum in the Baladeh region of Nour, Iran. Chine. J. Nat. Medicin. 11(5), 553-559. Mahdavi, M.B., Rahmani, V., 2015. The effects of ecologic and habitational factors on the essence quality of Stachys lavandulifolia Vahl. in north Khorassan Province. Int. J. Farm. Allied Sci. 4(5), 448-456. Mohammadnejad Ganji, S.M., Moradi, H., Ghanbari, A., Akbarzadeh, M., 2014. Investigating the elevation effect on the essential oil qualitative and quantitative of Rosmarinus officinalis L. in two regions of Mazandaran Province. Eco-phytochem. J. Medici. Plants 2(1), 42-36 (in Persian). Mohsenipour Soumesarai Monastery, H., Najafinejad, A., Hossein Alizadeh, M., Frouze, M., Parsakho, A., 2019. The role of vegetation in the stability of landslides (case study: Tuskestan-Chaharbagh road, Golestan Province). J. Water Soil Conserv. Res. 27(5), 185-200. Nosrati, K., Rostami, M., Azarpai Kiwi, M., 2021. Estimating the risk of erosion along Taleghan River using the BEHI model. Sci. Res. J. Nat. Environ. Hazards 9(26). Polaki Khoshkrou, R., Bagheri, N.A., Babaeian Jelodar, N.A., 2023. Effect of altitude on some secondary metabolites of the medicinal plant (Sambucus ebulus L.) in three different habitats of Mazandaran Province. Plant Proce. Funct. 21(65). Roshan Nasab, F., Mirzaei, M.R., Khazaei, M., 2021. Quarterly journal of Environmental Erosion Research. htpps://Magazine. Hormozgan.ac. ir. Samsam Shariat, A.H., 2007. Extraction and extraction of effective substances of medicinal plants. Mani. Publica. 258. Sharifi, F., Ghadampour, A., Bahrami., R., 2013. Investigating the effects of vetiver root density in soil erosion control using in situ and laboratory direct cutting experiments. Thesis. Ministry of Science and Technology, Tarbiat Modares University, Faculty of Agriculture and Natural Resources. Sodaii Zadeh, H., Shamsaie, M., Tajamoliyan, M., Mirmohammady Maibody, A.M., Hakim Zadeh, M.A., 2016. The effects of water stress on some morphological and physiological characteristics of satureja hortensis. Plant Process Func. 5(15). 1-12. Truong, P.N.V., Baker, D.E., 1998. Vetiver grass system for environmental protection. Tech. Bull. 1998/1, Pacific Rim Vetiver Network (PRVN) Office of the Royal Projects Development Board (RDPB), Bangkok, Thailand. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 361 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 33 |
||