نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• جواد معتمدی ¹
• اسماعیل شیدای کرکج ²

¹ دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران،

² دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

سابقه و هدف
شاخص‌های مختلفی برای بررسی اثربخشی پروژه‌های مقابله با بیابان‌زایی استفاده می‌شود. یکی از شاخص‌های همه‌جانبه و جدید، «شاخص چندکارکردی اکوسیستم» است. چندکارکردی اکوسیستم بر این واقعیت تأکید دارد که اکوسیستم‌ها عملکردهای متعددی را به‌طور همزمان ارائه می‌دهند و مطالعه همه‌جانبه آنها نسبت به مطالعه منفرد آنها مزیت بالایی دارد. این شاخص نشان‌دهنده توانایی کلی هر سایت اکولوژیک برای حفظ سطوح بالایی از فرایندهای اکوسیستمی متعدد به‌طور همزمان است. به‌طوری‌که هرچه مقدار عددی این شاخص بیشتر باشد، تداعی‌کننده آن است که عملیات مبارزه با بیابان‌زایی با کاشت گونه‌های مختلف گیاهی، نقش افزایشی بر عملکرد اکوسیستم داشته است. این پژوهش، شاخص مذکور را با هدف بررسی اثربخشی پروژه‌های مقابله با بیابان‌زایی در نواحی مختلف اکولوژیک حاشیه غربی دریاچه ارومیه در امتداد گرادیان شوری خاک، ارائه نمود.
مواد و روش‌ها
ابتدا، 12 سایت در سه ناحیه اکولوژیک در امتداد گرادیان شوری به طول 1500 متر در نظر گرفته شد. آنگاه در هر سایت بر روی یک ترانسکت 150 متری، 15 پلات دو مترمربعی مشبک با فاصله 10 متر مستقر گردید و پوشش‌تاجی و بیوماس هوایی گیاهان زیرآشکوب، در آنها اندازه‌گیری شد. همچنین در امتداد هر ترانسکت، 15 پایه گونه قره‌داغ (Nitraria schoberi) که از سال 1392 برای عملیات مقابله با بیابان‌زدایی، در شبکه‌های 10 مترمربعی کاشته شده بودند، انتخاب و صفات گیاهی آنها به‌عنوان ویژگی‌های اکوسیستم اندازه‌گیری گردید. نمونه‌های خاک نیز در امتداد هر ترانسکت، از نقاط ابتدایی، وسط و انتهای هریک از ترانسکت‌ها، از عمق 20 سانتی‌متری، به‌منظور بررسی ارتباط پراکنش پوشش گیاهی زیرآشکوب و صفات گیاهی پایه‌های قره‌داغ با خصوصیات خاک، برداشت شد. در ادامه، برای بررسی ارتباط صفات گیاهی قره‌داغ و شاخص‌های پوشش گیاهی زیرآشکوب با ویژگی‌های رویشگاه و توزیع سایت‌ها در فضای پارامترهای خاک، از آنالیز افزونگی (RDA) استفاده شد. سپس، به‌منظور محاسبه شاخص چندکارکردی اکوسیستم، داده‌های ویژگی‌های اکولوژیک سایت‌ها، از لحاظ تمامی متغیرها، نرمال‌سازی شدند و نمرات استانداردشده، برای محاسبه شاخص چندکارکردی، یکپارچه‌سازی و میانگین‌گیری شد. بعد از محاسبه شاخص چند کارکردی برای هریک از سایت‌ها، همبستگی آن با ویژگی‌های خاک آزمون شد و ویژگی‌های اثرگذار بر مقدار شاخص چندکارکردی، معرفی گردید. مقدار شاخص مذکور در نواحی مختلف اکولوژیک نیز مورد مقایسه قرار گرفت و ناحیه اکولوژیک برتر از لحاظ شاخص چندکارکردی، معرفی شد.
نتایج
بر مبنای نتایج، مقادیر صفات گیاهی پایه‌های قره‌داغ، در امتداد گرادیان شوری، از ناحیه اول (فاصله دورتر از کانون شوری) به ناحیه سوم (فاصله نزدیک به کانون شوری) افزایش پیدا می‌کند ولی درصد خشکیدگی پایه‌ها و مقادیر مشخصه‌های پوشش گیاهی زیرآشکوب و طبقه وضعیت مرتع، در ناحیه اول نسبت به ناحیه سوم، بیشتر است. درنتیجه، اندازه شاخص چندکارکردی اکوسیستم که مبتنی بر اندازه صفات گیاهی است، از ناحیه اول به ناحیه سوم، بیشتر می‌شود. با نزدیک شدن به کانون شوری، مقادیر Sand، Mg و Ca افزایش می‌یابد و در مقابل، مقادیر Clay، N، OM و Silt افزایش می‌یابد. وزن مخصوص ظاهری (BD) و بیکربنات (HCO^3-) نیز نقش معنی‌داری در تفکیک سایت‌ها از همدیگر در امتداد گرادیان شوری نداشتند. در این رابطه، شاخص چندکارکردی اکوسیستم، بیشترین همبستگی مثبت را با درصد شن، سدیم، نسبت جذب سدیم و درصد سدیم‌تبادلی دارد. این ویژگی‌ها، ارتباط مستقیم با نیازهای اکولوژیک گونه قره‌داغ دارند. از این‌رو، گونه قره‌داغ در ناحیه سوم اکولوژیک که خاک حالت شنی و سبک دارد، رشد بهتری داشته است. شاخص مذکور، بیشترین همبستگی منفی را با درصد سیلت، کربن‌آلی و فسفر قابل‌جذب دارد. بنابراین، در ناحیه اول و دوم اکولوژیک که خاک حالت رسی و سنگین دارد، گونه قره‌داغ رشد موفق نداشته و اندازه صفات گیاهی آن، کمتر است. در نتیجه مقدار شاخص چندکارکری نیز نسبت به ناحیه سوم اکولوژیک، کمتر می‌باشد.
نتیجه‌گیری
توانایی سایت‌های اکولوژیک برای حفظ سطوح بالایی از فرایندهای اکوسیستمی، در نتیجه عملیات مقابله با بیابان‌زایی، یکسان نیست. مقدار عددی شاخص چندکارکردی اکوسیستم، تداعی‌کننده آن است که عملیات مقابله با بیابان‌زایی توسط کاشت گونه قره‌داغ در حاشیه غربی دریاچه ارومیه، در ناحیه سوم اکولوژیک (فاصله نزدیک به کانون شوری یا دریاچه که خاک حالت شنی و سبک دارد)، نقش بیشتری بر افزایش عملکرد اکوسیستم داشته است ولی این نقش در نواحی اول و دوم (فاصله دورتر از کانون شوری که خاک حالت رسی و سنگین دارد)، کمتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• بیابان‌زایی
• شاخص چندکارکردی اکوسیستم
• صفات گیاهی
• گرادیان شوری
• ویژگی‌های خاک

عنوان مقاله [English]

Evaluation of planting of the species Nitraria schoberi to combat desertification on the western shore of Lake Urmia using the ecosystem multi-functional index

نویسندگان [English]

• Javad Motamedi ¹
• Esmaeil Sheidai-Karkaj ²

¹ Associate Professor, Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

² Associate Professor, Range and Watershed Department, Faculty of Natural Resources, Urmia University, Urmia, Iran

چکیده [English]

Background and objectives
Various indicators are used to assess, evaluate, and quantify the effectiveness of desertification control projects. One of the newer and more comprehensive indicators is the ecosystem multi-functionality index. Ecosystem multifunctionality emphasizes that ecosystems simultaneously provide multiple functions and services, and that their integrated, comprehensive assessment offers a much greater advantage than examining each function individually. This index reflects each ecological site's overall ability to sustain high levels of multiple ecosystem processes simultaneously. A higher numerical value for this index indicates that desertification control operations, particularly through the planting of different plant species, have produced an additive and synergistic effect on ecosystem functioning. The present study introduced and applied this index to assess the effectiveness of desertification control projects at different ecological zones located along the soil salinity gradient on the western margin of Lake Urmia.
Methodology
Initially, 12 sites across three ecological zones were selected along a 1500-meter gradient. At each site, fifteen 2-m² grid plots were established along a 150-meter transect at 10-meter intervals, and the canopy cover and aerial biomass of understory plants were measured within these plots. Additionally, along each transect, 15 stands of the species Nitraria schoberi, planted in 10-m² grids since 2013 as part of desertification control efforts, were identified, and their plant traits were recorded as ecosystem-related characteristics. Soil samples were also collected along each transect at the beginning, middle, and end points, from a depth of 20 cm, to evaluate the relationship between the distribution of understory vegetation and the plant traits of N. schoberi stands with soil properties. Redundancy Analysis (RDA) was then used to investigate the relationships between N. schoberi plant traits, understory vegetation attributes, habitat characteristics, and the spatial distribution of sites in the soil-parameter space. To calculate the ecosystem multi-functionality index, ecological data in all sites were normalized across all variables, and standardized scores were integrated and averaged to obtain the final multi-functionality value. After calculating the index for each site, its correlation with soil characteristics was examined, and the most influential variables determining the index values were identified. The index across the ecological zones were also compared to determine the superior zone in terms of ecosystem multi-functionality.
Results
According to the results, the values of plant traits in N. schoberi stands increased along the salinity gradient from the first zone (farthest from the salinity focus) to the third zone (closest to the salinity focus). However, the percentage of dry stands, the values of understory vegetation attributes, and the rangeland condition class were higher in the first zone than in the third zone. Consequently, the magnitude of the ecosystem multi-functionality index—derived from the magnitude of plant traits—increased progressively from the first to the third zone. As the salinity focus was approached, the values of Sand, Mg, and Ca increased, whereas Clay, N, OM, and Silt increased in the opposite direction. Bulk density (BD) and bicarbonate (HCO₃⁻) did not play a significant role in distinguishing sites along the salinity gradient. The ecosystem multi-functionality index exhibited the strongest positive correlation with the percentage of sand, sodium, sodium adsorption ratio, and exchangeable sodium percentage—variables aligned with the ecological requirements of N. schoberi. Therefore, N. schoberi grew more successfully in the third ecological zone, where soils were sandy and light-textured. The index showed the strongest negative correlation with percentages of silt, organic carbon, and available phosphorus. Thus, in the first and second ecological zones, where soils were clayey and heavy, N. schoberi exhibited reduced growth and smaller plant-trait values. As a result, the multi-functionality index in these zones was also lower than in the third zone.
Conclusion
The ability of ecological sites to maintain high levels of ecosystem processes in response to desertification control operations is not uniform across zones. The numerical value of the ecosystem multi-functionality index indicates that desertification control interventions using N. schoberi on the western edge of Lake Urmia had a greater positive effect on ecosystem functioning in the third ecological zone—closer to the salinity focus where soils are sandy and light—while this effect was markedly lower in the first and second zones, which are farther from the salinity source and characterized by heavy, clayey soils.

کلیدواژه‌ها [English]

• Desertification
• ecosystem multi-functional index
• plant traits
• salinity gradient
• soil properties