Journal of Rangeland

fa تحلیل اثرات قرق بر شاخص‌های زیستی خاک در مراتع کوته شهرستان خاش Analysis of the effects of enclosure on soil biological indicators in Koteh rangelands of Khash County تخصصي Special پژوهشي Research سابقه و هدف: تنوع میکروبی خاک نقش حیاتی در عملکردهای اکوسیستم‌های مرتعی خصوصاً چرخه‌های بیوژئوشیمیایی، تجزیه مواد آلی و حفظ حاصلخیزی خاک ایفا می‌کند. چرای دام، به‌عنوان یکی از فعالیت‌های انسانی گسترده در مراتع، می‌تواند با تغییر در ساختار پوشش گیاهی و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک، بر جوامع میکروبی تأثیر بگذارد. با این حال، نتایج مطالعات مختلف در مورد تأثیر چرای دام بر تنوع میکروبی خاک متناقض بوده که ممکن است ناشی از تفاوت در شرایط اقلیمی، نوع مرتع، شدت و مدت زمان چرای دام باشد. بنابراین، نیاز به یک تحلیل جامع برای درک بهتر این تأثیرات احساس می‌شود. با توجه به اهمیت آگاهی از تاثیر قرق بر خصوصیات زیستی خاک، انجام چنین مطالعاتی خصوصاً در مناطق با اقلیم خشک و نیمه‌خشک و حساس به چرای دام ضروری است. بنابراین تحقیق حاضر در مراتع کوته شهرستان خاش به منظور شناسایی تاثیر قرق بر ویژگی‌های زیستی خاک منطقه انجام شد. مواد و روش: بدین منظور تعداد ۶۰ پلات در طول ۶ ترانسکت ۱۰۰ متری به روش تصادفی - سیستماتیک در هریک از مناطق قرق و تحت چرا در نظر گرفته شد. در داخل هر پلات فهرست گونه‌های موجود، درصد پوشش گیاهی، لاشبرگ، سنگ و سنگریزه و خاک لخت ثبت شد. از ابتدا، وسط و انتهای هر ترانسکت یک پروفیل خاک به عمق ۰-۱۵ و ۱۵-۳۰ سانتیمتر برای هر منطقه برداشت شد. سپس سه نمونه از هر عمق با هم مخلوط و یک نمونه مرکب تهیه گردید. تعداد ۲۴ نمونه‌ خاک جهت اندازه‌گیری ویژگی‌های زیستی خاک (آنزیم کالاتاز، کربن زیتوده میکروبی، نیتروژن زیتوده میکروبی، تنفس میکروبی پایه، جمعیت میکروارگانیسم‌ها و سهم میکروبی خاک) به آزمایشگاه انتقال یافت. داده‌های حاصل با استفاده از نرم‌افزار SPSS و آزمون t  جفتی و مستقل تجزیه و تحلیل گردید. همچنین همبستگی پارامترهای مطالعه شده با آزمون ضریب همبستگی پیرسون در محیط نرم‌افزار R انجام گردید. نتایج: نتایج نشان داد درصد پوشش گیاهی در منطقه قرق ۲/۳۲ درصد و در منطقه مورد چرا شده ۹/۱۰ درصد بود. شاخص‌های زیستی خاک در عمق ۱۵-۰ سانتیمتر به‌طور معناداری بالاتر از عمق ۳۰-۱۵ سانتیمتر بودند. به عنوان مثال، فعالیت آنزیم کاتالاز در منطقه قرق به طور میانگین ۷۷/۵۵ (μmol KMnO₄ g⁻¹dry soil) بود که به‌طور قابل توجهی بالاتر از ۹۰/۴۰ (μmol KMnO₄ g⁻¹dry soil) در منطقه چرا شده بود. همچنین، نیتروژن زی‌توده میکروبی در منطقه قرق ۰۷/۲۷ (mg /kg) و جمعیت میکروارگانیسم‌ها ۹۶/۳ (mg /kg) بود، که هر دو نسبت به مناطق چرا شده تفاوت معناداری در سطح یک درصد آماری داشتند. این یافته‌ها به روشنی تأیید می‌کنند که بیشتر فعالیت‌ها و عملکردهای زیستی خاک در لایه‌های سطحی متمرکز هستند که به‌دلیل وجود مواد آلی بیشتر، اکسیژن بالاتر، نیتروژن و فعالیت های متابولیکی بیشتر است. نتایج حاصل از تحلیل همبستگی بین شاخص‌های زیستی خاک در منطقه قرق نشان داد آنزیم کاتالاز با نیتروژن زی‌توده میکروبی (۹۱/۰) و جمعیت میکروارگانیسم‌ها (۹۲/۰) همبستگی بسیار قوی نشان داد. این نشان می‌دهد که افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌های خاک باعث افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز می‌شود که خود نشان‌دهنده سلامت زیستی خاک است. همچنین شاخص نیتروژن زی‌توده میکروبی با سهم میکروبی خاک (۸۴/۰) و جمعیت میکروارگانیسم‌ها (۸۷/۰) همبستگی بالایی داشت. این نتایج نشان می‌دهد که نیتروژن موجود در زی‌توده میکروبی نقش مهمی در پویایی مواد غذایی در خاک ایفا می‌کند. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج به‌دست آمده، شاخص‌هایی آنزیم کاتالاز، نیتروژن زی‌توده میکروبی، جمعیت میکروارگانیسم‌ها و سهم میکروبی خاک می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی مؤثر جهت ارزیابی کیفیت و سلامت خاک در اکوسیستم‌های مرتعی استفاده شوند. همچنین کلیه ویژگی‌های زیستی خاک در منطقه قرق‌ شده در هر دو عمق مورد مطالعه بهتر از منطقه تحت چرای دام هستند که نشان می‌دهد چرای شدید باعث افت فعالیت‌های زیستی، کاهش حاصلخیزی خاک و اختلال در چرخه‌های بیوژئوشیمیایی می‌شود. بنابراین، اجرای برنامه‌های قرق یا مدیریت چرای تناوبی برای احیای عملکرد فیزیکوشیمیایی و زیستی خاک در اکوسیستم‌های مرتعی توصیه می‌شود.   Introduction and Objective: Soil microbial diversity plays a vital role in the functioning of rangeland ecosystems, particularly in biogeochemical cycles, organic matter decomposition, and the maintenance of soil fertility. Livestock grazing—one of the most widespread human activities in rangelands—can affect soil microbial communities by altering vegetation structure as well as soil physical and chemical properties. However, findings from previous studies on the effects of grazing on microbial diversity are often inconsistent, likely due to variations in climate, rangeland type, grazing intensity, and duration. A comprehensive analysis is therefore essential to better understand these impacts. Given the importance of evaluating how grazing exclusion (enclosure) influences soil biological characteristics—especially in arid and semi-arid regions that are highly sensitive to grazing—this study was conducted in the Koteh rangelands of Khash County, southeastern Iran. Methodology: To examine the effects of grazing exclusion, 60 plots were established along six 100-meter transects using a random-systematic sampling design in both enclosed and grazed areas. Within each plot, vegetation cover, plant species, litter, stone and gravel cover, and bare soil percentage were recorded. Soil samples were collected from the beginning, middle, and end of each transect at two depths (0–15 cm and 15–30 cm). Three samples from each depth were combined into composite samples, yielding a total of 24 samples. These were analyzed for soil biological properties, including catalase enzyme activity, microbial biomass carbon (MBC), microbial biomass nitrogen (MBN), basal respiration, microbial population, and microbial contribution to soil. Statistical analyses were performed using SPSS software with paired and independent t-tests, while correlations among biological parameters were assessed using Pearson’s correlation coefficient in R. Results: Vegetation cover in the enclosed area averaged 32.2%, compared to only 10.9% in the grazed area. All soil biological indicators were significantly higher in the surface layer (0–15 cm) than in the deeper layer (15–30 cm). For instance, catalase activity in the enclosed area averaged 55.77 μmol KMnO₄ g⁻¹ dry soil, significantly greater than 40.90 μmol KMnO₄ g⁻¹ dry soil in the grazed area. Microbial biomass nitrogen and microbial population in the enclosed site were 27.07 mg/kg and 3.96 mg/kg, respectively, both significantly higher at the 1% level. These findings clearly demonstrate that most microbial activity occurs in the topsoil due to higher levels of organic matter, oxygen, nitrogen, and metabolic processes. Strong positive correlations were observed between catalase activity and MBN (r = 0.91), and between catalase activity and microbial population (r = 0.92), indicating that increased microbial activity enhances catalase levels, which serve as indicators of soil biological health. MBN also showed strong correlations with microbial contribution (r = 0.84) and microbial population (r = 0.87), underscoring its central role in nutrient cycling. Conclusion: Catalase activity, microbial biomass nitrogen, microbial population, and microbial contribution can serve as reliable bioindicators for assessing soil health in rangeland ecosystems. Overall, all measured biological properties were significantly improved in the enclosed area compared to the grazed area at both soil depths. These results demonstrate that intensive grazing reduces microbial activity, diminishes soil fertility, and disrupts biogeochemical processes. Consequently, implementing enclosure strategies or rotational grazing management is strongly recommended to restore the biological and physicochemical functions of soils in rangeland ecosystems.   چرای دام, قرق, خصوصیات زیستی خاک, مراتع خاش livestock grazing, enclosure, soil biological characteristics, Khash rangelands 316 332 http://rangelandsrm.ir/browse.php?a_code=A-10-172-9&slc_lang=fa&sid=1 Morteza Saberi مرتضی صابری Mortezasaberi@uoz.ac.ir 100319475328460019000 100319475328460019000 Yes Department of Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل Mohammad Reza Dahmardeh Ghaleno محمد رضا دهمرده قلعه نو mr.dahmardeh@uoz.ac.ir 100319475328460019001 100319475328460019001 No Department of Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل Rasol Khatibi رسول حطیبی rasoolkhatibi@uoz.ac.ir 100319475328460019002 100319475328460019002 No Department of Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل