اقلیم و بوم سازگان مناطق خشک و نیمه خشک

اقلیم و بوم سازگان مناطق خشک و نیمه خشک

رابطه‌ی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با پراکنش پوشش گیاهی در منطقه‌ی بیابانک سمنان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد بیابانزدایی، دانشکده کویرشناسی دانشگاه سمنان
2 دانشیار گروه جنگلداری در مناطق خشک، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
3 استادیار مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.
4 استادیار گروه بیابان‌زدایی، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.
10.22075/ceasr.2026.41807.1069
چکیده
سابقه و هدف: پوشش گیاهی مناطق خشک و نیمه‌خشک به شدت تحت تأثیر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک قرار دارد و تغییرات این ویژگی‌ها می‌تواند موجب شکل‌گیری جوامع گیاهی متفاوت حتی در مقیاس‌های مکانی نسبتاً کوچک شود. شناخت عوامل ادافیکی مؤثر بر پراکنش پوشش گیاهی، نقش مهمی در درک روابط گیاه–خاک، مدیریت اکوسیستم‌های بیابانی و برنامه‌ریزی اقدامات احیایی و حفاظتی دارد. منطقه بیابانک واقع در شهرستان سرخه استان سمنان از جمله رویشگاه‌های بیابانی کشور است که با وجود شرایط اقلیمی نسبتاً یکنواخت، از تنوع قابل توجهی در تیپ‌های پوشش گیاهی برخوردار است. هدف این پژوهش بررسی ارتباط بین تیپ‌های مختلف پوشش گیاهی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و همچنین شناسایی مهم‌ترین عوامل محیطی مؤثر بر تفکیک تیپ‌های گیاهی در منطقه بیابانک بود.



مواد و روش‌ها: به منظور اجرای پژوهش، محدوده‌ای به وسعت حدود 2000 هکتار مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌برداری پوشش گیاهی به روش تصادفی–سامانمند انجام شد و در مجموع 31 پلات 15×15 متر برداشت گردید. بر اساس گونه غالب، پلات‌ها در هفت تیپ شامل Artemisia، Ephedra، Tamarix، Salsola، Suaeda، Halocnemum و اراضی فاقد پوشش گیاهی طبقه‌بندی شدند. در هر پلات، نمونه‌برداری خاک از عمق 0 تا 15 سانتی‌متری انجام و ویژگی‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی شامل بافت خاک، چگالی ظاهری، pH، هدایت الکتریکی (EC)، کربن آلی، فسفر، پتاسیم، سدیم، آهک و گچ اندازه‌گیری شد. همچنین به منظور تعیین روابط بین تیپ‌های پوشش گیاهی و متغیرهای محیطی، آنالیز تطبیقی متعارفی (CCA) به کار گرفته شد.



یافته‌ها: نتایج نشان داد که بین تیپ‌های مختلف پوشش گیاهی از نظر بسیاری از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تفاوت معنی‌داری وجود دارد. درصد شن بین 53 تا 69 درصد، سیلت بین 17 تا 26 درصد و رس بین 10 تا 21 درصد متغیر بود. مقادیر اسیدیته، هدایت الکتریکی، ماده آلی، سدیم، پتاسیم، فسفر، آهک و گچ نیز در میان تیپ‌های مختلف دارای اختلاف معنی‌دار بودند. نتایج آنالیز CCA نشان داد که محور اول بیشترین همبستگی مثبت را با گچ، سدیم و هدایت الکتریکی خاک و همچنین درصد سیلت، و همبستگی منفی را با درصد شن دارد. محور دوم عمدتاً با میزان آهک و محور سوم با پتاسیم خاک ارتباط داشت. بررسی نحوه استقرار تیپ‌های گیاهی در فضای اردینیشن نشان داد که تیپ Halocnemum در خاک‌های دارای بیشترین شوری و گچ قرار گرفته و پس از آن تیپ‌های Salsola و Suaeda در امتداد همین گرادیان مشاهده شدند. در مقابل، تیپ‌های Artemisia و Ephedra با خاک‌های کم‌شورتر، دارای بافت سبک‌تر و درصد شن بیشتر ارتباط داشتند. همچنین تیپ Tamarix بیشتر در خاک‌های سیلتی‌تر و دارای مقادیر بالاتر پتاسیم مشاهده شد.



نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که تغییرات خصوصیات خاک، به ویژه شوری، گچ، سدیم، بافت خاک، آهک و پتاسیم، نقش اساسی در تفکیک و پراکنش تیپ‌های گیاهی منطقه بیابانک دارند. یافته‌های این مطالعه بیانگر آن است که عوامل ادافیکی مهم‌ترین محرک الگوهای پوشش گیاهی در این اکوسیستم بیابانی هستند و می‌توانند به عنوان شاخص‌های کلیدی در برنامه‌های مدیریتی بیابان ‌زدایی شامل استقرار، حفاظت و احیای پوشش گیاهی مناطق خشک و نیمه‌خشک مورد استفاده قرار گیرند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Relationship Between Soil Physical and Chemical Properties and Vegetation Distribution in the Biabanak Region of Semnan

نویسندگان English

Seyed Mohammad Fazli Zaferani 1
Alireza Moshki 2
Hooman Ravanbakhsh 3
Mohammad Kia Kianian 4
1 faculty of desert studies. semnan university
2 faculty of desert studies, semnan university
3 research institute of forests and rangelands
4 faculty of desert studies, semnan university
چکیده English

EXTENDED ABSTRACT

Background and Objectives: Vegetation distribution in arid and semi-arid ecosystems is strongly influenced by soil physical and chemical properties, and variations in these properties can lead to the development of distinct plant communities even within relatively small spatial scales. Understanding the edaphic factors controlling vegetation distribution is essential for elucidating plant–soil relationships, managing desert ecosystems, and planning restoration and conservation programs. The Biabanak area, located in Sorkheh County, Semnan Province, Iran, represents a typical desert ecosystem that supports diverse vegetation types despite relatively uniform climatic conditions. This study aimed to investigate the relationships between vegetation types and soil physical and chemical characteristics and to identify the most important soil factors influencing vegetation differentiation in the Biabanak region.

Materials and Methods: The study was conducted within an area of approximately 2,000 ha. Vegetation sampling was carried out using a systematic-random approach, and a total of 31 plots (15 × 15 m) were established. Based on the dominant species, plots were classified into seven vegetation types, including Artemisia, Ephedra, Tamarix, Salsola, Suaeda, Halocnemum, and unvegetated sites (control). Soil samples were collected from the 0–15 cm depth in each plot. Several soil physical and chemical properties, including soil texture, bulk density, pH, electrical conductivity (EC), organic carbon, phosphorus, potassium, sodium, lime, and gypsum contents, were measured. Canonical Correspondence Analysis (CCA) was employed to examine relationships between vegetation types and environmental variables.

Results: Significant differences were observed among vegetation types for many soil physical and chemical properties. Sand content ranged from 53% to 69%, silt from 17% to 26%, and clay from 10% to 21%. Soil pH, electrical conductivity, organic matter, sodium, potassium, phosphorus, lime, and gypsum contents also differed significantly among vegetation types. The CCA results indicated that the first ordination axis was positively correlated with gypsum, sodium, electrical conductivity, and silt content, while showing a negative correlation with sand content. The second axis was primarily associated with soil lime content, whereas the third axis was mainly related to soil potassium. Ordination patterns revealed that the Halocnemum vegetation type was associated with soils characterized by the highest salinity and gypsum content, followed by the Salsola and Suaeda vegetation types along the same environmental gradient. In contrast, Artemisia and Ephedra were associated with less saline soils, lighter soil textures, and higher sand content. The Tamarix vegetation type was primarily related to silty soils with higher potassium concentrations.

Conclusion: Overall, the results demonstrated that variations in soil characteristics, particularly salinity, gypsum, sodium, soil texture, lime, and potassium, play a fundamental role in the differentiation and distribution of vegetation types in the Biabanak area. The findings highlight the importance of edaphic factors as the primary drivers of vegetation patterns in this desert ecosystem and suggest that these variables can serve as key indicators in desert management programs, including vegetation establishment, conservation, restoration, and rehabilitation efforts in arid and semi-arid environments.

کلیدواژه‌ها English

Vegetation Distribution
Soil Characteristics
Canonical Correspondence Analysis (CCA)
Soil Salinity
Arid Ecosystems
1.    Ahmadi, A., Zahedi Amiri, Q. A., Mahmoudi, S., & Moghiseh, E. (2007). Investigation of the relationship between physical and chemical properties of soil and vegetation in saline and chalky soils of Ashthard rural rangelands. Natural Resources Institute Press, 60(3), 1049-1058. (In Persian)
2.    Allison, L. E. (1975). Organic carbon. In: Black, C. A., Evans, D. D., White, J. L., Ensminger, L. E., Clark, F. E. (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy, Madison, 1367 p.
3.    Asghari Aghozgoleh, K., Jalilvand, H., & Asadi, H. (2023). The impact of reforestation with broad-leaved and coniferous species on soil properties and carbon storage (Case study: Kolet Forest). Environmental Science, 21(4), 99-112. http://doi.org/10.48308/envs.2023.1300
4.    Baluee, A., Hojati, S. M., Asadi, H., & Asadian, M. (2023). Effect of plant communities of the Darabkola research and educational forest on Carbon stored in soil and above ground biomass. Forest Research and Development, 9(2), 189-204. http://doi.org/10.30466/jfrd.2023.54505.1648
5.    Bin, Z., van der Putten, W. H., Wang, G., Zhang, J. & Veen, G.F. (2025). Effects of crop species on soil functions and soil multifunctionality are species-specific. Functional Ecology, 39, 2354–2369.
6.    Chen, H., Rahmati M., Montzka C., Gao H., & Vereecken H. (2024). Soil physicochemical properties explain land use/cover histories in the last sixty years in China. Geoderma, 446, 116908. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116908
7.    Chu, L. Yuan, S. Chen, D. Kang, Y. Shaghaleh, H. Okla, M.K. AbdElgawad, H. Hamoud, Y.A. (2024). Changes in salinity and vegetation growth under different land use types during the reclamation in coastal saline soil. Chemospher, 366, 143427.
8.    Farhadifar, A., Dianati Tilaki, G. A., & Kooch, Y. (2021). The effects of forest and rangelands covers on accumulation of soil nutrient elements in Kojour region. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 34(3), 706-716.
9.    Guichao, Z., Sun, X., Li, S., Yu, L., Yue, Z., Wang, C., Wei, N., & Xu, X. (2023). Characteristics of soil organic carbon and its components in different green space types in Tongzhou District of Beijing, China. Acta Agriculture Zhejiangensis, 2023, 35, 1699–1708.
10. Jafari, M., Zare-Chahoki, M.A., Toveili, A., & Kohandel, A. (2006). Studying the relationship between soil properties and the distribution of plant species in the rangelands of Qom province. Natural Resources, 73, 110-116. (In Persian)
11. Jafari Haghighi, M. (2003). Soil Analysis Methods. Nedaye Zahi. 593 p. (In Persian)
12. Jafarisarabi, H., pilehvar, B., Abrarivajari, K., & Waezmousavi, S. (2023). Changes in carbon sequestration and some edaphic traits in forest types of central Zagros (Case study: The forests of Lorestan Province). Ecology of Iranian Forests, 9(17), 142-151. http://doi.org/10.5254 7/ifej.9.17.142
13. Jahantigh, M., & Jahantigh, M. (2023). Classification of related vegetation with some physical and chemical properties of soil in Sistan plain rangelands using multivariate regression. Journal of Plant Research, 36 (1), 79-95. (In Persian)
14. Joshi, R. Kr., & Garkoti, S.C. (2023). Influence of vegetation types on soil physical and chemical properties, microbial biomass and stoichiometry in the central Himalaya. Catena, 222, 106835. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106835. 
15. Khakpoor Bajestani, M., Farzadmehr, J., Azarakhshi, M., & Yari, R. (2025). Comparison of some physical-chemical properties of soil under the canopy of two plant species, Amygdalus scoparia spach and Seidlitzia rosmarinus, and outside the canopy in Bajestan rangeland of Khorasan Razavi. Journal of Water and Soil Conservation, 32(3), 205-223. https://doi.org/doi: 10.22069/jwsc.2026.23177.3781
16. Kumar, A., Saini, K. S., Sharma, S., Yadav, M., Singh, G., Devi, K., & Kumawat, K. C. (2025). Evaluating soil physico-chemical properties and nutrient availability through intensified conservation agriculture-based cropping systems. Frontiers in. Agronomy, 7, 1612792. https://doi.org/doi: 10.3389/fagro.2025.1612792
17. Maleki, S., Pilehvar, B., & Mahmoodi, M. A. (2024). Comparison of soil organic matter in pure and mixed types of oak in North Zagros (case study: Armardeh Baneh forests). Ecology of Iranian Forests.
18. Mohtashamnia, S., Zahedi, Q., & Arzani, H. (2007). Classification of steppe rangeland vegetation cover in relation to soil, elevation and relief factors (Case study: Abadeh Rangelands of Fars). Rangeland Journal, 1(2), 142-158. (In Persian)
19. Moshki, A., Nouri, E., & Matinizadeh, M. (2024). Soil bio-physicochemical properties changes in response to grazing intensity and seasonal variations in an arid rangeland ecosystem of Iran. Ecopersia, 12(3), 307-316.
20. Olsen, S. R., Cole, C. V., Watanabe, F. S., & Dean, C. A. (1954). Estimation of available phosphorous in soils by extraction with sodium bicarbonate. U.S. Department of Agriculture Circular.
21. Qin, Y., Yan, T., & Feng, S. (2026). Influence of vegetation types on soil physicochemical and biochemical properties in naturally recovering riverbank sand mining sites. Scientific Reports, 16, 12494, https://doi.org/10.1038/s41598-026-42081-2
22. Ter Braak, C. J. (1986). Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis. Ecology, 67(5), 1167-1179.
23. Weaver, R. W., Angel, J. S., & Bottomley, P. S. (1994). Methods of Soil Analysis, Microbial and Biochemical Properties. Soil Society of America Inc., Wisconsin, United States.
24. Yaghoubi, M., Moshki, A., Asadiyan, M., &Mollashahi, M. (2025). Soil physio-chemical properties and below-ground carbon storage: insights from natural versus plantation forests in northern Iran. Ecopersia, 13(3), 253-265. https://doi.org/doi: 10.22034/ECOPERSIA.13.3.253
25. Yari, R., Rostampour, M., & Mirmiran, S. (2024). The most important factors affecting the distribution of wild almond (Prunus scoparia (Spach) C.K. Schneid.) in Razavi and South Khorasan provinces, Iran, Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 32(2), 132-147.
26. Zarafshar, M., Vincent, G., Korboulewsky, N., & Bazot, S. (2024). The impact of stand composition and tree density on topsoil characteristics and soil microbial activities. Catena, 234, 107541. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107541
27. Zare Chahoki, M. A. (2006). Modelling the distribution of plant species in arid and semi-arid rangelands (Case study: Poshtkouh rangelands of Yazd province). Doctoral thesis in Range Management, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, 180 pages. (In Persian)
28. Zhang, Z. G., Wang, M. M., Liu, J. K. and Li, X. W. (2020). Identification of the important environmental factors influencing natural vegetation succession following cropland abandonment on the Loess Plateau, China. Peer Journal, 8, e10349, http://doi.org/10.7717/peer, j.10349
29. Zhang, Y., Li, S., Li, X., Sun, H., Hou, S., Qi, X., Cheng, J., Zhang, N., & Dai, H. (2025). Spatial distribution of timbered soil physicochemical properties and their effects on the vegetation indices in Tongzhou, Beijing. Forests, 16(2), 327. https://doi.org/10.3390/f16020327
30. Zhao, Y., Zhao, M., Qi, L., Zhao, C., Zhang, W., Zhang, Y., Wen, W., & Yuan, J. (2022). Coupled relationship between soil physicochemical properties and plant diversity in the process of vegetation restoration. Forests, 13(5), 648. https://doi.org/10.3390/f13050648
دوره 3، شماره 1
شهریور 1405
صفحه 115-130

  • تاریخ دریافت 08 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 07 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 06 شهریور 1405