بررسی تأثیر پوسته‌های زیستی بر تبخیر و پویایی آب در محیط خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

4 گروه بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران.

چکیده

پوسته­های زیستی ویژگی‌های هیدرولوژیکی خاک از جمله تبخیر و پویایی آب در محیط خاک را تحت تأثیر قرار می­دهند. هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پوسته­های زیستی خاک بر تبخیر و پویایی آب در محیط خاک به‌عنوان تابعی از زمان است. بدین منظور از مرتع قره­قیر استان گلستان اقدام به نمونه­برداری توده خاک شور و پوسته­های زیستی (دست‌نخورده به همراه پنج سانتی­متر خاک زیرین آن) شد. در شش ستون (با ارتفاع 50 و قطر 20 سانتی­متر) تا  ارتفاع 43 سانتی­متری خاک ریخته شد و سپس لایه پوسته ­زیستی همراه با پنج سانتی­متر خاک زیرین آن بر روی آن‌ها قرار داده شد. در چهار ستون بدون پوسته تا ارتفاع 48 سانتی­متر خاک ریخته شد. میزان تبخیر برای هر ستون با ترازو در طی 142 روز اندازه­گیری شد. همچنین میزان آب خاک در سه زمان 17، 50 و 103 روز پس از شروع آزمایش از  چهار عمق 10 (D1)، 20 (D2)، 30 (D3) و 40 (D4) سانتی­متری هر ستون اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که پوسته­های زیستی موجب کاهش تبخیر از سطح خاک به ویژه در زمان با نیاز تبخیری بالاتر (تا روز 77) نسبت به ستون‌های بدون پوشش پوسته ­زیستی شدند. اما در طی دوره با نیاز تبخیری کم (روز 77 الی 142) تأثیر پوسته­های زیستی بر تبخیر معنی­دار نیست. مقدار آب خاک نیز مطابق روند تغییر تبخیر بود. بر اساس این نتایج می­توان نتیجه گرفت که پوسته­های زیستی خاک با ایجاد پوشش در سطح خاک تأثیر مهمی بر فرآیند تبخیر و حفظ آب در داخل خاک دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Studying the Effects of Biocrusts on Soil Water Dynamic and Evaporation

نویسندگان [English]

  • Jalil Kakeh 1
  • Manouchehr Gorji 2
  • Mohammad Hossein Mohammadi 2
  • Hossein Asadi 2
  • Farhad Khormali 3
  • Mohamad Sohrabi 4
1 PhD. Student, Dept. of Soil science, Faculty of Agricultural Engineering& Technology, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 Soil Sciences Department, Faculty of Agricultural Engineering& Technology, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 Soil Science Department, Faculty of Agriculture, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Biotechnology Department, Iranian Research Organization for Science and Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Biocrusts affect several soil hydrological properties such as soil water dynamic and evaporation. The aim of this study was to explore the effects of biocrusts on soil water dynamic and evaporation as a function of time. Soil sampling carried out from saline soil mass and biocrusts (undisturbed along with 5 cm underneath soil) from Qara Qir rangeland. To conduct experiment in a controlled condition, four plastic columns (20 cm d × 50 cm h) were prepared and filled up to 48 cm and 6 columns up to 43 cm with uniform saline soil mass collected separately from bare soils of study area, then a layer of intact BSCs (with 5 cm thickness) was put on the top of soil columns. Daily evaporation rates were measured with electronic balance weightings during 142 days. soil water content was determined three times in days of 17, 50 and 103 after experiment onset in any columns, at depths of 10 (D1), 20 (D2), 30 (D3) and 40 (D4) cm. The results showed that BSCs prevent water evaporation from soil surface, particularly at high evaporation demand (up to 77 days). The effect of BSCs on the evaporation rate at low atmosphere demand (77 to 142 days) was insignificant. Soil water content followed evaporation trend. According to these findings, it can be concluded that the BSCs as soil surface coverage is a key factor for reducing evaporation and conserving water in the soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "soil hydrological properties"
  • "moss"
  • "lichen"."evaporation"
  • "soil water content"

مراجع

Belnap, J. (2006). The potential roles of biological soil crusts in dryland hydrologic cycles. Hydrological Processes, 20(15), 3159-3178.  
Belnap, J., Büdel, B., Lange, O. (2003). Biological soil crusts: characteristics and distribution. in: Biological Soil Crusts: Structure, Function, and Management, (Eds.) J. Belnap, O. Lange, Springer-Verlag: Berlin, pp. 3-30.
Belnap, J., Weber, B., & Büdel, B. (2016). Biological soil crusts as an organizing principle in drylands. in: Biological soil crusts: an organizing principle in drylands (pp. 3-13). Springer.
Bowker, M. A., Koch, G. W., Belnap, J., & Johnson, N. C. (2008). Nutrient availability affects pigment production but not growth in lichens of biological soil crusts. Soil Biology and Biochemistry, 40(11): 2819-2826.
Chamizo, S., Belnap, J., Eldridge, D.J., Cantón, Y., Issa, O.M. (2016). The Role of Biocrusts in Arid Land Hydrology. in: Biological Soil Crusts: An Organizing Principle in Drylands, Springer, pp. 321-346.
Chamizo, S., Cantón, Y., Lázaro, R., Domingo, F. (2013). The role of biological soil crusts in soil moisture dynamics in two semiarid ecosystems with contrasting soil textures. Journal of Hydrology, 489, 74-84.
Chamizo, S., Cantón, Y., Miralles, I., Domingo, F. (2012). Biological soil crust development affects physicochemical characteristics of soil surface in semiarid ecosystems. Soil Biology and Biochemistry. 49, 96–105.
Fang, H. Y., Cai, Q. G., Chen, H., & Li, Q. Y. (2007). Mechanism of formation of physical soil crust in desert soils treated with straw checkerboards. Soil & Tillage Research, 93(1): 222-230.
Gardner, W. H. (1965). Water Content Agronomy Monograph, Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling, 9.1:82-127.
Li, X-R., He, M-Z., Zerbe, S., Li, X-J., Liu, L-C. (2010). Micro-geomorphology determines community structure of biological soil crusts at small scales. Earth Surface Processes and Landforms, 35:932–940.
Li, XR., Zhang, ZS., Huang, L., Liu, LC., Wang, XP. (2009). The ecohydrology of the soil–vegetation system restoration in arid zones: a review. Journal of Desert Research, 1:0199–0206.
Liu, LC., Song, YX., Gao, YH., Wang, T., Li, XR. (2007). Effects of microbiotic crusts on evaporation from the revegetated area in a Chinese desert. Soil Research, 45:422–427.
Maestre, F. T., Bowker, M. A., Cantón, Y., Castillo-Monroy, A. P., Cortina, J., Escolar, C., Escudero, A., Lázaro, R., & Martínez, I. (2011). Ecology and functional roles of biological soil crusts in semi-arid ecosystems of Spain. Journal of Arid Environments, 75(12): 1282-1291.
Miralles-Mellado, I., Cantón, Y., Solé-Benet, A. (2011). Two-dimensional porosity of crusted silty soils: indicators of soil quality in semiarid rangelands? Soil Science Society of America Journal, 75(4), 1330-1342.
Rodríguez-Caballero, E., Cantón, Y., Chamizo, S., Afana, A., & Solé-Benet, A. (2012). Effects of biological soil crusts on surface roughness and implications for runoff and erosion. Geomorphology, 145, 81-89.
Wang, CP., Zhou, HS., Liao, CY., Sun, CZ., Han, XH. (2011). Effects of soil algae crust on soil evaporation in the Loess Plateau. Journal of Northwest Forestry University, 26:8–13.
Xiao, B., Zhao, Y. G., & Shao, M. A. (2010). Characteristics and numeric simulation of soil evaporation in biological soil crusts. Journal of Arid Environments, 74(1), 121-130.
Yu, Z., Lu, H., Zhu, Y., Drake, S., Liang, C. (2010). Long-term effects of revegetation on soil hydrological processes in vegetation-stabilized desert ecosystems. Hydrological Processes, 24:87–95.
Zhang, Y. F., Wang, X. P., Pan, Y. X., & Hu, R. (2016). Comparison of diurnal dynamics in evaporation rate between bare soil and moss-crusted soil within a revegetated desert ecosystem of northwestern China. Journal of Earth System Science, 125(1), 95-102.
Zhang, ZS., Zhu, HM., Tan, HJ., Chen, YW., Pan, YX. (2007). Evaporation from soils covered with biological crusts in revegetated desert: a case study in Shapotou Desert research and experiment station. Acta Pedologica Sinica, 44:404–410.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 51، شماره 5
مرداد 1399
صفحه 1255-1264

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار