نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهری دیناروند ¹
• صبا پیرو ²
• سید حسین آرامی ²
• بهزاد تجری ³
• کهزاد حیدری ⁴

¹ دانشیار پژوهشی، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اهواز، ایران

² استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اهواز، ایران

³ کارشناس اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان خوزستان

⁴ استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات آبخیزداری و حفاظت خاک، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اهواز، ایران

چکیده

مقدمه
کشور ایران در کمربند خشک و نیمه‌خشک جهان قرار گرفته است و از منابع رطوبتی بسیار دور است. مناطق خشک و بیابانی به‌دلیل کمبود رطوبت، دمای بالا، وزش بادهای شدید، فرسایش خاک و تخریب اراضی ناشی از فعالیت بشر، شرایط بسیار دشواری را برای رشد و توسعه گیاهان بوجود آورده است، به‌طوری‌که تنها تعداد نسبتاَ محدودی از گونه‌های گیاهی قادر به ادامه حیات هستند. گیاهان بومی چنین مناطقی به‌دلیل قابلیت سازگاری با شرایط سخت محیطی، از گونه‌های بسیار ارزشمند محسوب شده و نقش مهمی در تعدیل اقلیم، خاک‌‌زایی و هیدرولوژی یک منطقه دارند. بنابراین شناسایی آنها از اهمیت زیادی برخوردار است. با هدف پایش و ثبت آمار داده مکانی پارامترهای اقلیمی هواشناسی، هیدرومتری، فرسایش و رسوب، پوشش گیاهی، خاک و آب‌‌های زیرزمینی ایستگاه حوضه معرف شوش در سال 1386 توسط اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان خوزستان احداث شد. در این حوضه علاوه بر تپه ماهورها، فرورفتگی‌های کم عمق و آبکندهای قدیمی مشاهده می‌‌شوند که بخشی از آنها در اثر قرق و کاهش فشار دام تثبیت شده‌‌اند. این فرورفتگی‌‌های تثبیت شده خود به‌عنوان ریزآبگیرهای طبیعی عمل کرده و با افزایش نفوذ، کاهش رواناب سطحی و به دام انداختن بذور گیاهان، شرایط مناسبی برای استقرار گونه‌‌های دائمی فراهم کرده‌‌اند. در این پژوهش ترکیب فلورستیک، غنا و تنوع گونه‌‌ای در پلات‌‌های واقع در ریزآبگیرهای تثبیت شده (تیمار) و تپه‌‌ها (شاهد) مقایسه شد. نتایج تحقیق نشان داد که شاخص‌‌های درصد پوشش، تعداد گونه و تنوع در تیمار به‌طور معنی‌داری بالاتر از شاهد است. این یافته‌‌ها بیانگر آن است که آبکندهای تثبیت شده می‌‌توانند به‌عنوان کانون‌‌های کوچک ذخیره ژنی و زیستگاه‌‌های پرستار عمل کرده و در صورت مدیریت صحیح، به بهبود پایداری پوشش گیاهی در مناطق خشک و در نتیجه حفاظت خاک کمک کنند. بنابراین مدیریت تلفیقی شامل قرق هدفمند، کنترل آبکندهای فعال و حفاظت لکه‌‌ای از ریزآبگیرهای طبیعی می‌‌تواند الگویی کم هزینه و بوم‌‌سازگار برای احیای مراتع تخریب شده جنوب غرب ایران باشد.
 
مواد و روش‌‌ها
 در این پژوهش آنالیز پوشش گیاهی در منطقه حوضه معرف شوش با استفاده از شاخص‌های تنوع زیستی صورت گرفت. در فصل رویشی مناسب (اوایل بهمن تا اواخر فروردین) طی بازدیدهای صحرایی، لیست برداری از گونه‌‌های گیاهی منطقه انجام و براساس حضور گونه‌‌های بوته‌‌ای و چندساله تیپ‌‌بندی صورت گرفت. در هر تیپ به روش سطح حداقل و با استفاده از پلات‌های حلزونی و منحنی سطح گونه اندازه پلات برداشت داده مشخص شد. محل همه پلات‌‌ها با دستگاه GPS ثبت شد. در بخش‌‌های فرورفتگی‌‌های کم عمق و آبکندهای تثبیت شده (تیمار) و دامنه‌‌های تپه‌‌ ماهوری (شاهد) به‌‌طور مجزا تعداد 20 پلات (در مجموع 40 پلات) احداث شد. در هر پلات درصد پوشش زنده تک‌‌تک گونه‌‌ها با ذکر نام، درصد لاشبرگ و خاشاک، درصد زمین لخت یادداشت برداری شد. شاخص‌‌های تنوع گونه‌‌ای محاسبه و پوشش گیاهی پلات‌ها با استفاده از آزمون t مستقل مقایسه شد. شاخص‌‌های تعداد گونه، درصد پوشش گیاهی و تنوع گونه‌‌ای (شاخص‌های تنوع سیمپسون، شانون و هیل) با استفاده از نرم‌‌افزار PAST 2.17 محاسبه شد. برای تحلیل تنوع گونه‌ها، مقایسه شاخص‌های مختلف و برخی نمودارها از محیط برنامه‌نویسی Python نسخه 3.13 نیز استفاده شد. همه داده‌‌ها به فایل اکسل برای انجام آنالیزهای آماری بعدی با استفاده از نرم‌افزار SPSS 27 منتقل شدند.
 
نتایج و بحث
در منطقه محصور و حفاظت شده حوضه معرف شوش، تعداد 70 گونه گیاهی متعلق به 29 تیره (خانواده) شناسایی شد. تیره‌‌های باقلائیان (Fabaceae)، مینا (Astraceae)، گندمیان (Poaceae) و شب‌‌بو (Brassicaceae) به‌ترتیب با 11، هشت، هشت و شش گونه بزرگترین تیره‌‌های منطقه ازنظر تعداد گونه هستند. از 70 گونه شناسایی شده، تعداد 45 گونه گیاهی مانند انواع گون Astragalus ensifer، Astragalus fasiculifolius،  Astragalus obtusifolius دارای ارزش حفاظت خاک بوده و جزء گیاهان دائمی منطقه هستند. در حوضه معرف شوش بین میانگین شاخص‌های تعداد گونه، درصد پوشش، غالبیت، سیمپسون و شانون در پلات‌های تیمار نسبت به پلات‌های شاهد اختلاف معنی‌داری در سطح یک درصد وجود دارد. اما بین مقدار شاخص یکنواختی بخش تیمار و شاهد اگرچه اختلاف وجود دارد اما معنی‌‌داری نیست. این نتایج بیانگر آن است که فرورفتگی‌‌های تثبیت شده با افزایش نفوذ آب و کاهش رواناب سطحی، شرایطی برای استقرار گونه‌‌های دائمی فراهم کرده‌‌اند. ازمنظر حفاظت خاک، افزایش پوشش زنده و حضور گونه‌‌های دائمی در این ریزآبگیرها موجب کاهش سطح زمین لخت و در نتیجه کاهش میزان فرسایش می‌‌شوند. بنابراین این فرورفتگی‌‌ها در صورت مدیریت صحیح می‌‌توانند به‌عنوان زیستگاه‌‌های پرستار و ذخیره‌‌گاه ژنی به بهبود حفاظت خاک و پایداری پوشش گیاهی کمک کنند. هرچند باید میان آبکندهای فعال فرسایشی و آبکندهای تثبیت‌‌شده با نقش مثبت، تمایز گذاشت.
 
نتیجه‌‌گیری
پدیده‌های آبخیزداری طبیعی با خودسازماندهی، نقش بسیار مهمی در احیای مراتع تخریب شده ایفا می‌‌کنند. این اقدامات با کاهش روان آب سطحی و کنترل فرسایش خاک به بهبود ساختمان خاک و افزایش نفوذ آب کمک کرده و شرایط مناسب برای جوانه‌‌زنی بذور و استقرار گونه‌‌های گیاهی را فراهم می‌‌سازند. این پژوهش در حوضه معرف شوش به‌عنوان نمونه الگویی، قابل تعمیم به سایر مناطق خشک است. وجود فرورفتگی‌‌های کم عمق و آبکندهای تثبیت‌‌شده با عمق‌‌های متنوع در منطقه درواقع مانند مامنی، پرستار گونه‌‌های گیاهی بوده و امکان توسعه آنها را در آن خطه فراهم می‌‌کند. اما آهنگ احیای بوسازگان مناطق خشک کند است و این مناطق به شدت از سیستم شکننده‌‌ای برخوردار هستند و برای رسیدن به شرایط ایده‌‌آل نیاز به زمان و فرصت بیشتری هست. به‌عبارت دیگر، علی‌‌رغم ظهور پوشش گیاهی مناسب در اثر خرد آبخیزهای طبیعی، اما همچنان عرصه‌هایی بسیار حساس و آسیب‌‌پذیر هستند و تنوع پوشش گیاهی به‌دلیل غالبیت گونه‌‌های کوتاه‌‌زی، وابسته به فصل بارش است. بنابراین نکته مهمی که باید به آن توجه شود، مدیریت، برنامه‌‌ریزی و استفاده از شرایط موجود است. می‌‌بایست علاوه بر جلوگیری از تخریب در منطقه، به‌‌طور هدفمند قرق و مدیریت چرا (زمان مناسب چرا، جلوگیری از چرای مفرط، خروج به‌‌موقع دام از عرصه، استراحت مرتع جهت بازسازی و احیای مجدد) در منطقه مد نظر باشد. متاسفانه در بسیاری از مناطق بیابانی و خشک برای احیا اقدام به درخت‌کاری می‌شود فعالیتی که بسیار پر هزینه بوده و نیاز به مراقبت‌های بعدی نیز هست. در حالی‌که بهترین شیوه الهام گرفتن از سیر روند طبیعی در مناطق بیابانی و خشک است. نتایج این تحقیق نشان داد که فرورفتگی‌‌های تثبیت شده در حوضه معرف شوش با ایفای نقش ریزآبگیرهای طبیعی شرایطی برای استقرار گونه‌‌های دائمی فراهم کرده و در کاهش زمین لخت و بهبود حفاظت خاک مؤثر بوده‌‌اند. این نتایج نشان می‌‌دهد که بهره‌‌گیری از ظرفیت این ریزآبگیرها همراه با قرق هدفمند و مدیریت چرا می‌‌تواند رویکردی کم هزینه و بوم‌‌سازگار برای احیای مراتع تخریب شده در مناطق خشک باشد.

کلیدواژه‌ها

• باقلائیان
• پوشش گیاهی
• درصد پوشش
• ریزآبگیر طبیعی
• شاخص سیمپسون
• شاخص شانون

عنوان مقاله [English]

The role of natural micro-watersheds and stabilizing gullies in the sustainability and conservation of vegetation in the Shoosh representative watershed: implications for arid ecosystem management

نویسندگان [English]

• Mehri Dinarvand ¹
• Saba Peyrov ²
• Seyed hossein Arami ²
• Behzad Tajari ³
• Kohzad Heidari ⁴

¹ Associate Prof., Forests and Rangelands Research Department, Khuzestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Ahvaz, Iran

² Assistant Prof., Forests and Rangelands Research Department, Khuzestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Ahvaz, Iran

³ Expert, Khuzestan Natural Resources and Watershed Management Department

⁴ Assistant Prof., Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Khuzestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Ahvaz, Iran

چکیده [English]

Introduction
Iran is located in the arid and semi-arid belt of the world and is very far from moisture sources. Arid and desert areas, due to a lack of moisture, high temperatures, strong winds, soil erosion, and land degradation caused by human activity, have created tough conditions for plant growth and development, such that only a relatively limited number of plant species can survive. Native plants of such areas are considered highly valuable species due to their ability to adapt to harsh environmental conditions and play a crucial role in the region's climate, soil formation, and hydrology; therefore, their identification is of great importance. With the aim of monitoring and recording spatial data statistics of meteorological, hydrometric, erosion and sedimentation, vegetation cover, soil and groundwater climatic parameters, the Shush representative basin station was established in 2007 by the General Directorate of Natural Resources and Watershed Management of Khuzestan Province. In addition to the Moorlands, shallow depressions and old gullies are observed in this basin, some of which have been stabilized due to enclosure and reduction of livestock pressure. These stabilized depressions themselves act as natural micro-reservoirs and have provided suitable conditions for the establishment of permanent species by increasing infiltration, reducing surface runoff, and trapping plant seeds. In this study, the floristic composition, richness, and species diversity were compared in plots located in stabilized micro-watersheds (treatment) and hills (control). The results of the study showed that the indices of percent cover, number of species, and diversity in the treatment were significantly higher than in the control. These findings indicate that stabilized gullies can act as small foci of gene pool and nurse habitats and, if properly managed, can help improve the stability of vegetation cover in arid regions and consequently soil conservation. Therefore, integrated management, including targeted enclosure, control of active gullies, and patchy protection of natural micro-watersheds, can be a low-cost and eco-friendly model for restoring degraded rangelands in southwestern Iran.
 
Materials and methods
In this study, vegetation cover analysis was conducted in the Shoosh representative basin area using biodiversity indices. During the appropriate growing season (early February to late March), during field visits, a list of plant species in the area was taken, and typification was performed based on the presence of Shrub and perennial species. In each type, the size of the data plot was determined using the minimum area method and using snail plots and species surface curves. The location of all plots was recorded with a GPS device. 20 plots (a total of 40 plots) were constructed separately in the shallow depressions and stabilized gullies (treatment) and the slopes of the hillocks (control). In each plot, the percentage of living cover of each species was noted with the name, the percentage of litter and debris, and the percentage of bare ground. Species diversity indices were calculated, and the vegetation cover of the plots was compared using an independent t-test. Species number, vegetation cover percentage, and species diversity indices (Simpson, Shannon, and Hill diversity indices) were calculated using PAST 2.17 software. Python version 3.13 programming environment was also used to analyze species diversity, compare different indices, and create some graphs. All data were transferred to an Excel file for subsequent statistical analysis using SPSS 27 software.
 
Results and discussion
In the enclosed and protected area of the Shush representative area, 70 plant species belonging to 29 families were identified. The Fabaceae, Astraceae, Poaceae, and Brassicaceae families are the largest families in the region in terms of number of species, with 11, 8, 8, and 6 species, respectively. Of the 70 identified species, 45 plant species, such as Astragalus ensifer, Astragalus fasiculifolius, and Astragalus obtusifolius, have soil conservation value and are among the perennial plants of the region. In the Shush representative area, there is a significant difference at the one percent level between the average number of species, percentage of cover, dominance, Simpson, and Shannon indices in the treatment plots compared to the control plots. However, although there is a difference between the value of the uniformity index of the treatment and control sections, it is not significant. These results indicate that stabilized depressions, by increasing water infiltration and reducing surface runoff, have provided conditions for the establishment of permanent species. From a soil conservation perspective, increasing living cover and the presence of permanent species in these micro-catchments reduce the bare ground surface and, as a result, reduce the erosion. Therefore, if properly managed, these depressions can help improve soil conservation and vegetation stability as nurse habitats and gene pools; however, a distinction should be made between active erosional gullies and stabilized gullies with a positive role.
 
Conclusions
Natural watershed management phenomena with self-organization play a very important role in the restoration of degraded rangelands. These measures help improve soil structure and increase water infiltration by reducing surface water runoff and controlling soil erosion, and provide suitable conditions for seed germination and the establishment of plant species. This research in the representative area of Shoosh as a model example can be generalized to other arid regions. The presence of shallow depressions and stabilized gullies with various depths in the region, like a mother, is actually a nurse for plant species and allows them to develop in that region. However, the rate of restoration of arid regions is slow, and these areas have a very fragile system, and more time and opportunity are needed to achieve ideal conditions. In other words, despite the emergence of suitable vegetation due to the micro-natural watersheds, they are still very sensitive and vulnerable areas, and the diversity of vegetation depends on the rainy season due to the predominance of short-lived species. Therefore, an important point that should be considered is management, planning, and the use of existing conditions. In addition to preventing destruction in the area, purposeful fencing and grazing management (appropriate grazing time, prevention of excessive grazing, timely removal of livestock from the area, resting the pasture for reconstruction and restoration) should be considered in the area. Unfortunately, in many desert and arid areas, tree planting is used for restoration, an activity that is very costly and requires subsequent care. While the best method is to take inspiration from the natural process in desert and arid areas. The results of this study showed that the stabilized depressions in the Shoosh representative area, by playing the role of natural micro-reservoirs, provided conditions for the establishment of permanent species and were effective in reducing bare land and improving soil protection. These results indicate that utilizing the capacity of these micro-reservoirs, along with targeted enclosure and grazing management, can be a low-cost and eco-friendly approach to restoring degraded rangelands in arid regions.

کلیدواژه‌ها [English]

• Fabaceae
• Natural micro-watersheds
• Vegetation cover
• Cover percentage
• Simpson's diversity Index
• Shannon-Wiener Index