ارزیابی اثر پخش سیلاب بر نوسان های شاخص های گیاهان مرتعی در ایستگاه آبخوانداری کوثر

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات منابع‌طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع‌طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

2 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع‌طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

3 کارشناس ارشد، بخش تحقیقات منابع‌طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع‌طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

10.22092/wmrj.2023.360770.1508

چکیده

مقدمه و هدف
پیشینه‌ی پخش سیلاب در زمین­ های حاشیه‌ی رودها و آبیاری سیلابی به چند هزار سال می‌رسد. شواهدی مبنی بر استفاده از سیلاب به‌منظور افزایش تولید گیاهی در نقاط مختلف ایران از جمله شهرستان­ های قزوین، بلوچستان، خراسان، فارس، اصفهان و خوزستان وجود دارد. بررسی­ های انجام شده در 20 منطقه‌ی خشک و نیمه ­خشک کشور، بیا‌ن‌گر آن است که در بیشتر مناطق شاخص‌های تولید و درصد تاج‌ پوشش گیاهان، در عرصه‌ی گسترش سیلاب در مقایسه با شاهد، افزایش چشمگیری داشته است. هدف این پژوهش، بررسی اثر پخش سیلاب بر پویایی پوشش گیاهی مرتع و مشخص کردن نوسان­ های اندازه‌ی شاخص­ های گیاهی متناسب با شاخص­ های آب و هوایی در یک دوره‌ی شش ساله است.
مواد و روش ­ها  
به‌منظور پایش و مقایسه‌ی نوسان­ های شاخص­ های گیاهی در ایستگاه آبخوانداری کوثر، دو شبکه (نماینده‌ی عرصه با پخش سیلاب) با نام‌های بیشه‌زرد یک و بیشه‌زرد چهار و در مجاور آن­ ها پهنه‌ای با مساحت پنج هکتار در خارج شبکه‌ها به‌عنوان شاهد (نماینده‌ی عرصه‌ی بی‌پخش سیلاب) انتخاب شد. به‌مدت شش سال (1401-1395) در نیمه‌ی دوم اردیبهشت هر سال، 10 نوار اندازه‌گیری (ترانسکت) با طول 150 متر و 100 قطعه‌ی نمونه‌ی یک متر مربعی با شیوه‌ی تصادفی- نظام‌مند (سیستماتیک) در نوارهای شبکه‌ها و عرصه‌ی شاهد مستقر شد. گونه ­های شاخص مرتعی دشت پخش سیلاب گربایگان فسا به ­ترتیب بوته­ های سیاه‌گینه، گل‌آفتابی و انواع گون با زیر اشکوب گندمیان و پهن برگان علفی یک ساله  Dendrostellera lessertii (Wikstr)Van Tiegh., Heliantemum lippii (L) Pers, Astragalus ssp. است. از شاخص‌های گیاهی (نام گونه، درصد تاج پوشش، تعداد پایه در متر مربع، شکل رویشی و زی ­توده گونه­ ها) و پوشش سطح خاک (درصد سنگ و سنگ‌ریزه، درصد لاشبرگ و درصد خاک لخت) آماربرداری شد. با استفاده از روش شش عاملی تعدیل‌شده، وضعیت مرتع در شبکه‌های پخش سیلاب در سال‌های مرطوب و در سال ­های خشک ارزیابی شد. در سال­ های بررسی برای مقایسه‌ی تیمارهای مختلف مرتع (میان شبکه­ ها و نوارهای پخش سیلاب و شاهد) از طرح کرت ­های دو بار خرد شده در زمان و مکان در قالب طرح پایه‌ی بلوک­ های کامل تصادفی استفاده شد. برای تعیین مدل پیش ­بینی تولید و پوشش تاجی گیاهان مرتعی از ضریب همبستگی پیرسون وایازی گام‌به‌گام استفاده شد. مقایسه‌ی میانگین­ ها با استفاده از آزمون دانکن در سطح پنج درصد انجام شد.
نتایج و بحث
در این پژوهش نتایج تحلیل واریانس نشان داد که اندازه‌ی شاخص ­های گیاهی ارزیابی شده، میان سال­ های بررسی، میان شبکه­ ها و میان نوارهای پخش سیلاب با شاهد در سطح یک درصد تفاوت معنی ­داری داشتند. اندازه‌ی درصد تاج پوشش گیاهی در طول دوره‌ی آمار­برداری از 8/69 % در سال 1400 تا 55/51 % در سال 1399 و اندازه‌ی تولید از 175/32 کیلوگرم در هکتار در سال 1400 تا 813/55 کیلوگرم در هکتار در سال 1399 متغیر بود. با استفاده از روش شش عاملی تعدیل‌شده وضعیت مرتع در شبکه‌های پخش سیلاب در سال­ های مرطوب، خوب و در سال ­های خشک، متوسط ارزیابی شد. در حالی­ که در عرصه‌ی شاهد (بی پخش سیلاب) در سال ­های مرطوب، فقیر تا متوسط و در سال­ های خشک، خیلی فقیر تا غیر قابل استفاده برای چرا ارزیابی شد. براساس نتایج تحلیل همبستگی، میان درصد تاج پوشش با زی­ توده‌ی گیاهان مرتعی در سطح یک درصد همبستگی مثبت و معنی ­داری به‌دست آمد (0/86= R²). نتایج وایازی گام‌به‌گام نشان داد که در مدل پیش ­بینی تولید گیاهان، متغیرهای مستقل (شاخص ­های آب و هوایی) اندازه‌ی بارش سالانه (0/34= R²) و میانگین دمای کمینه (0/26= R²) بود. ضریب همبستگی اندازه‌ی بارش در فصل رشد گیاهان 0/15 بود. ضریب همبستگی میانگین دمای سالانه 0/11 و ضریب همبستگی مجموع آن­ ها 0/86 بود. در مدل پیش­ بینی درصد تاج پوشش گیاهان، متغیر مستقل اندازه‌ی بارش در فصل رشد گیاهان (0/87= R²) سهم اصلی و تعیین‌کننده در برآورد اندازه‌ی متغیر وابسته داشتند.  
نتیجه ­گیری و پیشنهادها
براساس نتایج این پژوهش می‌توان نتیجه ­گیری کرد که تفاوت درصد تاج پوشش گیاهی شبکه‌ی بیشه‌زرد یک در سال­ های مرطوب (سال­ های آبی 1395-1394، 1396-1395، 1398-1397 و 1400-1399) در مقایسه با شبکه‌ی بیشه‌زرد چهار و شاهد از نظر آماری معنی‌دار بود. در سال­ های خشک (سال‌های آبی 1397-1396 و 1401-1400) این درصدها در شاهد در مقایسه با دو شبکه‌ی بیشه‌زرد یک و چهار بیشتر بود. به­ طور کلی میان تولید گیاهان با تاج پوشش گیاهی (0/86= R²) و با اندازه‌ی بارش سالانه (0/92= R²) و با اندازه‌ی بارش در زمان سیل (0/84= R²)، و با رخ داد تعداد سیل (0/96= R²) و با مدت زمان رخ داد سیلاب (0/96= R²) بود. با اندازه‌ی بارش پاییز و زمستان (0/94= R²) و با اندازه‌ی بارش در دوره‌ی رشد گیاهی با ضریب همبستگی (0/93= R²) در سطح یک درصد همبستگی مثبت و معنی­ داری به‌دست آمد. براساس آماربرداری سال‌های 1395 تا 1401، میانگین شش ساله‌ی تولید علوفه خشک شاهد، بیشه‌زرد یک و بیشه‌زرد چهار به ­ترتیب 252/25، 528/31 و 362/17 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. اندازه‌ی تولید در شبکه‌های پخش سیلاب 1/43 تا 2 برابر شاهد بود. در سال 1395 تا 1401 تفاوت نوسان شاخص تولید گیاهان در شبکه‌های بیشه‌زرد یک و بیشه‌زرد چهار در مقایسه با شاهد معنی‌دار بود. به ­طور کلی با توجه به این که آب یکی از عامل‌های اصلی محدود کننده‌ی رشد و نمو گیاهان در مناطق خشک و نیمه‌خشک است، به‌کارگیری پخش سیلاب به‌عنوان روش ساده، کم هزینه و سازگار با طبیعت برای بهبود شاخص ­های رشد کمی گیاهان مرتعی، اجتناب‌ناپذیر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Flood Spreading on the Fluctuations of Rangeland Plant Indices in the Aquifer Management Kowsar Station

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad Reza Habibian 1
  • Gholam Reza Ghahari 2
  • Ahmad Hatami 3
1 Assistant Professor, Natural Resources Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran
2 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran
3 Master of Science, Natural Resources Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran
چکیده [English]

Introduction and Objectives
The history of flood spreading in the lands adjacent the rivers and flood irrigation reaches several thousand years. There are evidences of the use of floods to increase plant production in different parts of Iran, including the cities of Qazvin, Baluchistan, Khorasan, Fars, Isfahan and Khuzestan. Surveys conducted in 20 arid and semi-arid regions of the country indicate that in most regions, production indices and the percentage of plant canopy cover have increased significantly in the field of flood spreading compared to the control. The purpose of this research is to investigate the effect of flood spreading on rangeland vegetation dynamics and to determine the fluctuations of plant indices corresponding to climatic indices in a 6-year period.
Materials and Methods
In order to monitoring and comparison the fluctuations of vegetation indices was selected in Aquifer Management Kowsar Station, 2 networks (representative of the flood spreading area) with the names Bisheshzard 1 and Bisheshzard 4 and adjacent to them an area of ​​5 hectares outside the networks spreading as a control. The representative of the area without flood spreading). From 2016 to 2022 for 6 years, in the second half of May every year, 10 transects with a length of 150 meters and 100 plots of one square meter were established in a systematic-randomness manner in the strips of networks and the control field. The rangeland type indice species of flood spreading Gareh Bygone Plain (GBP) of Fasa shrubs are Dendrostellera lessertii (Wikstr) Van Tiegh., Heliantemum lippii (L) Pers Astragalus ssp. with understory of annual Grasses and forbs respectively. Plant indices (species name, percentage of canopy cover, number of bases per square meter, vegetative form and species biomass) and soil surface coverage (percentage of stones and pebbles, percentage of litter and percentage of bare soil) were collected every year. Using the modified six-factor method, the rangeland condition in flood distribution networks was evaluated in wet years and in dry years. For the comparison of different rangeland treatments in the survey years, flood spreading networks and strips and control area from different statistical methods (split-split plot design in time and space in the form of complete random blocks), correlation coefficients, was used step by step regression to determine the forecasting model for the production and canopy cover of rangeland plants and for average comparisons Duncan's test at the 5% level.
Results and Discussions
The results of the analysis of variance showed that the amount of plant indices evaluated between the survey years, between the networks and between the flood spreading strips had a significant difference at the level of 1% with the control. The percentage of plant canopy cover during the survey period from 8.69% in 2021 to 55.51% in 2020 and the production rate from 175.32 kg per hectare in 2021 to 813.55 kg per hectare in the year 2020 was variable. Using the adjusted 6-factor method, the rangeland condition in the networks with flood spreading in wet years was evaluated as good and in dry years as fair, while in the control area (without flood spreading) in wet years, It was assessed as poor to fair and in dry years, very poor to non-suitable for grazing. Based on the results of the correlation analysis, a positive and significant correlation was obtained between the canopy cover and plants rangeland biomass at the level of 1% (R²=0.86). The step by step regression results also showed that in the plant production prediction model, the independent variables (climate indicators) are the annual rainfall (R²=0.34) the average minimum temperature (r=0.26), the amount of rainfall in The growing season of plants (R²=0.15), the average annual temperature (R²=0.11) and their sum (R²=0.86) and in the prediction model, of plant canopy cover percentage, the independent variable of rainfall in the growing season of plants (R²=0.87) had the main and decisive contribution in estimating the value of the dependent variable.
Conclusion and Recommendations
In general, it can be concluded that the percentage of plant canopy cover of Bishehzard network 1 in wet years (water years 2015-2016, 2016-2017, 2018-2019 and 2020-2021) compared to Bishehzard network 4 and control. It is statistically significant and in dry years (water years 2017-2018 and 2021-2022) these percentages are higher in control compared to two networks of Bishehzard 1 and 4. In general, there is a correlation between the production of plants with a canopy cover (R²=0.86), with the amount of annual rainfall (R²=0.92), with the amount of rainfall during floods (R²=0.84), with the number of floods (R²=0.96) =), with the duration of floods (R²=0.96), with the autumn and winter rainfall (R²=0.94) and with the rainfall in the plant growth Period (R²=0.93) positive and significant correlation at the level of 1% was obtained. In general, the changes in the amount of the plant canopy cover index are in harmony with the changes in the amount of annual rainfall, the number of rainy months, its distribution, and the number and volume of effective floods in the growing season of plants. Based on the statistics from 2016 to 2022, the 6-year average dry matter production in control is 252.25 and in Bishehzard 1 and 4 it is estimated to be 528.31 and 362.17 kg per hectare, respectively. The production of flood spreading networks is about 1.43 to 2 times that of control. From 2015 to 2022, there was a significant difference in plant production index fluctuations in Bishehzard 1 and 4 networks compared to the control. In general, considering that water is one of the main factors limiting the growth and development of plants in arid and semi-arid regions, the use of flood spreading as a simple, low-cost and nature-compatible method to improve quantitative growth indices rangeland plants are inevitable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flood effect
  • rangeland monitoring
  • plant canopy coverage
  • rangeland production
  • Gareh Bygone of Fasa
Abdollahi J. Arzani H. Naderi H. 2011.Investigating changes in vegetation under the influence of rainfall fluctuations in the steppic rangelands of Ebrahimabad region of Yazd province. Watershed Management Research (Pajouhesh and Sazandegi). 24: (1): 68-77. (In Persian).
Ajir F. 2004. A study of water spreading effects on quantitative and qualitative change of vegetation cover. Final report of the research project, the publisher of Soil Conservation and Watershed Management Research Center. 59 p.
Arzani H. Adnani SM. Basharir HM. Azimi H. Bagheri H. Akbarzadeh M. Kaboli SH. Assessment SH. 2007. Assessment of vegetation covers and yield variation in rangelands of Qum Province (2000-2005), Journal of Range and Desert Research. 13: (4): 296-313. (In Persian).   
Atarod1 EN. Baghestani Maybodi N. Barkhordari J. Mirjalili A. 2017. Effects of flood water spreading on vegetation cover characteristics (Case study: Serizi- Bafgh Plain in Yazd Province), Iranian Journal of Range and Desert Research. 25 (2): 290-297. (In Persian). 
BarAbadi H. 2013. The study of water spreading effect on desertification decrease based on soil and vegetation criteria (Case study Sabzevar Plain). Ms.C. Thesis, faculty of Natural Resources, Tehran University. 110 p. (In Persian).  
Barkhordari J. Zare mehrjardi M. Yousefi M. 2014. Impact of flood water spreading on soil and vegetation parameters in Sarchahan station- Hormozgan. Watershed Management Research (Pajouhesh and Sazandegi). 27 (2): 33-42. (In Persian).
Bayat movahed F. Mousavi SA. 2007. Study of water spreading impact on plant species changes in Zanjan. Iranian Journal of Rangeland and Desert Research. 14 (2): 222-231. (In Persian).
Capon SJ. 2005. Flood variability and spatial variation in plant community composition and structure on a large arid floodplain. Journal of Arid Environments. 60 (2): 283-302.
Dahmardeh Ghaleno MR. Nohtani M. Askari Dehno S. 2019. Studying impact of flood water spreading on changes of vegetation and topsoil in koh khajeh flood spreading station, Sistan. Journal of Watershed Engineering and Management. 11 (1): 211-219. (In Persian).
De Jager NR. Thomsen M. Yin Y. 2012. Threshold effects of flood duration on the vegetation and soils of the upper Mississippi river floodplain. USA. Forest Ecology and Management. Vol-270: 135-146.
Derakhshi M. Eskandari Torbaghan M. Ghasemi Arian AR. NejadMohammad Nameghi AR. 2017. Improvement in some soil characteristics and vegetative cover through spate irrigation in Jahanabad Torbate Jam. Watershed Management Research (Pajouhesh & Sazandegi). 30 (3): 33-42. (In Persian).
Ehsani A. Arzani H. Farahpour M. Ahmadi H. Jafari M. Jalili A. Abasi HR. Azimi MS. Mirdavoudi HR. 2007. The effect of climatic conditions on range forage production in steppe rangelands, Akhtarabad of Saveh, Journal of Range and Desert Research. 14(2): 249-260. (In Persian).
Eizanlou E. Imani M. Bromand M. 2016. Exploitation of floods in order to restore pastures in desert areas of North Khorasan (case study of Jajarm region), National Conference of Rain Catchment Surface Systems. 19 p. (In Persian).  Fazelpour Aghdaei MR. Maleki Nejad H. Ekhtesasi MR. Barkhordari J. 2015. Investigating the vegetation in flood spreading areas of arid and semi-arid areas (Case study: Yazd Province), International Research Conference in Engineering, Science and Technology, Istanbul. 23 p. https://civilica.com/doc/398427.
Gholami P. Jalilian F. Behmanesh B. Esmaeili M. 2021. Effects of floodwater spreading on the vegetation indices in the Poshtkooh Rangelands, Keyasar, Journal of Watershed Management Research. 33 (4): 47-60. (In Persian).    
Ghorbani J. Dowlati P. Heydari GH. 2015. Effects of floodwater spreading on the vegetation and soil in an arid rangeland. Journal of Arid Land Research and Management. 29 (3): 473-486. (In Persian). 
Heydari K. Salehi G. Gharehdaghi H. 2018. Investigating the effect of drought on the condition of pastures in Fars province in the statistical period 2011-2018, 7th National Conference on Rangeland and Rangeland Management of Iran. 17 p. (In Persian). 
Jalilian F. Behmanesh B. Esmaeili M. Gholami P. 2017. Comparison of rangeland vegetation cover and soil properties variations affected by flood spreading, enclosure and Grazing Uses, Journal of Water and Soil Science (Science and Technology, Agricultural and Natural. Resources, Isfahan University Technology). 21(2): 221-234. (In Persian). 
Malekpour B. 1983. Mission Report, No: 7149, Institute of Forests and Rangelands Research, Tehran, Iran. 39 p.  (In Persian).  Mesbah SH. 1992. The role of flood spreading in the revival of deserts. Proceedings of the seminar on the study of the problems of desert and desert regions of Iran, Research Center for Dry and Desert Regions of Iran, Yazd. 1051 p. (In Persian).  Mesbah SH. 1995. The response of some pasture plants against sediment deposition in Bisheh Zard 4 flood distribution network of Garebaygan. Collection of articles of the first national seminar on pasture and grazing in Iran. Isfahan University of Technology, Faculty of Natural Resources. 488 p. (In Persian). 
Mesbah SH. 2003. Comparison of changes in vegetation of Kowsar aquifer in two periods of drought. The Second Meeting of the Watershed of the Uromieh, Iran. 15 p. (In Persian).  
Mesbah SH. 2016. Vegetation monitoring of Kawsar aquifer Management station. The final report of the research project, Soil Conservation and Watershed Research Institute. 112 p. (In Persian). 
Mesdaghi M. 2005. Range Management in Iran. Astan Quds Razavi, Mashhad. 215 p. (In Persian).    
Mirjalili BA. Rahbar A. 2008. Positive effects of flood water spreading on quantitative changes of range land vegetation cover in aquifer Heart district of Yazd Province). Watershed Management Research (Pajouhesh and Sazandegi). 20 (3): 76-81. (In Persian).
Mirjalili A. 2012. A study of water spreading effects on quantitative and qualitative change of vegetation cover in Range land Herat Yazd. Final report of the research project, the publisher of Soil Conservation and Watershed Management Research Center. 127 p. (In Persian). 
Mirjalili A. Musaei-Sanjeraei M. Zarezadeh Mehrizi M. 2013. Changes of vegetation cover under drought and wet periods in the flood spreading site and control rangeland of HeratYazd Province, Journal of Rangeland and Watershed Management. 66 (1): 145-156. (In Persian).   
Pakparvar M. 1999. Investigating the components of soil water balance affected by different vegetation in the flood spreading system of Garebaygan, Fasa. The final report of the research project, Soil Conservation and Watershed Research Institute, R-1059482. 159 p. (In Persian). 
Rango A. Tartowski SL. Laliberte A. Wainwright J. Parsons A. 2006. Islands of hydrologically and enhanced biotic productivity in natural and managed arid ecosystems. Journal of Arid Environments. 65 (2): 235-252.
Souri M. Bayat M. Arzani H. Khodagholi M. 2019. Estimation of long-term forage production of Persian steppe rangelands based on climatic parameters, Journal of Rangeland and Watershed Management. 72 (4): 995-1009. (In Persian).   
Zarekia SN. Zareh A. Ehsani A. Jafari F. Yeganeh H. 2012. Relationship between rainfall and annual forage production of important range species (Case study: Khoshkerood –Saveh), Journal of Range and Desert Research. 19 (4): 614-623. (In Persian).