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Land use change effects on soil quality and biological fertility: A case study in northern Iran
European Journal of Soil Biology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2019-11-01 , DOI: 10.1016/j.ejsobi.2019.103119
Esmaeil Bakhshandeh , Mehdi Hossieni , Mojtaba Zeraatpisheh , Rosa Francaviglia

Abstract The present work mainly focused to investigate the effects of land use change from natural forest (NF) to arable lands (AL), citrus gardens 10 years old (CG > 10) and paddy fields (PF) on soil physical, chemical, and biological properties in northern Iran. Moreover, soil fertility was mapped by ordinary kriging (OK) method based on the biological fertility index (BFI), which is based on soil organic matter (SOM), soil basal respiration (CbasR), cumulated soil respiration (CumR), microbial biomass carbon (Cmic), metabolic quotient (qCO2) and mineralization quotient (qM). The performance of OK was assessed by the relative root mean square error (RRMSE, %). Results indicated that land use change significantly influenced most soil properties. Soil organic carbon (SOC) and soil total nitrogen (TN) stocks decreased with land use changes compared to NF. In particular, SOC stocks decreases were lower in AL (29%) and higher in CG 10–11.0 Mg ha−1 in NF. BFI was higher in the NF (26 as average, range 24–29) compared to the other land uses (19–22 as average, range 13–26). The range was Good-High in NF and PF, Medium-High in the other land uses. Positive and negative correlations were found among the different soil parameters. OK method interpolated BFI and qCO2 with the lowest (13.69%) and highest (55.65%) RRMSE, respectively. We can conclude that mapping of the BFI is effective to indicate where to adopt a more sustainable management in the agricultural lands for improving soil quality and reducing soil degradation in these areas.

中文翻译:

土地利用变化对土壤质量和生物肥力的影响:伊朗北部的案例研究

摘要 目前的工作主要是研究土地利用变化从天然林(NF)到耕地(AL)、10 年生柑橘园(CG > 10)和稻田(PF)对土壤物理、化学和化学性质的影响。伊朗北部的生物学特性。此外,基于生物肥力指数(BFI),通过普通克里金(OK)方法绘制了土壤肥力图,该指数基于土壤有机质(SOM)、土壤基础呼吸(CbasR)、累积土壤呼吸(CumR)、微生物生物量碳 (Cmic)、代谢商 (qCO2) 和矿化商 (qM)。OK 的性能通过相对均方根误差 (RRMSE, %) 进行评估。结果表明,土地利用变化显着影响了大多数土壤性质。与 NF 相比,土壤有机碳 (SOC) 和土壤总氮 (TN) 库随着土地利用变化而减少。特别是,AL 中 SOC 储量下降较低 (29%),而 NF 中 CG 10–11.0 Mg ha-1 中的 SOC 储量下降较多。与其他土地利用(平均 19-22,范围 13-26)相比,NF 中的 BFI(平均 26,范围 24-29)更高。该范围在 NF 和 PF 中为好-高,在其他土地用途中为中-高。在不同的土壤参数之间发现了正相关和负相关。OK 方法分别以最低 (13.69%) 和最高 (55.65%) RRMSE 内插 BFI 和 qCO2。我们可以得出结论,BFI 的制图可以有效地表明在农业用地中何处采用更可持续的管理,以改善这些地区的土壤质量并减少土壤退化。AL 中 SOC 储量减少较低 (29%),而 NF 中 CG 10–11.0 Mg ha-1 中的 SOC 储量减少。与其他土地利用(平均 19-22,范围 13-26)相比,NF 中的 BFI(平均 26,范围 24-29)更高。该范围在 NF 和 PF 中为好-高,在其他土地用途中为中-高。在不同的土壤参数之间发现了正相关和负相关。OK 方法分别以最低 (13.69%) 和最高 (55.65%) RRMSE 内插 BFI 和 qCO2。我们可以得出结论,BFI 的制图可以有效地表明在农业用地中何处采用更可持续的管理以改善这些地区的土壤质量并减少土壤退化。AL 中 SOC 储量减少较低 (29%),而 NF 中 CG 10–11.0 Mg ha-1 中的 SOC 储量减少。与其他土地利用(平均 19-22,范围 13-26)相比,NF 中的 BFI(平均 26,范围 24-29)更高。该范围在 NF 和 PF 中为好-高,在其他土地用途中为中-高。在不同的土壤参数之间发现了正相关和负相关。OK 方法分别以最低 (13.69%) 和最高 (55.65%) RRMSE 内插 BFI 和 qCO2。我们可以得出结论,BFI 的制图可以有效地表明在农业用地中何处采用更可持续的管理,以改善这些地区的土壤质量并减少土壤退化。该范围在 NF 和 PF 中为好-高,在其他土地用途中为中-高。在不同的土壤参数之间发现了正相关和负相关。OK 方法分别以最低 (13.69%) 和最高 (55.65%) RRMSE 内插 BFI 和 qCO2。我们可以得出结论,BFI 的制图可以有效地表明在农业用地中何处采用更可持续的管理,以改善这些地区的土壤质量并减少土壤退化。该范围在 NF 和 PF 中为好-高,在其他土地用途中为中-高。在不同的土壤参数之间发现了正相关和负相关。OK 方法分别以最低 (13.69%) 和最高 (55.65%) RRMSE 内插 BFI 和 qCO2。我们可以得出结论,BFI 的制图可以有效地表明在农业用地中何处采用更可持续的管理,以改善这些地区的土壤质量并减少土壤退化。
更新日期:2019-11-01
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