بررسی تاثیر قرق بر میزان ترسیب کربن و صفات فیزیکی و شیمیایی خاک در مراتع نیمه‌استپ استان چهارمحال و بختیاری

اکوسیستم های طبیعی ایران

مقاله 8، دوره 6، شماره 4 - شماره پیاپی 22، اسفند 1394، صفحه 97-109   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

مهدی مرادی شاهقریه^{* 1}؛ پژمان طهماسبی²

¹دانش آموخته کارشناسی ارشد مرتعداری دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین دانشگاه شهرکرد

²دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین دانشگاه شهرکرد

چکیده

چکیده:
اکوسیستم­های گیاهی کره خاکی سرویس­ها و خدمات متفاوتی را ارائه می­دهند، با توجه به شرایط حال حاضر کره زمین و آلودگی بیش از حد اتمسفر یکی از مهم­ترین خدمات جوامع گیاهی ترسیب کربن در طولانی مدت در درون خاک می­باشد. در مطالعه حاضر هدف بررسی تاثیر قرق بر میزان ترسیب کربن و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در مراتع نیمه استپی استان چهارمحال و بختیاری می­باشد. در هر منطقه(قرق و غیر قرق)  هفت سایت همگن از لحاظ شرایط محیطی انتخاب و نمونه­برداری از پوشش گیاهی و خاک درون آن انجام گردید. نمونه­بردای پوشش گیاهی با استقرار ترانسکت و نصب پلاتهای چهار مترمربعی صورت گرفت و برداشت نمونه خاک تا عمق 30 سانتی­متری در هر پلات در هر سایت نمونه برداری انجام شد. زیتوده هوایی و لاشبرگ در هر پلات جمع­آوری و توزین گردید. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده­ها نشان داد که میزان زیتوده هوایی، کربن خاک و کل کربن ترسیب شده در اکوسیستم در مراتع نیمه استپ گندمی به ترتیب با  99/1 t/ha، 75/51 t/ha و02/53 t/ha بصورت معنی داری بیشتر از مراتع نیمه استپ بوته زار برآورد گردید. میزان زیتوده­هوایی، کربن زیتوده هوایی، درصد پوشش و کربن خاک منطقه نیمه استپ گندمی به ترتیب با 99/1 t/ha، 95/0 t/ha، 91/67% و 8/540 t/ha بیشتر از منطقه نیمه استپ بوته زار می­باشد. همچنین نتایج نشان داد میانگین ترسیب کربن کل و خاک در هر دو منطقه مورد مطالعه در تیمار قرق تفاوت آماری معنی­داری با تیمار غیرقرق دارد. 

کلیدواژه‌ها

ترسیب کربن؛ قرق؛ نیمه استپ بوته‌زار؛ نیمه استپ گندمی؛ pH؛ EC

اصل مقاله

چکیده:

اکوسیستم­های گیاهی کره خاکی سرویس­ها و خدمات متفاوتی را ارائه می­دهند، با توجه به شرایط حال حاضر کره زمین و آلودگی بیش از حد اتمسفر یکی از مهم­ترین خدمات جوامع گیاهی ترسیب کربن در طولانی مدت در درون خاک می­باشد. در مطالعه حاضر هدف بررسی تاثیر قرق بر میزان ترسیب کربن و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در مراتع نیمه استپی استان چهارمحال و بختیاری می­باشد. در هر منطقه(قرق و غیر قرق)  هفت سایت همگن از لحاظ شرایط محیطی انتخاب و نمونه­برداری از پوشش گیاهی و خاک درون آن انجام گردید. نمونه­بردای پوشش گیاهی با استقرار ترانسکت و نصب پلاتهای چهار مترمربعی صورت گرفت و برداشت نمونه خاک تا عمق 30 سانتی­متری در هر پلات در هر سایت نمونه برداری انجام شد. زیتوده هوایی و لاشبرگ در هر پلات جمع­آوری و توزین گردید. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده­ها نشان داد که میزان زیتوده هوایی، کربن خاک و کل کربن ترسیب شده در اکوسیستم در مراتع نیمه استپ گندمی به ترتیب با  99/1 t/ha، 75/51 t/ha و02/53 t/ha بصورت معنی داری بیشتر از مراتع نیمه استپ بوته زار برآورد گردید. میزان زیتوده­هوایی، کربن زیتوده هوایی، درصد پوشش و کربن خاک منطقه نیمه استپ گندمی به ترتیب با 99/1 t/ha، 95/0 t/ha، 91/67% و 8/540 t/ha بیشتر از منطقه نیمه استپ بوته زار می­باشد. همچنین نتایج نشان داد میانگین ترسیب کربن کل و خاک در هر دو منطقه مورد مطالعه در تیمار قرق تفاوت آماری معنی­داری با تیمار غیرقرق دارد.

واژه های کلیدی: ترسیب کربن،قرق، نیمه استپ بوته­زار، نیمه استپ گندمی، pH، EC

مقدمه

غلظت دی اکسید کربن موجود در اتمسفر از سال 1850 تا سال 2005 به میزان 31 درصد افزایش یافته است، و در حال حاضر سالانه 46/0% به آن افزوده می­شود(3،7،15،34). این افزایش غلظت باعث گرم شدن کره زمین، تغییر اقلیم و بالا آمدن سطح آب دریاها و اقیانوس­ها شده است از این رو محققان زیادی علاقمند شدند که تا راهکاری برای ثبات فراوانی  CO₂و سایر گازهای گلخانه ای در جو و همچنین خطرات ناشی از آن پیدا کنند(3،12،19،35) ). به طور کلی سه استراتژی برای کاهش گازهای گلخانه­ای و کاهش تغییرات آب و هوایی وجود دارد: 1- کاهش مصرف انرژی جهانی 2- توسعه سوخت ها کم کربن و یا بدون کربن 3- ترسیب دی اکسید کربن بوسیله تکنیک­های طبیعی و مهندسی. از بین روش­های فوق بهترین و کم هزینه ترین روش برای کاهش دی اکسید کربن اتمسفر و خطرات ناشی از آن ترسیب کربن می­باشد. ترسیب کربن را می­توان به دو روش ترسیب کربن طبیعی و غیر طبیعی تقسیم بندی کرد. زیست کره خاکی حاوی حدود 1500 میلیارد تن کربن در عمق یک متری خاک­ها و حدود 600 میلیارد تن کربن در پوشش گیاهی می­باشد، که این دو مجموعا سه برابر مقدار کربن موجود در اتمسفر را دارا می­باشند. بنابراین هر تغییری در ذخیره کربن گیاهان یا خاک به طور قابل توجهی بر روی دی اکسید کربن تاثیر می­گذارد(29). از این رو ترسیب کربن در زیتوده گیاهی و خاک­هایی که تحت این زیتوده هستند( ترسیب طبیعی) ساده­ترین و با توجه به ارزان قیمت­تر بودن نسبت به ترسیب کربن به روش مصنوعی به لحاظ اقتصادی عملی ترین راهکار ممکن جهت کاهش دی اکسید کربن اتمسفری است(26،36) . ترسیب طبیعی در واقع بر پایه کاهش دی اکسید کربن اتمسفر به وسیله گیاهان آلی و میکروارگانیسم­ها می­باشد(24). جنگل ها و مراتع مهم­ترین زیستگاه­های طبیعی می­باشند که سالانه حجم زیادی از دی­اکسید کربن موجود در اتمسفر را از طریق فرایند فتوسنتز جذب کرده و بصورت کربن آلی در می­آورند. مراتع به عنوان یکی از مهم ترین منابع برای ترسیب کربن بشمار می­روند زیرا اگرچه مقدار ترسیب کربن آنها در واحد سطح ناچیز می­باشد، ولیکن با توجه به وسعت زیاد آنها دارای توان زیادی برای ترسیب کربن می­باشند(15،35). میزان کربن ذخیره شده در گیاهان موجود در مراتع جهان طبق مدل 1.1BIOME ، 7/749  Gt برآورده شده است علاوه بر این کربن موجود در خاک مراتع جهان  6/591Gtبرآورد شده که این مقدار 44% کل کربن خاک جهان می­باشد(33) از این رو افزایش نگرانی­ها در زمینه گرمایش جهانی و تغییر اقلیم موجب شده است که به مراتع و قابلیت آنها در ترسیب کربن بصورت پایدار توجه ویژه­ای بشود و ضرورت مطالعه به منظور برنامه ریزی و مدیرت بهینه اهمیت ویژه­ای ­یابد.یکی از عوامل اصلی تخریب مراتع بهره­برداری بیش از توان و چرای بیش از حد دام از مراتع می­باشد. چرای دام می­تواند بطور معنی­داری ساختار، قابلیت تولید، میزان ترسیب کربن، تنوع و قدرت رقابتی گیاهان را در مراتع تحت چرا تغییر دهد (11،22،25،34). قرق مراتع یکی از روش­های اصلاحی بیولوژیکی است که با حذف کامل دام از تمام یا قسمتی از مرتع برای یک سال یا چند سال متوالی که با اهداف مختلفی انجام می­شود. مطالعات مختلفی به منظور بررسی توان ترسیب کربن مراتع صورت گرفته است که در این ارتباط در یک دوره 33 ساله برای مراتع چرا شده نتایج بررسی های نشان داده شده که میزان ترسیب کربن 157 تن بر هکتار بوده و قسمت اعظم ترسیب کربن در خاک رخ داده است(32). نتایج مطالعه (4،5) در بررسی اثر چرای دام بر ترسیب کربن و ذخیره ازت در مراتع با گونه درمنه دشتی در استان سمنان گویای این واقعیت بوده است که چرای دام موجب تغییر ذخیره کربن و ازت خاک می­شود، اما این میزان تغییرات به شدت چرا وابسته خواهد بود. اثرات بلند مدت سه تمیار چرای سنگین، متوسط و قرق را بر نیتروژن و کربن خاک گراسلند مورد بررسی قرار گرفته و نتایج نشان داد که اثر کلی قرق بیشتر از دو تیمار دیگر بوده و نتیجه گرفتند که چرا موجب کاهش نیتروژن خاک می­شود(10). نیز در بررسی تغییرات کربن و نیتروژن در اجزای ذرات اولیه خاک در سه عمق 10-0، 20-10  و 40-20 سانتی متر به منظور تعیین اهمیت قرق بر پویایی کربن و نیتروژن کل در اجزای خاک در شکال چین دریافتند که قرق طولانی مدت اثر شدیدی بر اجزای خاک و غلظت­های کربن و نیتروژن کل آنها داشت(14). با توجه به اینکه مراتع بیش از 50 درصد سطح ایران را تشکیل می­دهند هدف مطالعه حاضر بررسی تاثیر مراتع قرق و چرا شده بر روی میزان ترسیب کربن و همچنین برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک در برخی مراتع نیمه­استپی استان چهارمحال و بختیاری انجام شد.

مواد و روش­ها

معرفی منطقه

سطح وسیعی از مراتع زاگرس مرکزی دراین مطالعه به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفت:   

1-    مراتع نیمه استپ بوته زار

منطقه مورد مطالعه، ناحیه­ای کوهستانی و مرتفع با ارتفاع متوسط 2720 متر از سطح دریا، و وسعتی معادل 27000 هکتار که حدود 21600 هکتار آن منطقه حفاظت شده و 5400 هکتار آن پارک ملی است، بین مختصات جغرافیایی 50 درجه و 30 دقیقه و 28/42 ثانیه تا 51 درجه و دقیقه و 0896/25 ثانیه طول شرقی و 32 درجه و 3 دقیقه و 2886/ 6ثانیه تا 32 درجه و 17 دقیقه و 5516/7 ثانیه عرض شمالی در قسمت شمال شرقی استان چهارمحال و بختیاری واقع شده‌ است، حداکثر ارتفاع منطقه تنگ صیاد از سطح دریا 3140 متر می­باشد. متوسط بارندگی سالیانه منطقه 25/329 میلی متر، میانگین دمای سالیانه­ آن 9/11 درجه سانتی­گراد، طول فصل رویش گیاهان هفت ماه، حداقل دمای سردترین ماه سال 87/6- درجه سانتی­گراد در دی ماه و حداکثر گرمترین ماه سال 90/32 درجه سانتی گراد در تیرماه می­باشد. اقلیم منطقه بر اساس اقلیم نما آمبرژه و با در نظر داشتن متوسط بارش و دمای سالیانه منطقه، خشک و نیمه خشک می­باشد.

2-    مراتع نیمه استپ گندمی

مراتع نیمه استپی مورد مطالعه در ناحیه­ای کوهستانی و مرتفع با ارتفاع متوسط 2720 متر از سطح دریا واقع می­باشدکه وسعتی معادل 576 هکتار داراست، بین مختصات جغرافیایی 50 درجه و 27دقیقه و 44 ثانیه تا 50 درجه و 29 دقیقه و 9 ثانیه طول شرقی و 32 درجه و 03 دقیقه و 29 ثانیه تا 32 درجه و 32 دقیقه و 33 ثانیه عرض شمالی می­باشد.حداکثر ارتفاع منطقه کرسنک از سطح دریا 3100 متر می­باشد و حداقل ارتفاع آن 2250 متر بوده متوسط شیب منطقه 30-20 درصد بوده و جهت آن شمالی می­باشد. متوسط بارندگی سالیانه منطقه 560 میلی متر، میانگین دمای سالیانه­ آن 12 درجه سانتی­گراد می­باشد. اقلیم منطقه بر اساس اقلیم نما آمبرژه و با در نظر داشتن متوسط بارش و دمای سالیانه منطقه، خشک و نیمه خشک می­باشد. فصل خشک در این منطقه شش ماه ­می­باشد و فروردین مرطوبت ترین ماه سال می­باشد.

روش تحقیق

پس از شناسایی مقدماتی و تعیین منطقه مورد بررسی به منظور تعیین سایت­های مطالعاتی در هر منطقه مناطقی انتخاب شد که از لحاظ پوشش گیاهی بیانگیر و معرف منطقه مورد مطالعه باشد ، به منظور مطالعه متغیرهای پوشش گیاهی، در مراتع استپی و نیمه استپی از روش تصادفی- سیستماتیک استفاده شد، بدین نحو که نقطه آغاز نمونه­برداری بصورت کاملا تصادفی در درون منطقه معرف انتخاب شد سپس در امتداد یک ترانسکت پایه با فواصل 20 متری اقدام به نمونه بردای شد. طول ترانسکت با توجه به الگوی پراکنش تصادفی گیاهان و ناهمگنی زیاد موجود، 100 متر انتخاب شد تا بهتر بتواند تغییرات پوشش گیاهای را بیان بنماید. مناسب­ترین سطح پلات برای نمونه بردای در مراتع استپی و نیمه استپی 4 متر مربعی در نظر گرفته شد (27).

در هر پلات اقدام به کف­بر کردن گونه­های گیاهی از سطح یک سانتی متری سطح خاک شد. نمونه برداری خاک پس از کنار زدن لاشبرگ در عمق 30 سانتی متری انجام شده. به منظور به حداقل رساندن خطا از چهار گوشه هر پلات خاک برداشته شده (سه پلات در امتداد هر ترانسکت و بزرگ پلات  بصورت تصادفی)  سپس نمونه­ها با هم مخلوط شد و یک نمونه برداشت شد. نمونه خاک­ها به آزمایشگاه انتقال داده شده و با الک 2 میلی متری الک گردیند سپس خاک ها به مدت 24 ساعت در هوای آزاد قرار گرفته اند تا کاملا خشک شوند(17).

نمونه برداری خاک پس از کنار زدن لاشبرگ تا عمق 30 سانتی متری انجام شده. به منظور به حداقل رساندن خطا از چهار گوشه هر پلات خاک برداشته شده (سه پلات در امتداد هر ترانسکت و بزرگ پلات  بصورت تصادفی)  سپس نمونه­ها با هم مخلوط شد و یک نمونه برداشت شد.  نمونه خاک­ها به آزمایشگاه انتقال داده شدند و به مدت 24 ساعت در هوای آزاد قرار گرفتند تا کاملا خشک شوند، بعد از خرد کردن کلوخه­ها، جدا کردن ریشه­ها، سنگ­ها .و ناخالاصی­ها از الک 2 میلی­متری عبور داده شدند و ویژگی­های خاک اندازه­گیری شد (17).

اسیدیته خاک در حالت گل اشباع  و با استفاده از دستگاه pH متر و هدایت اکتریکی با استفاده از دستگاه هدایت سنج الکتریکی در عصاره اشباع انجام شد (26). درصد کربن آلی خاک بر اساس روش والکی بلاک اندازه­گیری شد (23). مقدار کربن آلی بر حسب تن بر هکتار بر اساس رابطه زیر محاسبه گردید (18،21،26) :

C_s=OC(%)*Bd*e

C_s: کربن آلی (t/ha)   OC: درصد کربن آلی  Bd: وزن مخصوص ظاهری خاک (cm³⁾  e: عمق خاک (cm).

وزن مخصوص ظاهری خاک با استفاده از روش کلوخه بر حسب گرم بر سانتی­متر مکعب (6) و بافت خاک با استفاده از روش دانسیمتری بایکاس تعیین گردید (6).

 درصد کربن آلی نمونه­های زیتوده گیاهی و لاشبرگ به روش احتراق(31) در کوره الکتریکی تعیین گردید. بدین صورت که 10 گرم از نمونه­ها وزن شده و درون کوره الکتریکی به مدت 7 ساعت در دمای 700 درجه سانتی­گراد قرار گرفت پس از سوختن نمونه­های گیاهی  میزان خاکستر باقی مانده که بیانگر ماده آلی می­باشد وزن شده سپس با استفاده از  ضریب تبدیل کربن آلی میزان کربن نمونه­های گیاهی تعیین شد(1).

 

ضریب تبدیل کربن آلی

OC=0.54OM

OC: میزان کربن آلی پوشش گیاهی  OM: میزان ماده آلی پوشش گیاهی.

تجزیه و تحلیل آماری

جهت مقایسه تاثیر قرق و چرای دام بر روی میزان ترسیب کربن و ویژگی­های فیزکی و شیمیایی خاک از آزمون t مستقل (غیرجفتی) استفاده شد. این بررسی به کمک نرم افزار­های spss v. 17, Excell انجام پذیرفت.

نتایج:

مراتع نیمه استپ گندمی:

نتایج حاصل از مقایسه میانگین صفات فیزیکی و شیمیایی خاک بیانگر این بود که تفاوت معنی­داری بین تیمارهای قرق و چرای آزاد وجود ندارد و اسیدیته تیمار قرق بیشتر از چرای آزاد، هدایت الکتریکی چرای آزاد بیشتر از تیمار قرق و میزان وزن مخصوص ظاهری خاک در تیمار قرق کمتر از چزای آزاد دام می­باشد (شکل1).

نتایج حاصل از مقایسه میزان ترسیب کربن (t/ha) بیوماس هوایی، لاشبرگ، خاک و کل اکوسیستم در جدول 2 آورده شده است. نتایج نشان داد که میزان ترسیب لاشبرگ تیمار چرای آزاد با 39/0 t/ha بیشتر از تیمار قرق (26/0 t/ha) بوده است. این در حالی است که میزان کربن ترسیب شده توسط بیوماس، خاک و کربن ترسیب شده در کل اکوسیستم در تیمار قرق به ترتیب با 2/1، 3/56 و 8/57 t/ha بیشتر از تیمار چرای آزاد (به ترتیب:

64/45، 62/0، 66/46t/ha) برآورد گردیده است.

 

مراتع نیمه استپ بوته­زار:

نتایج تجزیه و تحلیل داده­ها نشان داد که اجرای عملیات اصلاحی قرق در مراتع نیمه استپ بوته­زار بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تاثیری ایجاد نکرد (شکل1).

متوسط بیوماس و لاشبرگ در تیمار تحت قرق به ترتیب 38/1 و 16/1 t/ha و در تیمار چرای آزاد به ترتیب 07/1 و 67/0 t/ha برآورد گردید که نشانگر عدم اختلاف معنی­داری در سطح یک درصد می­باشد(جدول1). نتایج حاصل از مقایسه میزان ترسیب کربن در منطقه مورد مطالعه نشان داد که بین تیمار قرق و چرای آزاد از لحاظ میزان کربن ترسیب شده در خاک و کل اکوسیستم اختلاف معنی­داری در سطح 5 درصد وجود دارد و قرق مراتع باعث افزایش میزان ترسیب کربن در خاک و کل اکوسیستم در منطقه گردیده است (جدول2).

 

 

 

   

 

شکل 1- مقایسه میانگین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مناطق مورد مطالعه در دو تیمار قرق و غیر قرق با استفاده از آزمون t-test ( در هر منطقه حروف یکسان نشان دهنده عدم اختلاف معنی داری بین تیمارهای مختلف است)

جدول 1- نتایج مقایسه میانگین بیوماس سرپا، لاشبرگ و درصد پوشش گیاهی در تیمارهای قرق و چرای آزاد

منطقه مورد مطالعه	تیمار        فاکتور	قرق	غیر قرق	درجه آزادی	t
نیمه استپ گندمی	بیوماس	0.42±2.46	0.043±1.37	4	ns2.16
	لاشبرگ	0.11±0.66	0.065±0.76	4	ns0.694-
نیمه استپ بوته­زار	بیوماس	0.09±1.38	0.37±1.07	6	1.026ns
	لاشبرگ	0.18±1.16	0.13±0.67	6	1.88ns

ns عدم معنی­داری

جدول 2- مقایسه میانگین میزان ترسیب کربن در تیمار قرق و غیر قرق (t/ha) در هر دو منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه	تیمار        فاکتور	قرق	غیر قرق	درجه آزادی	t
نیمه استپ گندمی	کربن بیوماس	0.24±1.2	0.018±0.62	5	ns2.25
	کربن لاشبرگ	0.05±0.26	0.032±0.39	5	ns2.01-
	کربن خاک	1.7±56.33	0.79±45.64	5	**4.94
	کربن کل	1.5±57.8	0.77±46.66	5	**5.86
نیمه استپ بوته­زار	کربن بیوماس	0.05±0.69	0.19±0.53	6	ns1.02
	کربن لاشبرگ	0.09±0.59	0.068±0.34	6	1.932ns
	کربن خاک	3.09±24.25	4.28±10.21	6	2.71*
	کربن کل	3.17±25.53	4.44±11.08	6	2.7*

** معنی­داری در سطح 1 درصد، *معنی­داری در سطح پنج درصد، ns عدم معنی­داری

 

نتایج حاصل از بررسی میزان زیتوده هوایی نشان داد که میزان زیتوده هوایی منطقه نیمه استپ گندمی بطور معنی­داری (0.05p<) بیشتر از منطقه نیمه استپ بوته­زار می­باشد، همچنین مقایسه میانگین میزان لاشبرگ موجود در مناطق مناطق مختلف نشان داد که میزان لاشبرگ در منطقه نیمه استپ بوته­زار با 97/0 t/ha بصورت غیر معنی­داری بیشتر از منطقه نمیه استپ گندمی با 7/0 t/ha می­باشد (جدول 3).

نتایج حاصل از بررسی میزان کربن تثبیت شده بوسیله بیوماس و لاشبرگ نشان داد که بیشترین میزان کربن تثبیت شده بوسیله بیوماس با 95/0  t/haمتعلق به  منطقه نیمه استپ گندمی  و بیشترین میزان کربن ترسیب شده توسط لاشبرگ با 5/0t/ha  به منطقه نیمه استپ­بوته­زار  تعلق دارد(جدول3). مقایسه الگوهای مختلف ترسیب کربن توسط خاک و کل کربن ترسیب شده در اکوسیستم نشان داد که میزان کربن ترسیب شده بوسیله خاک و کربن دخیره شده در کل اکوسیستم در منطقه نیمه استپ بوته­زار به ترتیب با 4/208 و 57/21 t/ha در سطح آماری یک درصد بصورت معنی­داری کمتر از منطقه نیمه استپ گندمی(به ترتیب: 75/51 و 02/53 t/ha) می­باشد (جدول3).

 

جدول 3- مقایسه میانگین میزان صفات خاک، بیوماس، لاشبرگ و میزان ترسیب کربن در هر دو منطقه مورد مطالعه

منطقه فاکتور	نیمه استپ گندمی	نیمه استپ بوته زار	درجه آزادی	t
کربن بیوماس	0.16±0.95	0.07±0.62	13	1.9ns
کربن لاشبرگ	0.04±0.31	0.075±0.50	13	-2.08ns
کربن خاک	2.36±51.75	2.49±20.84	13	8.903**
کربن کل	2.4±53.02	2.98±21.57	13	8.716**
بیوماس	0.31±1.99	0.14±1.26	13	2.193*
لاشبرگ	0.06±0.7	0.14±0.97	13	‑1.58ns
وزن مخصوص ظاهری	0.018±1.59	0.05±1.38	52	**4.166
pH	0.03±7.22	0.018±8.49	52	33.58-**
EC	0.018±0.21	0.021±0.733	52	18.96-**

              ** معنی­داری در سطح 1 درصد، *معنی­داری در سطح پنج درصد، ns عدم معنی­داری

 

 

بحث و نتیجه گیری

این مطالعه با هدف بررسی اثرات قرق مراتع و چرای دام بر روی میزان ترسیب کربن و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در جوامع گیاهی مختلف  انجام شده است. نتایج حاصل از مقایسه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نشان داد که قرق مراتع باعث افزایش اسیدیته و کاهش هدایت الکتریکی خاک بصورت غیرمعنی­داری شده است. چرای بیش از حد دام از مراتع و تغییر کاربری اراضی باعث کاهش پوشش گیاهی سطح خاک شده که این امر باعث افزایش تبخیر از سطح خاک و در نتیجه شور شدن خاک­ها و افزایش هدایت الکتریکی می­شود. در منطقه نیمه استپ گندمی قرق مراتع باعث کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک شده است که این امر به دلیل می­باشد که کاهش پوشش گیاهی خام و افزایش چرای دام از سطح مراتع باعث افزایش تراکم و فشردگی ساختمان خاک می­شود و در نتیجه وزن مخصوص خاک افزایش می­یابد.

مقایسه میانگین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک­های جوامع گیاهی مورد مطالعه نشان داد که هدایت الکتریکی و اسیدیته خاک مراتع نیمه استپ بوته­زار بصورت معنی­داری بیشتر از منطقه نیمه استپ گندمی و وزن مخصوص ظاهری خاک بصورت معنی­داری کمتر از مراتع نیمه استپ گندمی می­باشد.  میزان بارندگی، اسیدیته و هدایت خاک همبستگی بالایی با هم دارند به گونه­ای که با افزایش میزان بارندگی میزان آبشویی خاک، درصد پوشش گیاهی، میزان ماده آلی و سایر فاکتورهای حاصلخیزی خاک افزایش می­یابد که این امر باعث کاهش میزان اسیدیته و هدایت الکتریکی خاک می­شود. یکی از فاکتورهای بسیار مهم و تاثیرگذار بر روی وزن مخصوص ظاهری خاک بافت خاک می­باشد به این صورت که هرچه بافت خاک سبک­تر باشد وزن مخصوص ظاهری خاک نیز کاهش می­یابد، خاک مراتع نیمه استپ بوته­زار دارای بافتی شنی می­باشد این درحالی است که بافت خاک مراتع نیمه استپ گندمی مورد مطالعه کلی لوم می­باشد از این رو می­توان انتظار داشت که وزن مخصوص ظاهری خاک در مراتع بوته­زار کمتر از مراتع گندمی مورد مطالعه باشد.

 نتایج حاصل از آزمون مقایسه میانگین نشان داد که میزان زیتوده هوایی سرپا در منطقه نیمه استپ بوته­زار بصورت معنی­داری کمتر از منطقه نیمه استپ گندمی و کوهستانی می­باشد، علت اصلی تفاوت بین میزان زیتوده هوایی منطقه نیمه استپ گندمی با منطقه نیمه استپ بوته­زار تفاوت در میزان بارش می­باشد که این تفاوت در میزان بارش باعث تفاوت در فرم رویش پوشش گیاهی مناطق مورد مطالعه شده است. نتایج حاصل از تحقیقات Hahn etal.,(2005) نشان داد که بین میزان بارندگی فصل رشد و تولید علوفه رابطه مستقیمی وجود دارد علاوه بر این نشان دادند که با افزایش بارندگی میزان رطوبت موجود در خاک افزایش یافته در نتیجه رطوبت بیشتری در اختیار گیاه قرار گرفته که باعث افزایش میزان تولید علوفه سالانه  می شود(13). نتایج حاصل از بررسی اثر مدیریت چرا بر روی میزان زیتوده هوایی نشان داد  در هر دو منطقه مورد مطالعه میزان زیتوده هوایی مناطق قرق بصورت غیر معنی داری بیشتر از مناطق غیر قرق­ می­باشد. این نتایج مشابه با نتایج حاصل از تحقیقات (2،34) مطابقت دارد. دلیل کاهش میزان زیتوده هوایی در منطقه غیر قرق را می­توان برداشت قسمت­های هوایی گیاهان توسط دام، لگد کوب شدن خاک حین چرای دام در نتیجه از بین رفتن ساختمان خاک و کاهش میزان اکسیژن موجود در خاک که این خود باعث از بین رفتن فعالیت میکروب­های خاک و کاهش دسترسی گیاهان به مواد غذایی قابل دسترس می­شود. نتایج حاصل از مقایسه میزان کربن زیتوده هوایی نشان داد که میزان کربن زیتوده هوایی در منطقه نیمه استپ گندمی بصورت غیر معنی­داری بیشتر از منطقه استپ بوته­زارمی­باشد. علت اصلی این اختلاف تفاوت در میزان زیتوده هوایی هر دو منطقه می­باشد که خود ناشی از تفاوت در فاکتورهای اقلیمی، توپوگرافی و ترکیب جامعه گیاهی  مناطق مورد مطالعه می­باشد. نتایج حاصل از مقایسه میزان ترسیب کربن زیتوده هوایی در مدیریت قرق و غیرقرق نشان داد که میزان ترسیب کربن زیتوده هوایی در هر دو منطقه مورد مطالعه میزان کربن زیتوده هوایی در مرتع قرق بطور غیر معنی­داری بیشتر از مرتع غیر قرق می­باشد که با نتایج (2) مطابقت دارد. علت این اختلاف ناشی از چرای دام، تفاوت­های اقلیمی، شرایط خاک منطقه و تفاوت در ترکیب جامعه گیاهی می­­باشد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصل از لاشبرگ و ترسیب کربن لاشبرگ نشان داد که میزان لاشبرگ و ترسیب کربن لاشبرگ در منطقه استپ بوته­زار مورد مطالعه بصورت غیر معنی­داری بیشتر از منطقه نیمه استپ گندمی می­باشد، به این دلیل که در منطقه نیمه استپ بوته­زار تیپ غالب پوشش گیاهی منطقه گون­های چندساله می­باشد میزان چوبی بودن اندام­های گیاهی نسبت به منطقه نیمه استپ گندمی که تیپ غالب گندمیان چندساله (Bromus tomentellus, Agropyron intermedium) می­باشد بیشتر است، در نتیجه مدت زمان طولانی­تری لازم است تا بقایای گیاهی باقی مانده در اکوسیستم تجزیه شده و وارد اکوسیستم شوند. علاوه بر این بیشتر بودن میزان بارش در منطقه نیمه­استپ گندمی باعث فعالیت بیشتر میکروارگانیسم­های تجزیه کننده و افزایش سرعت تجزیه مواد می­شود. در مقایسه کلی که بین دو سطح مدیریتی قرق و غیر قرق صورت گرفت نتایج نشان داد که میزان لاشبرگ و کربن ترسیب شده بوسیله لاشبرگ در مراتع نیمه استپ بوته­زار در سطح مدیریتی قرق بصورت غیر معنی­داری بیشتر از سطوح مدیریتی غیرقرق می­باشد. نتایج حاصل با گزارش (34) مطابقت دارد. علت اصلی کاهش میزان لاشبرگ و  ترسیب کربن لاشبرگ در منطقه غیرقرق نسبت به قرق  کاهش میزان زیتوده هوایی گیاهی برگشتی به اکوسیستم  می­باشد. همچنین لکد کوب شدن لاشبرگ توسط سم حیوانات باعث خورد شدن لاشبرگ و افزایش سرعت تجزیه آن نسبت به مراتع قرق می­­شود. در این راستا Tamartash etal.,(2012) در پژوهش­های خود به چنین نتایج مشابهی دست یافتند. برآورد مقدار ترسیب کربن خاک و نتایج حاصل از آن نشان داد که میزان ذخیر کل کربن خاک در منطقه نیمه استپ گندمی و کوهستانی  بیشتر از منطقه استپ بوته­زار می­باشد علت آن بالا بودن میزان رطوبت در نتیجه افزایش سرعت تجزیه و بازگشت مواد آلی به خاک دانست(34). از طرف دیگر نتایج حاصل از مقایسه میزان کربن موجود در خاک مناطق قرق و غیر قرق نشان داد که میزان کربن خاک مناطق  قرق بیشتر از مناطق غیر قرق می­باشد که با نتایج (2،7،8،9،28) مطابقت دارد. دلیل کاهش ترسیب کربن در تیمار غیر قرق نسبت به تمیار قرق را می­توان برداشت قسمت­های هوایی گیاهان، کم شدن درصد پوشش و زیتوده هوایی توسط دام و در نتیجه کاهش برگشت ماده آلی به خاک دانست. نتایج حاصل از نسبت توزیع کربن ترسیب شده بین زیتوده هوایی، لاشبرگ و خاک نشان داد که قسمت اعظم کربن ترسیب شده در خاک قرار دارد. چرای حیوانات باعث از بین رفتن پوشش محافظ سطح خاک و از بین رفتن ساختمان خاک می­شود که این امر باعث افزایش فرسایش آب و بادی خاک می­شود، فرآیند فرسایش خاک به نوبه خود باعث از بین رفتن کربن خاک می­شود و هرگونه عملیات مدیریتی و اطلاحی که مانع از فرسایش خاک بشود یک قدم مثبت در جهت افزایش میزان کربن ترسیب شده خواهد بود از این رو حفظ پوشش گیاهی مراتع به دلیل نقش موثری در کاهش هدر رفت خاک دارد امری ضروری و مهم می­باشد.

مراجع

References

 

1.Abdi, N., H. MaddahArefi. & G. ZahediAmiri, 2007. Estimation of carbon sequestration in Astragalus rangeland of Markazi province (case study: Malmire rangeland in Shazand region). Iranian J. of Range and Desert Research, 15(2): 269-282. (In Persian)

2.Alizadeh, M., 2010. Investigation of enclosure period on rangeland carbon sequestration (Case study: steppe rangeland of roodshur in Saveh). M.Sc. thesis of rangeland. Islamic Azad University of tehranNoor.

3.Andrew,  Y.,  2010.  Carbon  estimating  of  forest biomass  for  the  Clatsop  State  Forest,  Resources Planning Program, 31 pp

4.Azarnivand  H.  1992.  Investigation  of  soil  and  plant  cover  in  relationship  withngeomorphologic  units  in  Damghan  city .  Proceeding  Seminar  of  Investigation  of  Desert and Arid Zones of Iran, 556 p. (In Persian).

5.Azarnivand, H., H. JoneydiJafari., M.A. ZareChahooki., M. Jafari& S. Nikoo, 2010. Estimation of grazing livestock effect on carbon sequestration and nitrogen stabilization in Artemisia sieberirangeland of Semnan province. Iranian J. Range Management, 3(4): 590-610. (In Persian).

6.Blake, G.R. & K.H. Hartge, 1986. Bulk density. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part I. Physical and Mineralogical Methods. Soil Sci. Soc.Am. Pub. No 9. Part 1. pp. 363-376.

7.Derner, J.D., D.D. Beriske& T.W. Boutton, 1997. Does Grazing Mediate Soil Carbon and Nitrogen Accumulation Beneath C4, Perennial Grasses Along an Environmentalgradient? Plant and Soil 191, 147–156.

8.Derner, J.D., Schuman, G.E., 2007. Carbon sequestration and rangelands: a synthesis of land management and precipitation effects. Journal of Soil Water Conservation, 62, 77-85.

9.Dianatitilaki, Gh.,Naghi poor borj, A.A., Tavakkoli, H., Heidarian agha khani, M., Saeedafkhamoshoara, M.R., 2009. Effect of enclosure on soil and plant carbon sequestration in semi-arid rangeland of northern Khorasan. Journal of Iranian Range Management society, 3, 668-679.

10.Frank, D., 2005. The interactive effects of grazing ungulates and aboveground production on grassland diversity. Oecologia, 143: 629–634.

11.Frank, A.B., D.L. Tanaka., L. Hofmann & R.F. Follett, 1995. Soil Carbon and Nitrogen of Northern Great Plains Grasslands as Influenced by Long-term Grazing, Journal of Range Mangement, 48 (5): 470–474.

12.Fan, S., Gloor, M., Mahlman, J., Pacala, S., Sarmiento, J., Takahashi, T. & Tan, P. 1998 A large terrestrial carbon sink in North America implied by atmospheric and oceanic carbon dioxide data and models. Science282, 442–446.

13.Hahn . B.D , F.d. Richardson , M.T.Hoffman , R. Roberts , S.W. Todd , p.j. Carrick, 2005, A simulation – Model o.flonge- Term climate , Livestock and vegetation interactions one communal rangelands in the semi-arid succulent karoo , Nam aqualand , south Africa , Ecological Modelling 183 (2005) 211-230.

14.He  N,  Wu  L,   Wang  Y  and  Han  X,   2009.  Changes  in  carbon  and  nitrogen  in  soil  particle-size fractions along a  grassland  restoration chronosequence  in  northern China.  Geoderma 150: 302-308.

15.INDUFOR.  2002.  Assessing  forest  based  carbon  sinks  in  the  Kyoto  protocol.  Forest  Management  and  Carbon Sequestration, Discussion Paper, 115 p.

16.IPCC. 2007. Climate Change. The scientific basis. IPCC fourth assessment report.

17.Jafari Haghighi, M., 2003. Soil analysis methods - sampling and analysis physical and chemical with emphasis on Theory and Applied principles. NedayZahi Publication, 236p. (In Persian)

18.Jimenez, J. J., R. Lal, H. A. Leblanc & R. O. Russo. 2007. Soil organic carbon pool under native tree plantations in the Caribbean lowl&s of Costa Rica, Forest Ecology & Management241: 134–144.

19.Kerr, R. A. 2007 Scientists tell policy makers we’re all warming the world.Science315, 754–757.

20.Kintisch, E. 2007 New congress may be warming up to plans for capping emissions. Science315, 444.

21.Kirby, K. R. & C. Potvin. 2007. Variation in carbon storage among tree species: Implications for the management of a small-scale carbon sink project. Forest Ecology and Management246: 208–221.

22.Kauffman, J.B., Thorpe, A.S. and Brookshire, E.N.J., 2004. Livestock exclusion and  below ground ecosystem responses in riparian meadows of Eastern Oregon. Ecological Applications, 14: 1671–1679.

23.Lal R. 2008. Carbon sequestration. Philos Trans R Soc B Biol Sci. 363:815–830.

24.Li  X.G.,  Wang  Z.F.,  Qi-Fu  Ma  Q.F.  &  Li  F.M.  2007.  Crop  cultivation  and  intensive  grazing  affect  organic  C pools and aggregate stability in arid grassland soil. Soil & Tillage Research, 95: 172-181.

25.Manier, D.J. and Hobbs, N.T., 2007. Large herbivores in sagebrush steppe ecosystems:  livestock and wild ungulates influence structure and function. Oecologia, 152:739–750.

26.Nelson D.W. & Sommers L.E. 1982. total carbon, organic carbon and organic matter. In: A.L. page R.H. Miller and D.R. keeney (Eds), Methods of Soil Analysis, pat 2. Chemical and Microbiological properties, American Society of Agronomy, Madisn, Wisconsin. usa. pp. 539-577.

27.Peichl, M. & M. A. Arain. 2006. Above- and belowground ecosystem biomass and carbon pools in an agesequence of white pine plantations in southern Onfario, Canada. Agricultural and Forest Meteorology140:51–63.

28.Riahi Samani, M. & F. Raiesi, 2014. Soil Organic Carbon Dynamics in Native Rangelands Exposed to Grazing and Ungrazing Management in Rangeland Ecosystems of Central Zagrous. Journal of  Water and Soil, 4; 742-753.

29.Fang, S., Xue, J. & Tang, L., 2007. Biomass production and carbon sequestration potential in poplar plantations with different management patterns. Journal of Environmental Management, 85(3): 672–679..

30.Satoo, T. & H,A,I. Madgwick, 1982. Forest Biomass, Foresty sciences, 152 pp.

31.Shrestha, G & P.D. Stahl, 2008. Carbon Accumulation and Storage in Semi-arid Sagebrush Steppe: Effects of Long-term Grazing Exclusion, Agriculture, Ecosystems and Environment, 125: 173-181.

32.Snorrason, A., B.D. Sigurdsson, G. Gudbergsson,K. Svavarsdottir& T.H.H. Jonsson, 2002. Carbon sequestration in forest plantations in Iceland. J. of Agricultural Sciences, 15: 81-93.

33.Solomon, A.M., I.C. Prentice, R. Leemans, & W.P. Cramer, 1993: The interaction of climate & land use in future terrestrial carbon storage and release. Water, Air, and Soil Pollution, 70, 595-614.

34.Tamartash, R., M. Yosefian., Kh. Mahdavi& M. Mahdavi, 2012.Investigation of Enclosure Effect on ArtemisiaCarbon Sequestration in the Arid Zone of Semnan Province,. Journal of Natural Environment, Iranian Journal of Natural Resources,3: 341-352.

35.Thomson,A.,  et  al  .2008.  Integrated estimates  of  global  terrestrial  carbon  sequestration.  Global Environmental Change, vol.18:192–203.

36.Walsh, B. 2007 Greenhouse airlines: traveling by jet is a dirty business. As passenger load increases, enviros look for ways to cut back the carbon. Time, 12 Feb. 2007, 57.

37.WMO 2006 Greenhouse gas bulletin: the state of greenhouse gases in the atmosphere using global observations up to December 2004. Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization.