بخشی از مقاله
چکیده
تغییرات آب و هوایی و تغییر اقلیم یکی از مهمترین پیامدهاي افزایش گازهاي گلخانه اي در آتمسفر زمین میباشد. جنگلها و مناطق جنگل کاري شده همیشه به عنوان مخزن ذخیره متان مطرح. گو نه هاي درختی مختلف با تغییرات مختلفی که در خصوصیات خاك ایجاد می کنند، تولید و اکسیداسیون متان را به طور متفاوتی تحت تاثیر قرار می دهد .
لذا این تحقیق با هدف بررسی انتشار گاز متان از خاك مناطق جنگلکاري شده با کاج تهران و اقاقیا در پارك جنگلی چیتگر انجام شد.در این تحقیق نمونهبرداري به روش کاملاَ تصادفی انجام شد. از نمونههاي برداشت شده، مهمترین خصوصیات خاك در آزمایشگاه اندازهگیري شد، و رابطه بین برخی از فاکتورهاي فیزیکی و شیمیایی خاك با میزان انتشار متان ازخاك تحت کشت دو گونه نیز بررسی شد. براي اندازهگیري میزان گاز متصاعد شده از روش اتاقک ساکن و دستگاه گازکروماتوگرافی استفاده شد.
براساس نتایج بدست آمده مشخص گردید مقدار تصاعد متان درخاك تحت کشت گونه اقاقیا کمتراز خاك تحت کشت گونه کاج است. و با در نظر گرفتن تاثیراتی که اقاقیا بر روي خصوصیات خاك از قبیل ماده آلی و وزن مخوص ظاهري دارد و همچنین انتشار کمتر متان در این نوع پوشش جنگلی، این گونه میتواند در مناطق نیمه خشک در جنگلکاریها هم براي بهبود خصوصیات خاك و هم تبدیل خاك به مخزن متان - - Methan sink مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
طی150 سال گذشته میانگین درجه حرارت سطح زمین حدود یک درجه سانتی گراد نسبت به گذشته افزایش یافته است - آي پی سی سی،. - 2001 با مطالعه و بررسی فسیل هاي مرجانی دریاها و توده هاي یخچالی به روشنی می توان تغییرات دوره اي در میزان دما و بارش، در نتیجه وقوع آتشفشانها در مقیاس وسیع، تغییر در انرژي ژئوترمال و تغییر زاویه محور کره زمین طی هزاران سال گذشته را تشخیص داد که در واقع تایید کننده افزایش دما و وقوع تغییر یا نوسان اقلیم در سیستم طبیعی کره زمین میباشد. طبق گزارش کنفرانس تغییر اقلیم در سال 2009 درجه حرارت زمین گرمتر از سال1900 و طبق گزارش هیئت بین دول تغییر اقلیم IPCC درجه حرارت کره زمین0/7cºاز نیمه دوم قرن نوزدهم افزایش داشته است.
براین اساس طی یکی دو دهه اخیر بویژه بعد از سال 2000 میلادي گرمایش جهانی و پیĤمد آن تغییر اقلیم در سطوح مختلف بین المللی و منطقهاي، بسیار مورد توجه قرارگرفته است - کنفرانس تغییر اقلیم، کپنهاگ، . - 2009گرمایش مشاهده شده دربیش ازچنددهه،باعث افزایش محتوي بخارآب اتمسفر،تغییرالگوهاي بارش،کاهش پوشش برفی وذوب وسیع یخها،تغییرات دررطوبت خاك وسیلاب شده است .
افزایش غلظت گازهاي گلخانهاي در اتمسفر بهعنوان یکی از عوامل اصلی گرم شدن زمین در نظر گرفته میشود - آيپیسیسی. - 2006 این گازها براي بقاي مادراین سیاره ضروري هستند.گازهاي گلخانهاي به عنوان یک صافی یکطرفه عمل میکنند، به نور مرئی - امواجکوتاه - اجازه ورود از یک جهت را می دهند اما از عبور نورهاي با طول موج بلند در جهت مخالف جلوگیري مینمایند، و بدینصورت باعث اثر گلخانهاي و گرمایش جهانی میشوند و هر چه میزان گازهاي گلخانه اي زیادتر باشد امواج مادونقرمز متصاعد شده از زمین نمیتواند از این لایه عبور کنند و باعث گرمایش بیشتر میشوند. گازهاي گلخانهاي اصلی شامل بخارآب، دياکسیدکربن وپروفلوئوروکربن ،کلروفلوئوروکربن، ازن متان واکسیدنیتروژن میباشد .
یکی از مهمترین گازهاي گلخانهاي که داراي پایداري زیادي نیز میباشد متان است که باید منابع و مخازن آن در طبیعت بهطور دقیق مورد مطالعه قرار گیرد.این گاز مهم حدود %20 اثر گلخانهاي - واداشت تابشی - را شامل میشود، هر مولکول متان حدود 20 برابر بیشتر از مولکول دياکسیدکربن توانائی جذب اشعه مادونقرمز را دارد و پس از ورود به اتمسفر به مدت 8 الی11 سال باقی میماند
تقریباً70 درصد از انتشارات متان به فعالیتهاي انسانی مرتبط میشود. متوسط نرخ رشد گاز متان در حدود 2.4ppbدر سال در طی10سال گذشته بوده است - دبلیواماو. - 2007 تا کنون بیشترین مطالعه بر روي انتشار گاز گلخانه اي متان ازاکوسیستمهاي طبیعی بر روي تالابها متمرکز شده بود چرا که این مناطق نقاط مهم تولید متان هستند. و کمتر به تاثیر مستقیم اکوسیستمهاي جنگل توجه شده است. در حالیکه این مناظق موقتا می توانند منبع تولید متان باشد.
تولید CH4 در خاك جنگلها در سایتهاي کوچک و شاید مشترك در خاك رخ میدهد.بسته به مقدارآب خاك دربعضی ازجنگلها خاك میتواند به منبع متان تغییر پیدا کند.به عبارتی خاکهاي جنگلی میتوانند متان را تولید کنند حتی اگر بعنوان مخزن متان باشد - اندرسون و همکاران. - 1998 یا حتی خاکهاي خشکی مانند اکسیسولها نیز میتوانند جز تولیدکنندگان متان باشند
برخی از خصوصیات فیزیکی– شیمیایی خاك میتوانند تاثیر مثبتی بر انتشار گاز متان از خاك تحت کشت گونه هاي مختلف داشته باشند و از آنجایی که گونه هاي درختی مختلف تاثیرات متفاوتی را در ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی خاك ایجاد میکنند بررسی تاثیر فاکتورهاي فیزیکی و شیمیایی خاك تحت کشت گونه هاي مختلف بر انتشار متان ضرورت مییابد.
به گونه اي که اخیرا تحقیقات بسیار زیادي در این رابطه در سطح جهانی صورت گرفته که از جمله آنها میتوان به تحقیقات بروکن و همکاران2006،باتربچ بهل2002و هانگیت2003 و همچنین کریستین سن و جاندرسون - 2011 - که اثر گونه درختان - مخروطیان و خزان کنندگان - را بر انتشار یا جذب متان بررسی نمودند و دریافتند که اکسیداسیون متان در خاکهایی که پوشش گونهاي خزانکننده دارند بالاتر از خاکهاي زیر کشت مخروطیان است.که این بدلیل حضور افق مواد الی در خاك کاج است و تاثیري که این گونه درختان روي متانوتروفها دارند را نام برد.
همچنین از پژوهشهاي آقایان کریستین سن و جاندرسون در سال2011 نام برد که تاثیرمستقیم مقدار نیتروژن خاك بر انتشار متان را بررسی نمودندو یا آقاي فیلیپس و همکاران که در سال2001 نشان دادند رابطه مثبت و معنی داري بین میزان ماده آلی و کربن فعال خاك و اکسیداسیون متان برقرار است. همچنین تاثیري که وزن مخصوص ظاهري بر تخلخل خاك دارد و با کاهش وزن مخصوص ظاهري خاك مقدار تخلخل افزایش یافته و اکسیداسیون متان در این خاکها افزایش نشان میدهد وانتشار متان کمتر میشود.
و این اتفاقی است که بر اساس اظهارات تیت و همکاران2007، آلن و همکاران 2009و ام سی نامارا و همکاران 2008 اتفاق میافتد و محیط مناسبی را براي تبدیل این خاکها به مخزن جذب متان - - Methan sink بوجود میآورد.
حال با توجه به اهمیت انتشار متان در سطح جهانی، در سالهاي اخیر پژوهشهاي متنوعی در زمینه انتشار گازهاي گلخانهاي در مناطق جنگلی، تودههاي جنگلکاري شده و جنگل شهري در نقاط مختلف جهان انجام گرفته، ولی متأسفانه تحقیقات چندانی در ایران صورت نگرفته است. با توجه به این که کاج تهران Pinuseldarica و اقاقیا Robinia جزءگونههایی هستند که در مناطق .وسیعی از کشور براي جنگلکاري استفاده می شوند هدف از این تحقیق بررسی اثر گونه درختی توسط گونههاي مذکور در انتشار متان از خاك و همچنین با انتشار این گازاست.تحقیق مذکوردرجنگلکاریهاي پارك چیتگر انجام گرفته است.
مواد و روش
مشخصات منطقه مورد مطالعه
پارك جنگلی چیتگر یکی از مهمترین پارکهاي کلانشهر تهران با وسعت معادل814 هکتار میباشد و طول پارك به موازات اتوبان تهران–کرج5.5 کیلومتر و عریضترین قسمت آن 2.8کیلومتر میباشد.این پارك در 51 درجه و10دقیقه طول شرقی و 35درجه و45دقیقه عرض شمالی قرار دارد.
بر اساس اطلاعات هواشناسی ایستگاه سینوپتیک چیتگر، با فاصله تقریبی چهار کیلومتر از تودههاي مورد بررسی ، طی 17 سال - - 1375-1391 میانگین بارندگی سالانه - خطاي معیار 272 - ± میلیمتر - - ±13 اندازهگیري شده است. میانگین دماي سالانه 17 درجه سانتیگراد - - ±0/1 میباشد.پوشش درختی پارك از گونه هاي سوزنی برگ و پهن برگ تشکیل یافته است .قسمت اعظم پوشش درختی پارك را سه گونه سوزنی برگ کاج تهران، سرونقرهاي و سرو خمرهاي تشکیل میدهند که شامل قسمت اعظم پارك میباشد و پس از آن در گونههاي پهن برگ اقاقیا گونه درختی غالب در این پارك است.
روش نمونهبرداري
باتوجه به نقشه خاك منطقه و پوشش گیاهی، مناطقی از پارك که خاك رسی-لومی داشتند انتخاب شدند. سپس از خاك مناطق جنگلکاري شده با کاج تهران و اقاقیا نمونهبرداري به روش کاملاَ تصادفی انجام شد. در مرکز مناطق انتخاب شده سه دایره با شعاع 50 متر و با فاصله 100 متر انتخاب و روي قطر دایره لاشبرگها کنار زده شد و شش نمونه خاك از عمق 0-40 سانتیمتري برداشته شد.
ازنمونه هاي برداشت شده،مهمترین خصوصیات خاك در آزمایشگاه اندازهگیري شد، این خصوصیات عبارتند از : درصدکربن آلی خاك بااستفاده از روش والکی و بلاك - - Walkley&Black,1934 ، نیتروژن خاك با روش کجدال ، وزن مخصوص ظاهري خاك - گرم بر سانتیمتر مکعب - با استفاده از روش سیلندر، وکربن فعال خاك - تن در هکتار - ، و درصدماده آلی خاك با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد که در آن %OMو %OCبه ترتیب درصد ماده آلی و درصدکربن آلی است.
براي اندازهگیري میزان گاز متصاعد شده از روش اتاقک ساکن استفاده شد - Jansen ,Elisabeth 2008 & Maljanen et al - .2007 این اتاقکها توسط لوله هاي PVC با قطر 8 و ارتفاع 50 سانتیمتر ایجاد شد.تا سطح 40 سانتیمتري لوله از نمونه هاي خاك پر شده و 10سانتیمتر فوقانی جهت جمعآوري گاز خالی ماند.سپس نمونه ها در انکوباتور 25 درجه قرار داده شدند
