بخشی از مقاله
چکیده
ارزیابی اثر جنگلکاری و نوع پوشش گیاهی بر ذخیره کربن در خاک و ویژگیهای بیولوژیک در ارتباط با آن دارای اهمیت ویژهای است. بنابراین در پژوهش اخیر اثر جنگلکاری بر کربن آلی و نیتروژن کل، نیتروژن قابل دسترس، تنفس میکروبی، کربن توده زنده میکروبی و کسر متابولیکی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه برداری خاک به صورت مرکب در سه تکرار از عمق 15-0 سانتی متری -1زمین بایر، -2پوشش توت و ارغوان، -3پوشش کاج و -4 پوشش انگور منطقه جنگلکاری دانشگاه صنعتی اصفهان انجام گرفت.
نتایج نشان داد که در اثر جنگلکاری و ایجاد پوشش گیاهی ذخیره کربن آلی خاک، نیتروژن کل و نیتروژن قابل دسترس افزایش چشمگیری یافته است و در خاک تحت پوشش کاج به ترتیب 10/5 و 6 و 27/7 برابر زمین بایر میباشد. تنفس میکروبی و کربن توده زنده میکروبی نیز تحت تاثیر پوشش گیاهی قرار گرفت و در خاک تحت پوشش کاج بیشتر از سایرین بود.
نتایج دیگر پژوهش نشان داد که با کاشت درخت، شاخص کسر متابولیکی کاهش یافته که نشان دهنده کاهش تنش میکروبی در اثر جنگلکاری میباشد. به طور کلی نتایج حاکی از آن است که جنگلکاری میتواند به عنوان راهکاری جهت افزایش ماده آلی و بهبود وضعیت بیولوژیک خاک در منطقه خشک مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
درک فرآیندهای موثر بر ذخیره کربن در خاک بسیار حائذ اهمیت است. کنترل ورود و خروج کربن آلی نه تنها بر آّب و هوای جهانی موثر است بلکه کیفیت خاک را نیز تحت تاثیر قرار میدهد. بنابراین، برنامههای مدیریت اراضی و توسعه پایدار مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. حفاظت و افزایش ذخایر کربن آلی خاک به عنوان چالشی مطرح است که نیاز به بررسیهای موشکافانه پژوهشگران علوم محیطی، اقتصادی-اجتماعی و سیاستگذاران در طی دههها و قرنها دارد. بنابراین درک عمیق مکانیزمهای موثر بر ذخیره کربن خاک و ارزیابی اثرات مدیریت اراضی بر ویژگیهای خاک مهم و اساسی میباشد .
تغییرات کاربری اراضی می تواند نقش موثری بر ذخیره کربن و جریان آن به اتمسفر داشته باشد. جایی که تغییر در کاربری اراضی باعث کاهش کربن خاک شده است، فرآیندهای مخالف آن، کربن آلی خاک را افزایش دادهاند. سرعت یا مقادیر تجمع کربن خاک نه تنها به تفاوت شرایط محیطی و اقلیمی بستگی دارد، بلکه تاریخچه کاربری اراضی نیز در آن موثر است.
به عنوان مثال در تبدیل کاربری کشاورزی به جنگل، مدت و شدت کشت و کار تعیین کننده مقدار کربن از دست رفته و قابل برگشت است . - 10 - پست و کاون - 2000 - افزایش کربن آلی خاک را به میزان 33/8 گرم کربن در متر مربع در سال، بعد از جنگلکاری تخمین زدند . - 14 - همچنین پاول و همکاران - 2002 - در تغییرکاربری کشاورزی به جنگل، افزایش 30/3 گرم کربن در متر مربع در سال را عنوان کردند. این پژوهشگران بیان کردند که در پنج سال اول جنگل کاری، کربن آلی کاهش یافته ولی بعد از این مدت، بهبود مییابد
تغییر کمیت و کیفیت کربن آلی خاک با تغییر فعالیت میکروارگانیسمها و فرآیندهای میکروبی در خاک همراه می-باشد . - 6 - گزارش شده است که فعالیتهای میکروبی، سریع تر از مواد آلی به مدیریتهای زراعی و شرایط محیطی واکنش نشان میدهند . - 6 - این مسئله باعث شده که از ویژگیهای بیولوژیک به عنوان شاخصی حساس جهت ارزیابی کیفیت خاک استفاده شود . - 6 - فرضیه پژوهش آن است که پوشش گیاهی مختلف با تاثیر بر کمیت و کیفیت ماده آلی خاک، ویژگیهای بیولوژیک متفاوتی خواهند داشت. هدف از پژوهش اخیر بررسی تاثیر جنگلکاری بر ماده آلی و برخی از ویژگیهای بیولوژیک خاک در منطقه خشک میباشد.
مواد و روشها
این پژوهش در منطقه جنگل دست کاشت دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. چهار ایستگاه شامل -1 زمین بایر، -2 پوشش درختان توت و ارغوان، -3 پوشش درخت کاج و -4 پوشش درخت انگور انتخاب گردیدند. سپس نمونههای مرکب از عمق 15-0 سانتی متری تهیه و کربن آلی به روش والکلی- بالک - 12 - و نیتروژن کل به روش کلدال - 4 - اندازه گیری شدند.
شاخص بیولوژیک قابلیت جذب نیتروژن - نیتروژن قابل دسترس - به روش انکوباسیون در شرایط غرقاب به مدت یک هفته - - 1، کربن توده زنده میکروبی به روش تدخین با کلروفرم - 8 - ، تنفس میکروبی به روش انکوباسیون خاک در حضور سود و تیتراسیون برگشتی - 2 - تعیین گردیدند. در نهایت کسر متابولیکی - metabolic - quotient از تقسیم تنفس میکروبی بر توده زنده میکروبی محاسبه شد . - 3 - به منظور تجزیه و تحلیل دادهها از طرح کامال تصادفی استفاده گردید. مقایسه میانگینها و روابط همبستگی بین متغیرها توسط نرم افزار SAS انجام شدند.
نتایج و بحث
کربن آلی و نیتروژن کل با کاشت درختان افزایش یافتند. بیشترین مقادیر این ویژگیها به زمین تحت پوشش کاج اختصاص داشت به طوری که کربن آلی و نیتروژن کل کاربری کاج، 10/5 و 6 برابر زمین بایر بودند - جدول . - 1 مشاهدات منطقه ای حاکی از مقدار الشبرگ بیشتر در زیر پوشش گیاهی کاج نسبت به سایر پوشش گیاهی بود؛ در نتیجه مقدار ماده آلی خاک تحت پوشش کاج افزایش بیشتری یافته است.
لیما و همکاران - 2006 - مشاهده کردند که کربن آلی پس از 30 سال جنگل کاری چمنزار تخریب شده افزایش مییابد . - 11 - کورکانس و همکاران - 2014 - گزارش کردند که جنگلکاری سرو و کاج موجب افزایش کربن آلی در مقایسه با زمین بایر شده است. این مطالعه نشان داد که مخصوصا در زمین های تخریب شده مناطق خشک و نیمه خشک، جنگلکاری باعث تجمع و ترسیب کربن و بهبود ویژگیهای خاک شده و فرسایش خاک را کاهش میدهد .
نیتروژن قابل دسترس نیز تحت تاثیر پوشش گیاهی قرار گرفت. بیشترین مقدار به خاک تحت پوشش کاج اختصاص یافت. بین دو پوشش مخلوط توت و ارغوان و پوشش انگور اختالفی مشاهده نشد. کمترین مقدار نیتروژن قابل دسترس نیز در زمین بایر وجود داشت - جدول . - 1 همبستگی معنی داری بین نیتروژن قابل دسترس و کربن آلی - r=0/97*** - و نیتروژن کل - r=0/97*** - مشاهده گردید.
نیتروژن قابل دسترس در واقع انعکاس بخشی از نیتروژن کل خاک است که در مدت زمان نسبتا کوتاه از قالب مولکولهای آلی رهایی یافته و به صورت معدنی در اختیار موجودات زنده قرار می گیرد. از آنجایی که بیش از 95 درصد نیتروژن خاک به شکل مولکولهای آلی است ارتباط بین مقدار ماده آلی خاک و نیتروژن قابل دسترس که دربرگیرنده بخشی از نیتروژن کل خاک است دور از انتظار نخواهد بود .
کربن توده زنده میکروبی در خاک تحت پوشش کاج بیشترین مقدار را داشت. اختالف معنی داری بین دو پوشش دیگر مشاهده نشد. کمترین مقدار توده زنده میکروبی در زمین بایر مشاهده شد - جدول . - 1
نتایج حاکی از آن بود که با کاشت درختان کربن توده زنده میکروبی افزایش چشمگیری یافته است و این مسئله میتواند به مقدار ورودی ماده آلی خاک وابسته باشد. بدین صورت که ارتباط معنی داری بین کربن توده زنده میکروبی و کربن آلی - r=0/95*** - ، نیتروژن کل - r=0/94*** - و نیتروژن قابل دسترس - r=0/96*** - مشاهده شد. نتایج اخیر با نتایج دنگ وهمکاران - 2016 - مبنی بر افزایش توده زنده میکروبی در اثر جنگلکاری مطابقت دارد .
جدول -1 اثر جنگلکاری بر ویژگیهای خاک
نیتروژن قابل دسترس - r=0/86*** - و همچنین توده زنده میکروبی - r=0/80 *** - مشاهده گردید. تنفس میکروبی که معیاری از فعالیت میکروارگانیسمها در خاک است به ورودی ماده آلی، قابلیت دسترسی آن و همچنین تعداد میکروارگانیسمهای خاک بستگی دارد که چنین عواملی نیز با نوع پوشش گیاهی در ارتباط بوده است. تاثیرپذیری تنفس میکروبی در اثر کاشت درختان در مطالعه زانگ و همکاران و هوگمود و همکاران مشاهده شد.
کسر متابولیکی یا تنفس ویژه از شاخصهای اکوفیزیولوژیک خاک است که نشان دهنده مقدار کربن متصاعد شده از هر واحد کربن توده زنده میکروبی در واحد زمان میباشد. در یک اکوسیستم، همراه با افزایش تنوع، تمایل به افزایش راندمان جذب انرژی دیده میشود.
