قرن بیستم، رشد جمعیت انسانی، افزایش بازده های کشاورزی و کاهش اراضی را تجربه کرده است تغییر اقلیم و افزایش درجه حرارت یکی از مسایل مهم زیست محیطی بشر به حساب می آید
بررسی اثر تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی بر ذخیره کربن
قرن بیستم، رشد جمعیت انسانی، افزایش بازده های کشاورزی و کاهش اراضی را تجربه کرده است. تغییر اقلیم و افزایش درجه حرارت یکی از مسایل مهم زیست محیطی بشر به حساب می آید که در سالهای اخیر توجه بسیاری از دانشمندان و حتی عموم مردم را به خود جلب کرده است. محققین بر این باورند که عامل اصلی گرما دی اکسید کربن است. ترسیب بیولوژیک کربن به وسیله زیتوده گیاهی و خاک تحت آن ساده ترین و عملی ترین راه کار است. در این میان درمنه زارها به عنوان یکی از وسیعترین اکوسیستم های مرتعی که 28 درصد مساحت کشور را در برگرفته است و به صورت کمربندی مناطق بیابانی و کویری ایران را احاطه کردند و یکی از گزینه های مناسب ترسیب کربن مناطق خشک و نیمه خشک می باشد از اهمیت خاصی برخوردار هستند. خاک، یکی از مهمترین اجزای این اکوسیستم ها، در مقیاس جهانی سومین مخزن ذخیره کربن و در توازن جهانی کربن و ترسیب مجدد آن نقش بسزایی دارد. با انقلاب صنعتی، تقریبا40 % از مراتع جهان به عنوان اراضی زراعی مدیریت شدند. تبدیل سیستم ها از مرتع به زمین کشاورزی در کشور ما نیز در حال افزایش است و بخش زیادی از مراتع به زمین کشاورزی (کشت گونه های درختی مثمر و غیر مثمر)، کشت محصولات زراعی گندم و جو، عملیات خاک ورزی..)تبدیل شده است. در درمنه زارهای استان سمنان نیز درمنه زارهای تبدیل شدهی زیادی وجود دارد. لذا در این تحقیق به منظور براورد ذخیره کربن درمنه زار و درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی و بررسی اثر تبدیل مراتع به اراضی زراعی آبی بر میزان ذخیره کربن، 6 تیمار شامل (1) درمنه زار، درمنه زار تبدیل شده به (2)زمین جو زراعی آبی، (3) زمین آیش 2 ساله (خیار)، (4) زمین زراعی آبی ذرت ،(5) زمین زراعی آبی جو، (6) زمین زراعی رها شده در منطقه یی 5 کیلومتر قبل از ایوانکی و 4 تیمار شامل (1)درمنه زار، (2) زمین زراعی آبی خربزه، (3) زمین زراعی آبی خربزه، (4) زمین زراعی آبی ذرت در منطقه یی 8 کیلومتر بعد از ایوانکی و 4 تیمار شامل (1)درمنه زار، (2) اراضی زراعی یونجه کاری شده، (3) ذرت و (4) زمین زراعی آبی جو در منطقه سرخه انتخاب گردید. نمونه برداری از پوشش گیاهی در هر تیمار به روش تصادفی- سیستماتیک در قالب 20 تا 30 پلات 1 متر مربعی در طول 2 تا 3 ترانسکت 200 متری انجام شد. در هر پلات درصد پوشش تاجی، تراکم، طول و عرض و ارتفاع هر پایه ، بیوماس اندام زیرزمینی و هوایی تعیین شد. به منظور براورد بیوماس اندام هوایی و زیرزمینی از معادلات بدست آمده در تحقیق های قبلی در منطقه استفاده گردید. در بخش گیاه ، کربن آلی ، ازت محاسبه شد. در بخش خاک، درصد رس، سیلت و ماسه، وزن مخصوص ظاهری، کربن آلی، اسیدیته، هدایت الکتریکی، نیتروژن ، درصد سنگ و سنگریزه در عمق 0-50 سانتی متری در 5 پروفیل در درمنه زارها و 3 نمونه در اراضی زراعی آبی و در مجموع در 50 نمونه اندازه گیری شد.
جهت بررسی اثر اقدامات کشاورزی در درمنهزارها بر میزان ذخیره کربن از آزمون تی استیودنت مستقل استفاده گردید. به منظور مقایسه میانگین ذخیره کربن در بین کاربریهای مختلف و همچنین مقایسه میزان ذخیره کربن در 3 منطقه مورد بررسی از آزمون تجزیه واریانس استفاده گردید. نتایج نشان داد که توان ذخیره کربن با حداقل و حداکثر در درمنه زارهای استان سمنان به ترتیب 18.2 و 2/78 تن در هکتار در مناطق مختلف متفاوت و معنی دار میباشد. تغییر کاربری اراضی از درمنه زار به جو، ذرت، آیش، اراضی رها شده در منطقه اول و تبدیل به ذرت و خربزه در منطقه دوم و تبدیل به یونجه در منطقه سوم تاثیر قابل توجهی در افزایش کمی کربن ذخیره شده در اکوسیستم داشت، اما تغییر کاربری به جو و ذرت در منطقه سوم موجب کاهش ذخایر کربن گردید. به طور کلی نتایج بیانگر آنست که اثر کشاورزی در درمنهزار بر میزان ذخیره کربن در منطقه اول ایوانکی در سطح 1 درصد معنی دار و در منطقه دوم ایوانکی در سطح 5 درصد و در منطقه سرخه غیر معنی دار و در نهایت بدون تفکیک مکان با اطمینان 99 درصد معنی دار گردید.
کلمات کلیدی: تبدیل اراضی، ذخیره کربن، درمنهزار، اراضی زراعی، خصوصیات خاک، استان سمنان
فهرست مطالب
چکیده....................................................... 1
فصل اول
1- کلیات ..................................................... 2
1 -1- مقدمه........................................................ 3
1-2- اهداف تحقیق ........................................ 6
1-3- فرضیه تحقیق ............................ 6
فصل دوم
2- مرور منابع ........................................ 8
2-1- چرخه کربن آلی و ذخیره کربن آلی خاک و اکوسیستم .................................8
2-2- ذخیره کربن آلی در خاک های مناطق خشک.........................................9
2-3- عوامل ترسیب کربن در خاکهای خشک ....................................... 13
2-4- اثرات تغییر کاربری اراضی بر ذخیره کربن آلی خاک و اکوسیستم ............................. 14
2-5- مقایسه خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک و خصوصیات گیاه با میزان ذخیره کربن در آنها.................... 21
2-6- جمع بندی ................................. 23
فصل سوم
3- مواد و روشها ................................................ 24
3-1- معرفی منطقه مورد مطالعه ..................................................................................................................... 25
3-1-1- منطقه ایوانکی .................................................................................................................................... 25
3-1-2- منطقه سرخه........................................................................................................................................ 25
3-2-پارامترهای اقلیمی .................................................................................................................................... 27
3-2-1- دما....................................................................................................................................................... 27
3-2-2- بارش.................................................................................................................................................. 28
3-2-3- باد....................................................................................................................................................... 28
3-2-4- اقلیم.................................................................................................................................................... 28
3-2-5-جمع بندی............................................................................................................................................29
3-3- پوشش گیاهی ........................................................................................................................................ 32
3-3-1- درمنه دشتی (Artemisia seiberi) .............................................................................................. 32
3-4- روش تحقیق .......................................................................................................................................... 33
3-4-1-نمونه برداری ...................................................................................................................................... 33
3-4-2- عملیات آزمایشگاهی ..........................................................................................................................34
3-4-2-1- عملیات ازمایشگاهی مربوط به پوشش گیاهی ...............................................................................34
3-4-2-2- عملیات ازمایشگاهی مربوط به خاک............................................................................................. 34
3-4-3- عملیات آماری ................................................................................................................................... 35
فصل چهارم
4- نتایج ........................................................................................................................................................... 36
4-1- تشریح تیمارهای مورد مطالعه (اراضی زراعی آبی و درمنه زارها) به تفکیک ناحیه ...................................................37
4-1-1- ناحیه اول ایوانکی.................................................................................................................................37
4-1-1-1 درمنهزار.............................................................................................................................................37
4-1-1-2 درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول جو................................................................37
4-1-1-3- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول خیار(2 سال آیش) .....................................38
4-1-1-4- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول ذرت...........................................................38
4-1-1-5- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی رها شده..............................................................................38
4-1-2-ناحیه دوم ایوانکی..................................................................................................................................39
4-1-2-1- درمنهزار...........................................................................................................................................39
4-1-2-2- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول خربزه..........................................................39
4-1-2-3- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول ذرت...........................................................39
4-1-3 - ناحیه سرخه.........................................................................................................................................40
4-1-3-1- درمنهزار...........................................................................................................................................40
4-1-3-2- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول یونجه..........................................................40
4-1-3-3- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول ذرت...........................................................40
4-1-3-4- درمنه زار تبدیل شده به اراضی زراعی آبی با محصول جو دایر.......................................................41
4-2- مقایسه مقدار ذخیره کربن و ازت اکوسیستم در کاربری های مختلف .....................................................41
4-3- مقایسه خصوصیات خاک در کاربری های مختلف...................................................................................49
4-4- بررسی اثر تبدیل درمنه زار به اراضی زراعی آبی بر میزان ذخیره کربن و تثبیت ازت..............................52
4-4-1- ناحیه اول ایوانکی................................................................................................................................52
4-4-2- ناحیه دوم ایوانکی................................................................................................................................53
4-4-3- ناحیه سرخه.........................................................................................................................................54
4- 5 اثر کلی (زراعت آبی )بر ذخیره کربن و تثبیت ازت در درمنه زارهای استان سمنان.................................56
4-6- اثر تبدیل اراضی مرتعی به اراضی زراعی بر مشخصات خاک................................................................. 57
4-7- جمع بندی................................................................................................................................................58
4-7- اثر تبدیل کاربری اراضی از درمنه زار به اراضی زراعی آبی بر ذخیره کربن.............................................58
4-8- مشخصات پوشش گیاهی و خاک در رویشگاههای درمنهزار................................................................... 58
4-8-1- ناحیه اول در ایوانکی.......................................................................................................................... 58
4-8-1-1- بخش بیوماس اندام هوایی.............................................................................................................. 58
4-8-1-2- بخش بیوماس اندام زیر زمینی (ریشه) .......................................................................................... 59
4-8-1-3 بیوماس کل........................................................................................................................................ 59
4-8-2- ناحیه دوم در ایوانکی........................................................................................................................... 59
4-8-2-1 بخش بیوماس اندام هوایی................................................................................................................ 59
4-8-2-2 بخش بیوماس اندام زیر زمینی (ریشه) ............................................................................................. 59
4-8-2-3 بیوماس کل.......................................................................................................................................59
4-8-2-4 بخش خاک .....................................................................................................................................59
4-8-3 ناحیه سرخه...........................................................................................................................................59
4-8-3-1 بخش بیوماس اندام هوایی.....................................................................................................................59
4-8-3-2 بخش بیوماس اندام زیر زمینی (ریشه) ...................................................................................................59
4-8-3-3 بیوماس کل...........................................................................................................................................60
4-9- مقایسه میزان ترسیب کربن اندامها...................................................................................................................60
4-10 مقایسه میزان کربن و ازت در 3 ناحیه رویشی......................................................................................................60
فصل پنجم
5- بحث و نتیجهگیری ..................................................................................................................................... 67
5-1- بررسی میزان کربن آلی و ازت گونه درمنه دشتی.................................................................................... 68
5-2- میزان ذخیره کربن و ازت در 3 ناحیه رویشگاهی................................................................................... 69
5-3- اثر تبدیل درمنه زار به اراضی زراعی برمیزان ذخیره کربن ..................................................................... 69
5-4- نتایج آزمون تجزیه واریانس برای مقایسه میزان ذخیره کربن خاک و گیاه در بین کاربری های مختلف........................... 71
5-5- نتیجهگیری ............................................................................................................................................. 71
5-6- پیشنهادات .............................................................................................................................................. 72
منابع ................................................................................................................................................................. 74
پیوست ..............................................................................................................................................................89
چکیده انگلیسی.................................................................................................................................................98
فهرست جداول
جدول 3-1: پارامترهای اقلیمی در مناطق مورد مطالعه در استان سمنان............................................................ 30
جدول3-2: لیست فلورستیک گونههای موجود در مناطق مورد مطالعه............................................................. 32
جدول4-1: نتایج تجزیه واریانس مقدار ذخیره کربن در کاربری های مختلف.................................................42
جدول4-2: مقایسه کربن و ازت ذخیره شده در بین تیمارهای اراضی زراعی و درمنه زار (شاهد) در نواحی استان به طور جداگانه.........................................................................................................................................44
جدول4- 3: میانگین کربن و ازت اکوسیستم (تن در هکتار) در تیمارهای مختلف مطالعاتی.............................45
جدول 4-4: نتایج آزمون تجزیه واریانس برای مقایسه خصوصیات خاک در بین کاربریهای مختلف اراضی..52
جدول 4-5: مقایسه اثر تبدیل اراضی درمنه زار به اراضی زراعی آبی بر کربن ترسیب شده در ناحیه ایوانکی (ناحیه اول و دوم) و سرخه............................................................................................................................... 55
جدول4-6: مقایسه اثر تبدیل درمنه زار به اراضی زراعی آبی بر ازت تثبیت شده در ناحیه ایوانکی (ناحیه اول و دوم) و سرخه................................................................................................................................................. 55
جدول4- 7: مقایسه اثر (زراعت آبی) بر ذخیره کربن و ازت در درمنه زارهای استان سمنان........................... 56
جدول 4-8: تاثیر اقدامات زراعی در درمنه زارهای استان سمنان بر مشخصات خاک...................................... 57
جدول4-9: مقایسه میزان ترسیب کربن بین اندام های هوایی و زیر زمینی....................................................... 60
جدول4-10: مقایسه کربن و ازت ترسیب شده در اندام هوایی، زیر زمینی، خاک درمنه زار در 3 زیر ناحیه رویشی در استان سمنان..................................................................................................................................... 61
جدول4-11: مقایسه خصوصیات محیطی در رویشگاههای مختلف در استان سمنان........................................ 62
جدول4-12: مقایسه خصوصیات خاک در مناطق مختلف رویشی در استان سمنان.......................................... 63
فهرست اشکال
شکل 3-1: موقعیت جغرافیایی مناطق مورد مطالعه در استان سمنان................................................................ 26
شکل 3- 2: موقعیت ایستگاههای هواشناسی ................................................................................................... 30
شکل3- 3: آمبروترمیک ایستگاه سینوپتیک سمنان در سال 88-89................................................................... 31
شکل3- 4: آمبروترمیک ایستگاه سینوپتیک گرمسار در سال 88-89................................................................. 31
شکل4-1: مقایسه میانگین کربن کل در کاربری های مختلف در 3 رویشگاه (تن در هکتار) ......................... 46
شکل4-2: مقایسه میانگین کربن کل اکوسیستم در کاربری های مختلف در رویشگاه اول (تن در هکتار).........46
شکل4-3: مقایسه میانگین درصد کربن در کاربری های مختلف در رویشگاه اول .......................................... 47
شکل4-4: مقایسه میانگین درصد ازت در کاربری های مختلف در رویشگاه دوم ........................................... 47
شکل4-5: مقایسه میانگین درصد کربن در کاربری های مختلف در رویشگاه سوم.......................................... 48
شکل4- 6: مقایسه میانگین درصد ازت در کاربری های مختلف در رویشگاه سوم.......................................... 48
شکل4-7: مقایسه میانگین ازت کل اکوسیستم در کاربری های مختلف در رویشگاه سوم (تن در هکتار)
(حروف مشابه بیانگر عدم تفاوت معنی دار بین تیمارها.....................................................................................49
شکل4-8: مقایسه میانگین درصد پوشش تاجی در نواحی رویشگاهی استان سمنان (مناطق شاهد) با آزمون دانکن در سطح 5درصد..................................................................................................................................... 64
شکل4-9: مقایسه میانگین درصد تراکم در نواحی رویشگاهی استان سمنان (مناطق شاهد) با آزمون دانکن در سطح 5درصد..................................................................................................................................................... 64
شکل4-10: مقایسه میانگین درصد کربن آلی در نواحی رویشگاهی استان سمنان (مناطق شاهد) با آزمون دانکن در سطح............................................................................................................................................................. 65
شکل4-11: مقایسه میانگین درصد سنگ و سنگریزه در نواحی رویشگاهی استان سمنان (مناطق شاهد) با آزمون دانکن در سطح 5درصد.............................................................................................................................................................. 65
شکل4-12: مقایسه میانگین هدایت الکتریکی در نواحی رویشگاهی استان سمنان (مناطق شاهد) با آزمون دانکن در سطح 5درصد................................................................................................................................................ 66
شکل4-13: مقایسه میانگین کربن(تن در هکتار) در نواحی رویشگاهی استان سمنان (مناطق شاهد) با آزمون دانکن در سطح 5درصد..................................................................................................................................... 66
