اثرات تخریب جنگل و تغییر کاربری اراضی بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و تنفس خاک در بوم سازگان های کوهستانی نیمه خشک کجور استان مازندران

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: در بوم سازگان های خشکی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که بوم سازگان های شکننده و آسیب پذیر هستند، تخریب جنگل ها و تغییر کاربری اراضی از مهم ترین عوامل موثر بر تغییرپذیری ویژگی های خاک محسوب می شوند. در این راستا، تنفس خاک به عنوان اصلی ترین فرآیند کنترل کربن در فرایندهای زیرزمینی، با فعالیت میکروبی خاک، در دسترس بودن بسترهای مختلف، محتوای مواد مغذی خاک، دینامیک ریشه، دمای خاک و رطوبت همبستگی دارد و شاخص خوبی به منظور برآورد بهره وری بوم سازگان محسوب می شود. نظر به این که پیامدهای بلندمدت تخریب زمین و ویژگی های خاک و تنفس میکروبی، که تاثیر قابل توجهی بر انتشار دی اکسید کربن جهانی دارند، به طور کامل شناخته نشده اند. این مطالعه با هدف بررسی اثرات تخریب جنگل و تغییر کاربری اراضی بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و تنفس خاک در بوم سازگان های کوهستانی نیمه خشک انجام شد. مواد و روش ‎ها: پژوهش حاضر در منطقه کوهستانی میخساز روستای کجور از توابع شهرستان نوشهر واقع در استان مازندران در شمال ایران انجام شد. ارتفاع از سطح دریا از ۱۶۰۰ تا ۱۷۰۰ متر با شیب ۱۰ تا ۲۰ درصد متغیر است. این منطقه دارای بارندگی سالانه ۳۶۵ میلی متر و میانگین دمای سالانه ۱۱ درجه سانتی گراد است. خاک ها لوم رسی هستند و طبق طبقه بندی خاک (وزارت کشاورزی ایالات متحده، ۲۰۱۴) در آلفی سول طبقه بندی می شوند. منطقه مورد بررسی دارای پتانسیل جنگل (شامل Carpinus orientalis. Mill و Quercus macranthera. F&M) و هم چنین مرتع (از جمله Artemisia aucheri. Boiss و Astragalus podolobus Boiss. & Hohen) است. منطقه مورد مطالعه عمدتا پوشیده از جنگل بود، اما به ‎دلیل فعالیت های انسانی در طول ۳۰ سال گذشته، به سه کاربری متمایز جنگل، مرتع مشجر و مرتع تبدیل شده است. در هریک از کاربری های مورد مطالعه (جنگل، مرتع مشجر و مرتع)، چهار قطعه نمونه به مساحت چهار هکتار (۲۰۰×۲۰۰ متر)، در فاصله ۶-۴ کیلومتری از یکدیگر در نظر گرفته شدند. مناطق انتخاب شده از نظر سنگ بستر (آهکی دولومیت)، فیزیوگرافی (متوسط ارتفاع ۱۶۵۰ متر از سطح دریا و شیب منطقه بین ۱۰ تا ۱۵ درصد و جهت جغرافیایی غالب شمالی)، شرایط اقلیمی (کوهستانی سرد) و شرایط مدیریت (بدون دخالت انسان، لقاح و چرای دام) مشابه بودند. نمونه برداری از خاک (در مساحت ۳۰×۳۰ سانتی متر از دو عمق ۰-۱۵ و ۱۵-۳۰ سانتی متر) از چهار گوشه و مرکز هریک از قطعات نمونه در فصل تابستان انجام شد. در مجموع در هر قطعه نمونه پنج نمونه و در کل ۲۰ نمونه خاک از عمق ۰ تا ۱۵ سانتی متر و ۲۰ نمونه خاک از عمق ۳۰-۱۵ سانتی متری از هر پوشش زمین جمع آوری شد. به منظور بررسی تفاوت یا عدم تفاوت مقادیر مشخصه های مورد بررسی در رویشگاه های مورد مطالعه، از طرح کرت های خرد شده برای مشخصه های فیزیکی و شیمیایی و از تحلیل واریانس یک طرفه ANOVA برای مشخصه های زیستی با نرم افزار SPSS نسخه ۲۰ استفاده شد. همچنین، به منظور تعیین ارتباط پوشش های گیاهی با تنفس خاک، ترسیم نمودارها با استفاده از نرم افزار Excel انجام شد. یافته ‎ها: بررسی تغییرات ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک نشان داد که ویژگی های میکروخاک دانه، ماکروخاکدانه، پایداری خاک، میانگین وزنی قطر خاک، کربن در میکروخاکدانه، کربن در ماکروخاکدانه، نسبت کربن در میکرو به ماکرو خاکدانه، نیتروژن در میکروخاکدانه، نیتروژن در ماکروخاک دانه، نسبت کربن به نیتروژن در میکروخاکدانه، نسبت کربن به نیتروژن در ماکروخاک دانه، کربن آلی محلول، نیتروژن آلی محلول و ماده آلی محلول در بین سه کاربری اختلافات معنی داری داشتند. علاوه براین میکروخاکدانه، ماکروخاکدانه، میانگین وزنی قطر خاک، کربن در میکروخاکدانه، کربن در ماکروخاک دانه، نیتروژن در میکروخاک دانه، نیتروژن در ماکروخاک دانه، نسبت نیتروژن در میکرو به ماکرو خاک دانه و کربن، نیتروژن و ماده آلی محلول نیز در دو عمق خاک اختلافات معنی داری را نشان دادند. همچنین، در بررسی اثرات متقابل پوشش گیاهی و عمق بر مشخصه های فیزیکی و شیمیایی خاک به جز نیتروژن آلی محلول، سایر مشخصه ها اختلافات معنی داری را نشان ندادند. نتایج بررسی ویژگی های میکروبی خاک نشان داد که تنفس ناشی از بستر در تمامی تیمارهای مورد استفاده (یک آمین (ال گلوتامین)، پنج اسیدآمینه (ال آرژنین، ال گلوتامیک اسید، ال هیستیدین، ال لیزین و ال سرین)، پنج کربوهیدرات (D گلوکز، D مانوز، آرابینوز، D سوربیتول و Dفروکتوز) و شش اسید کربوکسیلیک (اسید سیتریک، اسید Lآسکوربیک، اسید فوماریک، D۱مالیک اسید، اسید اوریک، اسید تارتاریک) در کاربری جنگلی به‎ طور معنی داری( ۰/۰۵تنفس برانگیخته از شرایط میکروبی بهتری در مقایسه با مراتع برخوردار هستند. علاوه بر این، میزان تنفس خاک و انتشار دی اکسید کربن به طور ذاتی با یکدیگر مرتبط هستند و هر گونه تغییر کاربری اراضی از مناطق جنگلی به مراتع منجر به تغییر میزان تنفس خاک و متعاقب آن انتشار دی اکسید کربن و خواهد شد. نتایج این تحقیق می تواند به توسعه مدیریت پایدار و برنامه های احیای مناطق تخریب شده در اقلیم های مشابه کمک کند، زیرا کیفیت بالای خاک این جنگل ها نشان دهنده پتانسیل بالای پوشش گیاهی چوبی ( به ویژه .Carpinus orientalis Millو .Quercus macranthera F&M) برای حفاظت خاک و تنوع زیستی است. همچنین این یافته ها می توانند مبنای طراحی برنامه های آموزشی برای جوامع محلی در حفظ اکوسیستم های طبیعی با جلوگیری از تغییرات کاربری و احیای مناطق تخریب شده شوند. به طور کلی، این مطالعات می توانند به بهبود شرایط محیطی، اقتصادی و اجتماعی در مناطق مختلف کمک کنند. در نهایت، این مطالعه بر نیاز فوری به استفاده از شیوه های مدیریت پایدار برای جلوگیری از تخریب بیشتر و ترویج اجرای تکنیک های احیا در جنگل های تخریب شده تاکید می کند.

کلیدواژه ها:

Aggregate stability ، Forest ، Land use change ، Soil properties ، Substrate induced respiration ، پایداری خاک دانه ، تغییر کاربری اراضی ، تنفس برانگیخته ، جنگل ، ویژگی های خاک