تعیین عوامل خاکی موثر بر میزان ذخیره کربن آلی خاک در رویشگاه های مرتعی و بیابانی

چکیدهسابقه و هدف: کشور ایران به دلیل وسعت زیاد مراتع، پتانسیل بالایی در ذخیره کربن آلی دارد. اکوسیستم­های مرتعی ذخیره­گاه کربن اتمسفر هستند. خاک منبعی مهم در ذخیره کربن بوده و محققان اثبات نموده­اند که ذخیره کربن در خاک بیش از سه برابر ذخیره موجود در اتمسفر و پوشش گیاهی است. با توجه به اینکه اطلاع از میزان ذخیره کربن خاک می­تواند بعنوان ابزاری مفید و کاربردی جهت درک بهتر چرخه کربن خاک مورد استفاده قرار گیرد، لذا هدف از این پژوهش بررسی و تعیین مهمترین عوامل خاکی موثر بر میزان ذخیره کربن آلی خاک در دو رویشگاه زیرکوه و فردوس در خراسان جنوبی با تیپ­های گیاهی متفاوت است.مواد و روش ها: پژوهش حاضر در استان خراسان جنوبی در رویشگاه­های مرتعی درمنه­زار شهرستان زیرکوه شامل تیپ­های درمنه دشتی (Artemisia sieberi)، قیچ (Zygophyllum eurypterum) و گزدرختچه­ای (Tamarix stricta) و نواحی بیابانی شهرستان فردوس شامل تیپ­های اسکنبیل (Calligonum polygonoides)، اشنان (Sedilitzia rosmarinus)، سبد (Stipagrostis pennata) و قیچ (Zygophyllum eurypterum) انجام شد. بمنظور نمونه برداری از پوشش گیاهی و خاک، در منطقه معرف هر رویشگاه، ۶۰ کوادرات ۴×۴ متر به طور تصادفی-سیستماتیک مستقر شد و درصد تاج­پوشش و تراکم گیاهی در هر پلات برآورد شد. سپس از هر گونه ۱۰ پایه به صورتی تصادفی انتخاب گردید. در همان پلات­ها، در زیر تاج­پوشش گیاه، نمونه خاک تا عمق ۷۰ سانتی­متر برداشت شد. در آزمایشگاه خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تعیین شد. نمودار همبستگی (ضریب همبستگی پیرسون) بین خصوصیات محیطی و میزان ذخیره کربن ترسیم شد. ابتدا از تحلیل رگرسیون خطی چندگانه معمولی (OLS) برای بررسی روابط استفاده شد و هم خطی چندگانه بین خصوصیات محیطی و میزان ذخیره کربن آلی توسط معیار عامل تورم واریانس (VIF) بررسی شد. از آنجایی که نرمال بودن و عدم وجود همخطی از پیش فرض­های رگرسیون معمولی است، در پژوهش حاضر از  دو مدل رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLS) و رگرسیون مولفه­های اصلی (PCR) استفاده شد.یافته ها: نتایج آمار توصیفی نشان داد که در رویشگاه زیرکوه بیشترین و کمترین تغییرات میزان ذخیره کربن خاک به ترتیب در رویشگاه گز (Mean=۲۰.۷۷, SD=۱۱.۶۶ ) و درمنه دشتی (Mean=۱۳.۸۳, SD=۱.۸۱ ) می­باشد. در منطقه فردوس بیشترین و کمترین تغییرات میزان ذخیره کربن خاک به ترتیب در رویشگاه اسکنبیل (Mean=۶.۹۶, SD=۱.۵۷ ) و قیچ (Mean=۵.۳۶, SD=۰.۸۰ ) مشاهده شد. در رویشگاه زیرکوه، ذخیره کربن با شن همبستگی منفی معنی­دار (p≤۰.۰۵) و با درصد پوشش­گیاهی، N، P، سیلت، EC  (p≤۰.۰۱)، آهک و K  (p≤۰.۰۵) همبستگی مثبت معنی­داری داشت. نکته جالب اینکه درصد شن با تمامی صفات در این نمودار همبستگی منفی معنی­داری داشت. در منطقه فردوس ذخیره کربن با گچ و پتاسیم همبستگی منفی معنی­دار (p≤۰.۰۵) و با N  همبستگی مثبت معنی­داری داشت. در پژوهش حاضر از دو مدل رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLS) و رگرسیون مولفه های اصلی (PCR) استفاده شد. در روش رگرسیون PLS به عنوان بهترین مدل، در رویشگاه زیرکوه، پارامترهای درصد شن، سیلت، فسفر و درصد پوشش گیاهی به عنوان متغیرهای معنی­دار در مدل باقی مانده و از بین آنها، درصد سیلت بیشترین تاثیر را در پیش بینی ذخیره کربن داشت. در رویشگاه فردوس پارامترهای درصد کربن آلی، سیلت، ازت، پتاسیم و گچ به عنوان متغیرهای معنی دار در مدل باقی ماندند.نتیجه گیری: بررسی عوامل موثر بر میزان ذخیره کربن می­تواند مدیران و تصمیم گیران را در انتخاب روش­های مدیریتی و اصلاح روش­های موجود در راستای کاهش تراکم کربن اتمسفری یاری نماید. نتایج این پژوهش نشان داد که از بین دو مدل رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLS) و رگرسیون مولفه­های اصلی (PCR)، مدل PLS بهترین مدل برای تعیین عوامل موثر بر ذخیره کربن در این پژوهش است. رابطه مثبت بین میزان درصد پوشش گیاهی و عناصر غذایی خاک (N, P, K) و ذخیره کربن در رویشگاه زیرکوه برقرار بود که تاکیدی بر نقش عوامل مربوط به حاصلخیزی در ذخیره کربن است. با مدیریت صحیح مراتع در جهت حفاظت، اصلاح و احیای پوشش گیاهی، می­توان در راستای افزایش ذخیره کربن آلی خاک، مانع افزایش آلودگی هوا، تخریب پوشش گیاهی، و در نهایت کاهش آثار زیانبار تغییر اقلیم شد.

کلیدواژه ها:

اکوسیستم مرتعی ، خصوصیات خاک ، رگرسیون ، ذخیره کربن ، مدل PLS