ارزیابی مقایسه‌ای ترسیب کربن و خصوصیات خاک در کاربری‌های‌ اراضی مرتعی و زراعی (مطالعه موردی: چاتال-استان گلستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،گرگان، ایران

2 گروه مطالعات محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه واترلو، کانادا

چکیده

سابقه و هدف: افزایش جمعیت و نیازهای روزافزون انسان باعث افزایش مصرف سوخت‌های فسیلی و تغییر کاربری اراضی شده که منجر به تغییر اقلیم و گرمایش جهانی گردیده است. ترسیب کربن به‌عنوان یک راهکار مدیریتی برای کنترل میزان کربن در جو اهمیت ویژه‌ای دارد. هدف از تحقیق حاضر، مطالعه و ارزیابی میزان ترسیب کربن و خصوصیات خاک در کاربری‌های مرتع و کشاورزی در منطقه چاتال استان گلستان است.

مواد و روش‌ها: این مطالعه در حوضه روستای چاتال در استان گلستان، با مساحت 3000 هکتار انجام شد. نمونه‌برداری از خاک از 100 نقطه در عمق 30–0 سانتی‌متر انجام گرفت. پارامترهای وزن مخصوص ظاهری، کربن آلی، pH، هدایت الکتریکی، بافت خاک و پایداری خاکدانه‌ها با استفاده از روش‌های استاندارد اندازه‌گیری شدند. پس از تعیین و محاسبه تمامی پارامترها، ابتدا نرمال بودن داده‌ها به‌وسیله آزمون شاپیرو-ویلک بررسی و به منظور بررسی و مقایسه دو کاربری مرتعی و زراعی از آزمون t-test استفاده شد همچنین همبستگی پارامترهای مطالعه شده با آزمون ضریب همبستگی پیرسون بررسی و در محیط نرم‌افزار R اجرا گردید.

نتایج و بحث: نتایج نشان داد که میانگین کربن آلی در کاربری اراضی مرتعی (42/1 درصد) بیشتر از کشاورزی (79/0 درصد) است. همچنین، میانگین جرم مخصوص ظاهری در کاربری اراضی زراعی (51/1 گرم بر سانتی‌مترمکعب) کمتر از مرتع (06/1 گرم بر سانتی‌مترمکعب) بود. پایداری خاکدانه‌ها نیز در کاربری اراضی مرتعی (51/8) به‌طور معناداری بالاتر از کشاورزی (3/4) بود. همبستگی مثبت معناداری بین ماده آلی و ترسیب کربن در هر دو کاربری مشاهده شد، به‌طوری‌که ضریب همبستگی بین ماده آلی و ترسیب کربن در کاربری اراضی مرتعی 84/0 و در کشاورزی 77/0 بود. همچنین، هدایت الکتریکی تأثیر منفی بر ترسیب کربن در کاربری اراضی زراعی داشت (ضریب همبستگی 22/0-).

نتیجه ­گیری: نتایج این تحقیق نشان‌دهنده چالش‌های موجود در حفظ کیفیت خاک و ظرفیت ترسیب کربن در اراضی کشاورزی است. با توجه به نتایج مقایسه کاربری اراضی مرتعی و کشاورزی، مشخص است که کاربری اراضی مرتعی نقش بیشتری در ترسیب کربن دارد. این امر به دلیل وجود پوشش گیاهی پایدارتر و مدیریت بهتر مواد آلی در مراتع است. در کاربری‌های کشاورزی، معمولاً فعالیت‌های زراعی مانند شخم زدن و استفاده از کودهای شیمیایی می‌تواند منجر به کاهش محتوای کربن آلی خاک شود. در مقابل، کاربری اراضی مرتعی که معمولاً شامل پوشش گیاهی پایدارتر است، می‌تواند به حفظ و افزایش ترسیب کربن کمک کند. برای افزایش ظرفیت ترسیب کربن در هر دو نوع کاربری، ترویج شیوه‌های زراعی پایدار که به حفظ ساختار خاک و کاهش فشردگی آن کمک کند؛ حفظ و گسترش مراتع با جلوگیری از تبدیل آن‌ها به اراضی کشاورزی؛ ارائه آموزش‌های لازم به کشاورزان درباره اهمیت مواد آلی و روش‌های افزایش آن‌ها در خاک؛ و انجام تحقیقات بیشتر برای شناسایی بهترین شیوه‌ها برای افزایش ذخیره‌سازی کربن در هر دو نوع کاربری و در مناطق مختلف پیشنهاد می‌شود. چرا که این توصیه‌ها می‌توانند به سیاست‌های مدیریتی مؤثر برای کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی کمک کنند و بر لزوم توجه به شیوه‌های زراعی پایدار تأکید نمایند. کاربری اراضی مرتعی نقش بیشتری در ترسیب کربن نسبت به کشاورزی دارد. این نتایج تأکید می‌کنند که مدیریت مناسب منابع طبیعی و حفظ پوشش گیاهی می‌تواند به افزایش ظرفیت ترسیب کربن کمک کند. پیشنهاد می‌شود شیوه‌های زراعی پایدار ترویج شود و از تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی جلوگیری گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative Assessment of Carbon Sequestration and Soil Properties in Rangeland and cropland (Case Study: Chatāl, Golestan Province)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Alinejad 1
  • Hamidreza Asgari 1
  • Chooghi Bairam Komaki 1
  • Maren Oelbermann 2
  • Mojgansadat Azimi 1
1 Department of Desert Area Management, Faculty of Pasture and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan,Gorgan,Iran
2 Department of Environmental Studies, Faculty of Environment, University of Waterloo, Canada
چکیده [English]

Introduction: Population growth and increasing human needs have led to a rise in fossil fuel consumption and land-use changes, resulting in climate change and global warming. Carbon sequestration has gained significant importance as a management strategy for controlling atmospheric carbon levels. The objective of this study is to evaluate carbon sequestration rates and soil characteristics in rangeland and agricultural land uses in the Chatāl region of Golestan Province.
Material and methods: This study was conducted in the Chatal village watershed in Golestan Province, covering an area of 3000 hectares. Soil sampling was performed at 100 points at a depth of 0-30 cm. Parameters including bulk density, organic carbon, pH, electrical conductivity, soil texture, and aggregate stability were measured using standard methods. After determining and calculating all parameters, data normality was first examined using the Shapiro-Wilk test, and a t-test was used to compare the rangeland and agricultural land uses. Additionally, the correlation of the studied parameters was performed using the Pearson's correlation coefficient test using R software.
Results and discussion: The results indicated that the mean organic carbon content in rangeland land use (1.42%) was higher than in agricultural land use (0.79%). Additionally, the mean bulk density in agricultural land use (1.51 g/cm³) was lower than in rangeland (1.06 g/cm³). Soil aggregate stability in rangeland land use (8.51) was significantly higher than in agricultural land use (4.3). A significant positive correlation was observed between organic matter and carbon sequestration in both land uses, with correlation coefficients of 0.84 in rangeland and 0.77 in agricultural land use. Furthermore, electrical conductivity exhibited a negative impact on carbon sequestration in agricultural land use (correlation coefficient of -0.22).
Conclusion: The results of this study highlight the challenges in maintaining soil quality and carbon sequestration capacity in agricultural lands. Based on the comparison between rangeland and agricultural land uses, it is evident that rangeland land use plays a more significant role in carbon sequestration. This is due to the presence of more stable vegetation cover and better management of organic matter in rangelands. In agricultural land uses, common farming practices such as plowing and the use of chemical fertilizers can lead to a decrease in soil organic carbon content. In contrast, rangeland use, which typically includes more stable vegetation cover, can contribute to maintaining and increasing carbon sequestration. To enhance carbon sequestration capacity in both land use types, the following recommendations are proposed: Promote sustainable agricultural practices that help maintain soil structure and reduce soil compaction, Preserve and expand rangelands by preventing their conversion to agricultural lands, Provide necessary training to farmers about the importance of organic matter and methods to increase it in the soil, Conduct further research to identify best practices for increasing carbon storage in both land use types across different regions. These recommendations can contribute to effective management policies for mitigating the negative effects of climate change and emphasize the need for sustainable agricultural practices. Rangeland land use plays a greater role in carbon sequestration compared to agriculture. These findings emphasize that proper management of natural resources and preservation of vegetation cover can contribute to increasing carbon sequestration capacity. It is recommended to promote sustainable agricultural practices and prevent the conversion of rangelands to agricultural lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic carbon
  • Soil aggregate stability
  • Soil quality
  • Pearson correlation coefficient
  • Golestan Province