اندازه گیری تغییرات مخازن فعال کربن آلی و برخی از خصوصیات خاک درختان جنگلی شمال ایران (پژوهش موردی: ایستگاه تحقیقات بذر و نهال گونه‌های جنگلی شلمان، استان گیلان)

آتش نما, کریم; گلچین, احمد; موسوی کوپر, عبداله

doi:10.22069/jwfst.2017.11171.2552

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

تعداد نشریات	14
تعداد شماره‌ها	681
تعداد مقالات	7,078
تعداد مشاهده مقاله	10,789,424
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	9,869,918

	اندازه گیری تغییرات مخازن فعال کربن آلی و برخی از خصوصیات خاک درختان جنگلی شمال ایران (پژوهش موردی: ایستگاه تحقیقات بذر و نهال گونه‌های جنگلی شلمان، استان گیلان)
مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک
مقاله 6، دوره 24، شماره 1، فروردین 1396، صفحه 103-119 اصل مقاله (1.63 M)
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2017.11171.2552
نویسندگان
کریم آتش نما^* ¹؛ احمد گلچین²؛ عبداله موسوی کوپر³
¹جهاد کشاورزی استان قم
²استاد گروه خاکشناسی دانشگاه زنجان
³مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی گیلان مسئول ایستگاه تحقیقات صنوبر صفرابسته
چکیده
سابقه و هدف: شناخت تأثیر متفاوت درختان جنگلی بر ویژگی‌های کیفی خاک، دورنمای کنترل سلامت خاک را در مدیریت‌های پایدار متصور میسازد و می‌توان ترمیم و رفع آسیب‌های وارده بر اکوسیستم‌های طبیعی را از طریق انتخاب صحیح گونه‌های درختی مدیریت نمود. در این پژوهش به منظور انتخاب گونه‌های درختی مناسب جنگل‌کاری، ایستگاه تحقیقات بذر و نهال گونه‌های جنگلی شلمان استان گیلان به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب و میزان ذخایر (موجودی) کربن آلی خاک و تأثیر گونه‌هایی از درختان پهن‌برگ و سوزنی‌برگ بر خصوصیات خاک مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت جهت معرفی شاخص‌های حساس کیفیت و سلامت خاک، مخازن فعال کربن آلی خاک مورد بررسی قرار گرفتند. مواد و روش‌ها: پس از حفر خاکرخ‌هایی به عمق 200 سانتیمتر در خاک‌های تحت پوشش گونه‌های درختی مختلف، شامل کاج تدا (Pinus taeda)، دارتالاب (Taxodium distichum)، اُرس (Juniperus polycarpos)، توسکا (Alnus glutinosa)، بلوط بلندمازو (Quercus castaneifolia) و سفیدپلت (Populus caspica) نمونه‌برداری از ده لایه 20 سانتیمتری از سطح به عمق انجام شد. در نمونه های 20-0، 40-20، 60-40 و 80-60 سانتی‌متر میزان ظرفیت تبادل کاتیونی، میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها، هدایت الکتریکی، اسیدیته، چگالی ظاهری، کربن آلی و مخازن فعال (لبایل) اندازه گیری شدند و برای محاسبه میزان ذخایر (موجودی) کربن خاک نمونه‌های کلیه ضخامت‌های 200-0 سانتی‌متر در نظر گرفته شدند. پس از تجزیه واریانس دوطرفه، داده‌ها بر اساس متغیرهای مستقل(گونه درختی و عمق) در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی مورد آنالیز آماری قرار گرفته و جهت تعیین شاخص‌های حساس کیفیت، روش همبستگی پیرسون مورد استفاده قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج اولیه بیانگر تأثیر خصوصیات خاک توسط گونه‌های درختی مورد پژوهش در طول عمق خاک بودند. به استثنای هدایت الکتریکی، اسیدیته و چگالی ظاهری نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها بیانگر تاثیر معنی‌دار نوع پوشش گیاهی و عمق خاک بر ویژگی‌های مورد بررسی بود. بیشترین تأثیر نوع پوشش گیاهی بر ویژگی‌های مورد بررسی در ضخامت‌های سطحی خاک مشاهده گردید. در این رابطه و در مقایسه با سایر ضخامت‌های مورد بررسی، بیشترین نوسانات در مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی و همچنین میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها به ترتیب در خاک‌های تحت پوشش توسکا و ارس؛ و توسکا و دارتالاب در ضخامت 20-0 سانتیمتری مشاهده گردید. همچنین بیشترین میزان نیتروژن کل و کربن آلی خاک به طور مشابه در ضخامت 20-0 سانتی‌متری به ترتیب درخاک‌های تحت پوشش توسکا > بلوط > سفیدپلت > ارس > دارتالاب > کاج تدا مشاهده شد. بیشترین میزان ذخایر (موجودی) کربن تا عمق 200 سانتیمتری به مقدار 24/206 تن در هکتار و کمترین مقدار به میزان 94/136 تن در هکتار به ترتیب در خاک‌های تحت پوشش توسکا و کاج تدا محاسبه گردید. نتیجه‌گیری: گونه‌های پهن‌برگ به ویژه درختان توانمند در تثبیت نیتروژن هوا مانند توسکا بیشترین تأثیر را بر ویژگی‌های کیفی خاک داشتند. در گونه‌های پهن‌برگ علاوه بر میزان بالای ذخایر (موجودی) کربن الی خاک، توزیع کربن آلی نیز با یکنواختی بیشتری در طول عمق خاک همراه بود. در نهایت طبق نتایج حاصل از همبستگی صفات کیفی خاک و مخازن فعال کربن، شاخص کیفی واحدی تشخیص داده نشده بلکه مجموعه‌ای از این مخازن به عنوان شاخص‌های حساس سلامت و کیفیت خاک معرفی شدند.
کلیدواژه‌ها
"مخازن فعال (لبایل) کربن"؛ "کربن محلول در آب"؛ "ذخیره (موجودی) کربن"

مراجع
2; word-spacing: 0px; -webkit-text-si1.Alvarez, E., Fernandez Marcos, M.L., Torrado, V., and Fernandez Sanjurjo, M.J. 2008. Dynamics of macronutrients during first stage of litter decomposition from forest species in a temperate area (Galicia, NW Spain). Nutrient Cycling in Agroecosystems. 80: 3. 243-256. 2.An, S., Mentler, A., Mayer, H., and Blum, W.E.H. 2010. Soil aggregation, aggregate stability, organic carbon and nitrogen in different soil aggregate fractions under forest and shrub vegetation on the Loess Plateau, China. Catena. 81: 226-233. 3.Barbier, S., Gosseline, F., and Balandier, P. 2008. Influence of tree species on understory vegetation diversity and mechanisms involved-A critical review for temperate and boreal forests. Forest Ecology and Management. 254: 1-15. 4.Beheshti, A., Raiesia, F., and Golchin, A. 2012. Soil properties, C fractions and their dynamics in land use conversion from native forests to croplands in northern Iran. Agriculture, Ecosystems & Environment. 148: 121-133. 5.Binkley, D., and Giardina, C. 1998. Why do tree species affect soils? The warp and woof of tree-soil interactions. Biogeochemistry. 42: 89-106. 6.Bremner, J.M., and Mulvaney, C.S. 1982. Nitrogen-total. P 595-624, In: A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeney (Eds.), Methods of Soil Analyses. Part 2: Chemical and Microbiological Properties. 2nd ed. American Society of Agronomy, Madison, WI. 7.Celik, I. 2005. Land use effects on organic matter and physical properties of soil in a southern Mediterranean high land of Turkey. Soil and Tillage Research. 83: 270-277. 8.Chen, C.R., Xu, Z.H., and Mathers, N.J. 2004. Soil carbon pools in adjacent natural and plantation forests of subtropical Australia. Soil Sci. Soc. Am. J. 68: 282-291. 9.Chiti, T., Cerini, A., Puglisi, A., Sanesi, A., and Capperucci, C. 2006. Effects of associating an N-fixer species to monotypic oak plantations on the quantity and quality of organic matter in mine soils. Geoderma. 61: 35-43. 10.Cools, N., Vesterdal, L., De Vos, B., Vanguelova, E., and Hansen, K. 2014. Tree species is the major factor explaining C: N ratios in European forest soils. Forest Ecology and Management. 311: 3-16. 11.Ghani, A., Dexter, M., and Perrott, K. 2003. Hot-water extractable carbon in soils: a sensitive measurement for determining impacts of fertilisation, grazing and cultivation. Soil Biology and Biochemistry. 35: 9. 1231-1243. 12.Golchin, A., and Asgari, H. 2008. Land use effects on soil quality indicators in north-eastern Iran. Soil Research. 46: 1. 27-36. 13.Golchin, A., Clarke, R., Oades, J.M., and Skjemstad, J.O. 1995. The effects of cultivation on the composition of organic matter and structural stability of soils. Soil Research. 33: 975-993. 14.Gregorich, E.G., Beare, M.H., Stoklas, U., and St-Georges, P. 2003. Biodegradability of soluble organic matter in maize-cropped soils. Geoderma. 113: 237-252. 15.Hagen-Thorn, A., Callesen, I., Armolaitis, K., and Nihlgard, B. 2004a. The impact of six European tree species on the chemistry of mineral topsoil in forest plantations on former agricultural land. Forest Ecology and Management. 195: 373-384. 16.Hamkalo, Z., and Bedernichek, T. 2014. Total, cold and hot water extractable organic carbon in soil profile: impact of land-use change. Zemdirbyste –Agriculture. 101: 2. 125-132. 17.Hao, X., Ball, B.C., Culley, J.L.B., Carter, M.R., and Parkin, G.W. 2008. Soil density and porosity. P 743-759, In: M.R. Carter and E.G. Gregorich (Eds.), Soil Sampling and Methods of Analysis. Canadian Society of Soil Science, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL. 18.Harison, K.G., Broecker, W.S., and Bonani, G. 1993b. The effect of changing land use on soil radiocarbon. Science. 262: 725-726. 19.Haynes, R.J., and Francis, G.S. 1993. Changes in microbial biomass C, soil carbohydrate composition and aggregate stability induced by growth of selected crop and forage species under field conditions. Europ. J. Soil Sci. 44: 665-675. 20.Jandl, R., Lindner, M., Vesterdal, L., Bauwens, B., Baritz, R., Hagedorn, F., Johnson, D.W., Minkkinen, K., and Byrne, K.A. 2007. How strongly can forest management influence soil carbon sequestration. Geoaderma. 137: 253-268. 21.Jiang, P.K., and Xu, Q.F. 2006. Abundance and dynamics of soil labile carbon pools under different types of forest vegetation. Pedosphere. 16: 4. 505-511. 22.Jinenez, M.P., Horra, A.M., Pruzzo, L., and Palma, R.M. 2002. Soil quality: a new index based on microbiological and biochemical parameter. Biology and Fertility of Soils. 35: 302-306. 23.Jobbágy, E.G., and Jackson, R.B. 2000. The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecological Applications. 10: 423-436. 24.Johnson, D.W., and Curtis, P.S. 2001. Effects of forest management on soil C and N storage: Meta analysis. Forest Ecology and Management. 140: 227-238. 25.Kara, O., and Baykara, M. 2014. Changes in soil microbial biomass and aggregate stability under different land use in the northern Turkey. Environmental Monitoring and Assessment. 186: 3801-3808. 26.Kavvadias, V.A., Alifragis, A., Tsiontsis, G., Brofas, G., and Stamatelos, G. 2001. Litterfall, litter accumulation and litter decomposition rates in four forest ecosystem in northern Greece. Forest Ecology and Management. 144: 113-127. 27.Kolar, L., Kuzel, S., Horacek, J., Cechova, V., Borova-Batt, J., and Peterka, J. 2009. Labile fraction of soil organic matter, their quantity and quality. Plant, Soil and Environment. 55: 245-251. 28.Kroetsch, D., and Wang, C. 2008. Particle size distribution. P 713-725, In: M.R. Carter and E.G. Gregorich (Eds.), Soil Sampling and Methods of Analysis. Canadian Society of Soil Science, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, FL. 29.Lal, R., Negassa, W., and Lorenz, K. 2015. Carbon sequestration in soil. Current Opinion in Environmental Sustainability. 15: 79-86. 30.Liu, C.H., and Luo, R.Y. 1990. Chemical characteristics of humus in forest soils of NanjingZhenjiang Hills. J. Nanjing Forest. Univ. In: Jiang, P.K., and Xu, Q.F. 2006. Abundance and dynamics of soil labile carbon pools under different types of forest vegetation. Pedosphere, 16: 4. 505-511. 31.McLean, E.O. 1982. Soil pH and lime requirement. P 199-224, In: A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeney (Eds.), Methods of Soil Analyses. Part 2: Chemical and Microbiological Properties. 2nd ed. American Society of Agronomy, Madison, WI. 32.Miller, J.J., and Curtin, D. 2008. Electrical Conductivity and Soluble Ions. P 161-171, In: M.R. Carter and E.G. Gregorich (Eds.), Soil Sampling and Methods of Analysis. Canadian Society of Soil Science, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, FL. 33.Nelson, D.W., and Sommers, L.E. 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. P 539-579, In: A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeney (Eds.), Methods of Soil Analysis. Part 2: Chemical and Microbiological Properties. 2nd ed. American Society of Agronomy, Soil Science Society of America, Madison, WI. 34.Oostra, S., Majdi, H., and Olsson, M. 2006. Impact of tree species on soil carbon stocks and soil acidity in southern Sweden. Scandinav. J. For. Res. 21: 364-371. 35.Parsakhoo, A., Lotfalian, M., Kavian, A., and Hosseini, S.A. 2014. Assessment of soil erodibility and aggregate stability for different parts of a forest road. J. For. Res. 25: 1. 193-200. 36.Pérez-Cruzado, C., mansilla-salinero, P., Rodríguez-Soalleiro, R., and Merino, A. 2012. Influence of tree species on carbon sequestration in afforested pastures in a humid temperate region. Plant and Soil. 353: 333-353. 37.Piccolo, A. 1996. Humic substances in terrestrial ecosystems. Elsevier. Netherlands, 675p. 38.Powlson, D.S., Whitmore, A.P., and Goulding, K.W.T. 2011. Soil carbon sequestration to mitigate climate change: a critical re-examination to identify the true and the false. Europ. J. Soil Sci. 62: 42-55. 39.Ramesh, T., Manjaiah, K., Mohopatra, K., Rajasekar, K., and Ngachan, S. 2015. Assessment of soil organic carbon stocks and fractions under different agroforestry systems in subtropical hill agroecosystems of north-east India. Agroforestry Systems. 89: 677-690. 40.Rasse, D.P., Li, J.H., and Drake, B.G. 2005. Seventeen years of elevated CO2 exposure in a Chesapeake Bay wetland: Sustained but contrasting responses of plant growth and CO2 uptake. Global Change Biology. 11: 369-377. 41.Razavi, S.A. 2010. Comparison of Soil Characteristics and Biodiversity in Plantations of Bald Cypress and Caucasian Alder (Case Study: Kludeh-Mazandaran Province). J. Wood For. Sci. Technol. 17: 2. 41-56. (In Persian) 42.Reich, P.B., Oleksyn, J., Modrzynski, J., Mrozinski, P., Hobbie, S.E., Eissenstat, D.M., Chorover, J., Chadwick, O.A., Hale, C.M., and Tjoelker, M.G. 2005. Linking litter calcium, earthworms and soil properties: a common garden test with 14 tree species. Ecology Letters. 8: 811-818. 43.Resh, S.C., Binkley, D., and Parrotta, J.A. 2002. Greater soil carbon sequestration under Nitrogen-fixing trees compared with Eucalyptus species. Ecosystems. 5: 217-231. 44.Rilling, M.C., and Mummey, D.L. 2006. Mycorrhizas and soil structure. New Phytolgist. 171: 41-53. 45.Rhoades, J.D. 1982a. Cation exchange capacity. P 149-157, In: A.L. Page, R.H. Miller and R. Keeney (Eds.), Methods of Soil Analysis., Part 2: Chemical and Microbiological Properties., 2nd ed. American Society of Agronomy, Madison WI. 46.Sagheb-Talebi, K., Sajedi, T., and Pourhashemi, M. 2014. Forests of Iran: A treasure from the past, a hope for future. Plant and Vegetation, Vol. 10, Springer Verlag, Dordrecht, 152p. 47.SAS Institute, Inc. 2002. Statistical Analysis Software Version 8.2 for Microsoft Windows. SAS Institute Inc. SAS Institute, Cary, NC. 48.Six, J., Bossuyt, H., Degryze, S., and Denef, K. 2004. A history of research on the link between (micro) aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics. Soil and Tillage Research. 79: 7-31. 49.Six, J., Callewaert, P., Lenders, S., Gryze, S.D., Morris, S.J., Gregorich, E.G., Paul, E.A., and Paustian, K. 2002a. Measuring and understanding carbon storage in afforested soils by physical fractionation. Soil Sci. Soc. Amer. J. 66: 1981-1987. 50.Smolander, A., and Kitunen, V. 2002. Soil microbial activities and characteristics of dissolved organic C and N in relation to tree species. Soil Biology and Biochemistry. 34: 651-660. 51.Soil Survey Staff. 2010. Keys to soil taxonomy. USDA Natural Resources Conservation Service, Washington, DC. 52.Theng, B.K.G., Ristori, G.G., Santi, C.A., and Percival, H.J. 1999. An improved method for determining the specific surface areas of top soils with varied organic matter content, texture and clay mineral composition. Europ. J. Soil Sci. 50: 309-316. 53.Vance, E.D., Brookes, P.C., and Jenkinson, D.S. 1987. Microbial biomass measurements in forest soils: the use of the chloroform fumigation incubation method for strongly acid soils. Soil Biology and Biochemistry. 19: 697-702. 54.Varamesh, S., Hosseini, S.M., Abdi, N., and Akbarinia, M. 2010. Increment of soil carbon sequestration due to forestation and its relation with some physical and chemical factors of soil. Iran. J. For. 2: 1. 25-35. (In Persian) 55.Wang, D., Wang, B., and Niu, X. 2014. Effects of natural forest types on soil carbon fraction in North-East China. J. Trop. For. Sci. 26: 3. 362-370. 56.Wang, Q., and Wang, S. 2007. Soil organic matter under different forest types in Southern China. Geoderma. 142: 3. 349-356. 57.Wang, Q., and Wang, S. 2011. Response of labile soil organic matter to changes in forest vegetation in subtropical regions. Applied soil ecology. 47: 3. 210-216. 58.Withington, J.M., Reich, P.B., Oleksyn, J., and Eissenstat, D.M. 2006. Comparisons of structure and life span in roots and leaves among temperate trees. Ecological Monographs. 76: 3. 81-397. 59.Yousefi, M., Hajabbasi, M., and Shariatmadari, H. 2008. Cropping system effects on carbohydrate content and water-stable aggregates in a calcareous soil of Central Iran. Soil and Tillage Research. 101: 57-61
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,373 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 830

سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب

پیوندهای مفید

آمار

اندازه گیری تغییرات مخازن فعال کربن آلی و برخی از خصوصیات خاک درختان جنگلی شمال ایران (پژوهش موردی: ایستگاه تحقیقات بذر و نهال گونه‌های جنگلی شلمان، استان گیلان)