پویایی کربن خاک در مراتع طبیعی تحت چرا و قرق در سه اکوسیستم مرتعی کوه‌های زاگرس مرکز‌ی

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• مریم ریاحی سامانی
• فایز رئیسی

دانشگاه شهرکرد

https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.41417

چکیده

ارزیابی پویایی کربن خاک و فاکتورهای کنترل کننده آن در اکوسیستم‌های مرتعی به درک بهتر چرخه جهانی کربن و تغییر آب و هوای جهانی کمک می‌کند. از این رو این مطالعه با هدف بررسی نقش مدیریت مرتع (قرق و چرا) بر معدنی شدن و پویایی کربن خاک در برخی مراتع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری انجام گردید. سه مدیریت مرتع شامل الف) قرق، ب) چرای تحت کنترل و ج) چرای آزاد (مفرط) در مجاورت یکدیگر در سه منطقه سبز‌کوه (18 سال قرق)، بروجن (23 سال قرق) و شیدا (2سال قرق) انتخاب و از لایه سطحی (15-0 سانتی متر) نمونه‌های خاک جمع‌آوری و میزان کربن آلی، نیتروژن کل و روند معدنی شدن کربن خاک در شرایط استاندارد اندازه‌گیری گردید. مناطق سبزکوه و شیدا به ترتیب حاوی بیشترین (6/14 میلی گرم در کیلوگرم) و کمترین (8/4 میلی گرم در کیلوگرم) میزان کربن آلی خاک بودند و میزان کربن آلی به طور معنی‌دار در منطقه سبزکوه با اقلیم مرطوب‌تر بیشتر از دو منطقه دیگر بود. نتایج نشان داد که قرق مرتع در منطقه سبزکوه و بروجن از طریق افزایش ورود بقایای گیاهی و کربن سهل الوصول به خاک، معدنی‌شدن کربن را افزایش داده است. در منطقه شیدا به علت اقلیم خشک و سابقه کوتاه‌مدت مدیریت، قرق تأثیر چندانی بر بهبود پوشش گیاهی و وضعیت خاک و در نتیجه معدنی شدن کربن نداشت. در مجموع می‌توان نتیجه گرفت که اثر چرا یا قرق مرتع بر معدنی شدن کربن به سابقه مدیریت، نوع اقلیم و پوشش گیاهی اکوسیستم بستگی دارد.

کلیدواژه‌ها

• اکوسیستم های مرتعی
• چرای مفرط، مدیریت مرتع
• معدنی شدن کربن
• اقلیم

20.1001.1.20084757.1393.28.4.9.1

عنوان مقاله [English]

Soil Organic Carbon Dynamics in Native Rangelands Exposed to Grazing and Ungrazing Management in Rangeland Ecosystems of Central Zagrous

نویسندگان [English]

• M. Riahi Samani
• F. Raiesi

Shahrekord University

چکیده [English]

The study of soil C dynamics and factors controlling this important soil process in rangeland ecosystems may provide an insight into understanding and evaluating changes in the global C cycle. The primary objective of this study was to quantity the effects of pasture management (i.e., grazing, controlled grazing and ungrazing) on soil C levels and mineralization in three natural rangeland sites of Chaharmahal Va Bakhtiyari province. Three range management regimes including: (a) long-term ungrazed, (b) controlled grazed and (c) free (over) grazed in close vicinity were selected at three sites including SabzKouh (protected from grazing for 18 years), Boroujen (protected from grazing for 23 years) and Sheida (protected from grazing for 2 years). Soil samples were collected from 0-15 cm depth and organic C, total N and C mineralization were measured using standard methods. Results show that SabzKouh and Sheida sites had the highest (14.6 mg g-1) and the lowest (4.80 mg g-1) soil organic C contents, respectively. Soil total N and organic C contents at SabzKouh were significantly higher when compared to other sites, probably due to more rainfall and humid climate. The effect of range management on soil C mineralization was evident at two of the three sites. Results indicate that the exclusion of grazing animals resulted in an increase in soil C mineralization at SabzKouh and Boroujen sites, probably through the addition of plant residues and animal excrements to the soil. However, ungrazed management did not improve plant cover and soil properties in Sheida area, due likely to dry climate conditions, less biomass production and the history of cultivation and agricultural uses. It is, therefore, concluded that the effect of grazing on soil C mineralization depends primarily upon the plant community and climatic conditions and also upon the type of rangeland management and even land use history involved.

کلیدواژه‌ها [English]

• Rangeland ecosystems
• Range management
• Overgrazing
• C mineralization
• climate

مراجع

1- رﺋیسی ف.، محمدی ج. و اسدی ا. 1384. اثر چرای طولانی مدت بر پویایی کربن لاشبرگ در اکوسیستم مرتعی سبز کوه استان چهارمحال و بختیاری. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 3، 92-81.

2- ریاحی م. 1388. اثرات چرا بر فعالیت میکروبی و آنزیمی خاک در برخی مراتع مرجع استان چهارمحال و بختیاری، پایان نامه کارشناسی ارشد خاک شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد.

3- شکل آبادی م.، خادمی ح.، کریمیان اقبال م. و نوربخش ف. 1386. تأثیر اقلیم و قرق دراز مدت بر برخی از شاخص‌های بیولوژیکی کیفیت خاک در بخشی از مراتع زاگرس مرکزی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره41، 116-103.

4- شیوندی د.، نظریان ع.ق.، داودی م. و ریاحی م. 1385. سیمای محیط زیست در استان چهارمحال و بختیاری.

5- کردوانی پ. 1371. مراتع: مسائل و راه حل های آن در ایران. انتشارات دانشگاه تهران.

6- وهابی م.ر.، بصیری م. و خواجه الدین ج. 1376. بررسی تغییرات پوشش گیاهی، ترکیب گونه ایی و تولید علوفه در شرایط قرق و چرا در منطقه فریدن اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 1، 71-60.

7- Anderson J.P.E. 1982. Soil respiration. p. 831-872 In A.L. Page et al. (ed.) Methods of soil analysis. Part 2, Soil Science Society of America, Madison, WI.

8- Barger N.N., Ojima D.S., Belnap J., Shiping W., Yanfen W. and Chen Z. 2004. Changes in plant functional groups, litter quality, and soil carbon and nitrogen mineralization with sheep grazing in an Inner Mongolian grassland. Journal of Range Management, 57:613-619.

9- Blake G.R. and Hartge K.H. 1986. Bulk density. p. 364-367. In A. Klute (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1. 2nd ed Physical and Mineralogical Methods. Agron. Monogr.9. ASA and SSSA, Madison, WI.

10- Bremner J.M. and Mulvaney C.S. 1982. Nitrogen- total. p. 595-624. In A.L. Page et al. (ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2. 2nd ed. Chemical and Microbiological Properties. ASA and SSSA, Madison, WI.

11- Conant R.T., Six J. and Paustian K. 2003. Land use effects on soil carbon fractions in the southeastern United States. Management-intensive versus extensive grazing. Biology and Fertility of Soils, 38: 386-392.

12- Cui X.Y., Chen S.Q. and Chen Z.Z. 2000. CO2 release from typical Stipa grandis grassland soil. Chinies Journal of Applied Ecology, 11:390-394.

13- Cui X., Wang Y., Niu H., Wu J., Wang Sh., Schnug E., Rogasik J. and Fleckenstein J. 2005. Effect of long-term grazing on soil organic carbon content in semiarid steppes in Inner Mongolia. Ecological Research, 20: 519-527.

14- Gass T.M. and Binkley D. 2011. Soil nutrient losses in an altered ecosystem are associated with native ungulate grazing. Journal of Applied Ecology, 48: 952-960.

15- Gee G.W. and Bauder J.W. 1986. Particle size analysis. p. 383-411. In A. Klute (ed.) Methods of soil analysis. Part 1. 2nd ed Physical and Mineralogical Methods. Agron. Monogr.9. ASA and SSSA, Madison, WI.

16- Gill R.A. 2007. Influence of 90 years of protection from grazing on plant and soil processes in the subalpine of the Wasatch Plateau. USA. Rangeland Ecological Management, 60:88-98.

17- Haferkamp M.R. and Macneil M.D. 2004. Grazing effects on carbon dynamics in the Northern mixed-grass prairie. Environmental Management, 33: 462-474.

18- Ingram L.J., Stah P.D., Schuman G.E., Buyer J.S., Vance G.F., Ganjegunte G.K., Welker J.M. and Derner J.D. 2009. Grazing impacts on soil carbon and microbial communities in a mixed-grass ecosystem. Soil Science Society of America Journal, 72: 939-948.

19- Jeddi K. and Chaieb M. 2010. Changes in soil properties and vegetation following livestock grazing exclusion in degraded arid environments of South Tunisia. Flora 205:184-189.

20- Jia B., Zhou G., Wang F., Wang Y. and Weng E. 2007. Effects of grazing on soil respiration of Leymus chinensis steppe. Climatic Change, 82: 211-223.

21- Klute A. 1982. Soil pH and lime requirement. p. 199-223. In E.O. Mclean (ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2, American Society of Agronomy Inc and Soil Society of America Inc, Madison, WI, USA.

22- Klute A. 1986. Water retention. p. 635-653. In A. Klute (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1, Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.

23- Li X.G., Wang Z.F., Qi-Fu Ma Q.F. and Li F.M. 2007. Crop cultivation and intensive grazing affect organic C pools and aggregate stability in arid grassland soil. Soil & Tillage Research, 95: 172-181.

24- Nelson D.W. and Sommers L.E. 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. p. 539–579. In A.L. Page et al. (ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.

25- Reeder J.D. Schuman G.E., Morgan J.A. and LeCain D.R. 2004. Response of organic and inorganic carbon and nitrogen to long-term grazing of the short grass Steppe. Environmental Management, 33:485-495.

26- Risch A.C., Martin F., Jurgensen M.F. and Frank D.A. 2007. Effects of grazing and soil micro-climate on decomposition rates in a spatio-temporally heterogeneous grassland. Plant and Soil, 298: 191-201.

27- Sharrow S.H. 2007. Soil compaction by grazing livestock in silvo-pastures as evidenced by changes in soil physical properties. Agroforestry Systems, 71:215-223.

28- Shrestha G. and Stah P.D. 2008. Carbon accumulation and storage in semi-arid sagebrush steppe: Effects of long-term grazing exclusion. Agriculture, Ecosystems and Environment, 125: 173-181.

29- Snyman H.A. and Preez C.C. 2005. Rangeland degradation in a semi-arid South Africa: influence on soil quality. Journal of Arid Environments, 60: 483-507.

30- Stark S. and Grellmann D. 2002. Soil microbial responses to herbivory in an arctic tundra heath at two levels of nutrient availability. Ecology, 83:2736-2744.

31- Steffens M., Kolbl A. and Knabner I.K. 2009. Alteration of soil organic matter pools and aggregation in semi-arid steppe topsoils as driven by organic matter input. European Journal of Soil Science, 60: 198–212.