مدل سازي تاثير تبديل پوشش گياهي و تغيير اقليم بر ديناميك ذخيره كربن آلي خاك در يك اكوسيستم پيچيده

Modeling the effect of vegetation conversion and climate change on the dynamics of soil organic carbon stock in a complex ecosystem

سابقه و هدف: تبديل پوشش گياهي طبيعي به ساير پوششهاي گياهي و تغيير اقليم اثرات زيادي بر تجزيه كربن آلي خاك و در نهايت ميزان انتشار دياكسيدكربن (CO2) از خاك به اتمسفر گذاشتهاند. اما تاكنون در ايران تحقيقات انگشت شماري به بررسي اثر تبديل پوشش گياهي و تغيير اقليم بر ميزان ذخيره كربن آلي به عنوان يك مؤلفه كليدي در كاهش اثرات تغيير اقليم و گرمايش جهاني پرداختهاند. جهت فائق آمدن بر محدوديت مطالعات ميداني، مدلهاي ماده آلي خاك، ارائه دهنده بهترين درك علمي از ديناميك مادهآلي خاك هستند. مدل كربن روتامستد (RothC ) از پركاربردترين مدلها در مطالعات مربوط به ترسيب كربن خاك ميباشد كه در مطالعات فراواني براي بررسي اثر تغيير اقليم بر ذخيره كربن خاك به‌ كارگرفته شده است. هدف تحقيق حاضر بررسي اثر تبديل پوشش گياهي بومي (مرتع) به چهار پوشش گياهي جديد (مراتع زير اشكوب سرو، مراتع زيراشكوب بادام كوهي، درختان بادام كوهي و درختان سرو) و همچنين شبيه سازي اثر دو سناريو اقليمي (عدم وقوع تغيير اقليم و وقوع تغيير اقليم) بر ديناميك ذخيره كربن آلي خاك (SOC ) با استفاده از مدل كربن روتامستد (RothC) درپنج پوشش گياهي منطقه باجگاه شهرستان شيراز براي 36 سال (2014-2050) ميباشد. مواد و روشها: در اين مطالعه 210 نمونه خاك براي تعيين كربن آلي خاك و بافت خاك و همچنين 420 نمونه به منظور تعيين وزن مخصوص ظاهري خاك جمع آوري شده است. پس از اندازه گيري پارامترهاي ذكر شده، ذخيره كربن آلي خاك در عمق 20-0 سانتيمتري در هر تيمار پوشش گياهي محاسبه شد. در نهايت اثر تبديل پوشش گياهي و دو سناريو اقليمي بر ميزان ذخيره كربن آلي خاك با استفاده از مدل روتامستد در پنج پوشش گياهي منطقه باجگاه شيراز بررسي شد. يافته ها: نتايج نشان داد كه افزايش ذخيره كربن آلي خاك در اثر كاشت درختان سرو بعد از 15 سال بيشتر از ميزان افزايش ذخيره كربن آلي خاك در اثر كاشت درختان بادام كوهي بعد از 30 سال در منطقه باجگاه بوده است. نتايج شبيه سازي مدل روتامستد نيز نشان داد ذخيره كربن آلي خاك در سال 2050 در تيمارهاي مرتع، مراتع زير اشكوب درخت بادام، مراتع زير اشكوب درخت سرو، درختان سرو و درختان بادام در اثر تغيير اقليم نسبت به سال 2014 به ترتيب 12/19، 12/14، 12/11، 10/37 و 10/49 درصد كاهش خواهد يافت. ميزان ذخيره كربن آلي خاك در هر كدام از تيمارها، قبل و بعد از تغيير اقليم در سطح 5 درصد (P<0.05) باهم تفاوت معني دار داشتند.

Background and Objectives: The conversion of natural vegetation to other vegetation covers and climate change has had a major impact on the decomposition of soil organic carbon and eventually the emission of carbon dioxide (CO2) from the soil into the atmosphere. But so far in Iran, little researches have looked at the effect of the conversion of vegetation and climate change on the amount of soil organic carbon (SOC) stock as a key component in reducing the effects of climate change and global warming. To overcome the limitations of field studies, SOM models provide the best scientific understanding of the dynamics of SOM. RothC Carbon model is one of the most widely used models in soil carbon sequestration studies that has been used in many studies to study the effect of climate change on soil carbon stock. The purpose of present study, investigate the effect of converting native vegetation (rangeland) into four new vegetation (rangelands of cypress under-story, rangelands of almond under-story, cypress trees and almond trees), as well as the simulation of the effect of two climate scenarios (non-occurrence of climate change and the occurrence of climate change) on the dynamics of SOC stock in the five vegetation covers of the Shiraz Bajgah region for 36 years (2014-2050). Materials and Methods: In this study, 210 soil samples were collected to determine the soil organic carbon and soil texture as well as 420 samples for determining the soil bulk density. After measuring the parameters, SOC stock at 0-20 cm depth was calculated for each vegetation cover treatment. Finally, the effect of vegetation conversion and two climate scenarios on the amount of SOC stock using the RothC model was investigated in the five vegetation covers of Shiraz Bajgah region. Results: The results showed that the increase of SOC stock due to planting of cypress trees after 15 years was higher than the amount increase of SOC stock due to the planting of almond trees after 30 years in Bajgah region. The simulation results of the RothC model also indicated that in comparison with 2014, the SOC stock in the 2050 in the rangeland, rangelands of almond under-story, rangelands of cypress under-story, cypress trees and almond trees treatments will be decreased by 12.19%, 12.14%, 12.11%, 10.37% and 10.49%, respectively due to climate change; and the amount of SOC stock in each of the treatments before and after climate change at 5% level (P <0.05) had significant difference.