بررسی رابطه تغییرات مکانی ترسیب کربن خاک با عناصر اقلیمی دما و بارش در سال‌های اخیر (منطقه مطالعه حوضه آهنگران)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس‌ارشد مهندسی منابع طبیعی_ مدیریت مناطق بیابانی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز

2 کارشناس ارشد بیابان‌زدایی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی کرج دانشگاه تهران

3 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست؛ نور

چکیده

شناخت عوامل فیزیکی و مدیریتی موثر بر ذخیره کربن آلی درخاک می‌توان به ارتقاء باروری خاک و حفظ محیط‌زیست کمک کند. بنابراین بررسی رابطه تغییرات مکانی ترسیب کربن خاک با عناصر اقلیمی دما و بارش جهت مطالعه و بکارگیری روش‌های کاربردی برای محاسبه میزان ترسیب کربن مدل‌های مطالعاتی هم‌چون RothC اهمیت فراوانی دارند. در مطالعه حاضر کارایی مدل RothC جهت برآورد کربن آلی ذخیره شده در مراتع کوهستانی حوزه مِرِگ سرفیروزآباد، استان کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه‌گیری در قالب یک طرح تصادفی مدیریت شده با  استفاده از 45 نقطه شعاع 20 کیلومتری در خاک سطحی انجام گرفت. ورودیهای مدل شامل متغیرهای مستقل (اقلیمی با آمار 25 ساله؛ بارندگی ماهانه، تبخیر و تعرق ماهانه، متوسط دمای هوا) و بافت خاک و پوشش گیاهی منطقه می‌باشد. خروجی مدل شامل کربن آلی خاک با چهار بخش فعال ([1]IOM)، ([2]DPM)، ([3]RPM)، ([4]BIO) و یک بخش جدا([5]HUM)  بود که هر بخش بسته به ویژگی‌های خودش تجزیه می‌شود. در این پژوهش سه دوره زمانی نمونه برداری گردید که به‌ترتیب سال‌های 1380، 1389 و آخرین آمار در پاییز 96برداشت شده است. نهایتاً  مدل RothC بعد از کالیبراسیون در دورهای برداشت 1380 تا 1389 برای 1396 اجراشد و مشخص شد پارامتر تغییرات آب و هوایی اثر شدیدی بر ذخیره کربن آلی دارد. بنابراین خطای RMSE برای مدل مورد نظر کمتر از 0.11 و هم‌چنین MBI به 0.05 رسیده است که سبب شده فاکتور کارکرد مدل 0.96- باشد و دقت بالای مدل RothC مورد تأکید قرار میگیرد. نتایج نشان می‌دهد که مقدار کربن کل ذخیره برای مراتع 4.48 تن درهکتار و این مقدار در کشاورزی سطح پایین تری دارد و به مقدار 4.36 تن در هکتار می‌رسد. در کل کلیه شاخص‌ها نشان دهنده اثر زراعت بر تضعیف ذخیره کربن در تمام مراحل دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the relationship between spatial changes of soil carbon deposition with climatic elements of temperature and precipitation in recent years (Ahangaran basin study area

نویسندگان [English]

  • Asma Jafari 1
  • hamideh sefidi 2
  • milad rahime 3
1 Asma Jafari, MSc of Desert Regions Management, Shiraz University
2 MSc of Combat desertification,Tehran university, Department of Natural Resources and environmental engineering, iran
3 Tarbiat Modares University, Faculty of Natural Resources and Environment;
چکیده [English]

Therefore, investigating the relationship between the spatial changes of soil carbon deposition with the climatic elements of temperature and precipitation in order to study and apply practical methods to calculate the amount of carbon deposition, study models such as RothC are very important. In the present study, the efficiency of the RothC model to estimate the organic carbon stored in the mountain pastures of Mereg Serfirouzabad, Kermanshah province has been investigated. Sampling was done in the form of a managed random design using 45 points with a radius of 20 km in the surface soil. Model inputs include independent variables (climate with 25-year statistics; monthly rainfall, monthly evaporation and transpiration, average air temperature) and soil texture and vegetation of the region. The output of the model included soil organic carbon with four active parts (IOM), (DPM), (RPM), (BIO) and a separate part (HUM), each part is decomposed depending on its characteristics. In this research, three time periods were sampled, which were collected in the years 1380, 1389 and the last statistics in the fall of 1396 respectively. Finally, after calibration, the RothC model was implemented in 1380 to 1389 harvesting cycles for 1396 and it was found that the climate change parameter has a strong effect on organic carbon storage. Therefore, the RMSE error for the model in question is less than 0.11 and MBI has reached 0.05, which has caused the model performance factor to be -0.96 and the high accuracy of the RothC model is emphasized. The results show that the amount of total carbon stock for pastures is 4.48 tons per hectare, and this value is lower in agriculture and reaches 4.36 tons per hectare. In general, all indicators show the effect of agriculture on the weakening of carbon storage in all stages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roth C
  • Landcover
  • Climate Change
  • Mountains
  1. اسماعیلی, محمود اعظمی، بیژن قهرمان، کاظم. 1397.”بررسی پتانسیل سیل خیزی حوزه آبخیز کشف رود مشهد بر اساس روش SCS در GIS“. مدیریت حوزه ابخیز سال نهم (17): 26–
  2. فاطمه رضایی؛ سامره فلاحتکار؛ ‌هاشم داداش. 2008.”تغییرات فضایی- زمانی شکل شهرهای ساحلی و غیر ساحلی مازندران“.
  3. فریده, عتابی، عباس‌پور، مجید، کرباسی، عبدازضا. 1386.”مدلسازی انتشار ذرات معلق با بکارگیری مدل ADMS “ علوم و تکنولوژی محیط زیست 1 (9).
  4. محممود، بیات، نمیرانیان، منوچهر، پورشکوری، فرخ. 1395. ”ارایه مدل‌های زادآوری و تعیین عوامل زنده و غیرزنده تأثیرگذار بر آن در جنگل‌های هیرکانی“. نشریه پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل 2 (24).
  5. Arcoumanis, Constantine, Choongsik Bae, Roy Crookes, and Eiji Kinoshita. 2008. “The Potential of Di-Methyl Ether (DME) as an Alternative Fuel for Compression-Ignition Engines : A Review” 87: 1014–30. https://doi.org/ 10.1016/j.fuel.2007.06.007.
  6. Arévalo, Paulo, Pontus Olofsson, and Curtis Woodcock, E. 2019. “Continuous Monitoring of Land Change Activities and Post-Disturbance Dynamics from Landsat Time Series: A Test Methodology for REDD+ Reporting.” Remote Sensing of Environment, no. January 2018: 1–14. https://doi.org /10.1016/j.rse.2019.01.013.
  7. Avili, Ali Ghomi, and Milad Rahimi Malekshan. 2019. “Evaluation of Extent and Quality of Conservation Areas on Hyrcanian Forest Stability (Fomenat Sample Area)‌.” Quarterly Journal of Tourism Research, 1 (3): 35–46.
  8. Barker, Terry. 2007. “Climate Change 2007 : An Assessment of the Intergovernmental Panel on Climate Change.” Change 446 (Nov.): 12–17. https://doi.org/10.1256/004316502320517344.
  9. Bayat, N., Saeb, K. and Bakhtiyari, A.R. 2020. “Biomonitoring of Hydrocarbons Using Seabirds’ Eggs and Bivalves in Nakhiloo Island, Persian Gulf, Iran.” International Journal of Environmental Science and Technology 17(3): 1511–28. https://doi.org/10.1007/s13762-019-02478-1.
  10. Cerri, C.C., M.V. Galdos, … SMF Maia - … Journal of Soil, and undefined 2011. 2010. “Effect of Sugarcane Harvesting Systems on Soil Carbon Stocks in Brazil: An Examination of Existing Data.” Wiley Online Library 62(1):23–28. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.2010.01315.x.
  11. Cheddadi, R., Guiot,J. and Jolly,D. 2001. “The Mediterranean Vegetation: What If the Atmospheric CO2 Increased?” Landscape Ecology 16 (7): 667–75. https://doi.org/10.1023/A:1013149831734.
  12. Farina, R., Marchetti, A., Francaviglia, R., Napoli, R.- Agriculture, undefined ecosystems, and undefined 2017. n.d. “Modeling Regional Soil C Stocks and CO2 Emissions under Mediterranean Cropping Systems and Soil Types.” Elsevier. Accessed February 8, 2022. https://sci-hub.ren/ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167880916304182.
  13. Honma, Toshimitsu, Hirotomo Ohba, Ayako Kaneko-Kadokura, Tomoyuki Makino, Ken Nakamura, and Hidetaka Katou. 2016. “Optimal Soil Eh, PH, and Water Management for Simultaneously Minimizing Arsenic and Cadmium Concentrations in Rice Grains.” Environmental Science and Technology 50 (8): 4178–85. https://doi.org/10.1021/ ACS.EST.5B05424.
  14. Houghton, R.A. 2003. “Revised Estimates of the Annual Net Flux of Carbon to the Atmosphere from Changes in Land Use and Land Management 1850–2000.” Tellus B: Chemical and Physical Meteorology, 55(2): 378–90. https://doi.org/10.3402/tellusb.v55i2.16764.
  15. 2014. “Climate Change 2014 Synthesis Report Summary Chapter for Policymakers.” Ipcc, 31. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.
  16. Jenkinson, DS, K Coleman - European Journal of Soil Science, and undefined 2008. 2008. “The Turnover of Organic Carbon in Subsoils. Part 2. Modelling Carbon Turnover.” Wiley Online Library 59 (2): 400–413. https://doi.org/ 10.1111/j.1365-2389.2008.01026.x.
  17. Lal, R. 2004. “Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security.” Science 304 (5677): 1623–27. https://doi.org/10.1126 /SCIENCE.1097396.
  18. Lal, Rattan, Rattan Lal, Thomas Iivari, and John M. Kimble. 2003. “Soil Degradation in the United States.” Soil Degradation in the United States, September. https://doi.org/10.1201 /9780203496381/ Lefebvre, David, Adrian Williams, Jeroen Meersmans, Guy J.D. Kirk, Saran Sohi, Pietro Goglio, and Pete Smith. 2020. “Modelling the Potential for Soil Carbon Sequestration Using Biochar from Sugarcane Residues in Brazil.” Scientific Reports 10 (1): 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-020-76470-y.
  19. McFarquhar, G., Yang, P., Andreas Macke, and Baran, J. 2001. “A New Dynamical Subgrid Model for the Planetary Surface Layer. Part I: The Model and A Priori Tests.” Journal of the Atmospheric Sciences 59: 2458–78. https://doi.org/10.1175/1520-0469 (2002)059.
  20. Miller, A.J., Amundson, R., Burke, I.C., C Yonker - Biogeochemistry. 2004. “The Effect of Climate and Cultivation on Soil Organic C and N.” Springer 67(1): 57–72. https://doi.org/10.1023/B:BIOG. 0000015302.16640.a5.
  21. Rajeev, Akshay, Charu Singh, Sanjeev Kumar Singh, and Prakash Chauhan. 2021. “Assessment of WRF-CHEM Simulated Dust Using Reanalysis, Satellite Data and Ground-Based Observations.” Journal of the Indian Society of Remote Sensing, March, 1–15. https://doi.org/10.1007/s12524-021-01328-3.
  22. Semenov, M.A., Donatelli, M., Stratonovitch, P., Chatzidaki, E. and Baruth, B. 2010. “ELPIS: A Dataset of Local-Scale Daily Climate Scenarios for Europe.” Climate Research 44(1): 3–15. https://doi.org/10.3354/cr00865.
  23. Vanlauwe, Bernard, Job Kihara, Pauline Chivenge, Pieter Pypers, Ric Coe, and Johan Six. 2011. “Agronomic Use Efficiency of N Fertilizer in Maize-Based Systems in Sub-Saharan Africa within the Context of Integrated Soil Fertility Management.” Plant and Soil 339 (1): 35–50. https://doi.org/10.1007/S11104-010-0462-7.
  24. Washington-allen, Robert A, R.D Ramsey, Neil E. West, and Brien E Norton. 2008. “Quantification of the Ecological Resilience of Drylands Using Digital Remote Sensing” 13 (1).
  25. Zhao, Hewei, Xiangjun Chen, Guangzhen Wang, Yongfu Qiu, and Lin Guo. 2019. “Two-Dimensional Amorphous Nanomaterials: Synthesis and Applications.” 2D Mater. 6(3): 32002.
  26. Zhou, Xia, Mengya Wang, Shuo Fang, Xiao Liu, and Ping Liu. 2019. “Effect of Alkaline Black Liquor Recycling on Alkali Combined with Ozone Pretreatment of Corn Stalk.” Molecules 24 (15). https://doi.org/10.3390 /molecules24152836.