پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر محتوی کربن آلی خاک‌های مناطق جنگلی زاگرس میانی (استان لرستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
حمید رضا متین فر 1
علی اکبر شمسی پور 2
حدیث صادقی 3
1 استاد گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، لرستان، ایران
2 دانشیار آب و هواشناسی گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 کارشناس پژهشی، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران
10.30488/ccr.2024.475201.1243
چکیده
پایش مستمر میزان کربن آلی خاک یکی از نیازهای نظارت بر فرایند های زیست محیطی منجمله تغییرات اقلیمی واثرات آن بر اکوسیستم است. هدف تحقیق حاضر شناخت رابطه تغییر اقلیم و تغییر کاربری اراضی و تاثیر آن بر ترسیب کربن خاک­های زاگرس میانی است. پس از بررسی چشمی تصویر رنگی و مشاهدات میدانی، به روش تصادفی طبقه­بندی شده 180 محدوده دارای پوشش درخت مشخص و از هر نقطه تا عمق 20 سانتی­متری نمونه­های خاک برداشت و به آزمایشگاه منتقل و برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک اندازه­گیری شد. نتایج نشان‌دهنده افزایش سطوح فاقد پوشش گیاهی یا به عبارتی تغییر کاربری­های جنگلی و مرتعی به سطوح بدون پوشش است، این نتایج با روند تغییرات کاربری اراضی در منطقه منطبق می‌باشد. بطوری­که تغییرات سبزینگی و پوشش گیاهی در سطح استان متأثر از شرایط خشکسالی و ترسالی تضعیف یا تشدید می­شود. بطور کلی تغییر کاربری اراضی از جنگل و مرتع به اراضی فاقد پوشش گیاهی، تغییرات شاخص دمایی منتج از محاسبات تصاویر ماهواره­ای که نشان دهنده تنش در پوشش گیاهی به علت دما و خشکی بالا است و از طرف دیگر شاخص­های گیاهی هم بیان کننده کاهش سطوح دارای پوشش گیاهی هستند که منجر به کاهش زیست توده گیاهی و کاهش تولید ماده آلی در کاربری های تغییر یافته می‌گردد. بطورکلی با توجه به روند کاهش ترسیب کربن از 89 تن در هکتار به 50 تن در هکتار در بازه زمانی 30 ساله می‌توان انتظار داشت با سناریوی اقلیمی موجود و مدیریت فعلی منابع طبیعی وضعیت پوشش گیاهی منطقه فقیر و کاهش مقادیر ترسیب کربن ناشی از پوشش گیاهی در آینده قابل پیش‌بینی است.
کلیدواژه‌ها
تغییر اقلیم
زاگرس میانی
ترسیب کربن
کاربری اراضی
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the consequences of climate change on the organic carbon content of soils in the forest areas of Middle Zagros

نویسندگان English

Hamid Reza Matinfar 1
Aliakbar Shamsipour 2
Hadis Sadeghi 3
1 Professor, Soil Science and Engineering Department, Faculty of Agriculture and Natural resources, University of Lorestan, Lorestan, Iran
2 Associate Professor, Physical Geography Department, Faculty of Geography, University of Tehran, Tehran, Iran,
3 Research Expert, Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science (RIMAS), Tehran, Iran
چکیده English

Continuous monitoring of soil organic carbon is one of the needs of monitoring environmental processes, including climate change and its effects on the ecosystem. The aim of the current research is to know the relationship between climate change and land use change and its effect on carbon sequestration of the Middle Zagros soils. After field observations, 180 areas with specific tree cover were randomly classified and soil samples were taken from each point up to a depth of 20 cm and transferred to the laboratory and the chemical and chemical properties of the soil were measured. The results show an increase in the areas without vegetation cover, or in other words, the change of forest and pasture land use to areas without cover. These results are consistent with the trend of land use changes in the region. So that the changes of greenness and vegetation in the province are weakened or aggravated by drought conditions. In general, land use changes from forests and pastures to lands without vegetation, temperature index changes resulting from satellite image calculations, which show stress in vegetation due to high temperature and dryness. On the other hand, vegetation indexes also express the reduction of the areas with vegetation, which leads to the reduction of plant biomass and the reduction of organic matter production in changed uses. In general, considering the trend of reducing carbon sequestration from 89 tons per hectare to 50 tons per hectare in a 30-year period, it can be expected that with the existing climate scenario and the current management of natural resources, the surface of vegetation and carbon sequestration values ​​in the future decrease.

کلیدواژه‌ها English

climate change
Middle Zagros
carbon sequestration
land use
  1. اسمی­زاده، سعیده.، لندی، احمد.، متین­فر، حمیدرضا. (1402). استفاده از تصاویر ماهواره­ای و داداه­های طیفی در برآوردمقدار کربن آلی خاک در جنگل­های زاگرس میانی در خوزستان، علوم و تکنولوژی محیط زیست، 25 (1)، 95-106 . https://doi.org/22034/jest.2020.35742.4259
  2. بازگیر، مسعود و مظاهری، معصومه. (1398). تأثیر اقلیم و کاربری­های مختلف اراضی بر زیست‌توده و فعالیت­های میکروبی خاک، مجله جنگل ایران، 11 (2)، 179-194. https://www.ijf-isaforestry.ir/article_93405.html
  3. بازگیر، مسعود.، منتی، طاهره.، رستمی­نیا، محمود.، مهدوی، علی. (1399). زیست توده و فعالیت میکروبی خاک­های جنگلی بلوط در سه منطقه از استان ایلام، زیست شناسی خاک، 8 (2)، 155-164. 1001.1.23452536.1399.8.2.5.2 https://doi.org/
  4. پروانه، بهرو.، شیراوند، هنگامه و درگاهیان، فاطمه. (1394). پیش­بینی وضعیت خشکسالی استان لرستان طی دوره 2030-2011 با استفاده از ریزمقیاس نمایی 4 مدل گردش عمومی جو، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، 12 (45)، 1-14. https://journals.srbiau.ac.ir/article_9618.html
  5. جهانگیر، محمد حسین.، ساداتی نژاد، سید جواد و حقیقی، پارسا. (1397). پیش­بینی پارامترهای دمایی تحت مدل CanEMS2 (مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک لار)، ترویج و توسعه آبخیزداری،6 (22)، 45-52.https://www.wmji.ir/article_254778.html
  6. چوبه، سپیده.، فرخ­زاده، بهنوش و گودرزی، مسعود. (1396). پهنه­بندی اثرات تغییر اقلیم روی الگوی دمایی با استفاده از ریزمقیاس­نمایی داده­های مدل HadCM3(مطالعه موردی: استان اردبیل)، ترویج و توسعه آبخیزداری، 5 (16)، 17-23. https://www.wmji.ir/article_696842.html
  7. دارابی، حمید. (1397). اثر تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر شرایط بحرانی هیدرولوژیک دز حوزه آبخیز ماربره، استان لرستان. رساله دکتری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.
  8. رستمی، علی.، کرمی، مونا.، حیدری، مهدی. (1398). ترسیب کربن و رابطه آن با برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در خاک توده طبیعی بلوط و جنگل­کاری­های شهرستان ایلام، علوم و تکنولوژی محیط زیست، 10، 185-199.
  9. سپه­وند، هانیه.، فیضیان، محمد.، میرزایی تالارپشتی، رضا.، مولر، تورستن. (1399). مقایسه روش­های مختلف اندازه­گیری کربن آلی در کاربری­های مختلف خاک­های آهکی استان لرستان، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 34 (1)، 169-177. https://www.magiran.com/p2130928
  10. شیری، نیما.، حسینی، شعله و غفار زاده، حمیدرضا. (1393). بررسی پدیده تغییر اقلیم و تأثیرات آن بر کاربری اراضی طبیعی حوضه آبریز گرگان رود، محیط زیست طبیعی،67 (1)، 25-39. Doi: 22059/JNE.2014.50997
  11. شیراوند، هنگامه.، خالدی، شهریار.، بهزادی، سعید.، شکری سنجابی، حجت اله. (1399). پایش و ارزیابی تغییرات پوشش و زوال جنگلهای بلوط در استان لرستان با استفاده از تصاویر ماهوارهای و مدل BFAST، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 57، 265-280. https://doi.org/29252/jgs.20.57.265
  12. عطارد، پدرام.، بیرانوند.، سمیرا.، عسگری، محمد.، فنایی، نفیسه.، هاشم­زاده، مهدیه. (1400). اثرگذاری نوسانات بارندگی بر زوال جنگلهای ناحیه رویشی زاگرس در استان­های ایلام و لرستان، مجله جنگل ایران، انجمن جنگلبانی ایران، 2، 141-154. https://doi.org/ 22034/ijf.2021.136938
  13. عطارد، پدرام.، صادقی، محمد معین.، طاهری سرتشنیزی، فریدون.، ساروئی، سعید.، عباسیان، پریسا.، مسیح­پور، مهرنوش.، کردرستمی، فرشته.، دریکوندی، آرش. (1394). اثرگذاری عوامل اقلیمی وتبخیر وتعرق بر زوال جنگل­های زاگرس مرکزی در استان لرستان، تحقیقات حمایت و حفاظت جنگل­ها و مراتع ایران، 13، 2، 112-97. https://doi.org/ 22092/ijfrpr.2016.106018
  14. عباس­نیا، محسن.، طاوسی، تقی و خسروی، محمود. (1396). ارزیابی جامع تغییرات فصلی آینده دمای حداکثر ایران طی دوره گرم براساس مدل­های گردش عمومی جو، آمایش جغرافیایی فضا، 7 (25)، 121-134. https://gps.gu.ac.ir/article_54244.html
  15. عباس­نیا، محسن.، طاوسی، تقی.، خسروی، محمود و توروس، حسین. (1395). تحلیل دامنه عدم قطعیت تغییرات آینده دمای حداکثر روزانه بر روی ایران با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، اطلاعات جغرافیایی، 25 (97)، 43-30. https://doi.org/10.22131/sepehr.2016.20134
  16. متین­فر، جمیدرضا.، محمودزاده، حمید و فاریابی، آذر. (1397). برآورد مقدار ماده آلی خاک، با استفاده از داده­های طیفی و مدل­های آماری رگرسیون حداقل مربعات جزئی و رگرسیون مؤلفه اصلی، سنجش از دور و GIS ایران، 10 (2)، 15-32. https://gisj.sbu.ac.ir/article_96497.html
  17. متین فر، حمید رضا.، شمسی پور، علی اکبر و صادقی، حدیث. (1402). پایش خشکسالی اکولوژیک زاگرس میانی، سنجش از دور و GIS ایران، 15 (3)، 125-142. doi: 10.48308/gisj.2023.102804
  18. مصباح­زاده، طیبه.، میراکبری، مریم.، محسنی ساروی، محسن.، خسروی، حسن و مرتضایی فریزهندی، قاسم. (1397). ارزیابی کارایی مدل سری CMIP5 در شبیه­سازی و پیش­بینی پارامترهای اقلیمی بارندگی، دما و سرعت باد(مطالعه موردی: استان یزد)، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 50 (3)، 593-609. Doi:22059/JPHGR.2018.248177.1007156
  19. محمودزاده، حمید.، متین­فر، حمیدرضا و تقی­زاده مهرجردی، روح الله. (1399). رقومی سازی کربن آلی خاک با شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چند متغیره در استان کردستان، مدیریت خاک و تولید پایدار، 10 (4): 77-98. DOI: 10.22069/ejsms.2021.18090.1958
  20. مهدوی، علی و فلاح شمسی، رشید. (1391). تهیه نقشه تغییرات سطح جنگل با استفاده از عکس­های هوایی و تصاویر LISS-III ماهواره IRS (مطالعه موردی: شهرستان ایلام)، مجله پژوهش­های علوم و فناوری چوب و جنگل، 19 (1): 77-92. 1001.1.23222077.1391.19.1.5.6. Doi:
  21. میری، مرتضی.، زند، مهران.، رضیئی، طیب.، نوروزی، علی اکبر. (1400). بررسی اثرات خشکسالی هواشناسی بر خشکیدگی جنگل­های بلوط غرب ایران، مورد مطالعه (جنگل­های استان لرستان)، پژوهشهای اقلیم شناسی، 46، 1-16.
  22. نادری، سهراب.، گودرزی، مسعود و قدمی دهنو، محمد. (1396). اثر تغییر اقلیم بر پارامترهای اقلیمی در حوزه سیمره، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران،11 (39)، 70-76. Doi:‎1001.1.20089554.1396.11.39.2.0
  23. نگهدار صابر، محمدرضا.، دیداری، شهره.، پاکبرو، عباسی، علیرضا. (1399). ارزیابی خشکیدگی جنگل­های بلوط با استفاده از تصویر اسپات 6( مطالعه موردی: منطقه کهمره در استان فارس)، سنجش از دور و GIS ایران، 4، 1-18. https://doi.org/ 52547/gisj.12.4.1
  24. نیک­ پی، حسین و مؤمنی، مهدی. (1398). تأثیر پهنه­بندی اقلیمی و ارتفاعی بر همبستگی شاخص­های خشکسالی سنجش از دور با داده بارشی و معرفی شاخص­های محلی، سنجش از دور و GIS ایران، 11 (2)، 47-62. Doi: 52547/GISJ.11.2.47
  25. همایی، مهدی.، نوری میلاد و بنایان محمد. (1396). بررسی تغییرات تبخیر و تعرق مرجع طی سده­ی بیست­ویکم در برخی مناطق نیمه­خشک ایران، تحقیقات آب‌وخاک ایران، 48 (2)، 252-241. doi: 22059/IJSWR.2017.62578
  26. هوشیار، محمود.، سبحانی، بهروز و حسینی، اسعد. (1397). چشم­انداز تغییرات دماهای حداکثر ارومیه با اسفاده از ریزگردانی آماری خروجی مدل CanESM2، جغرافیا و برنامه­ریزی،22 (63)، 305-325.
  27. Baniya, B., Tang, Q., Xu, X., Haile, G & Chhipi-Shrestha, G. (2019). Spatial and Temporal Variation of Drought Based on Satellite Derived Vegetation Condition Index in Nepal from 1982–2015. Sensors 19(2), 430. https://doi.org/10.3390/s19020430.
  28. Das, B., Chakraborty, D., Kumar Singh, V., Das, D., Narayan Sahoo, R., Aggarwal, P., Dayesh Murgaokar, D., Prasad Mondal, B. (2023). Partial least square regression based machine learning models for soil organic carbon prediction using visible–near infrared spectroscopy. Geoderma Regional, 33, e00628. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2023.e00628
  29. Post, W.M., & Kwon, K.C. (2000). Soil carbon sequestration and land-use change: processes and potential. Global Change Biology, 6(3), 317-328. DOI:1046/j.1365-2486.2000.00308.x
  30. Reeves, J.B., McCarty, G.W., & Reeves, V.B. (2001). Mid-infrared diffuse reflectance spectroscopy for the Quantitative analysis of agricultural soils. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49 (2), 766–772. DOI:1021/jf0011283
  31. Shangguana, Z., Deng, L., Wang, G., & Liu, G. (2016). Effects of age and land-use changes on soil carbon and nitrogen sequestrations follo ng cropland abandonment on the Loess Plateau, China. Ecological Engineering, 90, 105-112. https://doi.org/ 10.1016/j.ecoleng.2016.01.086
  32. Vallejo-Villalta, I., Rodríguez-Navas, E., Márquez-Pérez, J. (2019), Mapping Forest Fire Risk at a Local Scale—A Case Study in Andalusia (Spain). Environments, 6 (3), 1-22. https://doi.org/10.3390/environments6030030
  33. Walkly, A., & Black, I.A. (1934).An Examination of Digestion Method for Determining Soil Organic Matter and a Proposed Modification of the Chromic Acid Titration. Soil Science Society of American Journal, 37, 29-38. http://dx.doi.org/10.1097/00010694-193401000-00003
  34. lding, LP., Bouma, J., & Goss, DW. (1994). Impact of spatial variability on interpretive modeling. In: Bryant, R.B., Arnold, R.W. (Eds.), Quantitative modeling of soil forming processes. SSSA Special Publication, Madison, 39, 61-75.
  35. Yin, R., Eisenhauer, N., Auge, H., Purahong, W., Schmidt, A., & Schädler, M. (2019). Additive effects of experimental climate change and land use on faunal contribution to litter decomposition. Soil Biology and Biochemistry, 131, 141-148. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.01.009
  36. Yu,P., Li, , Liu,S.,  Ding, Z.,  Zhang, A.,  Tang, X. (2022). The quantity and stability of soil organic carbon following vegetation degradation in a salt-affected region of Northeastern China. CATENA, 211, 105984. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105984.