بررسی مقایسه‌ای تأثیر آتش‌سوزی و تغییر کاربری بر تجزیه کربن آلی خاک در بخش اندازه خاکدانه در جنگل-های بلوط زاگرس شمالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی، گروه علوم و مهندسی خاک دانشده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

10.22069/jwsc.2020.17875.3345

چکیده

سابقه و هدف: آتش‌سوزی و تغییر کاربری جنگل‌ها به‌دلیل نقش قابل توجه در تخریب محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی به یکی از نگرانی‌های قابل توجه جهانی تبدیل شده است. در این میان، خاک جنگل‌ها به‌دلیل دارا بودن ماده آلی نسبتاً بالا و ساختمان مناسب همواره مورد توجه بوده است. اما آتش‌سوزی و تغییر در مدیریت کاربری این زیست‌بوم‌ها و اعمال خاک‌ورزی اثرات زیان‌بار زیادی بر ساختمان خاک و از دست رفتن ماده آلی آن‌ها داشته است. لذا این پژوهش اثر آتش‌سوزی و تغییر کاربری زمین به تاکستان بر میزان کربن آلی خاک و نرخ تجزیه آن در بخش اندازه خاکدانه در یک جنگل بلوط در زاگرس شمالی را مورد بررسی قرار می‌دهد.
مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش خاک (عمق 5-0 سانتی‌متری) از یک جنگل دست‌نخورده از زیر تاج و بیرون تاج درختان برداشته شد، تیمار دوم بخش دیگری از این جنگل بود که سه سال پیش آتش‌سوزی در آن رخ داده بود، نمونه‌های خاک از محل‌های با شدت سوختگی ضعیف، متوسط و شدید برداشته شد. تیمار سوم بخش دیگری از این جنگل بود که 30 سال قبل به تاکستان تبدیل شده بود که در این کاربری نیز نمونه‌های خاک از زیر تاج و بیرون تاج درختان برداشته شد. نمونه‌های خاک هوا خشک شدند و به روش الک خشک به خاکدانه‌های 8-2، 2-1، 1-25/0 و 25/0 > میلی‌متر تفکیک شدند و مقدار کربن آلی هر بخش از خاکدانه‌ها تعیین شد. سپس هر اندازه خاکدانه در رطوبت 70 درصد ظرفیت زراعی در چرخه‌های دمایی از 5 تا °C 35 با فاصله دمایی °C 5 انکوباسیون شد و میزان تنفس پایه خاک پس از گذشت 2 روز از انکویاسیون در هر نقطه دمایی اندازه‌گیری شد. سپس میزان نرخ تجزیه کربن آلی در هر اندازه خاکدانه از شیب معادله میزان دی‌اکسیدکربن متصاعد شده در مقابل دمای متناظر با آن در هر چرخه دمایی به دست آمد.
یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که تغییر کاربری و آتش‌سوزی به ویژه نوع شدید آن سبب تخریب چشم‌گیر خاکدانه‌های درشت و افزایش خاکدانه‌های ریز می‌شود. به گونه‌ای که بیشترین و کمترین میزان خاکدانه‌های درشت (mm 8-2) به ترتیب در کاربری‌های زیر تاج جنگل (6/61%) و زیر تاج تاکستان (1/11%) به دست آمد، در حالی‌که بیشترین و کمترین میزان خاکدانه‌های ریز (25/0 > میلی‌متر) به ترتیب در تیمارهای زیر تاج تاکستان (4/12%) و زیر تاج جنگل (7/5%) به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که در همه‌ی تیمارهای مورد بررسی با کاهش اندازه خاکدانه‌ها میزان کربن آلی خاک افزایش یافت. در مقایسه با جنگل دست‌نخورده، تغییر کاربری سبب کاهش چشم‌گیر کربن آلی خاک شده بود، در حالی‌که تغییراتی در میزان این شاخص در تیمارهای آتش‌سوزی مشاهده نشد. همچنین نتایج نشان داد که در همه‌ی تیمارهای مورد بررسی با کاهش اندازه خاکدانه میزان نرخ تجزیه کربن آلی افزایش یافت و این شاخص در کاربری‌های مورد بررسی از روند مقابل پیروی کرد: زیر تاج جنگل (2/7) > آتش‌سوزی شدید (4/5) ≥ بیرون تاج جنگل (2/5) > آتش‌سوزی متوسط (7/4) > آتش‌سوزی ضعیف (9/2) > زیر تاج تاکستان (4/1) > بیرون تاج تاکستان (4/0).
نتیجه‌گیری: در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد که اثر30 سال تغییر کاربری در تخریب خاکدانه‌های خاک بیشتر از یک بار آتش-سوزی حتی از نوع شدید آن است، اما اثر یک بار آتش‌سوزی در تخریب خاکدانه‌های خاک بسیار بیشتر از یک سال تغییر کاربری است. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که کاربری‌های با مقدار ماده آلی فراهم و قابل تجزیه بیشتر (زیر تاج جنگل و آتش‌سوزی شدید) نسبت به تغییر کاربری (زیر تاج و بیرون تاج تاکستان) در مقابل تغییرات اقلیم آسیب‌پذیرتر بوده و گرمایش زمین را بیشتر تشدید می-کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative study of the effects of wildfire and land use change on soil organic carbon decomposition rate in aggregate size fraction in the Northern Zagros Oak Forest

نویسندگان [English]

  • Zahed Sharifi 1
  • Nahid Azadi 2
1 Department of Soil Science, College of Agriculture, University of Kurdistan Sanandaj, Iran
2 Department of Soil Science, College of Agriculture, University of Kurdistan , Sanandaj, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Forest fires and land use change have become a major global concern due to their significant role in environmental degradation and climate change. Meanwhile, the soil of forests and pastures has always been considered due to its relatively high organic matter and suitable structure. But fires and changes in the management of these ecosystems and the application of tillage have had detrimental effects on soil structure and loss of organic matter of the natural ecosystems. Therefore, this study investigates the effect of wildfires and land use change to vineyard on soil organic carbon (SOC) content and its soil organic carbon decomposition rate (SDR) in aggregate size fraction in an Oak Forest in Northern Zagros.
Materials and Methods: For this purpose, topsoil (0-5 cm depth) was sampled in a natural oak forest from both inside (FI) and outside (FO) sprout clumps, a portion of the forest burned three years earlier from areas undergone high (BHI), moderate (BMI), or low (BLO) severity, and a vineyard planted thirty years earlier in place of the forest from both under the foliage of vines (VI) and outside it (VO). All soil samples were air-dried and sieved to obtain four aggregate size fractions (8–2, 2–1, 1–0.25, and Results: The results of this study showed that cultivation and fire, especially its severe type, cause significant damage to large aggregates and increase the fine aggregates. So that, the highest and lowest amounts of coarse aggregates (2–8 mm) were obtained in FI (61.6%) and VI (11.1%) treatments, respectively. Whereas, the highest and lowest amounts of fine aggregates (< 0.25 mm) were obtained in VI (12.4%) and FI (5.7%) treatments, respectively. The results also showed that in all the studied treatments, the amount of SOC increased with decreasing of the soil aggregates size. Furthermore, in compared to the virgin forest, cultivation in the vineyard resulted in a significant reduction in SOC, while no changes in this parameter were observed in the fire treatments. The results also showed that in all the studied treatments, the amount of SDR index increased with decreasing of the soil aggregates size and this index followed the trend: FI (7.2) > BHI (5.4) > FO (5.2) > BMI (4.7) > BLO (2.9) > VI (1.4) > VO (0.4).
Conclusion: Overall, thirty years of farming were more impacting on soil aggregates degradation than a single fire, although severe; nevertheless, severe fire appears to have been much more impacting on soil aggregates degradation than every single yearly plowing. The results also showed that the SDR in soils that are rich in organic matter (FI and BHI) could be more sensitive to warming and intensify global warming more strongly than arable lands (VI and VO).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wildfire
  • Land use changes
  • Aggregates
  • Organic carbon decomposition rate