Management of Natural Ecosystems

Management of Natural Ecosystems

Investigation of carbon sequestration in dominant plant and soil in two regions under livestock and wildlife grazing in Artemisia plain of Mehriz in Yazd Province

Document Type : Original Article

Authors
Samira Hossein Jafari 1
Majid Sadeghinia 2
1 Assistant Professor, Department of Nature Engineering and Medicinal Plants, Faculty of Agriculture, Torbat Heydarieh University, Torbat Heydarieh, Iran.
2 Associate Professor, Department of Nature Engineering, Faculty of Agriculture & Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran.
10.22034/emj.2024.717349
Abstract
According to extent of rangelands and their role in capturing and storing atmospheric carbon dioxide, the present research has been investigated. Carbon sequestration between two regions under livestock and wildlife grazing in the plain areas of Mehriz in Yazd province. For this purpose, in order to determine the level of steppe desert vegetation in two wildlife and livestock grazing sites, sampling of this dominant plant and soil in each of these areas was done in a systematic random way. Sampling of 30 dominant species was done in simple steppe and after cutting the aerial organs (leaves and stems) and roots, they were weighed. Along with plant sampling in each plot, soil samples were collected to the depth of 50cm   near the plants. In laboratory, the organic carbon percentage of plant and soil samples was determined Data analysis was done in SPSS software. The results showed that aerial biomass carbon sequestration in both wildlife (7.56 kg/ha) and livestock (6.90 kg/ha) sites had a significant increase compared to underground biomass and stem had the highest amount (p<0.01). The amounts of root carbon storage in wildlife and livestock sites were obtained as 3.61 kg/ha and 3.47 kg/ha, respectively. Also, the amounts of carbon sequestration of plant organs in the area under livestock grazing was lower than that of wildlife. In wildlife site, the amounts of carbon storage in aerial, underground and total plant biomass were 7.56 kg/ha, 3.61 kg/ha and 11.17 kg/ha, respectively, while in livestock site was 6.91 kg/ha, 3.47 kg/ha and10.37 kg/ha. About the soil, also a significant decrease in the amount of carbon sequestered in livestock site (6.76 tons/ha)) was observed compared to wildlife site (10.33 tons/ha). So, Therefore, unprincipled and excessive livestock grazing can be introduced as an important factor in reducing carbon sequestration in the region.
Keywords
carbon sequestration
livestock grazing
wildlife
Artemisia sieberi
Mehriz
Subjects
آذرنیوند، ح. (1382). بررسی خصوصیات گیاه‌شناسی و اکولوژیک دو گونه درمنه دشتی و کوهی در دامنه جنوبی البرز. رساله دکتری مرتعداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، 188 ص.
آذرنیوند، ح.، جنیدی جعفری، ح.، زارع چاهوکی، م. ح.، جعفری، م.، و نیکو، ش. (1388). بررسی اثر چرای دام بر ترسیب کربن و ذخیره ازت در مراتع با گونه درمنه دشتی (Artemisia sieberi) در استان سمنان. مرتع، (4)3، 610- 590.
احمدی، ح.، حشمتی، غ.، و ناصری، ح. ر. (1393). پتانسیل ترسیب کربن خاک در اراضی بیابانی تحت اثر دوگونه تاغ و سوف (مطالعه موردی: آران و بیدگل). اکوسیستم بیابان، (5)3، 29-36.
افتخاری، ع. ر.، فرحپور، م.، ارزانی، ح.، و عبداللهی، ج. (1388). بررسی و مقایسه گونه‌های مورد چرای دام اهلی (گوسفند و بز) و وحشی (آهو) در مراتع استپی منطقه پشتکوه استان یزد. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 47 ، 379-367.
باقری، ا.، مصداقی، م.، و امیرخانی، م. (1387). مقایسه پوشش گیاهی مراتع تحت قرق، چرای آهو و گوسفند در پارک ملی گلستان و مناطق همجوار. پژوهش و سازندگی، 80، 93-83.
بردبار، ک. (1383). بررسی توان ذخیره کربن در جنگل کاری‌های اکالیپتوس و آکاسیای استان فارس. رساله دکتری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی تهران، واحد علوم و تحقیقات، تهران،‌ 158 ص.
تمرتاش، ر.، طاطیان، م. ح.، و یوسفیان، م. (1391). تاثیر گونه‌های رویشی مختلف در ترسیب کربن در مراتع جلگه‌ای میانکاله. محیط شناسی، (62)38، 54- 45.
جعفری حقیقی، م. (1382). روش‌های تجزیه خاک، نمونه‌برداری و تجزیه‌های مهم فیزیکی و شیمیایی با تاکید بر اصول تئوری و کاربردی. ساری: انتشارات ندای ضحی، 236 ص.
دیانتی تیلکی، ق. ع.، نقی پور برج، ع. ا.، توکلی، ح.، حیدریان آقاخانی، م.، و افخم الشعرا، م. ح. (1388). تاثیر قرق بر میزان ترسیب کربن خاک و زیتوده گیاهی در مراتع نیمه خشک استان خراسان شمالی. مرتع، (4)3، 679- 668.
عبدی، ن. (1384). برآورد ظرفیت ترسیب کربن توسط جنس گون (زیرجنس Tragacanth) در استان‌های مرکزی و اصفهان. رساله دکتری علوم مرتع، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، 194 ص.
عطائیان، ب.، کرمی، ف.، اخضری، د. و کیانی، گ. (1402). مقایسه پارامترهای پوشش گیاهی، عناصر خاک و ذخیره کربن آلی گیاه و خاک در مراتع کوهستانی تحت مدیریت قرق و چرا (مطالعه موردی: اسدآباد همدان). مرتع، (2)17، 262-247.
علی خانی، ا.، و احمدی، م. ر. (1391). طرح مرتعداری مرتع تابستانه سرو، ارنان، کمال آباد، اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان یزد، 40 ص.
علی‌زاده، م.، مهدوی، م.، و مهدوی، س. خ. (1388). اثرات مدیریت قرق و چرا بر میزان ترسیب کربن گونه درمنه دشتی (مطالعه موردی: مراتع استپی رود شور ساوه). اکوفیزیولوژی گیاهی، (3)1، 100-89.
علی‌زاده، م.، مهدوی، م.، جوری، م. ح.، مهدوی، س. خ.، و ملک پور، ب. (1390). برآورد مقدار ترسیب کربن خاک در مراتع استپی (مطالعه موردی: مراتع استپی رود شور ساوه). مرتع، (2)5، 170- 163.
فروزه، م. ر.، حشمتی، غ.، قنبریان، غ.، و مصباح، س. ح. (1387). مقایسه توان ترسیب کربن سه گونه بوته‌ای گل آفتابی، سیاه گینه و درمنه دشتی در مراتع خشک ایران (مطالعه موردی: دشت گربایگان فسا). محیط شناسی، (46)34، 72- 65.
محمودی طالقانی، ع. (1386). برآورد میزان ترسیب کربن خاک در جنگل های تحت مدیریت (جنگل گنبد در شمال کشور). تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، (3)15، 252- 241.
مصداقی، م. (1382). مرتعداری در ایران. مشهد: انتشارات آستان قدس رضوی، 333 ص.
مهندسین مشاور جامع ایران. (1381). طرح مدیریت منطقه حفاظت شده کالمند بهادران. 14 جلد، (بخش پوشش گیاهی) 180 ص.
میرسنجری، م. (1383). ارزش‌گذاری محیط زیست در مراتع، جنگل و مرتع، 64، 62- 56.
Allard, V., Soussana, J. F., Falcimagne, R., Berbigier, P., Bonnefond, J. M, Ceschia, E., Dhour, P., Henault, C., Laville, P., Martin, C., and Pinares-Patino, C. (2007). The role of grazing management for the net biome productivity and greenhouse gas budget (CO2, N2O and CH4) of semi-natural grassland. Agriculture, Ecosystems & Environment, 121(1-2), 47-58.
Denboba, M. A. (2022). Grazing management and carbon sequestration in the Dry Lowland Rangelands of Southern Ethiopia. Sustainable Environment, 8(1), 2046959.
Derner, J. D., and Schuman, G. E. (2007). Carbon sequestration and rangelands: A synthesis of land management and precipitation effects. Journal of Soil and Water Conservation, 62 (2), 77- 85.
Froozeh, M. R., and Mirzaali, E. (2006, February). The effects of enclosure on carbon sequestration in the dominant species and soil surface in saline range lands. A case study of Gomishan rangelands. In The 8th International Conference on Development of Dry lands, Beijing, China (pp. 35-36).
Gao, Y. H., Luo, P., Wu, N., Chen, H., and Wang, G. X. (2007). Grazing intensity impacts on carbon sequestration in an Alpine meadow on the eastern Tibetan Plateau. Agricultural and Biological Sciences, 3(6), 642- 647.
Godde, C. M., de Boer, I. J. M., Ermgassen, E. Z., Herrero, M., van Middelaar, C. E., Muller, A., Roos, E., Schader, Ch., Smith, P., Zanten, H. H. E., and Garnett, T. (2020). Soil carbon sequestration in grazing systems: managing expectations. Climatic Change, 161(3), 385-391.
Han, G., Hao, X., Zhao, M., Wang, M., Ellert, B. H., Willms, W., and Wang, M. (2008). Effect of grazing intensity on carbon and nitrogen in soil and vegetation in a meadow steppe in Inner Mongolia. Agriculture, Ecosystems & Environment, 125(1-4), 21-32.
Hill, M. J., Braaten, R., and Mckeon, G. M. (2003). A scenario calculator for effects of grazing land management on carbon stocks in Australian rangelands. Environmental Modeling & Software, 18 (7), 627- 644.
INDUFOR. (2002). Assessing forest based carbon sinks in the Kyoto protocol. Forest Management and carbon sequestration, Discussion Paper, 115 p.
Izaurralde, R. C., Williams, J. R., Post, W. M., Thomson, A. M., McGill, W. B., Owens, L. B., and Lal, R. (2007). Long-term modeling of soil C erosion and sequestration at the small watershed scale. Climatic Change, 80, 73-90.
Li, Ch., Hao, X., Zhao, M., Han, G., and Willms, W. D. (2008). Influence of historic sheep grazing on vegetation and soil properties of a Desert Steppe in Inner Mongolia. Agriculture, Ecosystems and Environment, 128, 109- 116.
Lin, Y., Hong, M., Han, G., Zhao, M., Bai, Y., and Chang, S. X. (2010). Grazing intensity affected spatial patterns of vegetation and soil fertility in a desert steppe. Agriculture, Ecosystems and Environment, 138, 282- 292.
Lv, J., Chi, Y., Zhao, C., Zhang, Y., and Mu, H. (2019). Experimental study of the supercritical CO2 diffusion coefficient in porous media under reservoir conditions. Royal Society open science, 6(6), 181902.
MacDicken, K.G. (1997). A guide to monitoring carbon storage in forestry and agroforestry projects, Winrock International Institute for Agricultural Development, Forest Carbon Monitoring Program.
Mcdonald, S. E., Badgery, W., Clarendon, S., Orgill, S., Sinclair, K., Meyer, R., Butchart, D. B., Eckard, R., Rowlings, D., Grace, P., Doran-Browne, N., Harden, S., Macdonald, A., Wellington, M., Pachas, A. N. A., Eisner, R., Amidy, M., and Harrison, M. (2023). Grazing management for soil carbon in Australia: a review. Journal of Environmental Management, 347, 119146.
Piñeiro, G., Paruelo, J. M., Jobbágy, E. G., Jackson, R. B., and Oesterheld, M. (2009). Grazing effects on belowground C and N stocks along a network of cattle exclosures in temperate and subtropical grasslands of South America. Global Biogeochemical Cycles, 23(2).
Rees, R. M., Bingham, I. J., Baddeley, J. A., and Watson, C. A. (2005). The role of plants and land management in sequestering soil carbon in temperate arable and grassland ecosystems. Geoderma, 128(1-2), 130-154.
Schuman, G. E., Janzen, H. H., and Herrick, J. E. (2002). Soil carbon dynamics and potential carbon sequestration by rangelands. Environmental pollution, 116(3), 391-396.
Sheresta, G., Stahl, P. D., Munn, L. C., Pendall, E. G., Vance, G. F., and Zhang, R. (2005). Soil carbon and microbial biomass carbon after 40 years of grazing exclusions in semi-arid sagebrush steppe of Wyoming. Arid Lands, 58, 1- 9.
Sheresta, G., and Stahle, P. D. (2008). Carbon accumulations and storage in semiarid sagebrush steppe effect of long-term exclusions. Agricultural, Ecosystem and Environment, 125, 173- 181.
Sun, D. S., Wesche, K., Chen, D. D., Zhang, S. H., Wu, G. L., Du, G. Z., and Comerford, N. B. (2011). Grazing depresses soil carbon storage through changing plant biomass and composition in a Tibetan alpine meadow. Plant Soil Environment, 57 (6), 271-278.
Su-Yong, Z., and Zhao, H. L. (2003). Influences of grazing and exclosure on carbon sequestration in degraded sandy grassland. Inner Mongolia, North China. New Zealand Journal of Agricultural, 46(4), 321-328.
Tang, Y. (2023). Impact of livestock grazing management on carbon stocks: a case study in sparse elm woodlands of semi-arid lands. PeerJ, 22, e 16629.
Thomson, A. M., Lzaurralde, R. C., Smith, S. J., and Clarke, L. E. (2008). Integrated estimates of global terrestrial carbon sequestration. Global Environmental Change, 18, 192- 203.
UNDP. (2000). Carbon sequestration in the desertified rangelands of Hossein Abad, through community based management. program coordination, 4, 1- 7.
Van, G., du Toit, N., Snyman, H. A., and Malan, P. J. (2008). Physical impact of grazing by sheep in the Nama Karoo subshrub/grass rangeland of South Africa on litter and dung distribution. South African Journal of Animal Science, 38 (4), 326-330.
William, E. (2002). Carbon dioxide fluxes in a semiarid environment with high carbonate soils. Agricultural and Forest Meteorology, 116, 91- 102.
Yong, Z. S., Ha, Z., and Tong, H. Z. (2003). Influences of grazing and exclosure on carbon sequestration in degraded sandy grassland, Inner Mongolia, North China. Agricultural Research, 46, 321- 328.
Yong-Zhong, S., Yu-Lin, L., Jian-Yuan, C., and Wen-Zhi, Z. (2005). Influences of continuous grazing and livestock exclusion on soil properties in a degraded sandy grassland, Inner Mongolia, northern China. CATENA, 59(3), 267- 278.
Zellweger, F., Flack-Prain, S., Footring, J., Wilebore, B., and Willis, K. J. (2022). Carbon storage and sequestration rates of trees inside and outside forests in Great Britain. Environmental Research Letters, 17 (7), 074004.

  • Receive Date 26 August 2024
  • Revise Date 12 October 2024
  • Accept Date 14 October 2024