مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

مقایسه میزان ترسیب کربن خاک بین سه رویشگاه‌ با غالبیت Festuca ovina، Astragalus gossypinusو Dactylis glomerata در مراتع پشتکوه ساری، استان مازندران، شمال ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد رشته مدیریت مرتع، گروه مرتعداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران.
2 دانشیار، گروه مرتعداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران.
10.22034/emj.2026.2093785.1185
چکیده
ترسیب کربن خاک یکی از مهم‌ترین شاخص‌های سلامت اکوسیستم‌های مرتعی است و نقش مهمی در کاهش غلظت دی‌اکسیدکربن اتمسفر دارد. این پژوهش با هدف مقایسه میزان ترسیب کربن خاک در سه رویشگاه مرتعی شامل دو علفزار با گونه‌های غالب Festuca ovina و Dactylis glomerata و یک بوته‌زار با گونه غالب Astragalus gossypinus در مراتع پشتکوه چهاردانگه استان مازندران و بررسی همبستگی آن با درصد تاج‌پوشش کل و کربن آلی خاک انجام شد. نمونه‌برداری به روش سیستماتیک- تصادفی و با برداشت ۲۷ نمونه خاک از عمق ۳۰ سانتی‌متری (۹ نمونه در هر رویشگاه) انجام و داده‌ها با تحلیل واریانس یک‌طرفه، آزمون توکی و ضریب همبستگی پیرسون تجزیه‌وتحلیل شدند. میزان ترسیب کربن در رویشگاه‌های F. ovina و D. glomerata به‌ترتیب ۹۴۷۷۴۸ و ۸۵۶۱۰۸ کیلوگرم در هکتار بود که به‌طور معنی‌داری از رویشگاه A. gossypinus (۳۰۹۸۵۶ کیلوگرم در هکتار) بیشتر بود (0/05>P) همچنین درصد کربن آلی خاک در دو علفزار (2 و 2/01 درصد) به‌طور معنی‌داری بیشتر از بوته‌زار (0/64 درصد) بود. درصد تاج‌پوشش کل در رویشگاه‌های D. glomerata، F. ovina و A. gossypinus به‌ترتیب 87/89، 68/33 و 45/11 درصد و درصد لاشبرگ به‌ترتیب 2/33، 0/56 و 2/67 درصد به‌دست آمد. همبستگی مثبت و قوی بین ترسیب کربن و کربن آلی خاک (0/941=r) و نیز بین کربن آلی خاک و تاج‌پوشش کل (0/714=r) مشاهده شد. با وجود بیشتر بودن درصد لاشبرگ سطحی در بوته‌زار، این رویشگاه کمترین میزان ترسیب کربن و و درصد کربن آلی خاک را داشت که نشان می‌دهد ترسیب کربن در خاک رویشگاه‌ها تنها به مقدار لاشبرگ وابسته نیست و کیفیت لاشبرگ، ویژگی‌های سیستم ریشه‌ای گونه‌های غالب و شرایط فیزیکی و زیستی خاک نیز در آن نقش دارند. در مجموع، در منطقه مورد مطالعه، رویشگاه‌های علفزار با غالبیت D. glomerata و F.ovina به علت برخورداری از درصدتاج‌پوشش کل بیشتر، ورودی بالاتر مواد آلی و کربن از اندام‌های هوایی و زیرزمینی، چرخه فعال ریشه و احتمالاً تفاوت در کیفیت و سرعت تجزیه لاشبرگ و حفاظت بهتر بخشی از کربن در ساختار خاک، ظرفیت بیشتری برای ذخیره و ترسیب کربن خاک نسبت به بوته‌زار A. gossypinus داشتند و می‌توانند نقش مؤثرتری در بهبود کیفیت خاک و پایداری اکوسیستم‌های مرتعی ایفا کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Comparison of Soil Carbon Sequestration Among Three Rangeland Communities Dominated by Astragalus gossypinus, Festuca ovina, and Dactylis glomerata in the Poshtkuh Rangelands of Sari, Mazandaran Province, Northern Iran

نویسندگان English

Fariborz Farhadpour 1
Ghasemali Dianati Tilaki 2
Mehdi Abedi 2
1 M.Sc. Graduate in Rangeland Management Department of Rangeland Management, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran.
2 Associate Professor, Department of Rangeland Management, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran.
چکیده English

Soil carbon sequestration is one of the most important indicators of rangeland ecosystem health and plays a significant role in reducing atmospheric carbon dioxide concentrations .This study was conducted to compare the amount of soil carbon sequestration among three rangeland sites, including two grasslands dominated by Festuca ovina and Dactylis glomerata and one shrubland dominated by Astragalus gossypinus, in the Poshtkuh rangelands of Chahardangeh District, Mazandaran Province, and to examine its correlation with total canopy cover percentage soil organic carbon. Soil sampling was conducted using a systematic-random method, and with 27 soil samples collected to a depth of 30 cm (nine samples per site) and the Data were analyzed using one-way ANOVA, Tukey's test, and Pearson correlation coefficient. Soil carbon sequestration in the F. ovina and D. glomerata sites was 947,748 and 856,108 kg ha⁻¹, respectively, which were significantlyhigher than in the A. gossypinus site (309,856 kg ha⁻¹; P < 0.05). The percentage ofSoil organic carbon in the two grasslands (2.00 and 2.01%) was also significantly higher than in the shrubland (0.64%). The percentages of Total canopy cover in the D. glomerata, F. ovina, and A. gossypinus sites were 87.89%, 68.33%, and 45.11%, respectively, and the litter cover percentages were2.33%, 0.56%, and 2.67%, respectively. A strong positive correlation was observed between soil carbon sequestration and soil organic carbon (r= 0.941), and as well as between soil organic carbon and total canopy cover (r= 0.714)..Despite its greater litter coverpercentage,, the shrubland had the lowest soil carbon sequestration and soil organic carbonpercentage, indicating that soil carbon sequestration in the rangeland sites depends not only on litter quantity but also on litter quality, the root-system characteristics of the dominant species, and soil physical and biological properties. Overall, in the study area, grassland sites dominated by D. glomerata and F. ovina had a greater capacity for storing and sequestering soil carbon than A. gossypinus shrublands, due to their higher total canopy cover percentage, higher input of organic matter and carbon from aerial and terrestrial organs, active root cycles, and possibly differences in the litter quality and decomposition rates and better preservation of some of the organic carbon in the soil structure and They could play a more effective role in improving soil quality and the sustainability of rangeland ecosystems.

کلیدواژه‌ها English

Grassland
Litter
Shrubland
Soil organic carbon
Total canopy cover
Rangeland
آذرمی‌آتاجان، ف.، و رستم‌پور، م. (۱۴۰۴). مقایسه کربن آلی، نیتروژن کل و نسبت کربن به نیتروژن (C/N) خاک رویشگاه‌های مرتعی و بیابانی استان خراسان جنوبی. روابط خاک و گیاه، (2)16، 38-21.
حسن‌نژاد، م.، تمرتاش، ر.، و طاطیان، م. (1393). مقایسۀ میزان ترسیب کربن در گونۀ‌‌‌‌ گون پنبه‌‌ای (Astragalus gossypinus) و علف باغ (Dactylis glomerata) در مناطق کوهستانی هزارجریب بهشهر. محیط‌شناسی، (1)40، 38-29.
رستم‌پور، م.، یاری، ر.، و میرمیران، م. (1403). میزان ترسیب کربن خاک چند گونه گیاهی در مناطق بیابانی خراسان. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، (4)31، 344-334.
رمضانی، س.، و قاسمی آقباش، ف. (1403). ارزیابی رویکرد فضا برای زمان برای بررسی اثرهای افزایش درجه حرارت بر تجزیه لاشبرگ‌ها. پـژوهش و توسعه جنگل، (1)10، 165-149.
زاهدی امیری، ق.، و ضرغام، ن. (۱۳۹۷). ترسیب کربن در بوم‌سازگان‌های زمینی. تهران: انتشارات دانشگاه تهران، ۵۲۴ص.
سعادت، ن.، و دیانتی تیلکی، ق. (1399). بررسی نسبت لگوم به گراس و برخی مشخصه‌های خاک در چهار تیپ گیاهی (مطالعه موردی: مراتع پشتکوه کیاسر). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.
صابری، م.، کریمیان، و.، و شهریاری، ع. (1405). ارزیابی تنوع فلورستیک و ذخیره‌سازی کربن در خاک و زیتوده گونه‌های غالب مرتعی و نقش آن‌ها در پایداری اکولوژیکی. جغرافیا و پایداری محیط، (1)16، 46-29.
صادقی، م.، محمد اسمعیلی، م.، طهماسبی، ا.، و صادقی، م. (1404). بررسی تخصیص عناصر در اندام هوایی، لاشبرگ و ریشه برخی از گونه‌های گرامینه. حفاظت زیست بوم گیاهان، (2)13، 184-174.
عرفانزاده، ر.، و معتمدی، ج. (1392). اثر شیب و نوع پوشش گیاهی بر میزان ترسیب کربن خاک در مراتع خشک و نیمه خشک شمال غرب ایران (مطالعه موردی: مراتع خانقاه سرخ ارومیه). آب و خاک، (4)27، 711-703.
قاسمی آقباش، ف.، و بیرانوند، م. (۱۴۰۰). اثر کیفیت لاشریزه و شاخص مزیت تجزیه خانگی آن بر فرایند تجزیه لاشبرگ‌های عرعر و کاج سیاه. جنگل ایران، (۳)۱۳، 332-319.
قربانی، ا.، معمری، م.، عباسی خالکی، م.، لازمی زارع، س.، بقایی، م.، هاشمی مجد، ک.، بدرزاده، م.، و بهرامی، ب. (1403). تعیین تغییرات ترسیب کربن و برخی خصوصیات خاک در گرادیان ارتفاعی مراتع شمال سبلان. مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، (1)4، 150-135.
مرادزاده، و.، قربانی، ا.، شام‌اسبی، ل.، معمری، م.، حزباوی، ز.، تیمورزاده، ع.، و بهتری، ب. (1404). شناسایی الگوهای ترسیب کربن تحت تاثیر ویژگی‌های مختلف اقلیمی، خاکی و پستی و بلندی در مراتع شمال سبلان. مرتع و آبخیزداری، (4)78، 512-491.
مهدوی، س. خ.، سوری، م.، و چوپانیان، ا. (1394). اثرات عوامل فیزیوگرافی بر توان ترسیب کربن خاک در تیپ‌های گیاهی Astragalus gossypinus و Astragalus parrowianus (مطالعه موردی: مراتع کوهستانی استان کرمانشاه). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، (2)22، 297-289.
نظری، ن.، عبدی، ن.، و روانی، ج. (1395). مقایسه پارامترهای درصد کربن آلی خاک، مقدار کربن آلی خاک و کل ترسیب کربن خاک در تیپ‌های گیاهی حوزه آبخیز ظهیرآباد. پنجمین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، تیر 1395.
یوسفی، ز.، جعفریان، ز.، حجتی، م.، و طیبی، م. (1394). روند تجزیه لاشبرگ در گونه جاشیر (. Prangos ferulaceae) با استفاده از تکنیک کیسه لاشبرگ در ایستگاه حسین آباد استان فارس. حفاظت زیست بوم گیاهان، (7)3، 144-129.
Abdalla, M., Hastings, A., Chadwick, D.R., Jones, D.L., Evans, C.D., Jones, M.B., Rees, B., and Smith, P. (2018). Critical review of the impacts of grazing intensity on soil organic carbon storage and other soil quality indicators in extensively managed grasslands. Agriculture, Ecosystems & Environment, 253, 62-81.
Anderson, D.W., and Coleman, D.C. (1985). The dynamics of organic matter in grassland soils. Journal of Soil and Water Conservation, 40(2), 211-216.
Bontti, E.E., Decant, J.P., Munson, S.M., Gathany, M.A., Przeszlowska, A., Haddix, M. L., ... and Harmon, M.E. (2009). Litter decomposition in grasslands of central North America (US Great Plains). Global Change Biology, 15(5), 1356-1363.
Chen, S., Wang, W., Xu, W., Wang, Y., Wan, H., Chen, D., ... and Bai, Y. (2018). Plant diversity enhances productivity and soil carbon storage. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(16), 4027-4032.
Conant, R.T., Paustian, K., and Elliott, E.T. (2001). Grassland management and conversion into grassland: effects on soil carbon. Ecological Applications,11(2), 343-355.
Conant, R.T., Cerri, C.E., Osborne, B.B., and Paustian, K. (2017). Grassland management impacts on soil carbon stocks: a new synthesis. Ecological Applications, 27(2), 662-668.
Cotrufo, M.F., Wallenstein, M.D., Boot, C.M., Denef, K., and Paul, E. (2013). The M icrobial E fficiency‐M atrix S tabilization (MEMS) framework integrates plant litter decomposition with soil organic matter stabilization: do labile plant inputs form stable soil organic matter? Global Change Biology, 19(4), 988-995.
da Silva, LS., Sollenberger, L.E., Kimberly Mullenix, M., Kohmann, M.M., Dubeux Jr, J.C., and Silveira, M.L. (2022). Soil carbon and nitrogen stocks in nitrogen-fertilized grass and legume-grass forage systems. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 122(1), 105-117.
Denboba, M.A. (2022). Grazing management and carbon sequestration in the Dry Lowland Rangelands of Southern Ethiopia. Sustainable Environment, 8(1), 1-24.
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.
Di, X.S., Wu, H.Q., Jia, H.T., Zhang, W.T., Gu, H.B., Shao, M.X., and Sheng, J.D. (2021). Construction of relationship model between soil bulk density and soil organic carbon content of main grasslands in Xinjiang. Chinese Journal of Soil Science, 52(6), 1323–1329.
Eldridge, D., Bowker, M., Maestre, F., Roger, E., Reynolds, J., and Whitford, W. (2011). Impacts of shrub encroachment on ecosystem structure and functioning: towards a global synthesis. Ecology Letters, 14(7), 709–722.
Fox, J. F., Campbell, J. E., and Acton, P.M. (2020). Carbon sequestration by reforesting legacy grasslands on coal mining sites. Energies, 13(23), 6340.
He, N., Zhang, Y., Dai, J., Han, X., Baoyin, T., and Yu, G. (2012). Land-use impact on soil carbon and nitrogen sequestration in typical steppe ecosystems, Inner Mongolia. Journal of Geographical Sciences, 22(5), 859-873.
Jackson, R.B., Banner, J.L., Jobbágy, E.G., Pockman, W., and Wall, D.H. (2002). Ecosystem carbon loss with woody plant invasion of grasslands. Nature, 418(6898), 623–626.
Jobbágy, E.G., and Jackson, R.B. (2000). The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecological Applications, 10(2), 423–436.
Kallenbach, C.M., Frey, S.D., and Grandy, A.S. (2016). Direct evidence for microbial-derived soil organic matter formation and its ecophysiological controls. Nature Communications, 7(1), 13630.
Kerr, D.D., and Ochsner, T.E. (2020). Soil organic carbon more strongly related to soil moisture than soil temperature in temperate grasslands. Soil Science Society of America Journal, 84(2), 587–596.
Kieft, T.L., White, C., Loftin, S.R., Aguilar, R., Craig, J.A., and Skaar, D.A. (1998). Temporal dynamics in soil carbon and nitrogen resources at a grassland-shrubland ecotone. Ecology, 79(2), 671–683.
Kooch, Y., and Noghre, N. (2020). Nutrient cycling and soil-related processes under different land covers of semi-arid rangeland ecosystems in northern Iran. Catena, 193, 104621.
Li, H., Shen, H., and Chen, L. (2016). Effects of shrub encroachment on soil organic carbon in global grasslands. Scientific Reports, 6(1), 28974.
Li, W., Yan, M., Qingfeng, Z. and Zhikaun, J. (2012). Effects of vegetation restoration on soil physical properties in the wind–water erosion region of the northern Loess Plateau of China. CLEAN- Soil, Air, Water, 40(1), 7-15.
MacDougall, A.S., Vanzant, B., Sulik, J., Bagchi, S., Naidu, D., Muraina, T.O., … and Siewert, M.B. (2026). The global extent of the grassland biome and implications for the terrestrial carbon sink. Nature Ecology & Evolution, 10(2), 246–257.
Mahdavi, M., Arzani, H., Mesdaghi, M., Mahdavi, KH., Mahmodi, J., and Alizadeh, M. (2011). Estimation of soil carbon sequestration rate in steppes (case study: Saveh Rudshur steppes). Journal of Rangeland Science, 1(3), 175-182.
Momesso, L., Crusciol, C.A.C., Leite, M.F., Bossolani, J.W., and Kuramae, E.E. (2022). Forage grasses steer soil nitrogen processes, microbial populations, and microbiome composition in a long-term tropical agriculture system. Agriculture, Ecosystems & Environment, 323, 107688.
Niknahad Gharmakher, H., Jafari Foutami, I., and Sharifi, A (2015). Effects of grazing exclusion on plant productivity and carbon sequestration (case study: Gomishan Rangelands, Golestan Province, Iran). Journal of Rangeland Science, 5(2), 122–133.
Petrie, M.D., Collins, S.L., Gutzler, D.S., and Moore, D.I. (2015). Grassland to shrubland state transitions enhance carbon sequestration in the northern Chihuahuan Desert. Global Change Biology, 21(3), 1226–1235.
Tang, X., Zhao, X., Bai, Y., Tang, Z., Wang, W., Zhao, Y., and Fang, J. (2018). Carbon pools in China's terrestrial ecosystems: New estimates based on an intensive field survey. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 115(16), 4021–4026.
Tessema, B., Sommer, R., Piikki, K., and Söderström, M. (2020). Potential for soil organic carbon sequestration in grasslands in East African countries: A review. Grassland Science, 66(3), 135–144.
Walkley, A., and Black, I.A. (1934). An examination of the DEGTJAREFF method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1), 29–38.
Ward, S.E., Smart, S.M., Quirk, H., Tallowin, J.R.B., Mortimer, S.R., Shiel, R.S., Wilby, A., and Bardgett, R.D. (2016). Legacy effects of grassland management on soil carbon to depth. Global Change Biology, 22(8), 2929–2938.
Wei, S., Fan, C., Zuo, J., Rui, L., Li, J., Tang, W., and Guan, P. (2026). The effect of litter addition on soil organic carbon fractions with intensified grassland degradation. Agronomy, 16(8), 835.
Whitehead, D., Schipper, L.A., Pronger, J., Moinet, G.Y.K., McNally, S.R., Beare, M.H., Camps-Arbestain, M., and Kirschbaum, M.U.F. (2020). Management of grazed landscapes to increase soil carbon stocks in temperate, dryland grasslands. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4, 585913.
Xu, X., Jin, Y., Xu, J., Zhang, Y., and Yang, J. (2025). Effects of Herbaceous Plant Encroachment on the Soil Carbon Pool in the Shrub Tundra of the Changbai Mountains. Forests, 16(2), 197.
Yang, H., Luo, W., Peng, X., Zhang, X., Chen, Y., and Li, Y. (2024). Vegetation restoration improved aggregation stability and aggregated-associated carbon preservation in the karst areas of Guizhou Province, southwest China. PeerJ, 12, e16699.
Yu, S., Liu, X., Chen, X., Sun, M., Cao, Y., Hu, J., Yang, L. and Hu, J. (2022) Effects of shrub encroachment on grassland community and soil nutrients among three typical shrubby grasslands in the alpine subhumid region of the Qinghai-Tibet Plateau, China. Frontiers in Ecology and Evolution,10,1068200.
Yue, Y., Lai, L., Zhou, J., Wang, G., Yang, G., and Zheng, Y. (2026). Microbial-derived carbon dominates shrub encroachment carbon loss in Inner Mongolia grasslands. Journal of Environmental Management, 401, 128805.
Zavarzina, A., Kulikova, N., Belov, A., Demin, V., Rozanova, M., Pogozhev, P., and Danilin, I. (2026). Soil carbon storage in forest and grassland ecosystems along the soil-geographic transect of the East European Plain: Relation to soil biological and physico-chemical properties. Forests, 17(1), 69.
Zhang, Y., Xie, Y., Ma, H., Jing, L., Matthew, C., and Li, J. (2020). Rebuilding soil organic C stocks in degraded grassland by grazing exclusion: A linked decline in soil inorganic C. PeerJ, 8, e8986.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 17 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 05 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 11 مرداد 1405