ارزیابی پتانسیل ترسیب کربن توسط گیاه جو در خاک‌های شور (مطالعه موردی: شهرستان گمیشان، استان گلستان)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد اگرواکولوژی، گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه اگروتکنولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 دانش‌آموخته دکتری زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: بر اساس گزارش‌های موجود، بیشترین علت گرم شدن کره زمین و تغییرات اقلیمی ناشی از آن تحت تأثیر گازهای گلخانه‌ای به‌خصوص دی‌اکسید کربن می‌باشد. ترسیب کربن در خاک و زیست‌توده گیاهی به عنوان ساده‌ترین گزینه و از نظر اقتصادی عملی‌ترین راه‌کار ممکن برای کاهش غلظت دی‌اکسید کربن در جوّ است. با توجه به اثرات متقابلی که بین میزان ترسیب کربن با مدیریت زراعی و ویژگی‌های خاک از جمله میزان شوری وجود دارد، بررسی گزینه‌های مدیریتی مختلف می‌تواند نقش مؤثری در افزایش ترسیب کربن در اراضی دارای محدودیت داشته باشد. هدف از انجام این آزمایش ارزیابی میزان ترسیب کربن گیاه جو (Hordeum vulgare L.) در اراضی شهرستان گمیشان در دو بخش اراضی با هدایت الکتریکی زیاد (بیشتر از dS/m12) و اراضی با هدایت الکتریکی کم (کمتر از dS/m12) و مقایسه آن‌ها بود.
مواد و روش: برای انجام این مطالعه ابتدا بازدیدهای میدانی جهت مشخص نمودن دو منطقه مورد اشاره در پاییز ۱۳۹۷ انجام شد. سپس 50 مزرعه به عنوان محل نمونه‌برداری‌ها تعیین شد. در مجموع تعداد 25 نمونه از مزارع جو واقع در منطقه با هدایت الکتریکی زیاد و 25 مزرعه واقع در منطقه با هدایت الکتریکی کم انتخاب شد. نمونه‌برداری از خاک قبل از کاشت و در انتهای فصل بعد از برداشت محصول انجام شد. میزان تجمع کربن آلی در خاک حاصل از تفاضل این دو مرحله به عنوان ترسیب کربن در نظر گرفته شد. برای تعیین میزان کربن آلی در اندام‌های گیاهی از روش احتراق استفاده شد. داده‌های میزان ترسیب کربن خاک و گیاه به نرم‌افزار GIS وارد شد و سپس با توجه روش‌های مختلف زمین‌آماری و درون‌یابی، این داده‌ها به سطح تعمیم و به‌صورت نقشه‌های موضوعی ارائه گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که قسمت‌های جنوبی شهرستان دارای بیش‌ترین میزان پتانسیل ترسیب کربن برابر با 2369 کیلوگرم در هکتار را دارا می‌باشد. طبق نتایج، میزان کربن آلی در زیست‌توده هوایی به علت وزن خشک بیشتر، بیش از زیست‌توده زیرزمینی گیاه جو برآورد شد. بررسی ترسیب کربن خاک در مزارع با میزان هدایت الکتریکی بالاتر از 12 دسی‌زیمنس بر متر نشان داد که کاشت گیاه جو نقش مؤثری در تعدیل روند کاهشی ترسیب کربن در خاک‌های شور داشته است که این امر نشان‌دهنده اهمیت کاشت گیاه جو در کاهش هدایت الکتریکی خاک و به تبع آن تغییر روند ترسیب کربن خاک می‌باشد.
نتیجه‌گبری: در این مطالعه مشاهده شد که در برخی از مزارع، میزان ترسیب کربن منفی است. این نتیجه نشان می‌دهد که آزادسازی کربن بیشتر از ذخیره آن در خاک در طی فصل رشد گیاه جو رخ‌ داده است بنابراین مدیریت مناسب مزارع می‌تواند نقش مؤثری در جهت بهبود کیفیت اراضی، کاهش شوری و افزایش ترسیب کربن داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the carbon sequestration potential by barley crop in saline soils (Case study: Gomishan county, Golestan province)

نویسندگان [English]

  • Nour Mohammad Mokarrary kor 1
  • Hossein Kazemi 2
  • Behnam Kamkar 3
  • Samaneh Bakhshandeh 4
1 M.Sc. former of Agroecology, Dept. of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
2 Associate Prof., Dept. of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,
3 Professor, Dept. of Agrotechnology , Ferdowsi University of Mashhad
4 Ph.D. former, Dept. of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

Background and objectives: According to current reports, the main cause of global warming and climate change is the impact of greenhouse gases, especially carbon dioxide. Carbon sequestration in soil and plant biomass is the simplest and most economically viable solution to reduce the concentration of Co2 and atmospheric carbon. Due to interactions between the rate of carbon sequestration with crop management and soil characteristics especially salinity, the study of different management options can play an effective role in increasing carbon sequestration in lands with limitation. The purpose of this research was to evaluate the carbon sequestration of barley crop in the lands of Gomishan county (Golestan province) in two different sites with high EC (>12 dS/m) and low EC (< 12 dS/m).
Materials and Methods: To conduct this study, in first survey of field performed to determine the two mentioned areas in the fall of 2018. Then, 50 fields were selected as sampling sites that included as 25 samples from barley fields with high EC and 25 samples with low EC. Soil sampling was done before planting and after harvesting in barley fields. The amount of organic carbon accumulation in the soil resulting from the difference between these two sampling steps was considered as carbon sequestration. The combustion method was used to determine the amount of organic carbon in plant organs. Then, data of soil and plant carbon sequestration were entered into ArcMap software and these data were interpolated to the area according to different geostatistical methods and presented as thematic maps.
Results: The results showed that the carbon sequestration potential by barley crop in the agricultural lands of southern of Gomishan county had the highest potential by 2369 kg/ha. Also, the amount of organic carbon in the above ground organs was estimated higher than the below ground organs due to its higher dry weight. The study of soil carbon sequestration in fields with EC >12 dS/m showed that barley crop played an effective role in regulating the decreasing trend of carbon sequestration in saline soils, which indicates the importance of barley crop in reducing soil salinity and resulted the carbon sequestration process changes.
Conclusion: In this study, results showed that carbon sequestration was negative in some barley fields. This result indicated that carbon emission is higher than carbon storage in soil during growing season. Therefore, the appropriate field management can affect on land quality improving, saline reducing and carbon sequestration increasing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Barley
  • Gomishan
  • Soil carbon sequestration
  • Soil salinity

مراجع

1.Aradottir, A., Savarsottri, L., Kristin, H., Jonsson, P. and Gudbergsson, G. 2000. Carbon accumulation in vegetation and soils by reclamation of degraded areas. Icel. Agric. Sci. 13: 99-113.
2.Batjes, NH. 1996. Total C and Nin soils of the world. Eur. J. Soil Sci.47: 151-163.
3.Behnia, M.R. 1373. Cold season cereals wheat, barley, oat, rye. University of Tehran Press, 644p. (In Persian)
4.Fatma, M. 2002. Role of natural vegetation in improving salt affected soil in northern Egypt. Soil Tillage Res.64: 173-178.
5.Forouzeh, M.R., Heshmati, GH., Ghanbarian, Gh. and Mebah, H. 2008. Comparison of carbon sequestration capacity of three species of sunflower, black guinea and artichoke plants inarid rangelands of Iran (Case study: Gorbayegan Fasa plain). Environ. Sci.34: 46. 65-72. (In Persian)
6.Frank, A.B. and Karn, J.F. 2003. Vegetation indices, CO2 Flux, and biomass for Northern plains grassland. Rangel. Ecol. Manage. 55: 16-22.
7.Ghanbarian, G., Hassanali, A.M. and Rajabi Noghab, V. 2015. Comparison of potential carbon separation of different parts of almond and grape plants and soil in Fars. J. Nat. Environ. 68: 2. 257-265. (In Persian)
8.Ghazanshahi, J. 1997. Soil and Plant Analysis (Translation). Tehran: Ayizh Publications. 272p.
9.Hasanipak, A. 1998. Geostatistics. Tehran University Press, 314p. (In Persian)
10.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. Environ. Model Softw. 18: 7. 627-644.
11.Jafarian, Z. and Tayefeh Seyyed Alikhani, L. 2012. Carbon sequestration potential in dry farmed wheat in Kiasar Region. J. Agric. Knowled. Sust. Prod. 23: 1. 31-41. (In Persian)
12.Jiang, Zh., Zhong, Y., Yang, J., Wu, Y., Li, H. and Zheng, L. 2019. Effect of nitrogen fertilizer rates on carbon footprint and ecosystem service of carbon sequestration in rice production. Sci. Total. Environ. 670: 210-217.
13.Khorramdel, S., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., Khorasani, R. and Ghorbani, R. 2013. Evaluation of carbon sequestration potential in corn fields with different management systems. Soil Tillage Res. 133: 25-31. (In Persian)
14.Khorramdel, S., Nasiri Mahallati,M. and Khorasani, R. 2016. Theeffect of crop systems management on primary net production and relative carbon sharing coefficients in maize (Zea mays L.). J. Agroecol. 2: 4. 667-680. (In Persian)
15.Kumar, N., Nath, C.P., Hazra, K.K., Das, K., Vencatesh, M.S. and Singh, S.S. 2019. Impact of zero-till residue management and crop diversification with legumes on soil aggregation and carbon sequestration. Soil Tillage Res. 189: 159-167.
16.Lal, R. 2004. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma. 123: 1-22.
17.Lal, R. 2009. Carbon sequestration in saline soils. J. Soil Salinity Water Quality. 1: 2. 30-40.
18.Lacolla, G. and Cucci, G. 2008. Reclamation of sodic-saline soils. barley crop response. Ital. J. Agron.pp. 279-286.
19.Li, P., Han, X., Zong, Y., Li, H., Lin, E., Han, Y. and Hao, X. 2016. Effects of free-air CO2 enrichment (FACE) on the uptake and utilization of N, P and K in Vigna radiata. Agric. Ecosys. Environ. 202: 120-125.
20.Lou, Y., Xu, M., Wang, W., Sun, X.and Zhao, K. 2011. Return rate ofstraw residue affects soil organic C sequestration by chemical fertilization. Soil Tillage Res. 113: 70-73.
21.Mohammadi, Kh., Nabiollahi, K., Aghakhani, M. and Khormali, F. 2009. Investigation of different tillage methods on physical properties of soil and yield and yield components of drylandwheat. J. Plant Prod. Res. 16: 4. 1-16. (In Persian)
22.Mahmoudi, M.A., Mirzaei, M. and Pirbaouqar, M. 2017. Assessment of soil organic matter status using kriging regression technique and Landsat satellite images. Iranian. J. Soil Water Res. 49: 5. 1105-1117. (In Persian)
23.Mehdipour, L. and Landi, A. 2010. Effects of different land uses on greenhouse gas emissions, science and technology of agriculture and natural resources. Soil Water Sci. 14: 52. 139-147. (In Persian)
24.Mortenson, M. and Schuman, G.E. 2002. Carbon sequestration in rangeland interseeded with yellow flowering Alfalfa (Medicago sativa, Facata spp), USDA symposium on natural resource management to offset greenhouse gas emission in Uni. Wyoming, 14p.
25.Moushani, S., Kazemi, H., Soltani, A. and Asadi, M.A. 2019. Comparison of carbon sequestration potential of soybean plant organs in conventional and conservation cultivation systems (Case study: Gorgan county). J. Plant Prod. Res. 26: 3. 235-253. (In Persian)
26.Nassiri Mahallati, M., Koocheki, A., Mansoori, H. and Moradi, R. 2015. Study of long term cycle of carbon and its sequestration in Iran's agricultural system: I- Primary net production and annual carbon input for various crops. J. Agroecol. 6: 4. 741-752. (In Persian)
27.Peinemann, N., Guggenberger, G. and Zech, W. 2005. Soil organic matter and its lignin component in surface horizons of salt-affected soils of the Argentina Pampa. Catena. 60: 113-128.
28.Renault, S., MacKinnon, M. and Qualizza, C. 2003. Barley, a potential species for initial reclamation of saline composite tailings of oil sands. J. Environ. Qual. 32: 6. 2245-2253.
29.Rozema, J. and Flowers, T.J. 2008. Crops for a salinized world. Sci.322: 1478-1480.
30.Schillinger, W.F., Young, D.L., Kenndy, A.C. and Paulitz, T.C. 2010. Diverse no- till irrigated crop rotations instead of burning and plowing continuous wheat. Field Crops Res. 115: 1. 39-49.
31.Singh, H.P., Batish, D.R. and Kohli, R.K. 2003. Allelopathic interactions and allelochemicals: new possibilities or sustainable weed management. Crit. Rev. Plant Sci. 22: 239-311.
32.Sommer, R. and Bossio, D. 2014. Dynamics and climate change mitigation potential of soil organic carbon sequestration. J. Environ. Manage.144: 83-87.
33.Vermeulen, S.J., Campbell, B.M. and Ingram, J.S.I. 2012. Climate change and food systems. Annu. Rev. Environ. Resour. 37: 195-222.
34.Walkley, A. and Black, I.A. 1934.Na examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method.Soil. Sci. 37: 29-38.
35.Webster, R. and Oliver., M.A.2000. Geostatistics for environmental scientists. Wiley Press, 271p.
36.Wong, V.N.L., Murphy, B.W., Koen, T.B., Greene, R.S.B. and Dalal, R.C. 2008. Soil organic carbon stocks in saline and sodic landscapes. Aust. J. Soil Res. 46: 378-389.
37.Yousefi, M., Mahdavi Damghani, A. and Khoramivafa, M. 2016. Comparison greenhouse gas (GHG) emissions and global warming potential (GWP) effect of energy use in different wheat agroecosystems in Iran. Environ. Sci. Pollut. Res. 23: 7390-7397.
38.Zhou, X., Wan, S. and Luo, Y. 2014. Source components and interannual variability of soil CO2 efflux under experimental warming and clipping in a grassland ecosystem. Glob. Change Biol. 13: 761-775.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 28، شماره 3
مهر 1400
صفحه 147-163

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار