ارزیابی تولید خالص اولیه و پتانسیل ورودی کربن گیاهی در برخی نظام های رایج کشاورزی منطقه سیستان

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

چکیده

سابقه و هدف: تغییر اقلیم و افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای به‌ویژه دی‌اکسیدکربن، یکی از جدی‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی معاصر است. بخش کشاورزی به عنوان یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان زمین و منابع طبیعی، نقش دوگانه‌ای در انتشار و ترسیب کربن دارد. شناسایی محصولات زراعی و باغی با توانایی بالا در تثبیت و بازگرداندن کربن به خاک، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند سیستان، اهمیت ویژه‌ای دارد. هدف این مطالعه، ارزیابی پتانسیل ترسیب و چرخه کوتاه‌مدت کربن در محصولات مهم منطقه شامل گندم، گلرنگ، کنجد، لوبیا چشم‌بلبلی و انگور و ارائه راهکارهای بهبود مدیریت کشت برای افزایش ترسیب کربن بود.

مواد و روش‌ها: این مطالعه مطالعه در شهرستان زابل واقع در شمال استان سیستان و بلوچستان انجام شد. داده‌های عملکرد و سطح زیرکشت محصولات طی پنج سال (۱۳۹۸–۱۴۰۳) جمع‌آوری شد و اطلاعات اقلیمی منطقه از ایستگاه‌های سینوپتیک استخراج گردید. تولید خالص اولیه کربن در کل گیاه و سهم اندام‌های هوایی و زیرزمینی با استفاده از معادلات استاندارد محاسبه شد. همچنین سهم واقعی و پتانسیل ورودی کربن به خاک بر اساس بازگرداندن بقایای غیر اقتصادی گیاهان برآورد شد. شاخص برداشت و نسبت اندام هوایی به زیرزمینی برای هر محصول تعیین و ضریب نسبی تسهیم کربن در اندام‌ها محاسبه شد. تحلیل داده‌ها با نرم‌افزار Excel و روش‌های آمار توصیفی انجام شد.

یافته‌ها: نتایج نشان داد انگور، بیشترین پتانسیل ترسیب کربن را دارا بود و سهم ریشه‌ها و ترشحات ریشه در این گیاه قابل توجه بود، که نشان‌دهنده نقش آن در ترسیب بلندمدت کربن می‌باشد. گندم و لوبیا چشم‌بلبلی با توزیع متعادل کربن در اندام‌های هوایی و زیرزمینی، نقش مهمی در چرخه کوتاه‌مدت کربن داشتند. گلرنگ و کنجد با شاخص برداشت پایین، بخش عمده زیست‌توده خود را در اندام‌های غیر اقتصادی ذخیره کرده و می‌توانند ورودی قابل توجهی به خاک ارائه کنند. بررسی ورودی واقعی و پتانسیل کربن نشان داد که سهم واقعی بازگشت کربن به خاک در محصولات مختلف به‌طور متوسط ۳۰ تا ۵۰ درصد کمتر از پتانسیل بالقوه است، که عمدتاً ناشی از برداشت کامل یا ناقص اندام هوایی و مدیریت ناکافی بقایا (مانند سوزاندن کاه و کلش) می‌باشد.

نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که تنوع کشت و ترکیب گیاهان یک‌ساله و چندساله، همراه با مدیریت صحیح بقایای گیاهی و استفاده از شخم حفاظتی، می‌تواند به‌طور چشمگیری بیلان کربن و پایداری اکوسیستم‌های زراعی منطقه سیستان را ارتقا دهد. همچنین، محصولات با شاخص برداشت پایین و بازگرداندن بقایا، نقش مهمی در افزایش ترسیب کربن و کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن دارند. این یافته‌ها می‌تواند به برنامه‌ریزی کشاورزی پایدار و مقابله با تغییر اقلیم در مناطق خشک و نیمه‌خشک کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Net Primary Production and Potential Plant Carbon in Some Agricultural Systems of the Sistan region

نویسندگان [English]

  • Zohreh Poudineh
  • Mehdi Dahmardeh
  • Seyed Ahmad Ghanbari
  • Isa Khammari
  • Esmaeel Seyedabadi
Department of agronomy, Faculty of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Climate change and the increasing emissions of greenhouse gases, particularly carbon dioxide, represent one of the most pressing environmental challenges today. Agriculture, as one of the largest consumers of land and natural resources, plays a dual role in both carbon emissions and sequestration. Identifying crop and horticultural species with high potential for carbon fixation and return to the soil is especially important in arid and semi-arid regions such as Sistan. This study aimed to assess the carbon sequestration potential and short-term carbon cycling of key regional crops, including wheat, safflower, sesame, cowpea, and grape, and to provide strategies for improved crop management to enhance soil carbon sequestration.



Materials and Methods: The study was conducted in Zabol County, northern Sistan and Baluchestan Province. Crop yield and cultivated area data were collected over five years (2019–2024), and climatic data were obtained from synoptic weather stations. Net primary carbon production (NPPC) of the whole plant, as well as the allocation to aboveground and belowground organs, was calculated using standard equations. Actual and potential carbon inputs to the soil were estimated based on the return of non-harvested plant residues. Harvest index, shoot-to-root ratio, and relative carbon allocation coefficients were determined for each crop. Data analysis was performed using Microsoft Excel and descriptive statistical methods.



Results: Grapevine exhibited the highest carbon sequestration potential, with substantial carbon allocated to roots and root exudates, indicating its key role in long-term carbon storage. Wheat and cowpea, with more balanced carbon distribution between aboveground and belowground organs, contributed significantly to short-term carbon cycling. Safflower and sesame, with low harvest indices, stored a large portion of biomass in non-harvested organs, providing considerable potential carbon inputs to the soil. Comparison of actual versus potential carbon inputs revealed that, on average, only 30–50% of potential carbon returned to the soil, primarily due to complete or partial harvesting of aboveground organs and inadequate residue management, such as burning of straw and stubble.



Conclusion: The findings of these search indicate that crop diversification and the integration of annual and perennial species, combined with proper residue management and conservation tillage, can significantly improve the carbon balance and sustainability of agricultural ecosystems in Sistan. Crops with low harvest indices and high residue return play a critical role in enhancing carbon sequestration and reducing atmospheric CO₂ emissions. These results can inform sustainable agricultural planning and climate change mitigation strategies in arid and semi-arid regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Net primary production
  • Carbon allocation
  • Harvest index
  • Residue management