بررسی اثر شدت چرای دام بر ترسیب کربن و نیتروژن خاک و پیامدهای زیست‌محیطی در مراتع سرسارو، خاش

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 استادیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 استادیار گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یاسوج. یاسوج، ایران

چکیده

ترسیب کربن خاک به‌عنوان یکی از مهم‌ترین راهکارهای کاهش گازهای گلخانه‌ای و مقابله با تغییرات اقلیمی اهمیت فزاینده‌ای یافته است. این مطالعه با هدف بررسی تأثیر شدت چرای دام بر ذخیره کربن و نیتروژن خاک در مراتع سرسارو شهرستان خاش، با شرایط اقلیمی خشک و اکولوژیکی خاص، انجام شد. نمونه‌برداری خاک در سه تیمار بدون چرا، چرای سبک و چرای شدید از سه عمق صفر تا ۳۰، ۳۰ تا ۶۰ و ۶۰ تا ۹۰ سانتی‌متر صورت گرفت و پارامترهای اسیدیته، هدایت الکتریکی، جرم مخصوص ظاهری، کربن آلی، نیتروژن کل، ذخیره کربن و ذخیره نیتروژن اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد ذخیره کربن و نیتروژن در منطقه بدون چرا به طور معناداری بالاتر از مناطق تحت چرای سبک و چرای شدید بود به طوری که ذخیره کربن در لایه صفر تا۳۰ سانتیمتر به ترتیب برابر با ۳۵/۱۱، ۷۳/۸ و ۳۴/۵ تن در هکتار و ذخیره نیتروژن به ترتیب ۸۷/۱، ۶۹/۱ و ۰۱/۱ تن در هکتار گزارش شد. چرای شدید بیشترین کاهش ذخایر کربن و نیتروژن را در همه عمق‌ها موجب شده و چرای سبک اثر کمتری داشت. همچنین، جرم مخصوص ظاهری خاک در تمام سایت‌ها با افزایش عمق از ۳۹/۱ به ۶۲/۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب افزایش یافت و هدایت الکتریکی در لایه‌های عمیق‌تر، به ویژه در چرای شدید، افزایش معناداری داشت. این تغییرات نشان‌دهنده تأثیر چرای دام بر ساختار و کیفیت خاک است که می‌تواند فعالیت میکروبی و فرآیندهای تثبیت کربن و نیتروژن را کاهش دهد. بنابراین، مدیریت بهینه شدت چرای دام برای حفظ ذخایر کربن و نیتروژن خاک، افزایش حاصلخیزی و پایداری اکوسیستم‌های مرتعی در مناطق خشک، ضروری است. یافته‌ها بر اهمیت کاهش فشار چرای دام و حفظ پوشش گیاهی تأکید می‌کنند تا از تخریب خاک جلوگیری و روند فرسایش مهار شود. این رویکردها بهبود عملکرد زیستی خاک و افزایش مقاومت مراتع در برابر فشارهای اقلیمی را تضمین می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Livestock Grazing Intensity on Soil Carbon and Nitrogen Sequestration and Environmental Implications in the Sarsaru Rangelands, Khash

نویسندگان [English]

  • Morteza Saberi 1
  • Rasool Khatibi 2
  • Vahid Karimian 3
1 Associate Professor, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran.
2 Assistant Professor, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran.
3 Assistant Professor, Nature Engineering Department, Faculty of Natural Resources, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

Soil carbon sequestration has become increasingly important as one of the most effective strategies for reducing greenhouse gas emissions and mitigating climate change. This study aimed to investigate the effects of livestock grazing intensity on soil carbon and nitrogen storage in the Sarsaru rangelands of Khash County, which are characterized by arid and unique ecological conditions. Soil samples were collected under three treatments: no grazing, light grazing, and heavy grazing, at three depths (0–30, 30–60, and 60–90 cm). The measured parameters included pH, electrical conductivity, bulk density, organic carbon, total nitrogen, carbon storage, and nitrogen storage. The results indicated that carbon and nitrogen storage in the ungrazed area were significantly higher than in areas under light and heavy grazing. Specifically, in the 0–30 cm layer, carbon storage was 11.35, 8.73, and 5.34 t/ha, and nitrogen storage was 1.87, 1.69, and 1.01 t/ha under no, light, and heavy grazing, respectively. Heavy grazing caused the greatest reduction in carbon and nitrogen stocks at all depths, whereas light grazing had a lesser effect. Additionally, bulk density increased with depth in all sites (from 1.39 to 1.62 g/cm³), and electrical conductivity increased significantly in deeper layers, particularly under heavy grazing. These changes reflect the impact of livestock grazing on soil structure and quality, potentially reducing microbial activity and carbon and nitrogen fixation processes. Therefore, optimal management of grazing intensity is essential to maintain soil carbon and nitrogen stocks, enhance fertility, and ensure the stability of rangeland ecosystems in drylands. The findings highlight the importance of reducing grazing pressure and preserving vegetation cover to prevent soil degradation and control erosion. Such practices improve soil biological function and increase the resilience of rangelands to climatic stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grazing management
  • Soil depth
  • carbon stock
  • Rangeland ecosystems carbon
  • drylands

مراجع

اردیبهشت، مریم، شیروانی، انوشیروان، متینی‌زاده، محمد، روانبخش، هومن و توکلی‌نکو، حسین. (۱۴۰۲). ارزیابی عوامل شیمیایی، ذخیره کربن و شاخص‌های تنوع زیستی در دو گونه Haloxylon ammodendron و Tamarix hispidaدر استان قم. مجله تحقیقات حفاظت جنگل و مرتع ایران، ۲۱(۲)، ۲۶۷-۲۸۲. ۲۱. https://doi.org/2023.362667.1585
ارزانی، حسین و عابدی، محمد. (۱۳۹۴). ارزیابی مرتع: اندازه‌گیری پوشش گیاهی. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
جعفری، محمد، آذرنیوند، حسین، صادقی‌پور، احمد، کمالی، نادیا، حیدری، احمد و مداح‌عارفی، حسن. (۱۳۹۵). اثر شدت‌های مختلف چرای دام بر ترسیب کربن خاک و تثبیت نیتروژن (مطالعه موردی: قطعه چهار شهریار. مجله مرتع و آبخیزداری، ۶۹(۲)، ۴۲۷-۴۳۶.
جنیدی، حامد، امانی، سیدمحمد و کرمی، پروانه. (۱۳۹۵). اثر شدت‌های مختلف چرای دام بر ترسیب و ذخیره کربن در مراتع منطقه حفاظت‌شده بیجار. مجله مرتع، ۱۰(۱)، ۵۳-۶۶.
حسین جعفری، سمیرا و صادقی‌نیا، مجید. (۱۴۰۲). بررسی ترسیب کربن در گیاه و خاک در دو منطقه تحت چرا توسط دام و حیات‌وحش در دشت  مهرریز استان یزد. مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی، ۳(۲)، ۵۳-۶۲.
خطیبی، رسول، و فراهی، محسن. (1403). بررسی اثر قرق بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک مراتع (مطالعه موردی: شمال استان گلستان، مراتع صوفیکم). فصلنامه علوم محیطی، ۲۲(۳)، ۴۸۳-۴۹۴.  https://doi.org/10.48308/envs.2024.1360
عسکری، یوسف، ایرانمنش، یعقوب و پورهاشمی، مهدی. (۱۴۰۰). ارزش اقتصادی و مقایسه ذخیره کربن در رویشگاه‌های مختلف جنگلی استان کهگیلویه و بویراحمد. مجله علمی جنگل ایران، ۱۳(۲)، ۱۶۹-۱۸۲.
عسگری، حمیدرصا و علی‌نژاد، محمد. (۱۴۰۳). تحلیل و مدل‌سازی مکانی ترسیب کربن توسط گیاهان Atriplex در مراتع چپرقیمه استان گلستان.. فصلنامه علمی حفاظت اکوسیستم‌های گیاهی، ۱۲(۲۴)، ۳۵-۴۶.
غنچه‌پور، ماشالله، صادقی‌نیا، مجید، باغستانی، ناصر، پورمیرزایی، احمد، و کدوری، محمدرضا. (1402). مقایسه تنوع پوشش گیاهی و خاک در دو عرصه قرق و چرا (مطالعه موردی: درمنه‌زارهای منطقه دهنو، بردسیر، کرمان). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۳۰(۱)، ۱۵۲-۱۶۳.  https://doi.org/10.22092/ijrdr.2023.128952 
فتاحی، بختیار، آقابیگی سهیلا، ایلدورمی، علیرضا و قربانپور دلیوند، مایده. (۱۳۹۹). اثرات احیای اراضی Hulthemia با یونجه دیم بر ترسیب کربن (مطالعه موردی: استان همدان). مجله تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۲۶(۲)، ۳۰۲-۳۱۲.. https://doi.org/10.22092/ijrdr.2019.119353
مفیدی، مرتضی، رشت‌بری، مهدی، عباسپور، حسن، عبادی، علی، شیدایی، اسماعیل  و معتمدی، جواد. (۱۳۹۱). تأثیر چرای دام بر خصوصیات شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی خاک در مراتع کوهستانی سهند، ایران. مجله مرتع، ۳۴(۳)، ۳۰۳-۲۹۷.
محمدی سمانی، کیومرث، جنیدی جعفری، حامد، و مرادی، پریا. (1401). تغییرپذیری برخی خصوصیات شیمیایی خاک در شرایط مختلف مدیریتی مرتع. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 29(2)۲۹(۲)، ۱۲۶-۱۳۰.  https://doi.org/10.22092/ijrdr.2022.126760
همتی‌زاد، زهرا، عرفان‌زاده، رضا و امیدی‌پور، رضا. (۱۴۰۴). تغییرات ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک در امتداد گرادیان شدت چرای دام (مطالعه موردی: مراتع خشک استان ایلام. مجله مرتع. ۱۸(۴)، ۵۴۹-۵۶۴.  https://doi.org/20.1001.1.20080891.1403.18.4.5.7
Belteben, A. A., Gharaibeh, M. A., & Albalasmeh, A. A. (2020). Grazing effects on soil physical and chemical properties. Journal of Modern Urban and Agricultural Studies, 2, 29–47.
Challenge, S., Egeru, A., & Nyombi, K. (2022). Soil carbon and nitrogen stocks in traditionally managed rangeland biomes in Karamoja sub-region, Uganda. African Crop Science Journal, 30(1), 127–140.
Chen, L., Baoyin, T., & Xia, F. (2022). Grassland management strategies influence soil C, N, and P sequestration through shifting plant community composition in semi-arid grasslands of northern China. Ecological Indicators, 34, 1–12.
Conant, R. T., Cerri, C. E., Osborne, B. B., & Paustian, K. (2017). Grassland management impacts on soil carbon stocks: A new synthesis. Ecological Applications, 27(2), 662–668.
John, R. (2022). Profitability of carbon sequestration in western rangelands of the United States. Rangeland Ecology and Management, 5(4), 340–350.
Kamali, N., Sadeghipour, A., Souri, M., & Mastinu, M. (2022). Variations in soil biological and biochemical indicators under different grazing intensities and seasonal changes. Land, 11, 1537.
Liu, L., Sayer, E. J., Deng, M., Li, P., Liu, W., Wang, X., ... & Wang, M. (2023). The grassland carbon cycle: Mechanisms, responses to global changes, and potential contribution to carbon neutrality. Fundamental Research, 3, 209–218. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.09.028 
Liu, N., Kan, H. M., Yang, G. W., & Zhang, Y. J. (2015). Changes in plant, soil, and microbes in a typical steppe from simulated grazing: Explaining potential change in soil C. Ecological Monographs, 85, 269–286.
Liu, Y., Xo, M., Li, G., Wang, M., Li, Z., & Boack, H. (2021). Changes of aboveground and belowground biomass allocation in four dominant grassland species across a precipitation gradient. Frontiers in Plant Science, 12, 650–660.
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.
Moameri, M., Ghorbani, A., Dadjou, F., Biswas, A., & Varasteh, F. (2024). Soil and plant attributes under grazing exclusion in semi-steppic semi-arid rangelands, Iran. Arid Land Research and Management, 38(3), 343–361.
Mofidi Chelan, M., Sheidai Karkaj, E., & Ghoreyshi, R. (2020). Estimation of the economic value of carbon sequestration at Inchehbrun salt lands, Golestan Province. Journal of Rangeland, 15(2), 269–281. https://doi.org/20.1001.1.20080891.1400.15.2.8.5
Niknahad Gharmakher, H., Sheidai-Karkaj, E., & Jafari, I. (2017). Effects of exclosure on soil properties in winter rangelands in Golestan Province, Iran. Journal of Rangeland Science, 7(1), 55-66.
Qu, Q., Deng, L., Shangguan, Z., Sun, J., He, J., Wang, K., ... & Li, Z. (2024). Belowground C sequestration response to grazing exclusion in global grasslands: Dynamics and mechanisms. Agriculture, Ecosystems & Environment, 360, 108771. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108771
Shahbazi, K., Marzi, M., Mohammadi, M. H., Asadi, H., Fathi-Gardelidani, A., Hashemi-Nasab Zavareh, K. S., Tolouei, R., Beheshti, M., Avizhgan, A., & Cheraghi, M. (2024). Soil analysis methods: Sampling, chemical and physical methods(1074 pages).
Souri, M., Nateghi, S., Eftekhari, A., Ghorbani, Z., & Kamali, N. (2023). Predicting soil properties of Goshchi rangeland in Urmia: A comparison of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and response surface methodology (RSM) approaches. Journal of Rangeland, 17(2), 263–284. https://doi.org/20.1001.1.20080891.1402.17.2.7.8
Walkley, A. (1974). A critical examination of a rapid method for determining organic carbon in soils: Effect of variations in digestion conditions and inorganic soil constituents. Soil Science, 63, 251–264.
Wang, X., Zhou, C., Zuo, S., Ji, Y., Liu, W., & Huang, D. (2024). Heavy grazing reduces soil bacterial diversity by increasing soil pH in a semi-arid steppe. PeerJ, 12, e17031. https://doi.org/10.7717/peerj.17031
Wang, Y., Ju, X., Wu, Q., & Han, G. (2025). Effects of grazing intensity on microbial diversity at different soil depths in desert steppe soils. Agronomy, 15(1), 124.
Wu, X., Li, Z., Fu, B., ... & Liu, G. (2014). Effects of grazing exclusion on soil carbon and nitrogen storage in semi-arid grassland in Inner Mongolia, China. Chinese Geographical Science, 24, 479–487. https://doi.org/10.1007/s11769-014-0694-1  
Xiaohong, J., Jia, L., Jingyun, Y., Bingqiang, F., Fang, B., Xiaotian, X., & Bo, W. (2023). Estimating carbon storage of desert ecosystems in China. International Journal of Digital Earth, 16(2), 4113–4125.
Xu, H., You, C., Tan, B., Xu, L., Liu, Y., Wang, M., ... & Peñuelas, J. (2023). Effects of livestock grazing on the relationships between soil microbial community and soil carbon in grassland ecosystems. Science of The Total Environment, 881, 163416.
Zellweger, F., Flack-Prain, S., Footring, J., Wilebore, B., & Willis, K. J. (2022). Carbon storage and sequestration rates of trees inside and outside forests in Great Britain. Environmental Research Letters, 17(7), 074004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac7cc7
Zhang, M., Delgado Baquerizo, M., Li, G., Isbell, F., Wang, Y., Hautier, Y., ... & Wang, L. (2023). Experimental impacts of grazing on grassland biodiversity and function are explained by aridity. Nature Communications, 14, 5040.
Zhou, S., Dong, Y., Yang, H., Yang, S., Julihaiti, A., Liu, Z., ... & Wang, Y. (2024). Effects of grazing exclusion on soil properties, fungal community structure, and diversity in different grassland types. Ecology and Evolution, 14(3), e11056.
مخاطرات محیط طبیعی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 05 مهر 1404

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش: 05 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 05 مهر 1404
  • تاریخ انتشار: 05 مهر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار