عنوان پایان‌نامه
ارزیابی کمی اثر فعالیتهای آبخیزداری بر خصوصیات خاک ،پوشش گیاهی و ذخیره کربن (مطالعه موردی : حوزه آبخیز پر رود - سرشاخه حوزه آبخیز شاهرود)
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - آبخیزداری
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7114;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76951;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7114;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76951
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد طهمورث
- استاد راهنما
- محمد جعفری
- چکیده
- ترسیب کربن در گیاه و خاک از راههای مهم مقابله با تغییرات اقلیمی است. با توجه به وسعت زیاد مراتع کشور این اراضی ظرفیت بالایی برای ذخیره کربن دارند. در پژوهش حاضر اثر عملیات مختلف آبخیزداری اعم از عملیات های مختلف بیولوژیک، بیومکانیکی و مکانیکی در اراضی حوزه آبخیز پررود قزوین بر خصوصیات خاک و پوشش گیاهی و ظرفیت ذخیره و ترسیب کربن مورد آزمون قرار گرفته است. در این تحقیق در بخش نخست جهت بررسی اثر عملیات مختلف احیایی آبخیزداری بر خاک و پوشش گیاهی حوضه مورد مطالعه، داده های بدست آمده خاک و پوشش گیاهی به منظور ارزیابی پاسخ گونه های گیاهی و خاک به اجرای عملیات احیاء در مقیاس کل منطقه احیاء شده و شاهد و همچنین در مقیاس سه تیمار داخل منطقه احیاء (تیمار های بیولوژیک، بیومکانیک و مکانیکی) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مقایسه ویژگی های خاک در منطقه احیاء شده و شاهد نشان داد که بعضی از ویژگی ها در اثر عملیات احیاء دچار تغییر شدند که شامل افزایش معنی دار کربن خاک، ماده آلی خاک، رطوبت اشباع خاک و پتاسیم در منطقه احیاء و افزایش معنی دار درصد شن در منطقه شاهد می باشد. مقایسه ویژگی های خاک در سه تیمار (بیولوژیک، بیومکانیک و مکانیکی) داخل منطقه احیاء نشان داد که این تیمار ها از نظر برخی ویژگی های خاک دارای اختلاف معنی دار می باشند به طوریکه مقدار هدایت الکتریکی و پتاسیم خاک در تیمار عملیات بیولوژیک به طور معنی داری بیشتر از تیمارهای بیومکانیک و مکانیکی می باشد. مقایسه پوشش گیاهی در مناطق احیا شده و شاهد، حضور 34 گونه مشترک بین این مناطق، 31گونه منحصر به منطقه احیاء و 6 گونه منحصر به منطقه شاهد را نشان داد. 13گونه گیاهی، 5 تیره و برخی از گروه های کارکردی پاسخ های معنی داری را به انجام عملیات احیاء در منطقه نشان دادند. انجام عملیات احیاء به طور معنی داری افزایش تولید پهن برگان علفی، گندمیان و تولید کل را در پی داشته است. کلیه شاخص های تنوع و غنای محاسبه شده در منطقه احیاء به طور معنی داری بیشتر از منطقه شاهد بود. به طور کلی نتایج بدست آمده از این مطالعه نشان داد که عملیات احیاء آبخیزداری در منطقه، بعد از گذشت 20 سال بر درصد تاج پوشش، ترکیب گیاهی، تنوع و تولید اثر مثبت و بر ویژگی های خاک اثر مثبت داشته است. در بخش دوم این تحقیق به منظور ارزیابی کمی اثر فعالیت های مختلف آبخیزداری بر ترسیب و ذخیره کربن، نمونه برداری از پوشش گیاهی، لاشبرگ و خاک برای هر یک از تیمارها در ده منطقه از حوضه که معرف تغییرات و نوسانات خاک و پوشش گیاهی بود به روش سیستماتیک- تصادفی با استفاده از ده ترانسکت و 100 پلات صورت گرفت. در هر پلات درصد پوشش تاجی، درصد لاشبرگ، درصد سنگ و سنگریزه، درصد خاک عاری از پوشش، تراکم و ترکیب گونه ای ثبت شد. بیوماس اندام های هوایی و ریشه گیاهان غالب و همچنین لاشبرگ گیاهی در تمام تیمارها برداشت شد و نمونه ها مورد تجزیه آزمایشگاهی قرار گرفتند. ضریب تبدیل بیوماس هوایی و ریشه به کربن آلی در 30 گونه غالب و همچنین ضریب تبدیل لاشبرگ به کربن آلی در تیمارهای مورد بررسی محاسبه شد. نمونه برداری از خاک با حفر پروفیل در امتداد ترانسکت ها و از دو عمق 10-0 و 50-10 سانتیمتری انجام شد. نتایج نشان داد در تمام تیمارها خاک بیشترین نقش را در ترسیب کربن اکوسیستم ایفا می کند طوری که حدود 99 درصد از کل ترسیب کربن در این حوضه به خاک اختصاص می یابد. همچنین در تیمارهای مورد آزمایش سهم خاک سطحی در ترسیب کربن بیش از خاک زیرین بوده البته این نکته در رابطه با تیمار بذرپاشی و بوته کاری صادق نیست. بیشترین توان ترسیب کربن گیاهی به ترتیب به تیمارهای علوفه کاری، کپه کاری، بوته کاری، بیومکانیک، مرتع طبیعی، بذرپاشی، خشکه چین، سدخاکی، گابیون و سنگی ملاتی با 1435، 1102، 768، 624، 412، 401، 305، 273، 263 و 257 کیلوگرم در هکتار اختصاص دارد. لاشبرگ کمترین مشارکت را در بین اجزای سهیم در ترسیب کربن کل در تمام تیمارها داشته است. علوفه کاری و کپه کاری به ترتیب با 152 و 148 کیلوگرم در هکتار بیشترین و تیمار بذرپاشی با 74 کیلوگرم در هکتار کمترین ترسیب کربن توسط لاشبرگ را داشته اند. در نهایت نتایج این تحقیق نشان داد مراتع طبیعی که وضعیت خوبی از نظر پوشش گیاهی و خاک دارند در هر دو عمق خاک و همچنین بطور کلی (خاک+ بیوماس گیاهی+ لاشبرگ) با 647/84 تن در هکتار تا عمق 50 سانتیمتری خاک دارای بیشترین و سنگی ملاتی ها با 169/35 تن در هکتار تا عمق 50 سانتیمتری خاک دارای کمترین مقدار ترسیب کربن کل هستند.
- Abstract
- Carbon sequestration in plant and soil is important way to deal with climate change. Considering the vast ranges of rangeland in Iran have a high capacity for carbon storage. The effects of watershed management operations, including the operations of the various biological, biomechanical and mechanical in Qazvin Parrood watershed lands on soil properties and vegetation and carbon sequestration and storage capacity is tested. In the first part of this study in order to investigate the effect of different watershed management operations on soil and vegetation of the basin, vegetation and soil were sampled in different vegetation types (grassland, shrubland and abandoned arable lands) in the restoration area and control site. Data were analyzed at the scale of whole restoration area and control site to evaluate the response of individual species and functional groups. This was also done at the scale of three vegetation types inside restoration area. Results showed that soil humidity was greater in restoration area while soil sand content was greater in the control site. Also three vegetation types within restoration area showed significant differences in the sand, silt, C, OM, K and EC. It was found 34 common species, 31 species restricted to restoration area and only 6 species restricted to control site from vegetation data. Five plant family, 13 species and some functional groups significantly responded to the restoration project. The biomass of forbs, grasses and total biomass significantly increased due to restoration project. Moreover, the biomass of forbs within restoration area was significantly greater in grassland and restored arable land than that in shrub land. Restoration project produced greater species diversity and richness. This study showed restoration project induced some positive changes in vegetation and soil properties. In the second part of the study to evaluate the effects of watershed management practices on carbon sequestration and storage, Vegetation, litter and soil samples in each treatment were taken by systematic-randomly method from 10 areas of the basin that represents the variation of soil and vegetation along 10 transects and 100 plots (Except for small earth dams and biomechanical treatments which there were 2 small earth dams and 3 biomechanical treatments in this basin so samples were taken from all of them respectively along three and one transects). Inside of each plot, percentage of canopy cover, litter (%), rock (%) and bare soil (%), density and composition of the plant species were calculated and recorded. Likewise, above-below biomass production of dominant plants in all treatments was harvested and all plant litter was collected from the soil surface in each plot and samples were analyzed in laboratory. The conversion ratio of above biomass and root biomass to organic carbon of 30 dominant species and in addition conversion ratio of litter to organic carbon in all treatments were calculated. Also soil samples were taken at each transects randomly in two depths (0-10 cm and 10-50 cm), soil samples were tested in soil laboratory. Results indicate that in all treatments most amount of sequestered carbon was occurred in the soil (about 99% of whole carbon stocks in the ecosystem). Also the comparison of different treatments in terms of two depths of soil showed soil carbon stock in the topsoil is more than the second layer in most of the treatments, but in planted and seeding areas this process is reversed. The most carbon stocks in plants belong to forage planting, planting, pit-seeding by Prangos. ferulacea, bio mechanic, natural rangeland, seeding, rock check dams, small earth dams, gabions and mortar stone dams respectively with 1435, 1102, 768, 624, 412, 401, 305, 273, 263 and 257 kg per hectare. Litter has the lowest participation in carbon stock compare with soil and plant biomass in all treatments. Forage planting and pit- seeding, with 152 and 148 kg/ha and seeding with 74 kg/ha respectively have highest and lowest carbon stock by litter. Finally the results showed natural rangeland that have good conditions in terms of vegetation and soil have the most carbon stock in two soil depths and overall (soil + biomass + litter) with 647.84 ton/ha up to a depth of 50 cm from the soil surface and mortar stone dams with 169.35 ton/ha have the lowest carbon stock in this basin. Key words: Watershed management, biological management, mechanical practices, biomechanical practices, carbon stock, vegetation, litter, Parood catchment.
