عنوان پایان‌نامه
برآورد ذخیره سازی کربن آلی خاک و ارزیابی تغییرات مکانی تولید گندم تحت تأثیر عوامل محیطی در اراضی لسی حوضه آبخیز توشن، گرگان
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7087;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76652;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7087;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76652
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد عجمی
- استاد راهنما
- احمد حیدری
- چکیده
- اندازه گیری ذخیره کربن آلی خاک (SOCS) اساس مطالعات تعیین توان تولید خاک و توازن میان گازهای گلخانه‌ای است. تغییرات کربن آلی خاک (OC) به وسیله عوامل محیطی مانند کاربری اراضی و توپوگرافی کنترل می شود. به منظور برآورد SOCS و ارزیابی تغییرات مکانی تولید گندم تحت تأثیر عوامل محیطی، حوضه آبخیز توشن در جنوب غرب شهرستان گرگان انتخاب گردید. در مجموع از 182 نقطه نمونه برداری 364 نمونه خاک به علاوه 1638 نمونه دست نخورده از دو لایه سطحی (30-0 سانتی متر) و عمقی (100-30 سانتی متر) برداشته شد. نمونه برداری گندم نیز به صورت تصادفی از 100 نقطه از موقعیت های مختلف شیب به انجام رسید. نتایج نشان داد لایه سطحی به تنهایی 54/8% تراکم کربن آلی خاک (SOCD) را به خود اختصاص داده است. کاربری جنگل با 22/84کیلوگرم بر مترمربع بالاترین مقدار SOCDرا در لایه 100-0 سانتی متری دارد. جنگل تراشی و فعالیت های کشاورزی موجب کاهش قابل توجه SOCDبه میزان 48/2% در لایه 30-0 سانتی متری خاک شده است. در این ناحیه نیمه مرطوب شیب های رو به شمال و اراضی هموار در مقایسه با جهات رو به شرق و غرب بالاترین مقدار SOCD را در لایه 100-0 سانتی متری دارند. به طور کلی در 100 سانتی متر فوقانی خاک های نواحی جنگل تراشی شده، مقادیر SOCD در شیب های ملایم و متوسط در مقایسه با شیب های تندتر بیشتر است. بین SOCDو رس همبستگی مثبت و معنی دار برقرار است. با توجه به نتایج به دست آمده فعالیت های کشاورزی در اراضی جنگل تراشی شده با شیب تند واقع در جهات شرقی و غربی باید کاهش یافته یا ممنوع شود. از میان ویژگی های توپوگرافی سه عامل ارتفاع، درصد شیب و فاکتور فرسایش پذیری همبستگی مثبت و انحنای سطح زمین همبستگی منفی و معنی داری را با SOCD نشان دادند. بیشترین مقدار SOCS به میزان 74907/94مگاگرم (54/4% SOCS کل) در لایه 30 سانتی متر سطحی مشاهده می شود که نشان دهنده اهمیت خاک سطحی در ذخیره سازی OC است. نزدیک به نیمی از SOCS نیز در لایه 100-30 سانتی متری است. کاربری جنگل با یک سوم مساحت کل حوضه بیشترین SOCS (39325/55مگاگرم؛ 52/5%) را در لایه سطحی به خود اختصاص داده است. انحنای سطح زمین و شاخص خیسی ارتباط قابل ملاحظه ای با عملکرد محصول گندم داشته اند. بر طبق معادله های آنالیز رگرسیون شاخص های پستی و بلندی به خوبی قادر به توجیه تغییرپذیری مکانی عملکرد شده اند که این امر نشان دهنده اهمیت این فاکتورها از طریق تأثیر بر توزیع رطوبت در فرآیند تولید محصول در حوضه مورد مطالعه است. بیشترین عملکرد کل و عملکرد دانه گندم به ترتیب به میزان 14/53و 4/41تن در هکتار در اراضی با شیب کمتر از 10 درصد برآورد شده است که با اختلاف معنی داری در مقایسه با طبقه پرشیب بیشتر است. بیشترین و کمترین عملکرد کل با مقادیر میانگین 15/82 و 5/68 تن در هکتار به ترتیب مربوط به موقعیت های پنجه شیب و شانه شیب می باشد. بیشترین عملکرد دانه از موقعیت های پای شیب و پنجه شیب به دست آمد. مقادیر میانگین عملکرد دانه در پای شیب برابر با 4/61 و نیز پنجه شیب 4/66 تن در هکتار می باشد. افزایش مؤلفه های عملکرد گندم در این مطالعه که در قسمت های پایین شیب مشهود است را می توان به افزایش عمق خاک و آب قابل استفاده گیاه و تجمع بیشتر مواد آلی و عناصر غذائی نظیر نیتروژن و پتاسیم به واسطه فرآیند فرسایش و تجمع آن در این موقعیت ها مربوط دانست.
- Abstract
- Determination of soil organic carbon storage (SOCS) is a basic measure used to study soil productivity and the balance among greenhouse gases. Variation of soil organic carbon (OC) is controlled by environmental factors such as land use and topography. To estimate the SOCS and evaluate the spatial variability of wheat production as affected by environmental factors, Toshan watershed located in south-west of Gorgan County was selected. Totally 364 soil samples plus 1638 undisturbed core samples were collected from the surface (0-30 cm) and subsurface (30-100 cm) soil layers from 182 sampling points. Wheat yield sampling from different slope positions also was carried out randomly from 100 points. Results showed that the surface layer was solely responsible for 54.8% of SOCD. Forest with 22.84 kg m?2 had the highest SOCD in 0-100 cm layer. Deforestation and agricultural activities have resulted in a significant decrease of SOCD (48.2%) in 0-30 cm soil layer. North facing slope aspects and flat area had higher SOCD compared to east and west facing slope aspects in this subhumid region at 0-100 cm layer. Generally, in the upper 100 cm soil layer of deforested lands, gentle and moderate slopes had higher SOCD compared to steeper slopes. There was a positive significant correlation between SOCD and clay content. Considering the results, agricultural activities on steep E and W aspects in deforested lands must be reduced or prohibited. From topographic attributes, three factors i.e. elevation, slope percent and erodibility factor show positive and significant correlation and slope curvature showed significant negative correlation with SOCD. The largest amount of SOCS was observed in the surface 30 cm layer accounting for 74907.94 Mg (54.4% of total SOCS), indicating the key importance of topsoil in conserving OC. The subsoil has almost the same contribution to SOCS. Forest land use with one-third proportion of the total area stored the largest amount of SOC (39325.55 Mg; 52.5%) in surface layer. The lowest wheat yield was observed in 30-60 slope percent. Curvature and wetness index had a remarkable relationship with wheat yield. According to regression analyses, topographical indexes have been able to explain the spatial variability of yield, indicating the importance of these factors impact on water distribution in yield production process in the study watershed. The highest total yield and grain yield were observed in <10% slope class equal to 14.53 and 4.41 ton/ha, respectively, which show significant difference compared to steeper slopes. The highest and the lowest total mean yields were from toeslope and shoulder, 15.82 and 5.68 ton/ha, respectively. The highest grain yield was from footslope and toeslope. Amounts of mean grain yield were 4.61 ton/ha in footslope and 4.66 ton/ha in toeslope. Increased yield production in low slope positions in this study is probably due to increase in soil depth and plant available water, as well as accumulation of organic matter and nutrient elements like nitrogen and potassium, due to deposition of eroded materials in these positions. Key words: Land use, Loess, Organic carbon, Topography, Wheat.
