مقایسه پارامتر های پوشش گیاهی، عناصر خاک و ذخیره کربن آلی گیاه و خاک در مراتع کوهستانی تحت مدیریت قرق و چرا (مطالعه موردی: اسدآباد، همدان)

سابقه و هدف: گرچه به‌نظر می رسد فرآیند چرای دام موجب تسریع چرخه کربن در اکوسیستم های مرتعی شود، اما تاثیر آن بستگی به عوامل مدیریتی و محیطی دارد و غیرقابل پیش بینی است. دلایل اصلی این عدم قطعیت، عبارتند از: (1) مشکل بودن ردیابی تغییرات کوچک در ذخایر کربن مراتع،  به‌علت حجم بالای این ذخایر (2) فقدان اطلاعات پایه قبل از اعمال هرگونه سیستم چرایی و (3) فقدان مراتع دارای مدیریت بلندمدت چرایی. با توجه به موارد فوق هدف این مطالعه، بررسی روابط و چگونگی اثرگذاری پارامترهای گیاهی و خاک بر ذخیره کربن آلی در مراتع قرق 10 ساله در مراتع کوهستانی اسدآباد، همدان است. مواد و روش ها: پس از شناسایی مقدماتی منطقه مورد مطالعه، دو سایت مطالعاتی تحت چرا و قرق  (10 ساله) تعیین  شدند. به‌منظور به حداقل رساندن اثر گرادیان عوامل اکولوژیکی و بیولوژیکی، سایت های مطالعاتی به نحوی انتخاب شدند که این عوامل همگن باشند و پارامترهایی مانند ارتفاع، جهت شیب، شیب و تیپ گیاهی مشابهی داشته باشند. پس از مشخص کردن سایت های معرف در هر دو منطقه مدیریتی، نمونه‌برداری از پوشش گیاهی و خاک سطحی در طول دو ترانسکت (عمود برهم) 100 متری به فواصل 20 متر (مجموعا 10 پلات در هر منطقه) و به روش تصادفی سیستماتیک انجام شد. پارامترهای درصد پوشش گیاهی، شاخص‌های تنوع (سیمپسون)، یکنواختی (شانون وینر) و غنا (مارگالف) (با استفاده از نرم افزار past 4.03) محاسبه شدند و میزان عناصر کربن آلی، فسفر، پتاسیم و نیتروژن خاک اندازه گیری شدند. آنالیز آماری نتایج با استفاده از نرم افزار sas v.4.1 و پراکنش متغییرها با توجه به طول گرادیان (1sd) از روش تجزیه مولفه های اصلی pca با استفاده از نرم افزار canoco 5 بررسی شد. نتایج: نتایج حاصل از مطالعه حاضر نشان داد که درصد پوشش گیاهی، غنا و تنوع گونه ای در منطقه قرق بیشتر است. درصد پوشش گیاهی و تعداد گونه ها در منطقه تحت چرا و قرق به‌ترتیب برابر 35.1، 67.6 درصد و 127، 139 است. بیشترین میزان کربن ذخیره در پوشش گیاهی و خاک، با اختلاف معنی‌داری، در منطقه قرق مشاهده شد. ذخیره کربن آلی در واحدهای مدیریتی قرق و چرا در خاک سطحی به‌ترتیب 83.13 و 74.35 و در پوشش گیاهی به‌ترتیب 0.00273  0.00219 تن بر هکتار برآورد شد (0.05 >p). نتایج بیانگر روند افزایشی معنی دار شاخص تنوع گیاهی (سیمپسون) در منطقه قرق 13.83 نسبت به منطقه تحت چرا  12.63 بود. افزایش شاخص غنای مارگالف در منطقه قرق معنی دار بوده است. همچنین اندازه گیری عناصر فسفر، پتاسیم و نیتروژن خاک بیانگر افزایش 51، 25.7 و 15 درصدی این عناصر در شرایط قرق است (0.05 >p). براساس نتایج آنالیز همبستگی، ارتباط خطی معنی داری بین کربن آلی با عناصر فسفر (0.55 = r) و نیتروژن (0.80=r) وجود داشت (0.05 >p). هرچند همبستگی معنی داری بین شاخص‌های تنوع گیاهی با ذخیره کربن آلی پوشش گیاهی مشاهده نگردید. نتیجه‌گیری: بررسی نتایج حاصل از این مطالعه بیانگر اثرگذاری قرق بلندمدت 10 ساله بر پارامترهای خاک و پوشش گیاهی در مراتع کوهستانی است (0.05 >p).علاوه بر ذخیره کربن آلی گیاه و خاک سطحی، سایر عناصر خاک مورد ارزیابی فسفر، پتاسیم و نیتروژن، درصد پوشش گیاهی و شاخص های تنوع و غنا در شرایط قرق افزایش داشته است. افزایش معنی دار شاخص تنوع گیاهی سیمپسون بیانگر مناسب بودن این شاخص در ارزیابی تغییرات تنوع گیاهی در مراتع کوهستانی است. برغم تغییرات افزایشی تنوع گیاهی و غنا در منطقه قرق، شاخص یکنواختی تغییرات معنی داری نشان نداد. به‌نظر می رسد به‌دلیل عدم مشاهده ارتباط خطی معنی دار بین شاخص های تنوع و ذخیره کربن آلی، عوامل دیگری بجز تنوع گیاهی بر افزایش ذخیره کربن اکوسیستم های کوهستانی تاثیر مستقیم دارند.

a comparative study of vegetation parameters, soil elements, and organic carbon storage in mountain rangelands under exclosure and grazing management: a case study in asadabad, hamadan

background and objectives: the impact of grazing on the carbon cycle in mountain rangelands depends on various factors, including management practices and environmental conditions. however, the effects of grazing on carbon stocks remain uncertain due to challenges in tracking small changes in rangeland carbon stocks, lack of baseline information, and limited long-term grazing management data. this study aims to investigate the relationships between plant and soil parameters and organic carbon storage in a 10-year-old exclosure in the mountain rangelands of asadabad, hamadan. methodology: two study sites, one under grazing and the other under a 10-yearold exclosure, were selected in a manner that minimized the gradient effect of ecological and biological factors. vegetation and topsoil samples were collected along two 100-meter transects at 20-meter intervals, resulting in a total of 10 plots in each area. vegetation parameters, including percentage cover, diversity (simpson index), evenness (shannon-wiener index), and richness (margaluf index), were calculated using past 4.03 software. soil organic carbon, phosphorus, potassium, and nitrogen were measured. statistical analysis was performed using sas v.4.1 software, and the distribution of variables was analyzed using principal component analysis (pca) in canoco 5 software. results: the findings revealed higher vegetation cover and plant diversity (richness and evenness) in the exclosure area. the vegetation cover percentage and species count in the grazing area were 35.1% and 127, respectively, while in the exclosure area, they were 67.6% and 139. the carbon stocks in vegetation and soil were significantly higher in the exclosure area, with values of 83.13 and 74.35 ton/ha in the soil surface, and 0.00219 and 0.00273 ton/ha, respectively (p < 0.05). the exclosure area exhibited a significant increase in simpson diversity index (13.83) compared to the grazed area (12.63). additionally, the margaluf richness index showed a significant increase in the exclosure area. soil phosphorus, potassium, and nitrogen nutrient measurements indicated an increase of 51%, 25.7%, and 15% in the exclosure area (p < 0.05). correlation analysis revealed a significant linear relationship between organic carbon and phosphorus (r = 0.55) and nitrogen (r = 0.80) (p < 0.05). however, no significant correlation was observed between plant diversity indices and vegetation organic carbon storage. conclusion: the study demonstrated the positive impact of long-term exclosure on soil and vegetation parameters in mountain rangelands (p < 0.05). exclosure not only enhanced plant and soil organic carbon storage but also resulted in increased soil nutrient levels, vegetation cover, and diversity and richness indices. the significant increase in plant diversity highlights the suitability of the simpson index for evaluating diversity in mountain rangelands. however, the lack of a significant linear relationship between diversity index and organic carbon stocks in plants and soils suggests that factors other than plant diversity directly influence carbon stocks in mountain ecosystems.