کربن آلی منبع اصلی مواد آلی خاک و شاخص کیفیت خاک در اکوسیستم های طبیعی است. بنابراین پایش ذخایر کربن آلی خاک در شرایط مختلف برای مطالعه چرخه جهانی کربن ضروری به نظر می رسد. مطالعه حاضر به منظور بررسی میزان کربن آلی خاک در دو منطقه بحرانی و آسیب‌پذیر از دشت قهاوند که دارای اکوسیستم مرتعی بوده و در دهه های گذشته بیابان‌زایی گسترده ای را شاهد بوده است، انجام شد. نمونه برداری خاک سطحی تا عمق 20 سانتی‌متر در 63 نقطه به صورت تصادفی در دو منطقه بحرانی و آسیب‌پذیر انجام شد. بررسی تغییرات کربن آلی خاک در دو منطقه نشان داد که تفاوت معنی داری در سطح یک درصد بین دو منطقه آسیب پذیر و بحرانی وجود دارد. همچنین میزان کربن آلی خاک حاصل از نمونه ها با نتایج حاصل از شاخص های طیفی تصویر ماهواره لندست 8 مقایسه شد. سپس، تعداد نه شاخص مختلف پوشش گیاهی و روشنایی شامل NDVI، RVI، SAVI، MSAVI، TSAVI، OSAVI، WDVI، NDBI و BI مربوط به 63 نقطه نمونه‌گیری زمینی بر اساس تصویر ماهواره ای اردیبهشت ماه سال 1395 محاسبه شد. شاخص های ماهواره ای NDVI، RVI، SAVI، MSAVI، TSAVI، OSAVI، NDBI و BI همبستگی پیرسون نسبتاً خوبی با میزان کربن آلی خاک به ترتیب با R2 به ارزش 0/41، 0/38، 0/38، 0/41، 0/40، 0/39، 0/44- و 0/48 از خود نشان دادند. این نتایج نشان دهنده امکان استفاده از شاخص های طیفی تصویر ماهواره ای لندست 8 جهت بررسی و مطالعه ذخایر کربن آلی خاک در دشت قهاوند است. تفاصيل المقالة

پیشینه و هدف مراتع جزء آن دسته از زیست بوم های طبیعی هستند که بخش مهمی از ذخایر کربن خاک را به خود اختصاص داده اند و علاوه بر آن به‌عنوان ذخیره ژنتیکی بسیار متنوعی، تضمین‌ کننده پویایی اکوسیستم می باشند. آتش سوزی یک عامل طبیعی در مراتع به شمار می رود که طی آن اکثر پوشش های طبیعی موجود می سوزند. بررسی اثرات مثبت و منفی آتش سوزی بر اکوسیستم به‌ویژه بر خصوصیات خاک محققین را بر آن داشته تا به دنبال روش های جایگزینی، به‌جای روش های مستقیم و میدانی که عموماً بسیار پرهزینه و وقت گیر هستند، باشند. ازجمله روش ها و فناوری های نوینی که در زمینه منابع طبیعی بسیار پرکاربرد و مفید هستند می توان به سنجش‌ازدور اشاره کرد. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر کوتاه ‌مدت آتش‌سوزی بر ذخیره کربن آلی، اسیدیته و هدایت الکتریکی خاک مراتع در منطقه گنبد همدان و بررسی قابلیت سنجش ‌از دور در برآورد غیرمستقیم کربن خاک سطحی در مراتع نیمه ‌خشک پس از وقوع آتش ‌سوزی است.مواد و روش هادر این تحقیق از هر سایت 20 نمونه خاک از عمق 0-10 سانتی متری (درمجموع 40 نمونه) برداشت شد و با دستگاه GPS مختصات تک تک نقاط نمونه برداری ثبت گردید. نمونه‌برداری ‌ها در فاصله 15 الی 20 روز پس از وقوع آتش ‌سوزی در اوایل مهرماه انجام پذیرفت. نمونه ها پس از انتقال به آزمایشگاه جهت اندازه گیری میزان کربن آلی خاک مورداستفاده قرار گرفتند. سپس ارتباط آماری بین مناطق شاهد با مناطق دچار آتش‌سوزی با آزمون t مستقل موردبررسی و تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. همچنین برآورد غیرمستقیم میزان کربن آلی خاک سطحی در دو سایت شاهد و دچار آتش‌سوزی شده و بررسی روند تغییرات آن ها با استفاده از سنجش‌ازدور تصاویر ماهواره ای مورد ارزیابی قرار گرفت. به همین منظور پس از انجام پردازش های لازم بر روی‌داده‌های ماهواره ای، مقادیر متناظر بازتاب طیفی هر پیکسل با نقاط نمونه برداری در طول‌موج‌ها و شاخص های طیفی مختلف استخراج، و میزان همبستگی و ارتباط رگرسیونی هر یک از آن ‌ها با میزان کربن مورد تجزیه ‌و تحلیل قرار گرفت.نتایج و بحث نتایج حاصل از آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که در بین تمام شاخص ها طیفی تنها شاخص HI با کربن آلی خاک در کوتاه ‌مدت و در منطقه شاهد همبستگی داشته است. همچنین در بین تمام شاخص ها، شاخص های BI، NDBI، NDVI، SAVI، VCI و VHI با مقدار EC در سایت شاهد همبستگی داشتند. در سایت شاهد بین اکثر شاخص های طیفی و EC خاک همبستگی معنی داری وجود داشت که پس از آتش سوزی این همبستگی در سایت آتش سوزی از بین رفته بود. در مورد همبستگی بین pH و شاخص های طیفی مشاهده گردید بین برخی از شاخص های طیفی و pH همبستگی به وجود آمده است. درواقع می توان نتیجه گرفت که آتش‌سوزی باعث تغییر بزرگی در میزان انعکاس و انتشار امواج از سطح خاک گردیده است به ‌گونه ‌ای که در سایت شاهد شاخص ها با EC همبستگی داشتند اما در سایت آتش سوزی همبستگی بین شاخص ها و EC به‌طور کامل از بین رفته است و در عوض بین شاخص ها و pH همبستگی ایجاد گردیده است. همچنین هیچ‌یک از شاخص های طیفی در فروردین 1396 در سایت شاهد با SOC همبستگی مثبت یا منفی معنی داری نداشتند و نتایج بیانگر این موضوع بود که پس از گذشت شش ماه از وقوع آتش سوزی تغییرات کربن خاک به‌گونه‌ای نبوده است که بتوان با شاخص های طیفی روند آن را بررسی کرد. در مقایسه نتایج مهر 1395 با نتایج فروردین 1396 در سایت شاهد مشخص گردید که پس از گذشت شش ماه شاخص NBR همبستگی معنی داری با میزان EC پیدا کرده است اما شاخص های BI و VHI همبستگی خود را ازدست ‌داده ‌اند. با توجه به بحث صورت گرفته در مورد شاخص NBR و حضور باند SWIR2 در آن به نظر می رسد باگذشت شش ماه از وقوع آتش‌سوزی، در سایت شاهد تغییراتی به وجود آمده که منجر به ایجاد همبستگی بین این شاخص و EC خاک گردیده است. ازآنجاکه مقدار انرژی بازتابی از سطح زمین به عوامل متعددی نظیر رطوبت خاک، تغییر محتوی ماده آلی خاک و پوشش سطح وابسته است لذا باید تأثیر این عوامل را در فصل رویش بر روی بازتاب خاک مدنظر قرارداد. عدم‌ تغییر این نتایج پس از گذشت شش ماه می تواند این موضوع را به اثبات برساند که اثرات مثبت و منفی آتش سوزی در دوره ای کوتاه‌مدت در حد شش ماه از بین نرفته و زمان طولانی تری برای بازگشت شرایط به حالت طبیعی نیاز است.نتیجهگیری مطابق با بررسی های صورت گرفته مشخص گردید که ذخیره کربن آلی خاک در مراتع آتش سوزی شده با مراتع شاهد دارای تفاوت معنی‌داری نیست. تغییر شکل و تثبیت مواد آلی خاک در اثر آتش توسط محققین زیادی مورد بررسی و توجه قرارگرفته است اما تبدیل و دگرگونی ماده آلی خاک در اثر آتش‌سوزی، اغلب منجر به نتایج ناهمگون و متفاوتی گردیده است. مشخص‌شده است در عمق 20-10 سانتی متری آتش سوزی تأثیری در میزان کربن آلی خاک نداشته است اما محققین دیگری مشخص کردند 6 ماه پس از آتش‌سوزی در خاک های سوخته در مقایسه با خاک های شاهد میزان کربن افزایش داشته است. مشخص‌شده است که سه ماه پس از آتش سوزی درصد کربن آلی خاک به ‌صورت معنی داری کاهش داشته است. همچنین در بررسی دیگری بر روی اثر آتش‌سوزی بر کربن آلی خاک مشخص‌شده است که در منطقه دچار آتش سوزی نسبت به منطقه شاهد در یک سال و دو سال پس از آتش سوزی میزان کربن آلی خاک کاهش معنی داری داشته است. ازآنجاکه اثر آتش سوزی بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک به‌شدت تحت تأثیر شدت آتش ‌سوزی، رطوبت خاک، اقلیم و پوشش گیاهی است. لذا تمام این عوامل منجر به حصول نتایج متفاوت در بررسی تأثیر آتش سوزی بر کربن آلی خاک گردیده است. با توجه به شرایط محیطی، اقلیم، شیب منطقه، بافت و ساختمان خاک و عوامل مرتبط با آتش‌ سوزی نظیر شدت و مدت آن، مقدار کربن خاک تغییر کرده است. برای مثال در صورت وقوع آتش‌سوزی متوسط شرایط برای رویش مجدد پوشش گیاهی سریع تر فراهم گردیده است اما در صورت وقوع آتش‌ سوزی‌ های شدید به ‌طور کلی تمام لایه آلی سطح خاک از بین رفته است و به ‌مرور کربن کاهش داشته است. همچنین در بررسی همبستگی بین شاخص های طیفی و کربن آلی خاک مشخص گردید تنها شاخص HI با کربن آلی خاک در سایت شاهد معنی دار بوده است اما در سایت دچار آتش‌سوزی هیچ‌ گونه همبستگی مشاهده نشده است. این امر را می توان به بررسی طیف طول‌موج ‌های مرئی آبی و سبز در رابطه ریاضی این شاخص بررسی کرد، زیرا تنها در این شاخص از طیف طول ‌موج سبز و آبی استفاده گردیده است. با توجه به نتایج سایر محققین به نظر می رسد تخمین کربن آلی خاک با استفاده از سنجش ‌از دور دارای پیچیدگی های خاصی است. ازآنجاکه کربن آلی خاک با بیشترین تأثیر خود را بر روی رنگ خاک می گذارد، لذا اگر مقدار آن کم باشد با استفاده از سنجش ‌از دور امکان تخمین آن ضعیف است. تفاصيل المقالة

کربن آلی خاک در اکوسیستم‌های خشکی مهم‌ترین جزء چرخه جهانی کربن محسوب می‌شود که در رابطه با کنترل چالش‌های مربوط به گرمایش زمین نقش عمده‌ای ایفا می‌کند. جهت مطالعه و بکارگیری روش‌های کاربردی و کنترل انتشار این گاز بهره‌گیری از مدل‌های مطالعاتی‌ همچون RothC اهمیت فراوانی دارد. در مطالعه حاضر در حوضه سرفیروز آباد استان کرمانشاه، از مدل ROTH C26-3 (ROTH) برای شبیه‌سازی تغییرات کربن آلی در خاک استفاده شد. در نهایت صحت مدل‌سازی نشان داد که مقدار RMSE برای منطقه مورد نظر کمتر از 11/0‌و همچنین MBI 0. به 05/0‌رسیده است که سبب شده فاکتور کارکرد مدل 96/0‌- باشد و دقت بالای مدل RothC در این منطقه کوهستانی مورد تأکید قرار گیرد. همچنین بیشترین جز HUM و کمترین جز به‌‌ DPM اختصاص دارد. میزان متوسط ذخیره کربن در زراعت برابر با حدود 72/52 تن در هکتار و متوسط CO2‌ خارج شده نیز حدود 4/1 تن در هکتار می‌باشد که تقریباً حدود 65/2 درصد از میزان کربن ذخیره شده در این سال‌ به‌صورت CO2 از خاک خارج شده است. میزان متوسط ذخیره کربن در مدیریت مراتع برابر با حدود‌20/53 تن در هکتار و متوسط CO2 خارج شده نیز حدود 28/1 تن در هکتار می‌باشد که تقریباً حدود‌40/2 درصد از میزان کربن ذخیره شده در این سال‌ به‌صورت CO2 از خاک خارج شده است. تفاصيل المقالة