ترسیب کربن در گیاه و خاک مزارع نیشکر در سیستم‌های مختلف کشت

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

1 بخش مهندسی منابع طبیعی و محیط زیست، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

2 بخش مهندسی منابع طبیعی و محیط زیست، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز دانشکده محیط زیست، دانشگاه استرالیای جنوبی

3 مدیر مرکز تحقیقات نیشکر ، شرکت کشت و صنعت نیشکراهواز

چکیده

نیشکر گیاهی چند منظوره است که عمدتاً در قسمت­های جنوب غربی ایران کشت می­شود. تاکنون در مورد قابلیت ترسیب کربن مزارع نیشکر ایران پژوهش­های کافی صورت نگرفته است. در این پژوهش، ترسیب کربن در اندام­های گیاه و خاک مزارع تحت کشت نیشکر در خوزستان که به روش سنتیراتونینگ کشت و برداشت می­شوند مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور، نمونه­های خاک از لایه سطحی 30-0 سانتی­متری به صورت تصادفی برداشت و میزان کربن آلی، اسیدیته، هدایت الکتریکی، بافت و وزن ویژه ظاهری آن­ها تعیین شد. به صورت همزمان از اندام­های هوایی (برگ و ساقه) و زیر زمینی (ریشه) گیاه نیشکر نمونه­گیری صورت گرفت و میزان کربن هر بخش به صورت  جداگانه تعیین شدند. نتایج نشان داد که کربن ذخیره شده در بخش بالای سطح خاک (برگ و ساقهبه میزان kg ha-11292) به صورت معنی داری (p < /span>≤0.05) بیشتر از  اندام­های زیرزمینی (ریشه­ به میزان kg ha-1 655) می­باشد. کل کربن ترسیب شده در خاک (به میزان kg ha-1 3/1987) با میزان کربن ترسیب شده در کل اندام­های گیاهی (به میزان kg ha-11947) اختلاف معنی­داری نداشت. علاوه بر این، همبستگی مثبت و معنی­داری بین کربن آلی و میزان رس خاک مشاهده شد. برآوردها نشان داد که مقدار کربن ترسیب شده در گیاه و خاک مزارع نیشکر خوزستان kg ha-1 5/3934 است که معادل kg ha-1 6/14439دی اکسید کربن جذب شده از اتمسفر است. به طور کلی، نتایج نشان داد در سیستم کشت راتونینگ، کل کربن ترسیب شده در مرحله راتون 1 بیشترین میزان را دارد. در نتیجه کشت نیشکر در جنوب غرب ایران می تواند به عنوان  حوضچه­ای مهم برای ذخیره کربن عمل کرده و در نتیجه موجب کاهش اثرات تغییرات اقلیمی گردد. به نظر می­رسد که ایجاد تغییر در سامانه فعلی برداشت محصول نیشکر که بر مبنای سوزانیدن بقایای گیاهی در مزرعه است و حرکت به سوی مدیریت پایدار با هدف حفظ بقایای گیاهی، بتواند توانایی ترسیب کربن این مزارع را افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها


Anaya, C.A., & Huber-Sannwald, E. (2015). Long-term soil organic carbon and nitrogen dynamics after conversion of tropical forest to traditional sugarcane agriculture in East Mexico. Soil and Tillage Research, 147:20–29.
Bikila, N.G., Tessema, Z.K., Abule, E.G. (2016). Carbon sequestration potentials of semi-arid rangelands under traditional management practices in Borana, Southern Ethiopia. Agriculture Ecosystemand and Environment, 223 (1): 108–114.
Bouyoucos, G. J. (1962). Hydrometer method improved for making particle size analyses of soils. Agronomy Journal, 54(5), 464-465.
Buyanovsky, G.A., & Wagner, G.H. (1998). Carbon cycling in cultivated land and its global significance. Global Change Biology. 4 (2),131-141.
Cancado, J.E., Saldiva, P.H.,. Pereira, L.A., Lara, L.B., Artaxo, P., Martinelli, L.A., Arbex, M.A., Zanobetti, A., & Braga. A.L.F. (2006). The impact of sugar cane-burning emissions on the respiratory system of children and the elderly. Environmental Health Perspectives, 114 (1), 725-729.
 Carter, M.R. (2008). Soil sampling and methods of analysis. CRC Press.
Cerri, C.C., Galdos, M.V., Maia, S.M.F., Bernoux, M., Feigl, B.J., Powlson, D., & Cerri, C.E.P. (2011). Effect of sugarcane harvesting systems on soil carbon stocks in Brazil: an examination of existing data. European Journal of Soil Science, 62 (1), 23-28.
Chandra, R., Rana, N. S., Kumar, S., & Panwar, G. S. (2008). Effects of sugarcane residue and green manure practices in sugarcane-ratoon-wheat sequence on productivity, soil fertility and soil biological properties. Archives of Agronomy and Soil Science, 54(6), 651-664.
D'Alessandro, D. M., Smit, B., & Long, J. R. (2010). Carbon dioxide capture: prospects for new materials. Angewandte Chemie International Edition, 49 (35), 6058-6082.
Davis, S. J., Caldeira, K., & Matthews, H. D. (2010). Future CO2 emissions and climate change from existing energy infrastructure. Science, 329 (5997), 1330-1333.
De Figueiredo, E. B., Panosso, A. R., Romão, R., & La Scala, N. (2010). Greenhouse gas emission associated with sugar production in southern Brazil. Carbon Balance and Management, 5 (1), 3.
Falloon, P., P. Smith, R. Betts, C.D. Jones, J. Smith, D. Hemming, & A. Challinor. (2009). Carbon sequestration and greenhouse gas fluxes from cropland soils–climate opportunities and threats. In Singh S. N.(ed.) Climate change and crops (pp.81-111). Berlin Heidelberg: Springer.
FAOSTAT (2016).Availabale from: http:// faostat3. fao.org/ download/Q/QC/E/.
Freibauer, A., Rounsevell, M. D., Smith, P., & Verhagen, J. (2004). Carbon sequestration in the agricultural soils of Europe. Geoderma, 122 (1), 1-23.
Galdos, M. V., Cerri, C. C., & Cerri, C. E. P. (2009). Soil carbon stocks under burned and unburned sugarcane in Brazil. Geoderma, 153 (3-4), 347-352.
Gao, Y. H., Luo, P., Wu, N., Chen, H., & Wang, G. X. (2007). Grazing intensity impacts on carbon sequestration in an alpine meadow on the eastern Tibetan Plateau. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 3 (6), 642-647.
Ghanbarian, G., Hassanli, A., & Rajabi, V. (2015). Comparing potential carbon sequestration of different parts of mountain almond and grape plants and soil in Fars province. Journal of Natural Environment, 68 (2): 257-265.
Goldemberg, J. (2007). Ethanol for a sustainable energy future. Science, 315 (5813), 808-810.
Graham, M. H., Haynes, R. J., & Meyer, J. H. (2002). Soil organic matter content and quality: effects of fertilizer applications, burning and trash retention on a long-term sugarcane experiment in South Africa. Soil Biology and Biochemistry, 34 (1), 93-102.
IBM Corp. (2010). IBM SPSS statistics for Windows.Ver. 19.0. Armonk, NY: IBM Corp.
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). (1996). Good practice guidance for land use, land-use change and forestry. IPCC National Greenhouse Gas Inventories Programme, Kanagawa, Japan. 12 p. [http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gpglulucf/gpglulucf.html]. Accessed at: 12/11/2016.
IPCC, (Intergovernmental Panel on Climate Change). (2015). Mitigation of climate change. Vol. 3. Cambridge University Press. 1435 p., [http:// www. mitigation2014. org/] Accessed at: 24/05/2017.
Jafarian, Z., & Tayefeh, S.A.L. (2013). Carbon sequestration potential in dry farmed wheat in Kiasar region. Journal of Agricultural Sciences, 23(1): 31-41 (In Farsi with English abstract).
Kottek, M., J.Grieser, C.Beck, B.Rudolf, and F.Rubel. (2006). World map of the Köppen-Geiger climate classification updated. Meteorologische Zeitschrif ,15(3):259–263.
Lal, R. (2001). World cropland soils as a source or sink for atmospheric carbon. Advances in Agronomy. 71, 145-191.
Li, Y.L., L. Wang, W.Q. Zhang, S.P. Zhang, H.L. Wang, X.H. Fu, and Y.Q.Le. (2010). Variability of soil carbon sequestration capability and microbial activity of different systems of salt marsh soils at Chongming Dongtan. Ecological Engineering, 36 (12): 1754-1760.
Meier, E. A., Thorburn, P. J., Wegener, M. K., & Basford, K. E. (2006). The availability of nitrogen from sugarcane trash on contrasting soils in the wet tropics of North Queensland. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 75 (1-3), 101-114.
Minitab 16 Statistical Software. (2010). Minitab computer software. State College. PA: Minitab, Inc.
Nadeu, E., Gobin, A., Fiener, P., Van Wesemael, B., & Van Oost, K. (2015). Modelling the impact of agricultural management on soil carbon stocks at the regional scale: the role of lateral fluxes. Global Change Biology, 21 (8), 3181-3192.
Nosetto, M. D., Jobbágy, E. G., & Paruelo, J. M. (2006). Carbon sequestration in semi-arid rangelands: comparison of Pinus ponderosa plantations and grazing exclusion in NW Patagonia. Journal of Arid Environments, 67 (1), 142-156.
Page, A.L., Miller, R.H. & Keeney. D.R. (1982). Methods of soil analysis. Part 2: Chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy. Madison, WI.
Reeder, J.D., & Schuman, G.E. (2002). Influence of livestock grazing on C sequestration in semi-arid mixed-grass and short-grass rangelands. Environmental Pollution, 116 (3), 457-463.
Sadeghi, H., & Raeini, M. G. N. (2016). Capability investigation of carbon sequestration in Artemisia aucheri Bioss. International Journal of Environmental Science and Technology, 13 (1), 159-164.
Scharlemann, J. P., Tanner, E. V., Hiederer, R., & Kapos, V. (2014). Global soil carbon: understanding and managing the largest terrestrial carbon pool. Carbon Management, 5 (1), 81-91.
Sefeedpari, P., Shokoohi, Z., & Behzadifar, Y. (2014). Energy use and carbon dioxide emission analysis in sugarcane farms: a survey on Haft-Tappeh Sugarcane Agro-Industrial Company in Iran. Journal of Cleaner Production, 83, 212-219.
Singh, M., & Sharma, R.K. (1991). Microbial population and decomposition of surgarcane trash at different relative humidity. Journal of the Indian Society of Soil Science 39 (1):189-190.
Smith, P. (2004). Carbon sequestration in croplands: the potential in Europe and the global context. European Journal of Agronomy, 20(3), 229-236.
Suman, A., Singh, K. P., Singh, P., & Yadav, R. L. (2009). Carbon input, loss and storage in sub-tropical Indian Inceptisol under multi-ratooning sugarcane. Soil and Tillage Research, 104(2), 221-226.
Tominaga, T.T., F.A.M. Cassaro, O.O.S. Bacchi, K. Reichardt, J.C.M. Oliveira, and Tominaga, T. T., Cassaro, F. A. M., Bacchi, O. O. S., Reichardt, K., Oliveira, J. C. M., & Timm, L. C. (2002). Variability of soil water content and bulk density in a sugarcane field. Soil Research, 40 (4), 604-614.
West, T.O., & Marland, G. (2002). A synthesis of carbon sequestration, carbon emissions, and net carbon flux in agriculture: comparing tillage practices in the United States. Agriculture, Ecosystems & Environment, 91 (1-3), 217-232.
Yadav, R. L., Prasad, S. R., Singh, R., & Srivastava, V. K. (1994). Recycling sugarcane trash to conserve soil organic carbon for sustaining yields of successive ratoon crops in sugarcane. Bioresource Technology, 49 (3), 231-235.