Effect of Heterotrophic respiration effect on CO2 efflux (carbon mineralization in soil) and soil organic carbon (SOC) pool under thermal treatments in Rangeland and Forest ecosystems in Fandoqlo region

Haj Agha Memar, Sholeh and Keivan behju, Farshad and sefidi, Kiomarth and behtari, Behzad (2015) Effect of Heterotrophic respiration effect on CO2 efflux (carbon mineralization in soil) and soil organic carbon (SOC) pool under thermal treatments in Rangeland and Forest ecosystems in Fandoqlo region. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (تأثیر تنفس هتروتروفیک بر میزان انتشار دی¬اکسید کربن (معدنی شدن کربن خاک) و ذخیره کربن آلی خاک تحت تیمارهای دمایی در اکوسیستم¬های مرتعی و جنگلی در منطقه فندقلو)
Sholeh Haj Agha Memar.pdf

Download (627kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Soil organic matter use as main food by soil microorganisms. In this process of organic matter use, Organisms During the respiration process, release carbon dioxide. Heterotrophic microbial decomposition of soil organic matter is known as respiration. Factors such as temperature, type of ecosystems, land management and quality of organic matter are affected on soil respiration. The effect of environmental factors such as temperature considered than the other factors. Soil temperature incubation studies is useful to evaluate fraction of different carbon decomposition rate. Rangelands and forests as terrestrial ecosystems considered important carbon sources and exchange. Land use change and degradation of these ecosystems has significant contribution to greenhouse gas emissions of carbon dioxide through the mineralization of carbon stocks. The aim of this study was to evaluate the sequestration and efflux of carbon dioxide from the soil by heterotrophic respiration (carbon mineralization) in temperature conditions of the growing season in rangeland and forest ecosystems in natural habitat reserve of Fandoqlo Located at 25 km northeast of Ardabil. Ecosystem of grazing rangeland, excluded rangeland, degradation rangeland, forest and arable in adjacent together were selected. Soil samples were taken from three depth levels of 0 to 30 cm. Carbon dioxide produced during the soil incubation in Heterotrophic respiration were measured closed chamber on the basis of alkali absorption. Incubation were conducted under treatment period of 7, 14, 21 and 28 days in temperatures of 10, 20 and 30 ° C. The temperature sensitivity of ecosystem was calculated by Q10 factor. Based on the results, the highest percentage of organic carbon and carbon pool was in forest ecosystem that there was significant difference with grazing rangeland, degradation rangeland and arable, but no significant differences were with excluded rangeland. Minimum value of these traits were observed in arable. The highest Heterotrophic respiration were in grazing rangeland ecosystem, that there was no significant difference with excluded rangeland and forest, but significant differences were with degradation rangeland and arable. Minimum value of Heterotrophic respiration traits were observed in arable. High temperature sensitivity (Q10) was observed in grazing rangeland ecosystems (1.001) and the Minimum value was observed in excluded rangeland ecosystems (0.4557). In the incubation the prevailing general trend of mineralization rate was grazing > excluded > Forest> Destruction> arable. As the temperature increases from 10 to 30 C° increasing trend in was observed in carbon mineralization. Logarithmic and exponential models showed best fit with carbon mineralization process when changes in ecosystems at different temperatures. Sandy texture in the grazing rangeland can be one of the reasons high Heterotrophic respiration in this ecosystem. On the other hand clay in the soil protects the organic matter from microbial invasion and thus reduce carbon dioxide efflux from soil. This study showed only high levels of organic matter in the soil cannot be a good indicator of the high level of carbon dioxide efflux in an ecosystem and Litter quality as main content of soil organic carbon is to be effective it. High proportion of labile carbon on the content of litter in the grazing rangeland and excluded rangeland then labile carbon content of litter in the forest ecosystem, cause of increased efficiency of litter use by microorganisms in forest that can be another reason for the high level of carbon dioxide efflux in grazing rangeland ecosystem In general, by accepting the principle that high emissions of carbon dioxide as a result high carbon dioxide absorption, we can Propose the possibility that grazing rangeland is suitable sink for carbon dioxide absorption compared to other ecosystems that listed on this research that in this regard can be a dynamic ecosystem to absorb carbon dioxide atmosphere to be raised. However, degradation and change used of rangeland ecosystem can cause a significant reduction in organic matter and ultimately reduce carbon dioxide efflux from the soil.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: تأثیر تنفس هتروتروفیک بر میزان انتشار دی¬اکسید کربن (معدنی شدن کربن خاک) و ذخیره کربن آلی خاک تحت تیمارهای دمایی در اکوسیستم¬های مرتعی و جنگلی در منطقه فندقلو
Persian Abstract: تخریب> زمین زراعی مشاهده شد. با افزایش دما از 10 به 30 درجه روند افزایشی در سرعت معدنی شدن کربن دیده شد. مدل های لگاریتمی و نمایی بهترین برازش را با روند زمانی تغییرات معدنی شدن کربن در دماهای مختلف در اکوسیستم¬ها را نشان دادند. وجود بافت شنی در مرتع چرا شده را می¬توان یکی از دلایل بالا بودن تنفس هتروتروفیک در این اکوسیستم دانست. به عبارتی دیگر رس موجود در خاک سبب محافظت ماده آلی از تهاجم میکروبی و در نتیجه کاهش انتشار دی اکسید کربن از خاک شده است. این پژوهش نشان داد که صرف بالا بودن ماده آلی در خاک نمی¬تواند شاخص مناسبی در توجیح بالا بودن انتشار دی-اکسید کربن در یک اکوسیستم باشد و کیفیت لاشبرگ که سازنده محتوی اصلی کربن آلی خاک است؛ می¬تواند در این امر موثر باشد بالا بودن سهم کربن ناپایدار در اکوسیستم چرا شده و قرق در محتوای لاشبرگ حاصل از گیاهان مرتعی نسبت به لاشبرگ اکوسیستم جنگلی سبب افزایش راندمان مصرف لاشبرگ توسط میکروارگانیسم¬ها در این اکوسیستم¬ها شده و دلیل دیگری بر بالا بودن انتشار دی¬اکسید کربن می¬تواند باشد. در کل با پذیرفتن این اصل که انتشار زیاد گاز دی¬اکسید کربن در نتیجه جذب بیشتر دی¬اکسید کربن است، می¬توان این احتمال را مطرح کرد که اکوسیستم مرتعی چرا شده سینک مناسبی برای جذب گاز دی-اکسید کربن در مقایسه با دیگر اکوسیستم¬های ذکر شده در این پژوهش بود، و از این لحاظ می¬تواند به عنوان اکوسیستمی پویا در جذب دی¬اکسید کربن جو مطرح شود. از طرفی تخریب و تغییر کاربری اکوسیستم مرتع می¬تواند سبب کاهش معنی¬دار ماده آلی و نهایتاً کاهش انتشار دی¬اکسید کربن از خاک شود. ماده آلی خاک غذای اصلی میکروارگانیسم¬های خاک را تشکیل می¬دهند. در فرآیند مصرف ماده آلی، ارگانیسم¬های خاک طی فرایند تنفس، دی¬اکسیدکربن آزاد می‌کنند تجزیه میکروبی ماده آلی خاک به عنوان تنفس هتروتروفیک شناخته شده است. عواملي از قبيل درجه حرارت، نوع اکوسيستم، مديريت سرزمين وکیفیت ماده آلی بر میزان تنفس خاک تاثیر¬گذار است. در اين ميان تاثير برخي از عوامل محيطي مانند دما بيش از ساير عوامل مورد توجه است. مطالعات انکوباسيون دمایی خاک براي ارزيابي سرعت تجزيه شکست کربن هاي متفاوت مفيد مي باشد. مراتع و جنگلها به عنوان دو اکوسيستم زميني مهمترین منابع ذخیره و تبادل کربن مطرح می¬باشند. تغيير کاربري و تخریب این اکوسیستم¬ها سهم قابل توجهي در انتشار گاز گلخانه اي دی اکسید کربن از طريق معدنی شدن ذخاير کربن دارد. هدف از اين پژوهش، بررسي ميزان ذخیره و انتشار دي اکسيد کربن از خاک در اثر تنفس هتروتروفيک (معدنی شدن کربن) با شرایط دمایی فصل رشد در دو اکوسیستم مرتع و جنگل در رویشگاه های طبیعی ذخیره گاه فندقلو در 25 كيلومتري شمال شرقي اردبيل بود. اکوسیستم مرتع چرا شده، مرتع قرق شده، مرتع تخریب شده، جنگل و زمین زراعی که در مجاور هم بودند انتخاب شد. نمونه¬های خاک از سه سطحی عمقی 0تا30 سانتی¬متر برداشت شد. دی-اکسید کربن تولیدی در جریان تنفس هتروتروفیک در محفظه بسته در جریان انکوباسیون خاک براساس روش جذب قلیا اندازه-گیری شد. انکوباسیون تحت تیمارهای زمانی 7، 14، 21 و 28 روز و تیمار دمایی 10، 20 و 30 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. حساسیت دمایی اکوسیستم¬های مختلف با فاکتور Q10 محاسبه شد. بر اساس نتایج، بالاترین درصد کربن آلی و ذخیره تبادلی کربن در اکوسیستم جنگل وجود داشت که تفاوت معنی¬داری با اکوسیستم مرتع چرا شده، تخریب شده و زراعی داشت، ولی با مرتع قرق تفاوت معنی¬داری نشان نداد. کمترین مقادیر این صفات در زمین زراعی دیده شد. بالاترین میزان تنفس هتروتروفیک در اکوسیستم مرتع چرا شده مشاهده شد، که این مقدار تفاوت معنی¬داری با مرتع قرق و جنگل نداشت ولی با اکوسیستم تخریب شده و زمین زراعی تفاوت معنی¬داری را نشان داد. کم¬ترین میزان تنفس هتروتروفیک در اکوسیستم زمین زراعی مشاهده شد. بالاترین میزان حساسیت دمایی(Q10) در اکوسیستم مرتع چرا شده (001/1) و کم¬ترین مقدار در اکوسیستم مرتع قرق ( 4557/0) مشاهده شد. در انکوباسیون دمایی روند کلی غالب تغییرات سرعت معدنی شدن یعنی چرا شده> مرتع قرق> جنگل>
Supervisor:
SupervisorE-mail
Keivan behju, FarshadUNSPECIFIED
sefidi, KiomarthUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
behtari, BehzadUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Natural Resources
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Natural Resources
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Natural Resources
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Natural Resources
Date Deposited: 24 Nov 2018 08:14
Last Modified: 24 Nov 2018 08:14
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2090

Actions (login required)

View Item View Item