“ارزیابی کربن و کیفیت خاک در تقابل با کاربری اراضی در کشمیر “

سیستم‌های استفاده از زمین و شیوه‌های مدیریت تأثیر زیادی بر ویژگی‌های مختلف خاک و در نهایت بر درجه کیفیت خاک دارند. مطالعه حاضر با عنوان “ارزیابی کربن و کیفیت خاک در ارتباط با استفاده از زمین در کشمیر” در سال‌های ۲۰۱۹-۲۰۲۰ انجام شد. هدف از این مطالعه بررسی تأثیر سیستم‌های استفاده از زمین و عمق خاک بر سلامت خاک و ذخیره‌سازی کربن بود. استفاده‌های مختلف از زمین در مطالعه حاضر شامل جنگل، مرتع، سیب، زعفران و شلتوک+روغن‌دانه بود.

سه مکان با مختصات جغرافیایی برای هر نوع استفاده از زمین انتخاب شد و نمونه‌ها از سه عمق (۰-۳۰، ۳۰-۶۰ و ۶۰-۹۰ سانتی‌متر) گرفته شد. نتایج نشان داد که بالاترین مقدار میانگین چگالی توده (۱.۳۷ گرم بر مترمکعب) در خاک‌های شلتوک+روغن‌دانه ثبت شد، بالاترین مقدار میانگین چگالی ذرات (۲.۶۲ گرم بر مترمکعب) در خاک‌های سیب ثبت شد و کمترین مقدار (۱.۱۸ گرم بر مترمکعب) و (۲.۴۴ گرم بر مترمکعب) در خاک‌های جنگلی ثبت شد که به‌طور تدریجی در طول عمق افزایش یافت.

پرنفوذی در زیر درخت سیب با مقدار 52.16% بالاترین و در خاک برنج + دانه‌های روغنی با مقدار 46.00% کمترین مشاهده شد و روند کاهشی در عمق خاک را نشان داد. pH کمی اسیدی تا کمی قلیایی در کاربردهای اراضی مورد بررسی مشاهده شد که بالاترین pH (7.50) در خاک‌های زیرسطحی برنج + دانه‌های روغنی و پایین‌ترین pH (6.13) در خاک سطحی جنگل ثبت شد و pH در تمام کاربردهای اراضی با عمق خاک افزایش نشان داد. هیچ گونه خطر شوری مشاهده نشد زیرا مقادیر هدایت الکتریکی در بین کاربردهای زمین کمتر از 1 دسی‌زیمنس بر متر (dSm-1) بود.

کربن آلی خاک در خاک‌های سطحی با بالاترین مقدار (22.00 گرم بر کیلوگرم) در خاک‌های جنگلی و کمترین مقدار (11.70 گرم بر کیلوگرم) در خاک‌های برنج + دانه‌های روغنی با روند افزایشی در عمق مشاهده شد. ظرفیت تبادل کاتیونی در خاک‌های سطحی با مقدار 21.24 سانتیمول مثبت بر کیلوگرم در خاک‌های جنگلی و 15.03 سانتیمول مثبت بر کیلوگرم در خاک‌های برنج + دانه‌های روغنی با روند کاهشی در افق‌های پایینی به دست آمد. مشخص شد که خاک‌های جنگلی حداکثر محتوای مواد مغذی را نسبت به خاک‌های کشت شده نشان می‌دهند.

در میان خاک‌های کشت‌شده، خاک‌های زیر کشت سیب بیشترین محتوای مواد مغذی را نشان دادند که به دنبال آن زعفران و کمترین مقدار در خاک‌های برنج و دانه‌های روغنی بود. تمام ماکرو و میکرو مواد مغذی با افزایش عمق خاک در حال کاهش بودند به جز کلسیم و منیزیم. با این حال، کلسیم و منیزیم در خاک‌های زعفران بیشترین و در خاک‌های جنگلی کمترین مشاهده شدند و روندی نامنظم در طول عمق خاک داشتند. وضعیت نیتروژن متوسط بود در حالی که فسفر و پتاسیم بالا و گوگرد بین متوسط تا بالا بود در میان کاربری‌های اراضی مورد مطالعه. وضعیت میکرو مواد مغذی برای روی کم تا بالا، برای مس متوسط تا بالا و برای آهن و منگنز بالا بود در میان کاربری‌های اراضی مورد مطالعه.

فعالیت آنزیم‌های خاک مانند دهیدروژناز، فعالیت فسفاتاز (اسیدی و قلیایی)، فعالیت آریل‌سولفاتاز و هیدرولاز دی‌استات fluorescein در مقایسه با خاک‌های کشت‌شده در خاک‌های جنگلی بیشترین مقدار را داشتند.در میان خاک‌های زراعی، خاک‌های سیب بیشترین فعالیت آنزیمی را نشان دادند و کمترین فعالیت در خاک‌های برنج + دانه‌های روغنی مشاهده شد. همه آنزیم‌ها در افق‌های پایین‌تر کاهش نشان دادند. بخش‌های کربنی (کربن آلی کل، کربن آلی قابل تجزیه، کربن آلی ذراتی و کربن بیومس میکروبی) در خاک‌های جنگلی بالاترین و در خاک‌های برنج + دانه‌های روغنی پایین‌ترین مقدار را داشتند و در طول عمق خاک روند کاهشی داشتند.

چگالی bulk و pH ارتباط منفی معناداری با همه ماکرو و ریزمغذی‌ها نشان دادند به جز کلسیم (که ارتباط مثبت معناداری داشت). هدایت الکتریکی نیز ارتباط منفی معناداری با ماکرو و ریزمغذی‌ها و ارتباط مثبت معناداری با کلسیم و منیزیم نشان داد. کربن آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی ارتباط مثبت معناداری با همه ماکرو و ریزمغذی‌ها داشتند، اما ارتباط منفی معناداری با کلسیم و منیزیم داشتند.شاخص‌های کیفیت خاک که از طریق تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای کاربری‌های اراضی مورد مطالعه محاسبه شده‌اند، ترتیب زیر را برای کیفیت خاک نشان دادند: جنگل > چراگاه > سیب > زعفران > شالی + دانه‌های روغنی.

شاخص مدیریت کربن (CMI) که بین سیستم‌های کاربری اراضی مورد مطالعه محاسبه شده، به ترتیب زیر دنبال شد: جنگل > چراگاه > سیب > زعفران > شالی + دانه‌های روغنی که در افق‌های پایین‌تر کاهش می‌یابد. به‌طور کلی، کیفیت خاک و احیای کربن در مورد خاک‌های جنگل و چراگاه نسبت به خاک‌های زراعی بهتر مشاهده شد.

The land use systems and management practices greatly impact the different soil properties and ultimately the degree of soil quality. The present study entitled “Carbon and Soil Quality Assessment vis-à-vis Land Use in Kashmir” was conducted during the year 2019-2020. The aim of the study was to investigate the impact of land use systems and soil depth on soil health and carbon sequestration. The different land uses in the current study include forest, pasture, apple, saffron and paddy+oilseed.

Three geo-referenced locations for each land use were selected and the samples were taken from three depths (0-30, 30-60 and 60-90 cm). The results revealed that the highest mean value of bulk density (1.37 Mgm-3) was recorded in paddy+oilseed soils, highest mean value of particle density (2.62 Mgm-3) was recorded in apple soils and lowest (1.18 Mgm-3) and (2.44 Mgm-3) in forest soils, with increasing trend along the depth, respectively.

Porosity was observed highest (52.16%) under apple and lowest (46.00%) under paddy+oilseed soil with a decreasing trend along soil depth. Slightly acidic to slightly alkaline pH was observed under investigated land uses with highest pH of (7.50) recorded in sub-surface soils of paddy+oilseed and lowest of (6.13) in surface soil of forest and pH showed an increasing trend in all the land uses with soil depth. No salinity hazards were observed as electrical conductivity values among studied land uses were less than 1 dSm-1.

The soil organic carbon of surface soils was found highest (22.00 gkg-1) under forest soils and lowest (11.70 gkg-1) in paddy+oilseed soils with an increasing trend along the depth. The cation exchange capacity of surface soils was highest (21.24 cmol(+)kg-1) in forest soils and lowest (15.03 cmol(+)kg-1) in paddy+oilseed soils with a decreasing trend in lower horizons. It was found that forest soils exhibited maximum nutrient content as compared to cultivated soils.

Among the cultivated soils, the soils under apple cultivation showed maximum nutrient content followed by saffron and lowest in paddy+ oilseed soils. All the macro and micronutrients showed a decreasing trend with the increase in soil depth except calcium and magnesium. However, calcium and magnesium were observed highest in saffron soils and lowest in forest soils with an inconsistent trend along soil depth. Nitrogen status was medium while phosphorus and potassium were high and sulphur was medium to high among studied land uses, respectively.

Micronutrients status was low to high for zinc, medium to high for copper and high for iron & manganese among studied land uses. Soil enzyme activity such as dehydrogenase, phosphatase activity (acid and alkaline), arylsulphatase activity, fluorescein diacetate hydroloase were found maximum in forest soils compared to cultivated soils. Among cultivated soils apple soils exhibited maximum enzyme activity and the lowest was observed in paddy + oilseed soils. All the enzymes showed a decline in lower horizons.

Carbon fractions (total organic carbon, labile organic carbon, particulate organic carbon and microbial biomass carbon) were found highest under forest soils and lowest in paddy+oilseed soils with a decreasing trend along with soil depth.Bulk density and pH showed negatively significant correlation with all macro and micronutrients except calcium (positively significant). Electrical conductivity also showed a negatively significant correlation with macro and micronutrients and positively significant correlation with calcium and magnesium.

Organic carbon and cation exchange capacity showed positively significant correlation with all macro and micronutrients, but negatively significant with calcium and magnesium. The soil quality indices computed through principal component analysis (PCA) for studied land uses revealed the following order of soil quality: forest > pasture > apple > saffron > paddy+oilseed. The carbon management index (CMI) computed among studied land use systems followed the order: forest> pasture> apple> saffron> paddy+oilseed with decline in lower horizons.Overall, soil quality and carbon rehabilitation was observed better in case of forest and pasture soils compared to cultivated soils.