مروری بر نقش پویائی کربن آلی و روابط متقابل آن با ویژگی های خاک در مقابله با بیابان‌زایی و تخریب اکوسیستم

سابقه و هدف: بیابان‌زایی فرآیندی جهانی با پیامدهای گسترده است که بهره‌وری کشاورزی را کاهش داده، امنیت غذایی را تهدید کرده و معیشت جوامع روستایی در مناطق خشک و نیمه‌خشک را با چالش‌های جدی روبرو می‌سازد. این پدیده از طریق حلقه‌های بازخوردی تخریب پوشش گیاهی، کاهش حاصلخیزی خاک و کمبود آب تشدید می‌شود، در حالی که فعالیت‌های انسانی مانند چرای بیش از حد، جنگل‌زدایی، فرسایش آبی و بادی، تغییرات آب و هوایی و مدیریت ناپایدار اراضی نقش محوری ایفا می‌کنند. پویایی کربن آلی خاک (SOC) به‌عنوان فاکتور کلیدی در حفظ سلامت خاک، انعطاف‌پذیری اکوسیستم و کنترل فرآیندهای زیست‌محیطی عمل می‌کند. حد بحرانی حدود ۲۰ گرم بر کیلوگرم ماده آلی در خاک برای جلوگیری از تخریب شدید ملاک تصمیم­گیری می­باشد. این مطالعه مروری بر آن است تا مکانیسم‌های تأثیر SOC بر عوامل فرسایشی و روابط متقابل آن با ویژگی‌های خاک را بررسی کند تا راهبردهای مدیریتی پایدار برای مقابله با بیابان‌زایی و پیشگیری از تخریب اکوسیستم ارائه دهد.
مواد و روشها: این مطالعه به‌صورت مروری و بر پایه جمع‌آوری و تحلیل مقالات علمی بین‌المللی و داخلی صورت گرفته است. تمرکز بر استخراج و یکپارچه‌سازی یافته‌های مرتبط با تأثیر SOC بر ساختار و پایداری خاکدانه‌ها، جذب و نگهداری آب، رفتار هیدرولیکی، چرخه مواد غذایی و حاصلخیزی، تنوع گونه‌های گیاهی، و جمعیت و تنوع میکروبی خاک بود. همچنین، نقش تغییر کاربری اراضی (جنگل‌زدایی و کشاورزی فشرده) در پویایی SOC و تشدید بیابان‌زایی ارزیابی گردید.
یافته‌ها: SOC به­عنوان فاکتوری بنیادین برای تحلیل رفتارهای هیدروفیزیکی خاک و منبع واکنش‌های شیمیایی فعال شناخته می­شود و الگوی تعامل عوامل محدودکننده بیابان‌زایی را شکل می‌دهد. افزایش میزان SOC می­تواند پایداری خاکدانه‌ها را از طریق اتصال ذرات و تمرکز در خاکدانه‌های درشت تقویت ‌کند، ظرفیت نگهداری آب در حالت اشباع و ظرفیت مزرعه‌ای را بهبود بخشیده، تبادلات گازی را تسهیل ‌نماید، و خاک را در برابر فرسایش بادی و آبی مقاوم ‌سازد. کمیت و کیفیت SOC، در چرخه عناصر غذایی، ظرفیت تبادل کاتیونی را افزایش می‌دهد، حلالیت عناصری مانند فسفر، آهن و مس را ارتقا می‌بخشد، آبشویی را کاهش می‌دهد، رشد ریشه و اسیدی شدن رایزوسفر را تحریک می‌کند، و فراهمی عناصر را تنظیم می‌نماید. در مقیاس اکوسیستم، SOC تنوع زیستی گیاهی (مانند شاخص شانون) را به‌ویژه در مناطق خشک و بر اساس کیفیت ماده آلی ارتقا می‌دهد. SOC می­تواند نسبت باکتری به قارچ در رایزوسفر را تغییر داده، تنوع ژنتیکی میکروبی را افزایش داده و جمعیت‌های کوپیوتروفیک را تقویت ‌کند. تغییرات بلندمدت به­وجود آمده توسط SOC تأثیر عمیق‌تری نسبت به کوتاه‌مدت دارند. جنگل‌زدایی با کاهش ورودی مواد آلی، افزایش تجزیه و فرسایش، و کشاورزی فشرده با خاک‌ورزی شدید و تک‌کشتی، SOC را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهند، اما شیوه‌های حفاظتی مانند خاک‌ورزی کمینه، تناوب زراعی و مدیریت بقایا آن را تقویت می‌کنند. در ایران، که بیش از ۷۵ درصد مناطق آن مستعد بیابان‌زایی است، تفاوت‌های SOC میان مناطق بحرانی و آسیب‌پذیر مشهود است. کاربری‌های جنگلی و مرتعی سطوح بالاتری از SOC را حفظ می‌کنند، در حالی که کشاورزی فشرده آن را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. همبستگی معناداری ما بین کاهش SOC، فرسایش بادی و شاخص‌های بیابان‌زایی وجود دارد. تغییرات اقلیمی باعث کاهش مقدار و تنوع بارش شده و دما را افزایش می‌دهد که بر میزان ورودی و نگهداری SOC تاثیر منفی می­گذارد. مدیریت بقایای گیاهی، استفاده از کودهای آلی، خاک‌ورزی حفاظتی، آبیاری با استفاده از شیوه­های نوین و احیای گیاهی با گونه‌های مقاوم در اراضی خشک، باعث افزایش پتانسیل و عملکرد SOC می­گردد. طرح‌های ملی ترسیب کربن و پروژه‌های مشارکتی (مانند کپه‌کاری و بوته‌کاری) با رویکرد اجتماعی-اکولوژیک، موفقیت بیشتری در معکوس‌سازی تخریب نشان می‌دهند.
نتیجه‌گیری: مقابله مؤثر با بیابان‌زایی مستلزم اتخاذ رویکرد یکپارچه با اولویت حفاظت و احیای SOC می­باشد. تنوع‌بخشی گونه‌های گیاهی مقاوم، کاهش جنگل‌زدایی و کشاورزی فشرده، اجرای خاک‌ورزی حفاظتی و تقویت مشارکت محلی در پروژه‌های احیایی، فرسایش را کاهش داده و انعطاف‌پذیری اکوسیستم در برابر تغییرات اقلیمی را افزایش می‌دهد. در ایران، طرح‌های ملی ترسیب کربن با تمرکز بر افزایش کیفیت و کمیت SOC و ارزیابی اثرات اقتصادی-اجتماعی-محیطی می‌توانند روند تخریب را معکوس ساخته و پایداری بلندمدت این طرح­ها را تضمین کنند.