مقایسه و پیش‌بینی ذخیره‌سازی کربن زمینی فوق در زمین‌های زراعی در دامنه‌های مسکونی در کوه کلیمانجارو (تانزانیا) و تپه‌های تایتا (کنیا)

کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا مناطق کوهستانی مجاور هستند که آب و هوا و فعالیت‌های کشاورزی مشابهی را تجربه می‌کنند، اما از نظر تاریخ زمین‌شناسی، ماهیت شیب ارتفاع و فرهنگ متفاوت هستند. ما تفاوت‌ها را در زمین‌های زراعی بالای زمین کربن (AGC) بین دو سایت و در برابر متغیرهای محیطی ارزیابی کردیم. قطعات نمونه برداری یک هکتاری به طور تصادفی در امتداد شیب های ارتفاعی طبقه بندی شده بر اساس نوع زمین زراعی توزیع شد. AGC از تمام درختان با قطر ≥ 10 سانتی متر در ارتفاع سینه در هر کرت به دست آمد. متغیرهای پیش بینی کننده متغیرهای فیزیکی و ادافیک و جمعیت انسانی بودند. یک مدل خطی تعمیم یافته برای پیش‌بینی AGC با AIC برای رتبه‌بندی مدل‌ها استفاده شد. AGC از نظر فضایی در بافر 2 کیلومتری ارتقا یافته و از نظر بصری مقایسه شد. کلیمانجارو دارای AGC بالاتری در مناطق زراعی و جنگلی زراعی نسبت به تپه های تایتا است. اما تنها تفاوت معنی داری در تنوع AGC در مناطق زراعت جنگلی (F = 9.36، P = 0.03). AGC در زمین های زراعی و زراعت جنگلی در کلیمانجارو از نظر میانگین (001/0 p = 4.62) و تغییرات (41/17 = F، 007/0 = p) تفاوت معنی داری دارد. در تپه های تایتا، تفاوت معنی داری تنها در میانگین AGC مشاهده می شود (t = 4.86، p = 0.001). گونه های درختی رایج که بیشترین سهم را در AGC در کلیمانجارو دارند، هستندAlbizia gummifera و Persea americana و در Taita Hills Grevillea robusta و Mangifera indica . پیش بینی کننده های مهم و تک متغیره AGC در کوه کلیمانجارو pH (R2 ⁼ 0.80، p = 0.00) و EVI (R2 ⁼ 0.68، p = 0.00) هستند. در کوه کلیمانجارو، مدل چند متغیره بالا شامل SOC، CEC، pH و BLD (R2 ⁼ 0.90، p = 0.00)، در حالی که در تپه‌های تایتا، مدل چند متغیره بالا شامل ارتفاع، شیب و جمعیت بود (R2) ^.= 0.89، p = 0.00). با وجود تفاوت در تاریخچه مدیریت زمین کوه کلیمانجارو و تپه های تایتا، میانگین AGC در زمین های زراعی تفاوت معنی داری ندارد. تفاوت در تنوع AGC، نوع درختان کمک کننده AGC، و متغیرهای محیطی که توزیع AGC را توضیح می دهند، رخ می دهد. نتایج تحقیق مرجعی برای مدیریت ترسیب کربن در مناطق مسکونی کوهستانی است.

کلید واژه ها

کربن روی زمین ، زمین زراعی ، زراعت جنگلی ، زمین زراعی ، شیب ارتفاعی

1. مقدمه

زمین‌های زراعی یک دسته کاربری وسیع است و می‌توان آن را بر اساس مدیریت زمین به سه نوع تقسیم کرد: شالیزارهای برنج، زمین‌های زراعی و سیستم‌های زراعت جنگلی [ 1 ]. مشخصه دومی با محصولات زراعی و/یا دام ترکیب شده با درختچه ها و درختان است، اما با تراکم درختان پایین تر از آستانه استفاده شده برای دسته بندی زمین های جنگلی پانل بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) [ 2 ]. مقدار کربن از دست رفته هنگام تبدیل جنگل یا زمین های جنگلی به زمین زراعی به طور قابل توجهی بین سیستم های زراعت جنگلی و زمین های زراعی متفاوت است. حدود 40 تا 180 میلی‌گرم در هکتار ^کربن بالای زمین و 10 میلی‌گرم در هکتار ^از خاک سطحی با تغییر جنگل‌های کشاورزی از بین می‌رود، در مقایسه با 80 تا 400 میلی‌گرم در هکتار در هکتار ^.و 25 Mg Cha ^-1 به ترتیب تحت تبدیل به کشت مداوم [ 2 ]. مناطقی که به جنگل‌های زراعتی تبدیل می‌شوند می‌توانند مولدتر از جایگزین‌های بدون درخت باشند و همچنان مزایای زیست‌محیطی را برای کاربران زمین در همه سطوح فراهم کنند [ 3 ] [ 4 ].

زمین های زراعی در مناطق کوهستانی بخشی از جنگل یا جنگلی است که با گسترش جوامع کشاورزی تبدیل شده است. تبدیل جنگل، جنگل یا بوته زار به زمین زراعی بر بهره وری پوشش گیاهی تأثیر منفی می گذارد [ 5 ] و این با گونه های درختی و میزان از دست دادن کربن در چشم انداز مرتبط است. برخی از درختان بومی اغلب رها می شوند و درختان عجیب و غریب برای تولید غذا و الوار در زمین های زراعی کاشته می شوند [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]. با این حال، این مناطق بخش مهمی از یک اکوسیستم کشاورزی را تشکیل می دهند که از تنوع زیستی و ترسیب کربن حمایت می کند [ 9 ].

نرخ گسترش زمین های زراعی در شاخ آفریقا در سال های اخیر از 2.3% بین دوره 1975 و 2000 [ 10 ] به 1.4% بین سال های 1990 و 2010 کاهش یافته است [ 11 ] [ 7 ]. سطح پوشش زراعی در آفریقای شرقی با توجه به پوشش جهانی زمین در سال 2000 [ 14 ] در اواخر دهه 1990 / اوایل دهه 2000 ، تغییراتی را در برآورد از 1.8٪ [ 12 ] در برخی مناطق، 12.5٪ [ 13 ] و 22.7٪ در مناطق دیگر نشان داده است. 15 ] . در اطراف کوه کلیمانجارو، بیش از 50 درصد زمین را تشکیل می دهد [ 16 ] و پیش بینی می شود تا سال 2030 60 درصد از مساحت را پوشش دهد [ 17 ]] . زمین های پست و دامنه کوه ها گسترش زمین های زراعی را به قیمت انبوه ها و بوته زارها تجربه می کنند [ 18 ]. گسترش زمین های زراعی با رشد بالای جمعیت انسانی [ 19 ] همراه است که به دلیل افزایش تقاضا برای غذا بر زمین فشار وارد می کند.

زمین‌های زراعی در آفریقای گرمسیری حدود 5.3 میلی‌گرم در هکتار در ^هکتار و جنگل‌های موزاییک/مزارع 91.5 میلی‌گرم در هکتار در هکتار ذخیره ^{می‌کنند} [ 20 ]. در شرق آفریقا، میانگین محدوده ذخیره کربن در زمین های زراعی بین 1.6 – 4.8 Mg C در هکتار برآورد شده است ^[ 21 ] . ادبیات موجود که ذخایر کربن و خاک کربن در زمین‌های زراعی [ 22 ] را پوشش می‌دهد به مطالعات مقیاس فضایی بزرگ بستگی دارد که اطلاعات جامع و قابل اعتمادی در مورد ذخیره‌سازی کربن محلی در مناطق زیرکوهی و کوهستانی در شرق آفریقا ارائه نمی‌کنند. علاوه بر این، ذخیره کربن در جنگل های کوهستانی بیش از زمین های زراعی مجاور مورد توجه قرار گرفته است. ذخیره کربن در زمین های زراعی تپه های تایتا بین 2.3 تا 9.1 میلی گرم در هکتار در هکتار رخ می دهد ^.[ 7 ] . در کلیمانجارو (منطقه موانگا) مناطقی با ذخیره‌سازی کربن بالا در مناطق کشاورزی جنگلی اتفاق می‌افتند که میانگین آن 19.4 میلی‌گرم در هکتار در هکتار ⁽ بین 10.7 تا 57.1 میلی‌گرم در هکتار در هکتار ⁾ است [ 23 ].

بیشتر مطالعات در مورد ذخیره‌سازی کربن بر اساس یک بیوم خاص (زمین‌های جنگلی و جنگل‌ها) است و به ندرت به زمین‌های زراعی در امتداد شیب ارتفاعی در مناطق کوهستانی نگاه می‌کنند. شیب ارتفاع نقش مهمی در تأثیرگذاری بر اقلیم دارد. به عنوان مثال، ارتفاعات بر بارش و رژیم دما [ 24 ] تأثیر می گذارد که در نهایت بر توزیع پوشش گیاهی تأثیر می گذارد [ 25 ]. مناطق کوهستانی با شیب ارتفاعی کوتاه تر با پهنه بندی پوشش گیاهی فشرده و ظاهر جنگل های کوهستانی ابری در ارتفاعات پایین تر مشخص می شوند [ 26 ] [ 27 ]. ناپیوستگی بافت خاک و تغییرات ریز اقلیم تحت تأثیر شیب های کوتاه ارتفاعی نسبت به شیب های طولانی تر است [ 27 ]] . علاوه بر این، جمعیت انسانی نقش مهمی در تعیین توزیع گونه‌های گیاهی و ذخیره‌سازی کربن دارد [ 19 ]. مطالعه اخیر توسط Adhikari و همکاران. [ 28 ] نشان داد که ذخایر کربن در دامنه‌های شیب‌دار شرقی و جنوبی تپه‌های تایتا، که برای فعالیت‌های کشاورزی بسیار پر زحمت هستند، بالاترین مقدار را دارند و بنابراین در شرایط طبیعی باقی می‌مانند.

کلیمانجارو و تپه‌های تایتا در فاصله 100 کیلومتری با ویژگی‌های آب و هوایی مشابه واقع شده‌اند، اگرچه زمین‌شناسی بسیار متفاوتی دارند. تپه‌های تایتا کوه‌های کریستالی باستانی هستند و کلیمانجارو یک کوه آتشفشانی جدیدتر است. این تفاوت زمین شناسی بر ماهیت خاک و تنوع زیستی در مناطق تأثیر می گذارد [ 29 ]. تپه های تایتا شمالی ترین قسمت زنجیره کوهستان قوس شرقی است که با تعداد قابل توجهی از گونه های بومی گیاهی و جانوری مشخص می شود [ 29 ]] . هر دو منطقه کوهستانی با رشد بالای جمعیت انسانی و گسترش کشاورزی در مقیاس کوچک مشخص می شوند که به طور بالقوه بر ذخیره کربن در زمین های زراعی در دامنه های مسکونی تأثیر می گذارد. با تقاضای فعلی و رو به رشد برای متعادل کردن ذخیره‌سازی کربن، معیشت پایدار و حفاظت از تنوع زیستی، نیاز به افزایش ترسیب کربن در زمین‌های زراعی وجود دارد [ 2 ].

هدف از این مطالعه ارزیابی کربن بالای زمین و چگونگی توزیع آن توسط متغیرهای محیطی در زمین‌های زراعی در دامنه‌های مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا بود. سؤالات خاص تحقیق عبارت بودند از: 1) آیا تفاوتی در ذخیره کربن بین سایت ها و انواع مختلف زمین های زراعی وجود دارد؟ 2) کدام گونه ها در دامنه های مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه های تایتا سهم بیشتری از AGC دارند؟ و 3) کدام متغیرهای محیطی توزیع AGC را در امتداد شیب ارتفاعی بهتر توضیح می دهند؟

2. روش شناسی

2.1. منطقه مطالعه

2.1.1. تپه های تایتا

تپه های تایتا در جنوب کنیا، تقریباً 300 کیلومتری جنوب شرقی نایروبی واقع شده اند ( شکل 1 ). بلندترین نقطه در تپه های تایتا Vuria با ارتفاع 2208 متری است. این منطقه دو فصل بارانی در سال را تجربه می کند: باران های طولانی از مارس تا می و باران های کوتاه از اکتبر تا دسامبر. سالانه در محدوده 1100 و 1400 میلی‌متر در سال است که با ارتفاع و در جنبه‌های ^{مرطوب‌تر} شرقی افزایش می‌یابد، در مقایسه با 500 میلی‌متر در سال در ^{دشت‌های} اطراف [ 30 ]. میانگین دما از 21 درجه سانتیگراد در ماه اوت تا 26 درجه سانتیگراد در فوریه در مقایسه با 23 – 27 درجه سانتیگراد در دشتها تغییر می کند [ 31 ]. ترانسکت مورد مطالعه در قسمت‌های مرطوب‌تر جنوب شرقی و جنوبی تپه‌های تایتا قرار دارد.

تپه‌های تایتا را می‌توان بر اساس سه منطقه زراعی-اکولوژیکی متمایز کرد

مناسب بودن خاک و آب و هوا: Lower Highland (LH) – ذرت، نخود فرنگی، سیب زمینی، کلم، گل کلم، کلم پیچ، هویج، چغندر، اسفناج، کاهو، آلو، میوه شور. میدلند پایین (LM) – ذرت، سورگوم، ارزن، آفتابگردان، لوبیا (تپری)، لوبیا چشم بلبلی، گرم سیاه و سبز، نخود مرغ، کدو تنبل؛ مناطق میدلند بالایی (UM) – قهوه، آووکادو، پیاز، کلم، آجیل ماکادمیا، کرچک، موز، پنجه پا، مرکبات، آفتابگردان و ذرت [ 32 ].

سه نوع جنگل اصلی در تپه‌های تایتا، جنگل‌های بومی کوهستانی، جنگل‌های مزرعه‌ای از Eucalyptus spp.، Pinus spp. و Cypressus lusitanica، و جنگل های متشکل از گونه های بومی و عجیب و غریب [ 32 ]. مساحت کل جنگل‌های بومی باقی‌مانده تقریباً 8 کیلومتر مربع ^است ، جنگل‌های مزرعه‌ای 26 کیلومتر مربع ^، جنگل‌ها 64 کیلومتر مربع ^و زمین‌های زراعی 375 کیلومتر مربع ^را پوشش می‌دهند [ 7 ]. از مناطق زراعی، 70٪ زمین های زراعی پیوسته (پوشش درختی اندک)، و 30٪ جنگل های کشاورزی [ 7 ] است که در آن گونه های معمولی عبارتند از Grevillea robusta، Mangifera indica، Persea americana و گونه های بومی مانند Prunus africana [ 6 ]. .

2.1.2. کوه کلیمانجارو

کوه کلیمانجارو در شمال شرقی تانزانیا، تقریباً 300 کیلومتری جنوب نایروبی واقع شده است ( شکل 1 ). بارندگی سالانه با ارتفاع متفاوت است. حدود 1200 تا 2000 میلی متر سال ^-1 در منطقه مرتفع دریافت می شود. 1000 تا 1200 میلی متر در سال ^-1 در سرزمین های میانی و 400 تا 900 میلی متر سال ^-1در زمین های پست منطقه کوهستانی، که تحت سلطه سیستم‌های زراعت جنگلی بالای 1800 متر است، بیشترین میزان بارندگی را دارد. با توجه به خاک های آتشفشانی حاصلخیز و آب و هوای مساعد این منطقه دارای سکونت متراکم بوده و از کشاورزی حمایت می کند. به طور مشابه، مانند تپه های تایتا، قسمت های شرقی و جنوبی بارندگی بیشتری دارند. کوه کلیمانجارو دارای سه منطقه کشاورزی-اکولوژیکی متمایز است: منطقه مرتفعی بین 1200 تا 1800 متری که عمدتاً کمربند قهوه و موز است. منطقه میدلند که بین 900 تا 1200 متر قرار دارد، عمدتاً یک کمربند ذرت و لوبیا است. زمین های پست که 700 تا 900 متر امتداد دارند [ 33] . یک نوار جنگلی باریک به طول نیم مایل در بالای کمربند قهوه و موز قرار دارد که در سال 1941 به عنوان یک جنگل حائل در امتداد لبه پایینی جنگل کوهستانی ایجاد شد تا مردم محلی را با چوب و محصولات جنگلی غیر چوبی تهیه کند و از نفوذ به منطقه ملی جلوگیری کند. پارک [ 33 ] .

این مطالعه در امتداد دو ترانسکت انجام شده است که طیف وسیعی از شرایط محیطی، کاربری اراضی و اجتماعی را در بر می گیرد. در هر دو کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا، ترانسکت‌های مورد مطالعه در جنبه‌های مرطوب‌تر و شرقی قرار دارند ( شکل 1 ).

2.2. مواد و روش ها

2.2.1. قطعات نمونه برداری

جمع آوری داده های اولیه و چارچوب تحلیلی در یک نمودار جریان ارائه شده است. یک قطعه با اندازه استاندارد 1 هکتار [ 34] برای نمونه برداری از پارامترهای بیومتریک درختان با قطر در ارتفاع سینه (dbh) ≥ 10 سانتی متر استفاده شد. نمونه‌گیری تصادفی طبقه‌ای برای تقسیم‌بندی منطقه مورد مطالعه به زراعی و اراضی زراعی استفاده شد. با این حال، توزیع قطعات در مناطق کشاورزی و زمین های زراعی در امتداد شیب ارتفاعی کوه کلیمانجارو و تپه های تایتا تصادفی بود. در این طبقه بندی ها، کرت ها به صورت تصادفی با استفاده از نمونه گیری تصادفی ساده توزیع شدند. شش قطعه در مناطق زراعی و شش قطعه دیگر در زمین های زراعی توزیع شد. این قطعات در داخل بافر 1 کیلومتری (در هر طرف) ترانسکت مطالعه قرار گرفتند که در امتداد شیب ارتفاعی در کلیمانجارو و تپه‌های تایتا هر دو دارای طول ترانسکت 20 کیلومتر هستند. در تپه‌های تایتا، ترانسکت از Mwatate در ارتفاع 840 متری تا Vuria در ارتفاع 1900 متری امتداد دارد.شکل 1 ). در کلیمانجارو این ترانسکت از Miwaleni در 730 متر از طریق Kawawa به Kirua-Vunjo در ارتفاع 1800 متری، در نزدیکی مرز پارک ملی (TANAPA) کشیده شده است. برای هر درخت، DBH در 1.3 متر اندازه گیری شد و ارتفاع درخت با استفاده از هیپسومتر اندازه گیری شد. گونه های درختی با کمک گیاه شناسان موزه های ملی کنیا شناسایی شدند.

2.2.2. برآورد کربن پلات

زیست توده بالای زمین (AGB) با استفاده از DBH و ارتفاع درخت ثبت شده و وزن مخصوص چوب (WSG) (g/cm3 ⁾ که از پایگاه داده چگالی چوب جهانی [ 35 ] [ 36 ] برای گونه های درختی به دست آمده است، برآورد شد. در سطح گونه یا جنس، یا خانواده بسته به اطلاعات موجود. با این پارامترها، یک مدل آلومتریک [ 37 ] برای تخمین AGB استفاده شد.

[ خطای پردازش ریاضی ]AGB=0.0673×(ρ×D2H)0.976(1)

جایی که ρ وزن مخصوص چوب، D ² dbh و H ارتفاع درخت است. با توجه به [ 37 ]، مدل فوق در انواع جنگل ها و شرایط زیست اقلیمی به خوبی عمل کرد. پس از استخراج AGB برای هر درخت، داده‌ها در سطح نمودار جمع‌آوری شدند که از آن 50 درصد AGB به عنوان ذخیره‌سازی کربن در سطح زمین در یک نمودار [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] در نظر گرفته شد. واحد استاندارد برای مقدار کربن بالای زمین در این مطالعه بر حسب مگاگرم کربن در هکتار (Mg Cha ^-1 ) بیان می شود.

2.2.3. متغیرهای محیطی

برای درک روابط بین محیط، خاک، پوشش گیاهی و AGC یک سری از متغیرهای خاک و بیوفیزیکی به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده برای توضیح الگوهای AGC ذخیره شده در شیب ارتفاعی و در کاربری های اصلی استفاده شد. متغیرهای بیوفیزیکی مورد استفاده، شاخص‌های گیاهی پیشرفته (EVI) از طیف‌سنجی تصویربرداری با وضوح متوسط ​​(MODIS) با فاصله 16 روزه برای سال 2012 بودند که از سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا) سیستم داده‌ها و اطلاعات سیستم رصد زمین ( جدول 1 ) دانلود شد. هم کلیمانجارو و هم تپه های تایتا. برای تجزیه و تحلیل از میانگین فاصله 16 روزه برای سال استفاده شد. MODIS-EVI انتخاب شد زیرا EVI تغییرات پس‌زمینه تاج‌پوش را به حداقل می‌رساند و حساسیت را در شرایط پوشش گیاهی متراکم حفظ می‌کند [ 40 ]] . لایه های MODIS-EVI در اکتبر 2014 دانلود شد. عمده کاربری زمین از مشاهده میدانی بین ماه مه و اوت 2012 به دست آمد.

بر اساس مطالعاتی که قبلاً بر روی کنترل‌های زیست‌محیطی بر روی بیومس بالای زمین [ 41 ] [ 42 ] انجام شده بود، متغیرهای فیزیکی و خاکی انتخاب شدند. متغیر فیزیکی شامل ارتفاع (مدل ارتفاعی دیجیتال، DEM30 متر) و شیب. دومی از DEM مشتق شده است. چهار متغیر ادافیک برای تجزیه و تحلیل از ISRIC (SoilGrids 1 km) انتخاب و دانلود شدند. اینها شامل ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)، pH خاک، کربن آلی خاک (SOC) و چگالی ظاهری خاک (BLD) بود ( جدول 1 ).

2.2.4. استخراج داده ها و مدل سازی آماری

مقادیر نقطه‌ای از لایه‌های متغیر محیطی با استفاده از ابزار تحلیل نقطه‌ای در ArcGIS 10 استخراج شد. این مقادیر تحت سیستم‌های کاربری اصلی زمین برای کلیمانجارو و تپه‌های تایتا برای تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از برنامه R جمع‌آوری شدند [ 43 ]] . روابط داده‌ها با استفاده از آمار تک متغیره توصیف شد و به‌عنوان مجموعه‌ای از نمودارهای جعبه‌ای برای توصیف میزان تغییرات در جنگل‌های کشاورزی و زمین‌های زراعی در کلیمانجارو و تپه‌های تایتا به تصویر کشیده شد. از آزمون F فیشر (آزمون var) برای آزمون معنی‌داری تنوع داده‌ها و آزمون t Student (آزمون t) برای آزمایش تفاوت معنی‌داری در میانگین داده‌ها بین جنگل‌های زراعتی و زمین‌های زراعی داخل سایت‌ها استفاده شد. زراعت، و زمین های کشت شده بین سایت ها. خطای استاندارد میانگین AGC با برنامه R برای سایت ها و انواع مختلف زمین های زراعی محاسبه شد. یک مدل خطی تعمیم یافته (GLM) برای ارزیابی روابط AGC با متغیرهای محیطی استفاده شد. در جایی که نقاط داده غیرخطی بودند، مرتبه 2 یا 3 از چندجمله ای ها برای برازش رابطه مدل استفاده شد. نمرات معیار اطلاعات Akaike (AIC) برای رتبه‌بندی رابطه مدل بر اساس سایت‌ها و توضیح توزیع AGC و کاربری‌های مختلف زمین استفاده شد. AGC برای تجسم توزیع در امتداد ترانسکت‌های کلیمانجارو و تایتا هیلز با استفاده از تابع GLM در R و برون‌یابی در ArcGIS بر روی سطح متغیرهای محیطی ارتقا یافت. تجسم نقشه فضایی متغیرها با استفاده از ArcGIS 10.2 انجام شد.

3. نتایج

3.1. کربن بالای زمین در سایت ها

میانگین کربن روی زمین (AGC) در امتداد ترانسکت کلیمانجارو 39.06 ± 6.48 میلی گرم در هکتار در هکتار ⁽ میانگین ± SE) و در امتداد ترانسکت Taita Hills میانگین 28.82 ± 5.82 Mg C در هکتار ^است . هر دو ناحیه دارای تنوع و میانگین قابل مقایسه هستند ( جدول 2 ). میانگین AGC در زمین های زراعی در کلیمانجارو 19.67 ± 5.18 Mg C در هکتار است که یک سوم میانگین AGC در جنگل های کشاورزی 58.45 ± 2.75 Mg C در ^{هکتار است} . تفاوت معنی داری در تغییرات، و میانگین در AGC بین اگروفارستری و زمین زراعی در کلیمانجارو (F = 17.41، 0.007 = p)، و (t = 4.62، 0.001 = p) مشاهده شد ( جدول 2 ).

توزیع AGC در منطقه کشاورزی جنگلی در کلیمانجارو است که میانه به سمت چارک اول 52.95 گرایش دارد. در زمین های زراعی، میانه اندکی به سمت چارک سوم (30.43) تمایل دارد ( شکل 2 ). میانگین AGC در زمین های زراعی در تپه های تایتا 13.69 ± 1.54 میلی گرم در هکتار در هکتار ^است . کمتر از یک سوم میانگین AGC در زراعت جنگل 43.95 ± 7.4 Mg Cha ^-1 . در منطقه اگروفارستری، میانه به سمت چارک اول 52.95 میل می کند، اما در زمین های زراعی، میانه اندکی به سمت چارک سوم (30.43) تمایل دارد ( شکل 2 ). تنوع AGC در زمین های زراعی و زراعت جنگلی در تپه های تایتا تفاوت قابل توجهی ندارد. با این حال، میانگین آنها به طور قابل توجهی متفاوت است (t = 4.86، p = 0.001) ( شکل 2 وشکل 3 ، جدول 2 ). بنابراین، میانگین AGC در کشاورزی جنگلی از کلیمانجارو 30٪ است.

از تپه های تایتا بیشتر است. این تفاوت معنی داری را در تغییرات نشان می دهد (F = 9.36، p = 0.028) اما میانگین آنها تفاوت معنی داری ندارد ( شکل 2 ، شکل 3 ، جدول 2 ). تغییرات AGC در زمین های زراعی در دو سایت به طور قابل توجهی متفاوت است (F = 10.92، p = 0.020) در حالی که میانگین آنها تفاوت معنی داری ندارد ( شکل 2 ، جدول 2 ). میانگین و میانه داده‌های AGC در مناطق زراعت جنگلی در تپه‌های تایتا 7.40 ± 31.98 میلی‌گرم در هکتار در هکتار است (متوسط ^​​32.56 ). نمودار جعبه ای نشان می دهد که قطعات با مقدار کم و زیاد AGC در زراعت جنگلی ناهمگن هستند اما کرت های با مقدار متوسط ​​AGC در امتداد شیب ارتفاعی همگن هستند ( شکل 2).، جدول 2 ).

بیشتر داده های AGC در زمین های زراعی به سمت چارک اول توزیع شده است (13.24). بنابراین، میانگین (49/5 ± 43/22) و میانه (62/15) AGC نزدیک به هم نیستند. با این حال، تنوع داده‌های AGC برای زمین‌های زراعی در تپه‌های تایتا هر دو زیر چارک 1 و 3 است ( شکل 2 ، جدول 2 ). AGC در جنگل‌های کشاورزی در منطقه کلیمانجارو بیش از جنگل‌کاری زراعتی در تپه‌های تایتا است. مقایسه‌های زوجی توکی نشان می‌دهد که این دو مکان به طور قابل‌توجهی در میزان AGC متفاوت هستند ( جدول 2 ). تفاوت معنی داری در میزان AGC در زمین های زراعی در کلیمانجارو و تپه های تایتا مشاهده نمی شود.

3.2. AGC در مقابل متغیرهای محیطی در انواع زمین‌های زراعی

پاسخ AGC با EVI در جنگل‌های کشاورزی در کلیمانجارو بسیار معنی‌دار است و این رابطه با مرتبه دوم چند جمله‌ای (R2 = 0.92، p = 0.020) برازش می‌کند ⁽ شکل 3 ، جدول 3 ). رابطه AGC و CEC در جنگل‌های کشاورزی در کلیمانجارو معنی‌دار است و این رابطه با مرتبه دوم چند جمله‌ای (R2 = 0.91، p = 0.027) برازش می‌کند ⁽ شکل 3 ، جدول 3 ). پاسخ AGC با BLD در جنگل‌های کشاورزی در کلیمانجارو رابطه معنی‌داری را نشان می‌دهد (R2 ⁼ 0.87، p = 0.045)، برازش شده با مرتبه دوم چند جمله‌ای ( شکل 3 ، جدول 3) .). رابطه بین AGC در جنگل‌های زراعتی از تپه‌های تایتا با متغیرهای فوق قوی است اما ارتباط معنی‌داری با هم ندارند ( شکل 3 ، جدول 3 ). پاسخ AGC به EVI، CEC و BLD در زمین های زراعی در کلیمانجارو و تپه های تایتا ضعیف است و روابط معنی داری را نشان نمی دهد ( شکل 3 ، جدول 3 ).

رابطه AGC و pH در جنگل‌های کشاورزی در تپه‌های تایتا بسیار قوی و معنی‌دار است (R2 ⁼ 0.98، p = 0.031)، که با مرتبه 3 چند جمله‌ای برازش می‌شود ( شکل 3 ، جدول 3 ). یک رابطه معنی‌دار بین AGC و SOC در زمین‌های زراعی در تپه‌های تایتا (R2 ⁼ 0.70، p = 0.00)، برازش شده با مرتبه 1 چند جمله‌ای رخ می‌دهد. از طرف دیگر، رابطه SOC و AGC در زمین های زراعی در کلیمانجارو ضعیف است و معنی دار نیست ( شکل 3 ، جدول 3 ).

3.3. AGC در مقابل گونه های گیاهی چوبی در امتداد شیب ارتفاعی

توزیع AGC در میان گونه های گیاهی چوبی در دامنه کوه کلیمانجارو توسط Albizia gummifera با ذخیره کربن 8.6 MgC/ha غالب است. پس از آن Persea americana (3.5 MgC/ha) و Ficus sycomorus (3.3 MgC/ha) قرار دارند ( شکل 4 (a)). در تپه های تایتا، گونه چوبی غالب Grevillea robusta با AGC 4.6 MgC/ha است. به دنبال آن Mangifera

indica (2.6 MgC/ha) و; Eucalyptus maculata با 1.7 MgC/ha ( شکل 4 (ب)). A. gummifera با 7.7 MgC/ha دارای بالاترین AGC در جنگل‌های کشاورزی در کلیمانجارو است. در حالی که در تپه های تایتا، G. robusta با AGC 7.6 MgC / هکتار غالب بود. AGC در زمین های زراعی در دامنه کوه کلیمانجارو و تپه های تایتا توسط M. indica با AGC تخمینی 3.2 MgC / هکتار و 2.3 MgC / هکتار در سایت های مربوطه غالب است. توزیع AGC در میان گونه های گیاهی چوبی بین کوه کلیمانجارو و تپه های تایتا به طور قابل توجهی متفاوت بود (0.00 = P، F = 2.92). در حالی که میانگین آنها تفاوت معنی داری نداشت.

AGC با افزایش غنای گونه‌های چوبی و تراکم موجودی در کوه کلیمانجارو و دامنه‌های تایتا هیلز افزایش می‌یابد. افزایش ریشه مربع AGC در کوه کلیمانجارو با افزایش غنای گونه‌های چوبی متفاوت‌تر است، بنابراین رابطه معنی‌داری مشاهده نشد (F = 2.25، R2 ⁼ 0.10، p = 0.17) ( شکل 5 (a)). ریشه دوم AGC به طور قابل توجهی با افزایش تراکم انبار گونه های چوبی در کلیمانجارو افزایش می یابد (F = 7.81، R2 ⁼ 0.44، p = 0.02) ( شکل 5 (a)). با این حال، ارزیابی رابطه تراکم ذخایر و غنای گونه های چوبی در کلیمانجارو نشان دهنده همبستگی تخمینی 77 درصد است.

AGC به طور قابل توجهی با افزایش غنای گونه های چوبی (F = 15.62، R2 ⁼ 0.66، 0.00 = p) و تراکم انبار (F = 20.19، R2 ⁼ 0.72، p = 0.00) در دامنه های تپه های تایتا افزایش می یابد ( شکل). 5 (ب)). تجزیه و تحلیل قبلی گونه های چوبی

تراکم سهام و غنای گونه‌ای برای تپه‌های تایتا این دو متغیر را به‌طور معنی‌داری و بسیار همبستگی نشان می‌دهد (R2 ⁼ 0.95، F = 89.93، P = 0.00).

3.4. مدل‌های پیش‌بینی AGC در امتداد گرادیان‌های ارتفاعی

رابطه AGC با متغیرهای محیطی تحت روابط مدل تک متغیره و چند متغیره بررسی شد. تأثیر متغیرهای محیطی بر توزیع AGC در دامنه‌های مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا متفاوت است. در هر دو سایت، AGC با افزایش ارتفاع، شیب، و متغیرهای ادافیک (CEC و SOC) EVI و تراکم جمعیت افزایش می‌یابد، در حالی که، AGC با کاهش متغیرهای ادافیک مانند pH خاک و BLD کاهش می‌یابد. با این حال، تفاوت را می توان در سطح اهمیت رابطه مشاهده کرد. تغییر در شیب ارتفاع به طور قابل توجهی به 72٪ از تغییرات AGC در کلیمانجارو نسبت داده می شود (0.00 = P) اما هیچ رابطه معنی داری در تپه های تایتا مشاهده نشد.جدول 4 ). ترانسکت در نواحی مسکونی کوه کلیمانجارو دارای شیب ارتفاعی کم و بیش پیوسته است، اما تپه های تایتا دچار وقفه بیشتری شده و نواحی شیب دار را تشکیل می دهد (زوایای شیب زیاد). ارتفاعات مسکونی کوه کلیمانجارو دارای باغ‌هایی است که در وسط ترانسکت ایجاد شده‌اند و پوشش آن تا انتهای ترانسکت افزایش می‌یابد. مناطق کمتر شیب دار تپه های تایتا تحت تسلط کشت محصول سالانه است، اما با افزایش زاویه شیب و شیب بیشتر زمین، مناطق با پوشش گیاهی طبیعی و/یا درختان کاشته شده حفظ می شوند.

به طور خاص، تغییر AGC با SOC روابط قابل توجهی را در کلیمانجارو (R2 ⁼ 0.72، p = 0.00) و Taita Hills (R2 ⁼ 0.56، p = 0.01) نشان می دهد ( شکل 6 ، جدول 4 ). در کلیمانجارو، AGC به طور قابل توجهی با خاک BLD (R2 ⁼ 0.72، p = 0.00) و pH (R2 ⁼ 0.80، p = 0.00) ارتباط دارد، اما در تپه‌های تایتا ( شکل 6 ، جدول 4 ) ارتباط ندارد. در حالی که، AGC ارتباط قابل توجهی با CEC در هر دو دامنه مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا ندارد. افزایش AGC با افزایش EVI در دامنه های مسکونی کوه کلیمانجارو (R2 ⁼ 0.68، 0.00 = p) و تپه های Taita (R) قابل توجه است.² = 0.41، p = 0.05). تراکم جمعیت ظاهراً به طور قابل توجهی بر توزیع AGC فقط در تپه های تایتا تأثیر می گذارد (R2 ⁼ 0.42، p = 0.04) اما نه در دامنه های کوه کلیمانجارو ( شکل 6 ، جدول 4 ).

پاسخ چند متغیره AGC به ارتفاع و شیب در کلیمانجارو (KCarbMod1) (R2 = 0.72، p = 0.00) و Taita Hills (TCarbMod1) (R2 = 0.73، 0.01 = P) رابطه معنی داری نشان ^داد ( ^جدول 4 ) . با این حال، پاسخ چند متغیره AGC به این متغیرهای محیطی نسبتا شبیه به پاسخ تک متغیره به ارتفاع در کلیمانجارو و به زاویه شیب در تپه‌های تایتا است. هنگامی که تابع درجه دوم در ارتفاع در KCarbMod1 (بنابراین، KCarbMod2) در کلیمانجارو معرفی می شود، پاسخ AGC به طور قابل توجهی به حدود 84٪ افزایش می یابد ( جدول 4 ). در مورد تپه های تایتا، پاسخ AGC به طور قابل توجهی افزایش یافت اما با یک حاشیه کوچک. با این حال، زمانی که جمعیت

چگالی به مدل TCarbMod1 اضافه می شود (بنابراین، TCarbMod3)، پاسخ AGC به طور قابل توجهی به حدود 89٪ افزایش می یابد (0.00 = p). این بدان معناست که به غیر از شیب که به نظر می‌رسد مهم‌ترین متغیر تأثیرگذار بر AGC در تپه‌های تایتا باشد، تراکم جمعیت تا حدی بر توزیع AGC تأثیر دارد. پاسخ AGC به گنجاندن تراکم جمعیت در KCarbMod1 قابل توجه نیست. پاسخ چند متغیره AGC به متغیرهای ادافیک (pH، CEC، BLD و SOC) (KCarbMod3) بسیار قابل توجه است (R2 ⁼ 0.90، p = 0.00) در کلیمانجارو اما نه در Taita Hills ( جدول 4 ). ترکیب KCarbMod1 با KCarbMod3/7. بنابراین KCarbMod4 ( جدول 4 ) نشان می دهد که AGC به طور قابل توجهی پاسخ می دهد ( ^R2= 0.94، p = 0.03) در کلیمانجارو اما نه در تپه های تایتا. با این حال، پاسخ AGC به KCarbMod4 نسبتا مشابه پاسخ به KCarbMod3 است.

3.5. اعتبار سنجی آماری و بصری مدل پیش بینی AGC

ارزیابی مدل‌هایی را در نظر می‌گیرد که رابطه معنی‌داری با توزیع AGC در دامنه‌های مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا نشان می‌دهند. AIC نشان می دهد که مدل KCarbMod3/7 بهترین عملکرد را در توضیح توزیع AGC در کلیمانجارو دارد (AIC = 87.20). AGC پیش‌بینی‌شده توسط KCarbMod3/7 و AGC ثبت‌شده در کرت‌ها به‌طور معنی‌داری 94 درصد (R = 0.94، p = 0.00) روی ترانسکت کلیمانجارو ( جدول 5 ) مرتبط است. در Taita Hills، مدل TCarbMod3 بهترین عملکرد را در توضیح پاسخ AGC دارد (AIC = 71.11) و ظاهراً با نسبت بالای AGC ثبت شده در سایت (R = 0.79، p = 0.01) نسبت به مدل های دیگر مرتبط است ( جدول 5 ). این توسط مدل SOC دنبال می شود

بازرسی بصری مدل‌های فضایی تولید شده از مدل‌های آماری (تک متغیره و چند متغیره) تمایل دارد تا برخی از پاسخ‌های تک متغیره و چند متغیره AGC را تأیید کند. بیشتر AGC پیش‌بینی‌شده فضایی، پیش‌بینی ضعیفی در ارتفاعات پایین ترانسکت در دامنه‌های مسکونی در کوه کلیمانجارو نشان می‌دهد. مقادیر پیش‌بینی‌شده AGC از نظر بصری با مقادیر نمودار AGC در ارتفاع پایین‌تر به‌جز مدل pH قابل مقایسه نیست. برخی از مدل‌ها مانند ارتفاع تک متغیره، pH و EVI تمایل به تولید AGC فضایی دارند که با مقادیر نمودار AGC در ارتفاع بالا مقایسه می‌شود. pH تک متغیره و EVI ظاهراً در پیش‌بینی فضایی AGC در دامنه‌های کوه کلیمانجارو بهتر عمل می‌کنند.

AGC پیش‌بینی‌شده فضایی در تپه‌های تایتا توسط TCarbMod_SOC تک متغیره و مدل چند متغیره متشکل از ارتفاع، شیب و جمعیت (TCarbMod3) دارای مدل فضایی قابل مقایسه بصری است ( شکل 7 ، جدول 5 ). پیش‌بینی فضایی AGC توسط TCarbMod_EVI دارای الگوی بصری نزدیک توزیع AGC با TCarbMod_SOC و TCarbMod3 است. مدل AGC فضایی از تک متغیره

شیب، TCarbMod1 و TCarbMod2 نیز از نظر بصری قابل مقایسه هستند و این احتمالاً می تواند به این دلیل باشد که آنها شیب را به عنوان عاملی در مدل های چند متغیره دارند ( شکل 7 ، جدول 5 ). با این حال، مدل‌های TCarbMod_SOC، TCarbMod_EVI و TCarbMod3 ( شکل 7 ، جدول 5 ) مقادیر AGC را پیش‌بینی کرده‌اند و نمودار AGC را قابل مقایسه می‌دانند که آنها را به مدل‌های بهتری برای پیش‌بینی فضای AGC در دامنه‌های مسکونی تپه‌های تایتا تبدیل می‌کند.

4. بحث

ذخیره کربن در زیست توده زنده بالای زمینی درختان بزرگترین استخر را تشکیل می دهد که مستقیماً تحت تأثیر جنگل زدایی و تخریب قرار می گیرد [ 44 ]. جنگل‌های کوهستانی استوایی در قرن‌ها و دهه‌های گذشته به کاربری‌های دیگر زمین تبدیل یا تخریب شده‌اند [ 45 ]. زمین‌های زراعی ایجاد شده در زمین‌هایی که قبلاً دارای پوشش گیاهی کم یا بسیار آسیب‌دیده بودند، می‌تواند منجر به افزایش خالص در زیست توده و کربن خاک شود [ 46 ]. زمین های زراعی دائمی به عنوان یک دسته وسیع در نظر گرفته می شود که شامل زمین های زراعی، زراعت جنگل ها و شالیزارهای برنج است [ 1 ]] . زمین زراعی شامل محصولات سالانه و یا سیستم های تک زراعی است. در حالی که، اگروفارستری با محصولات مخلوط سالانه و چند ساله با درختان میوه و درختان دارای مزایای اجتماعی-اقتصادی در پس زمینه مشخص می شود. یکی از مسائل کلیدی که در این مطالعه به آن پرداخته شده است مربوط به کربن بالای زمینی است که در انواع مختلف زمین‌های زراعی و سیستم‌های جنگل‌کاری کشاورزی در امتداد دامنه‌های پر مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا ذخیره می‌شود.

منطقه کوهستانی مسکونی کوه کلیمانجارو دارای 39.06 ± 6.48 Mg C در هکتار ^و تپه های Taita 28.82 ± 5.82 Mg C در هکتار ^است که در محدوده میانگین AGC در شرق آفریقا و بین 0.6 میلی گرم در ^هکتار در کشت دائمی رخ می دهد. 9 ] تا 91.5 Mg Cha ^-1 در سیستم اگروفارستری [ 20 ]. مطالعه اخیر در تپه‌های تایتا نشان می‌دهد که زمین‌های زراعی دارای میانگین 9.1 میلی‌گرم در هکتار ^در مناطق بالاتر از 1220 مترمربع و 2.3 میلی‌گرم در هکتار در زیر ¹²²⁰ مترمربع زمین هستند که به‌طور قابل‌توجهی کمتر از نتیجه ما است [ 7 ]. مناطق زراعی دارای مقادیر بالاتری از میانگین AGC هستند و کلیمانجارو مقدار بیشتری از AGC را ذخیره می کند (2.75 ± 58.45 میلی گرم در هکتار در هکتار ^).) از تپه های تایتا (31.98 ± 7.40 میلی گرم در هکتار در هکتار ⁾ . این مطمئناً بیشتر از مقدار کربنی است که برای انواع مختلف جنگل‌های زراعتی نشان داده شده است [ 46 ]. از سوی دیگر، زمین های زراعی در کلیمانجارو دارای AGC 19.67 ± 5.18 Mg C در هکتار و سپس ^{Taita Hills زمین های کشت شده 13.69} ± 1.54 Mg C در هکتار هستند. AGC در دو مکان بالاتر از مقدار AGC برآورد شده در بیشتر زمین های زراعی در شرق آفریقا بین 1.6 تا 4.8 میلی گرم در هکتار در هکتار است ^[ 21 ] و مقدار ذخیره کربن در مناطق بوم گردی زیر مرطوب و نیمه خشک [ 47 ]. با این حال، AGC در جنگل‌ها در مناطق زراعی از 4/39 تا 123 میلی‌گرم در هکتار در هکتار است ^[ 9 ]] که بالاتر از AGC در مناطق کشاورزی معمولی است. پلیککا و همکاران [ 7 ] افزایش ذخایر کربن در زمین های زراعی بیش از 1200 متر را نشان داد.

AGC در زمین‌های زراعی در کلیمانجارو و تپه‌های تایتا کمتر از ارزش‌های زراعت جنگلی است و بیشتر از سایر زمین‌های زراعی منطقه است. مقدار AGC در زمین های زراعی و مناطق زراعی جنگلی در دامنه های کوه کلیمانجارو به طور قابل توجهی از نظر میانگین و تنوع آنها متفاوت است، در حالی که در تپه های تایتا تفاوت معنی داری فقط در تغییر مشاهده شد. این تفاوت را می توان با مقدار بالای AGC در درختان زراعت جنگلی و برخی از درختان بومی حفظ شده در هنگام تبدیل جنگل در مناطق کوهستانی به زمین زراعی ایجاد کرد [ 46 ]. تفاوت در AGC در زمین های زراعی و مناطق زراعی جنگلی در دو سایت نیز به نوع محصول، شیوه های مدیریت و متغیرهای خاک و آب و هوا در زمین های زراعی بستگی دارد [ 48 ].] . زمین‌های زراعی شامل توده‌های تک‌شکل بدون درخت با تعداد کمی درخت روی پرچین است. در حالی که، سیستم‌های اگروفارستری با ساختار پوشش گیاهی مشخص می‌شوند که زیر آستانه‌های مورد استفاده برای گروه بین‌دولتی تغییرات آب و هوایی طبقه‌بندی زمین‌های جنگلی [ 2 ] قرار می‌گیرد.

در این مطالعه، AGC نه تنها بین سایت‌ها مقایسه می‌شود، بلکه در برابر شیب ارتفاعی در هر یک و بین سایت‌ها نیز تحلیل می‌شود. اکثر مطالعات نشان می دهد که زیست توده و ذخایر کربن در سطح زمین به طور قابل توجهی با افزایش ارتفاع کاهش می یابد [ 38 ]. و به شدت بین و درون قاره ها متفاوت است [ 47 ]. شیب ارتفاعی باعث ایجاد تنوع زیادی در ساختار پوشش گیاهی و ذخایر کربن در بین سایت ها می شود [ 26 ] [ 41 ] [ 28 ]] . به عنوان مثال، در شیب های ارتفاعی کوتاه (کمتر از 2000 متر از سطح زمین)، مانند مورد تپه های تایتا، مناطق پوشش گیاهی فشرده تر و ناپیوستگی های ادافیک در فواصل کوتاه به دلیل توپوگرافی شیب دار و تغییرات ریزاقلیمی نسبت به شیب های بلند ارتفاعی قوی تر هستند (بیش از 2000). متر مربع) [ 26 ] . با توجه به تنوع گونه های شکلی گونه های گیاهی چوبی با شیب ارتفاعی در سایت، حدود 59 درصد از AGC به طور قابل توجهی با گونه های گیاهی چوبی در Ipeti’-Embera’ در استان پاناما شرقی، پاناما تغییر می کند [ 49 ]] . به طور مشابه این رابطه در دامنه‌های تپه‌های تایتا مشاهده می‌شود که در آن حدود 66٪ AGC به طور قابل‌توجهی با توزیع غنای گونه‌های چوبی گیاهی در امتداد شیب ارتفاع توضیح داده می‌شود. این رابطه در دامنه های کوه کلیمانجارو احتمالاً به دلیل غلبه مزارع موز برای سایه زدن قهوه وجود ندارد. حتی اگر توزیع AGC به طور متفاوتی تحت تأثیر شیب ارتفاع و زاویه شیب در کلیمانجارو و تپه‌های تایتا قرار می‌گیرد، مطالعه مشابه در Udzungwa و Usambara تأثیر قابل توجهی از زاویه شیب و ارتفاع بر AGC را تأیید می‌کند [ 38 ].

آب و هوا (بارش و دما) و عوامل خاک با شیب ارتفاع متفاوت است [ 41 ] [ 42 ]] . از طریق این تعامل، شیب ارتفاعی با متغیرهای آب و هوا و خاک بسته به نوع شیب ارتفاعی همبستگی دارد. AGC به طور قابل توجهی با تغییر pH خاک، BLD و SOC در دامنه های کوه کلیمانجارو متفاوت است در حالی که AGC با متغیرهای ادافیک در تپه های تایتا تغییر نمی کند. با این حال، به نظر می رسد تراکم جمعیت با حدود 42 درصد از توزیع AGC در دامنه های تپه های تایتا مرتبط باشد. ارزیابی مدل‌های تک متغیره و چند متغیره از نظر آماری و مکانی نشان می‌دهد که pH خاک قوی‌ترین و مهم‌ترین پیش‌بینی‌کننده برای AGC به میزان ۸۰ درصد در دامنه‌های کوه کلیمانجارو است، در حالی که در تپه‌های تایتا، سه متغیر (ارتفاع، شیب و تراکم جمعیت) به طور همزمان تأثیر می‌گذارند. توزیع AGC در دامنه های مسکونی منطقه.

تجزیه و تحلیل این کار به متغیرهای محیطی سنجش از دور ثانویه در وضوح 0.5 – 1 کیلومتر بستگی دارد. این وضوح ممکن است به تغییرات عوامل خاک و آب و هوا که می تواند در فاصله کوتاهی در دامنه های مسکونی مناطق کوهستانی به شدت تغییر کند، حساس نبوده است. به منظور به حداقل رساندن خطاهایی که می تواند از تعمیم متغیرهای محیطی در این وضوح پدید آید، نقاط نمونه برداری با فاصله بیش از 1 کیلومتر از هم در تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شد. این به معنی کاهش تعداد نقاط نمونه برداری است و این به همراه متغیرهای محیطی ثانویه به طور بالقوه بر دقت نتایج تأثیر می گذارد. تغییر در مقدار متوسط ​​ذخیره کربن بین این مطالعه و سایر مطالعات نیز می تواند با طرح های نمونه گیری که توسط محققان مختلف اتخاذ شده است، تحت تأثیر قرار گیرد. بدین ترتیب،

این تحقیق کاربرد گسترده‌تری در درک محرک‌های ذخیره‌سازی کربن، در سیستم‌های اگروفارستری، حفاظت از تنوع زیستی و حفاظت از آب در دامنه‌های مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا دارد. تعادل آب متغیری است که تحت تأثیر ذخیره کربن (AGC و SOC) قرار می گیرد و باید در سیاست حفاظت از آب و مدیریت سیستم های جنگلی کوهستانی به عنوان یک منبع هیدرولوژیکی کلیدی مورد توجه قرار گیرد [ 50 ]] . درک عواملی که با AGC در مقیاس محلی مرتبط هستند، ابزار کارآمدی برای نظارت بر AGC در یک منطقه وسیع مطالعه برای حفاظت در آینده و برای بهبود مدیریت سیستم‌های اگروفارستری فراهم می‌کند. اطلاعات مربوط به AGC در دامنه‌های مسکونی، مبنایی را برای ارزیابی آتی انتشار کربن از طریق حذف گیاهان چوبی و از دست دادن کربن آلی خاک از طریق تخریب زمین فراهم می‌کند. مدیریت ترسیب کربن در مناظر پر سکونت را می توان از طریق توسعه جنگل های کشاورزی مانند انتخاب دقیق گونه های درختی که در یک سایت محلی توسط جوامع محلی ترجیح داده می شوند و پتانسیل ذخیره سازی خوبی دارند، اتخاذ کرد. این مطالعه نشان می‌دهد که بیشتر AGC توسط گونه‌های درختی عجیب و غریب در جنگل‌های زراعتی تأمین می‌شود، اما گونه‌های بومی درصد کمی را تشکیل می‌دهند که به طور بالقوه بر حفاظت از تنوع زیستی تأثیر می‌گذارد.

5. نتیجه گیری

دامنه های مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه های تایتا مقادیر نسبتاً مشابهی از AGC دارند. در طول ترانسکت های مطالعه، AGC به طور قابل توجهی در سیستم های مختلف زمین های زراعی و اگروفارستری متفاوت است. این دو سایت در گونه های چوبی غالب که سهم بیشتری از AGC در دامنه های مسکونی دارند متفاوت است. A. gummifera و G. robusta بیشتر به AGC در کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا کمک می‌کنند. شیب ارتفاعی به طور قابل توجهی توزیع AGC را در دامنه های کوه کلیمانجارو توضیح می دهد، اما به نظر می رسد زاویه شیب در شیب تپه های تایتا قابل توجه است. بسیاری از متغیرهای خاک، تغییرات قابل توجهی از AGC را در دامنه‌های کوه کلیمانجارو بیشتر از تپه‌های تایتا توضیح می‌دهند. با این حال، SOC و EVI به طور قابل توجهی توزیع AGC را در هر دو سایت توضیح می دهند، اما نه چندان قوی در تپه های تایتا. توزیع AGC به طور قابل توجهی با اثرات متعدد ارتفاع و زاویه شیب بر روی شیب های دو سایت توضیح داده می شود. تراکم جمعیت همراه با ارتفاع و زاویه شیب ظاهراً بر توزیع AGC در تپه‌های تایتا تأثیر می‌گذارد اما در کلیمانجارو تأثیری ندارد. اثر چندگانه قابل توجهی از متغیرهای خاک (pH، CEC، BLD و SOC) تنها در دامنه‌های کوه کلیمانجارو مشاهده می‌شود. توزیع AGC در دامنه های کوه کلیمانجارو را می توان با مدل های pH تک متغیره و EVI پیش بینی کرد. در تپه‌های تایتا، مدل‌های تک متغیره SOC، EVI و مدل چند متغیره ارتفاع، شیب و جمعیت، AGC را به‌طور قابل اعتماد پیش‌بینی می‌کنند. این بینش در مورد عواملی که AGC را در سیستم جنگل‌کاری کشاورزی کوهستانی کنترل می‌کنند، کلید اطلاع‌رسانی به مدیریت است که هدف آن ایجاد تعادل بین حفاظت از تنوع زیستی و معیشت اجتماعی-اقتصادی در دامنه‌های پر مسکونی کوه کلیمانجارو و تپه‌های تایتا است. بینش‌هایی که به طور گسترده‌تری با سایر اکوسیستم‌ها و جوامع کوهستانی مرتبط هستند.

منابع

[ 1 ]	هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا (2006) دستورالعمل IPCC برای فهرست ملی گازهای گلخانه ای.
[ 2 ]	Hairiah, K., Dewi, S., Agus, F., Velarde, S., Ekadinata, A., Rahayu, S. and van Noordwijk, M. (2011) اندازه گیری ذخایر کربن در سیستم های کاربری زمین: یک کتابچه راهنمای. مرکز جهانی آگروفارستری (ICRAF)، دفتر منطقه ای دریا، بوگور، 154 ص.
[ 3 ]	سانچز، PA (1995) علم در آگروفارسترری. سیستم های اگروفارستری، 30، 5-55. https://doi.org/10.1007/BF00708912
[ 4 ]	لیکی، RRB (1996) بازبینی تعریف جنگل‌کاری کشاورزی. اگروفارستری امروز، 8، 5-7.
[ 5 ]	Landmann, T. and Dubovyk, O. (2014) تجزیه و تحلیل فضایی کاهش بهره وری پوشش گیاهی ناشی از انسان در آفریقای شرقی با استفاده از یک دهه (2001-2011) داده های سری زمانی MODIS با وضوح متوسط. مجله بین المللی مشاهده کاربردی زمین و اطلاعات جغرافیایی، 33، 76-82. https://doi.org/10.1016/j.jag.2014.04.020
[ 6 ]	Aerts, R., Thijs, K., Lehouck, V., Beentje, H., Bytebier, B., Matthysen, E., et al. (2011) جوامع گیاهی چوبی جنگل های ابری جدا شده افرومونتان در تایتا هیلز، کنیا. بوم شناسی گیاهی، 212، 639-649. https://doi.org/10.1007/s11258-010-9853-3
[ 7 ]	Pellikka, PKE, Heikinheimo, V., Hietanen, J., Schafer, E., Siljander, M. and Heiskanen, J. (2018) تأثیر تغییر پوشش زمین بر ذخایر کربن بالای زمین در چشم انداز افرومونتان در کنیا. جغرافیای کاربردی، 94، 178-189. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2018.03.017
[ 8 ]	Denu، D.، Platts، PJ، Kelbessa، E.، Gole TW و Marchant، R. (2016) نقش مدیریت سنتی قهوه در حفاظت از جنگل و ذخیره کربن در ارتفاعات جیما، اتیوپی. جنگل، درختان و معیشت، 25، 226-238.
[ 9 ]	هنری، ام.، تیتونل، پی.، مانلی، آر جی، برنو، ام.، آلبرشت، آ. و ونلاوه، ب. (2009) تنوع زیستی، ذخایر کربن و پتانسیل ترسیب در زیست توده بالای زمین در سیستم‌های کشاورزی مالکان کوچک در غرب کنیا. کشاورزی، اکوسیستم ها و محیط زیست، 129، 238-252. https://doi.org/10.1016/j.agee.2008.09.006
[ 10 ]	برینک، AB و ایوا، HD (2009) نظارت بر 25 سال پویایی تغییر پوشش زمین در آفریقا: یک رویکرد سنجش از دور مبتنی بر نمونه. جغرافیای کاربردی، 29، 501-512. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2008.10.004
[ 11 ]	Brink, AB, Bodart, C., Brodsky, L., Defourney, P., Donney, F., et al. (2014) فشار انسانی در شرق آفریقا – نظارت بر 20 سال تغییرات پوشش زمین با استفاده از داده های ماهواره ای با وضوح متوسط. مجله بین المللی مشاهده کاربردی زمین و اطلاعات جغرافیایی، 28، 60-69. https://doi.org/10.1016/j.jag.2013.11.006
[ 12 ]	فریدل، MA، و همکاران. (2002) نقشه برداری جهانی پوشش زمین از MODIS: الگوریتم ها و نتایج اولیه. سنجش از دور محیط زیست، 83، 287-302. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(02)00078-0
[ 13 ]	Ramankutty، N. و فولی، JA (1999) برآورد تغییرات تاریخی در پوشش زمین جهانی: زمین های زراعی از 1700 تا 1992. چرخه های جهانی بیوژئوشیمیایی، 13، 997-1027. https://doi.org/10.1029/1999GB900046
[ 14 ]	JRL (Joint Research Laboratory) (2005) GLC 2000 (Global Land Cover) لایه داده. JRL، Ispra.
[ 15 ]	Doherty, RM, Sitch, S., Smith, B., Lewis, SL and Thomton, PK (2010) مفاهیم آب و هوای آینده و محتوای CO2 اتمسفر برای بیوژئوشیمی منطقه ای، جغرافیای زیستی و خدمات اکوسیستمی در سراسر آفریقای شرقی. زیست شناسی تغییر جهانی، 16، 617-640. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.01997.x
[ 16 ]	Pfeifer, M., Gonsamo, A., Disney, M., Pellikka, P. and Marchant, R. (2012) شاخص سطح برگ برای بیوم کوههای قوس شرقی: مشاهدات لندست و نقطه در امتداد گرادیانهای بارش و ارتفاع. سنجش از دور محیط، 118، 103-115. https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.11.009
[ 17 ]	Maeda, EE, Clark, BJF, Pellikka, P. and Siljander, M. (2010) مدلسازی گسترش کشاورزی در کانون تنوع زیستی کوههای قوسی شرقی کنیا. سیستم های کشاورزی، 103، 609-620. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2010.07.004
[ 18 ]	Pellikka, P., Clark, B., Gonsamo, A., Himberg, N., Hurskainen, P., Maeda, E., Mwangombe, J., Omoro, L. and Siljander, M. (2013) توسعه کشاورزی و پیامدهای آن در تپه های تایتا، کنیا. تحولات در فرآیندهای سطح زمین، 33، 165-179. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-59559-1.00013-X
[ 19 ]	Ramankutty، N.، Foley، JA و Olejniczak، NJ (2002) مردم در زمین: تغییرات در جمعیت جهانی و زمین های زراعی در طول قرن 20th. آمبیو، 31، 251-257. https://doi.org/10.1579/0044-7447-31.3.251
[ 20 ]	Baccini, A., Laporte, N., Goetz, SJ, Sun, M. and Dong, H. (2008) اولین نقشه زیست توده بالای زمینی آفریقای گرمسیری برگرفته از تصاویر ماهواره ای. نامه پژوهشی محیط زیست، 3، شناسه مقاله: 045011.
[ 21 ]	Pfeifer, M., Platts, PJ, Burgess, N., Swetnam, R., Willcock, S. and Marchant, R. (2013) تغییر کاربری زمین و شارهای کربن در شرق آفریقا با استفاده از داده‌های مشاهده زمین و اندازه‌گیری‌های میدانی تعیین شد. حفاظت از محیط زیست، 40، 241-252. https://doi.org/10.1017/S0376892912000379
[ 22 ]	Cramer, WP and Solomon, AM (1993) طبقه بندی اقلیمی و توزیع مجدد جهانی آینده زمین کشاورزی. تحقیقات آب و هوا، 3، 97-110. https://doi.org/10.3354/cr003097
[ 23 ]	چارلز، RC، نزوندا، EF و Munishi، PKT (2014) کشاورزی جنگلی به عنوان یک استراتژی انعطاف پذیر در کاهش تغییرات آب و هوا در منطقه موانگا، کلیمانجارو، تانزانیا. مجله جهانی زیست شناسی، کشاورزی و علوم بهداشتی، 3، 11-17.
[ 24 ]	Marchant, R. (2007) اهمیت اقیانوس هند برای تغییر آب و هوا در شرق آفریقا. اخبار کشتی و اقیانوس، 13، 282-284. (به ژاپنی)
[ 25 ]	گراب، پی جی (1977) کنترل رشد و توزیع جنگل در کوه های مرطوب گرمسیری: با اشاره ویژه به تغذیه معدنی. بررسی سالانه اکولوژی و سیستماتیک، 8، 83-107. https://doi.org/10.1146/annurev.es.08.110177.000503
[ 26 ]	Hemp, A. (2006) پیوسته یا پهنه بندی؟ گرادیان های ارتفاعی در پوشش گیاهی جنگلی کوه کلیمانجارو. بوم شناسی گیاهی، 184، 27-42. https://doi.org/10.1007/s11258-005-9049-4
[ 27 ]	Alves, FL, Vieira, SA, Scaranello, MA, Camargo, PB, Santos, FAM, Joly, CA and Martinelli, LA (2010) ساختار جنگل و تنوع زیست توده بالای زمینی زنده در امتداد گرادیان ارتفاعی جنگل مرطوب گرمسیری (برزیل). اکولوژی و مدیریت جنگل، 260، 679-691. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2010.05.023
[ 28 ]	Adhikari, H., Heiskanen, J., Siljander, M., Maeda, E., Heikinheimo, V. and Pellikka, P. (2017) عوامل تعیین کننده زیست توده روی زمین در یک موزاییک منظره افرومونتان در کنیا. سنجش از دور، 9، 827.
[ 29 ]	Lovett، JC و Wasser، SK (2008) جغرافیای زیستی و اکولوژی جنگل بارانی آفریقای شرقی. انتشارات دانشگاه کمبریج، کمبریج.
[ 30 ]	Maeda، EJ، Wiberg، D. and Pellikka، PKE (2011) تخمین تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از سنجش از دور و مدل های تجربی در منطقه ای با در دسترس بودن داده های زمینی محدود در کنیا. جغرافیای کاربردی، 31، 251-258. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2010.05.011
[ 31 ]	اردوغان، EH، Pellikka، P. و کلارک، B. (2011) تاثیر تغییر پوشش زمین بر از دست دادن خاک در تپه های تایتا، کنیا بین سال های 1987 و 2003. مجله بین المللی سنجش از دور، 32، 5919-5945.
[ 32 ]	Pellikka، PKE، Lotjonen، M.، Siljander، M. و لنز، L. (2009) سنجش از دور هوابرد تغییرات فضایی و زمانی (1955-2004) در پوشش جنگلی بومی و عجیب و غریب در تپه های تایتا، کنیا. مجله بین المللی مشاهده کاربردی زمین و اطلاعات جغرافیایی، 11، 221-232. https://doi.org/10.1016/j.jag.2009.02.002
[ 33 ]	Misana, SB, Sokoni, C. and Mbonile, MJ (2012) تغییرات کاربری/پوشش زمین و محرکهای آنها در دامنه کوه کلیمانجارو، تانزانیا. مجله برنامه ریزی جغرافیایی و منطقه ای، 5، 151-164.
[ 34 ]	Philips, O., Baker, T., Feldpausch, T. and Brienen, R. (2009) RAINFOR Field Manual for Plot Establishment and Remeasurement.
[ 35 ]	Zanne, AE, Lopez-Gonzalez, G., Coomes, DA, Ilic J., Jansen, S., Lewis, SL, Miller, RB, Swenson, NG, Wiemann, MC and Chave, J. (2009) داده ها از: به سوی یک طیف جهانی اقتصاد چوب. مخزن دیجیتال دریاد.
[ 36 ]	Chave, J., Coomes, DA, Jansen, S., Lewis, SL, Swenson, NG and Zanne, AE (2009) Towards a Worldwide Wood Economics Spectrum. نامه های بوم شناسی، 12، 351-366. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2009.01285.x
[ 37 ]	Chave، J.، Rejou-Mechchain، M.، Burquez، A.، Chidumayo، E.، Colgan، MS، Delitti، WBC، Duque، A.، Eid، T.، Fearnside، PM، Goodman، RC، Henry، M.، Martinez-Yrizar، A.، Mugasha، WA، Muller-Landau، HC، Mencuccini، M.، Nelson، BW، Ngomanda، A.، Nogueira، EM، Ortiz-Malavassi، E.، Pelissier، R.، Ploton, P., Ryan, CM, Saldarriaga, JG and Vieilledent, G. (2014) مدل های آلومتریک بهبود یافته برای تخمین زیست توده بالای زمین درختان گرمسیری. زیست شناسی تغییر جهانی، 20، 3177-3190. https://doi.org/10.1111/gcb.12629
[ 38 ]	مارشال، AR، ویلکاک، اس.، پلاتز، پی جی، لاوت، جی سی، بالفورد، ای.، بورگس، ND، لاتام، جی، مونیشی، PKT، سالتر، آر.، شیریما، دی دی و لوئیس، SL (2012) اندازه گیری و مدل‌سازی آلومتری کربن و درخت در بالای زمین در امتداد شیب ارتفاعی استوایی. حفاظت زیستی، 154، 20-33. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2012.03.017
[ 39 ]	Chave, J., Andalo, C. and Brown, S. (2005) آلومتری درخت و تخمین بهبود یافته ذخایر کربن و تعادل در جنگل های استوایی. Oecologia, 145, 87-99. https://doi.org/10.1007/s00442-005-0100-x
[ 40 ]	Huete, A. and Didan, K. (2006) MODIS Vegetation Index Series Product مجموعه 5 خلاصه تغییر. دانشگاه آریزونا، توسان
[ 41 ]	Asner, GP, Hughes, RF, Varga, TA, Knapp, DE and Bowdoin, TK (2009) کنترل‌های زیست‌محیطی و زیستی بر روی بیومس بالای زمین در سراسر جنگل بارانی استوایی. اکوسیستم ها، 12، 262-278. https://doi.org/10.1007/s10021-008-9221-5
[ 42 ]	Muller-Landau, HC (2004) تنوع بین گونه ای و بین سایتی در وزن مخصوص چوب درختان گرمسیری. Biotropica, 36, 32. https://doi.org/10.1111/j.1744-7429.2004.tb00292.x
[ 43 ]	تیم R Core (2013) R: زبان و محیطی برای محاسبات آماری. بنیاد R برای محاسبات آماری، وین. https://www.R-project.org/
[ 44 ]	Willcock، S.، Phillips، OL، Platts، PJ، و همکاران. (2014) کمی سازی و درک ذخیره و جداسازی کربن در کوه های قوس شرقی تانزانیا، یک کانون گرمسیری تنوع زیستی. تعادل و مدیریت کربن، 9، 2. https://doi.org/10.1186/1750-0680-9-2
[ 45 ]	Unruh, JD, Houghton, J. and Lefebvre, PA (1993) ذخیره کربن در کشاورزی جنگلی: تخمینی برای آفریقای زیر صحرا. تحقیقات آب و هوا، 3، 39-52. https://doi.org/10.3354/cr003039
[ 46 ]	Schroeder, P. (1994) مزایای ذخیره‌سازی کربن سیستم‌های Agroforestry. سیستم های اگروفارستری، 27، 89-97. https://doi.org/10.1007/BF00704837
[ 47 ]	پانل بین دولتی در مورد تغییرات آب و هوا (2003) راهنمای عملکرد خوب برای استفاده از زمین، تغییر کاربری زمین و جنگلداری.
[ 48 ]	Kirby, KR and Potvin, C. (2007) تنوع در ذخیره کربن در میان گونه های درختی: پیامدهایی برای مدیریت پروژه سینک کربن در مقیاس کوچک. اکولوژی و مدیریت جنگل، 246، 208-221. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2007.03.072
[ 49 ]	Cuni-Sanchez, A., Omeny, P., Pfeifer, M., Olaka, L., Mamo, MB, Marchant, R. and Burgess, ND (2018) تغییرات آب و هوا و پاستورالیست ها: ادراکات و سازگاری در مونتان کنیا. اقلیم و توسعه. https://doi.org/10.1080/17565529.2018.1454880
[ 50 ]	Ensslin, A., Rutten, G., Pommer, U., Zimmermann, R., Hemp, A. and Fischer, M. (2015) اثرات ارتفاع و استفاده از زمین بر زیست توده درختان، درختچه ها و گیاهان در کوه کلیمانجارو . Ecosphere, 6, 45. https://doi.org/10.1890/ES14-00492.1