Απορρύπανση- Αναβάθμηση Εδάφους – Αναδάσωση

Η αναδάσωση των υποβαθμισμένων εκτάσεων με ευκάλυπτο μπορεί να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο απορρύπανσης-αποκατάστασης του εδάφους σε σχέση με την αποθήκευση άνθρακα και τη γονιμότητα του εδάφους, υπό την προϋπόθεση ότι εφαρμόζεται η μη εντατική δασοκομία.

Στο Μαρόκο, η αποδάσωση υπήρξε σοβαρό ζήτημα εδώ και δεκαετίες και πρόσφατα, η κατάσταση έχει γίνει ανησυχητική. Επί του παρόντος, περίπου 30.000 εκτάρια εγχώριων δασών χάνονται ετησίως (Benabid και Fennane 1999, F.R.A. 2015, Oubrahim 2015). Αυτές οι μειώσεις έχουν πολλές αιτίες, αλλά οι περισσότερες είναιπιέσεις ανθρώπινης προέλευσης, όπως η υπερβολική βόσκηση, η συγκομιδή φύλλων για τη διατροφή των βοοειδών, η παράνομη παραγωγή ξυλάνθρακα και η παράνομη καύση και η συγκομιδή του βελανιδιού.

Όλες αυτές οι δραστηριότητες έχουν δημιουργήσει περιοχές ανοιχτής υποβαθμισμένης γης (Oubrahim et al., 2016). Εκτός από την υποβάθμιση των δασικών εκτάσεων, η έκταση των ιθαγενών δασών μειώθηκε λόγω της μετατροπής σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις που προορίζονται για τοπική προμήθεια τροφίμων (Laouina et al., 2010). Για να αντιμετωπίσει αυτή την κατάσταση, το Μαρόκο δημιούργησε αρκετά σχέδια με στόχο την αποκατάσταση των δασικών οικοσυστημάτων ή απλώς τη γονιμότητα του εδάφους (Laouina et al., 2010, Oubrahim 2015).

Απορρύπανση – Αναβάθμιση εδάφους – Επαναδημιουργία δάσους

Ως πρώτη προσπάθεια αποκατάστασης, η επαναδημιουργία του δάσους από σκληρό ξύλο είναι γενικά ο στόχος. Εναλλακτικά, σε περίπτωση αποτυχίας ή εάν η παραγωγή ξύλου έλλειψη τοπικής εμβέλειας, οι κρατικοί φορείς μερικές φορές εγκαθιστούν φυτείες μικρής περιστροφής, οι οποίες βασίζονται σε ταχέως αναπτυσσόμενα είδη δέντρων: κυρίως ευκάλυπτος αλλά και πεύκα ή ακάκια. Ο πρώτος στόχος μας ήταν να ποσοτικοποιήσουμε την ικανότητα των φυτειών μικρής περιστροφής για την αποκατάσταση υποβαθμισμένων εδαφών ή αποψιλωμένων περιοχών. Για να γίνει αυτό, μελετήσαμε τις δεξαμενές άνθρακα σε τέσσερις διαφορετικούς τύπους χρήσης γης, αντιπροσωπευτικές του ημι-άγριου μαροκινού πλαισίου: 

• Φυσικά δάση δρυός
• Φυτείες βραχείας περιστροφής του ευκαλύπτου,
• Καλλιεργήσιμες εκτάσεις για τοπική τροφή (iv) υποβαθμισμένες εκτάσεις.

Χρησιμοποιήσαμε την περιεκτικότητα του εδάφους σε οργανικό άνθρακα (SOC) ως πληρεξούσιο για την αξιολόγηση του επιπέδου υποβάθμισης του εδάφους, διότι στο περιβάλλον μας, ο οργανικός άνθρακας του εδάφους συσχετίζεται αρνητικά και γραμμικά με την υποβάθμιση των δασών (Oubrahim et al., 2016).

Επιπτώσεις των αλλαγών της χρήσης γης στην απομόνωση του άνθρακα

Στα δάση, οι συγκεντρώσεις C σε όρθια βιομάζα ήταν κοντά στα 500 mg g-1. Επειδή δεν υπήρχαν μεγάλες διαφορές στις συγκεντρώσεις του άνθρακα (ευκαλύπτου = 450-500 mg g-1, δρυς = 520-560 mg g-1), ήταν η διαφορά μεταξύ των τιμών βιομάζας, οι οποίες οδήγησαν οι ίδιοι με τη σταδιακή δενδρομετρία (Online Resource 2) εξήγησε καλύτερα τις ποσότητες άνθρακα που απομονώθηκαν στα δέντρα (Online Resource 4).

Η μόνιμη υπεράκτια βιομάζα και το σχετικό απόθεμά της άνθρακα είχαν την ίδια τάξη μεγέθους για όλες τις δασικές τοποθεσίες, χωρίς σαφείς διαφορές μεταξύ των φυτειών ευκαλύπτου και των φυσικών δρυών. Από την άλλη πλευρά, όταν ελήφθησαν υπόψη οι εξαγωγές και όχι μόνο η μόνιμη βιομάζα, ο ευκάλυπτος έθεσε δύο έως τέσσερις φορές περισσότερους C κατά τη διάρκεια της 48χρονης επανάστασης από τα εγχώρια δάση της ίδιας διάρκειας (~ 113 mg ha-1) . 

Χρήση Γης & Απομόνωση Άνθρακα

Η επίδραση της χρήσης γης στην απομόνωση του άνθρακα ήταν επίσης σαφής στα εδάφη. Οι υποβαθμισμένες εκτάσεις και, σε μικρότερο βαθμό, οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις εμφάνισαν τις χαμηλότερες τιμές των συγκεντρώσεων άνθρακα του εδάφους κάτω των 60 cm. Αντιστρόφως, τα δασικά εδάφη περιείχαν μεγάλες ποσότητες οργανικού άνθρακα (34-75 mg ha-1 ). Αξίζει να επισημανθεί η αποκαταστατική επίδραση της αναδάσωσης στις υποβαθμισμένες εκτάσεις, ακόμη και με φυτείες μικρής περιστροφής όπως φυτείες ευκάλυπτου. Πράγματι, οι συγκεντρώσεις άνθρακα στο έδαφος Euca-C3 και Euca-C4 αυξήθηκαν σταδιακά από φυτεία ευκαλύπτου (Euca-P1, που φυτεύτηκε σε πρώην υποβαθμισμένη γη), με αποτέλεσμα παρόμοιες τιμές συγκέντρωσης με εκείνες που απαντούν στα φυσικά δάση. Το στρώμα 20-40 cm απέδειξε το ίδιο σχέδιο αποκατάστασης, με τις συγκεντρώσεις άνθρακα να αυξάνονται με την ηλικία της φυτείας ευκαλύπτου.

Σε αντίθεση με το στρώμα του ορυκτού εδάφους, οι συγκεντρώσεις άνθρακα της στρώσης 20-40 cm παρέμειναν χαμηλότερες στα δάση του ευκαλύπτου σε σχέση με τα φυσικά δάση, ακόμη και στο έδαφος Euca-C4. Στο πλαίσιο αυτό, η φύτευση ευκαλύπτων σε υποβαθμισμένες εκτάσεις οδήγησε σε αύξηση της συγκέντρωσης άνθρακα του εδάφους κατά 2,4 mg ha-1 έτος-1 κατά τη διάρκεια της πρώτης περιστροφής (υπολογιζόμενη ως η διαφορά μεταξύ Euca-P1 και Degraded-9) και 0,8-1,4 Mg ha-1 χρόνο-1 μετά (από Euca-P1 έως Euca-C4).

Ως εκ τούτου, οι τιμές του δείκτη της υποβάθμισης του εδάφους μειώθηκαν προοδευτικά κατά τη διάρκεια των περιστροφών του ευκαλύπτου (από 0,58 έως 0,08, πίνακας 1), ενώ αυτή η τιμή δείκτη ήταν 0,93 στην υποβαθμισμένη γη.

Η θρεπτική κατάσταση του εδάφους και οι πιθανές επιπτώσεις της δασοκομίας του Ευκαλύπτου

Σε ένα δεύτερο βήμα, ερευνήσαμε κατά πόσον οι αλλαγές στη χρήση γης είχαν αντίκτυπο στη γονιμότητα του εδάφους. Το καθεστώς λίπανσης στις καλλιεργήσιμες εκτάσεις ήταν σαφώς ορατό με συσσώρευση φωσφόρου, καλίου και μαγνησίου στα βαθιά εδαφικά στρώματα. Η υποβαθμισμένη έκταση είχε το φτωχότερο έδαφος σε σχέση με το ολικό άζωτο και τις διαθέσιμες μορφές φωσφόρου και ασβεστίου. Αντιστρόφως, τα εδάφη υπό φυσικό δάσος συχνά εμφάνιζαν τις υψηλότερες τιμές των συγκεντρώσεων θρεπτικών συστατικών, ειδικά στο στρώμα της επιφάνειας του εδάφους. Τα εδάφη κάτω από τα ευκάλυπτα ήταν ενδιάμεσα: στο δάσος, η δάσωση με ευκαλύπτους αύξησε προοδευτικά το περιεχόμενο του συνολικού αζώτου, του διαθέσιμου φωσφόρου και του ασβεστίου.

Αν και το πρότυπο ήταν λιγότερο προφανές για το κάλιο και το μαγνήσιο, φάνηκε ότι η διατροφική κατάσταση των εδαφών μετά από λίγες δεκαετίες παρουσίας ευκαλύπτου (π.χ. Euca-C3 και Euca-C4) ήταν συγκρίσιμη ή ελαφρώς χαμηλότερη από εκείνη των φυσικών δασικών εδαφών . Με άλλα λόγια, η ανάπτυξη του ευκαλύπτου δεν είχε ορατές αρνητικές επιπτώσεις στη γονιμότητα του εδάφους.

Δασοκομία με Ευκάλυπτο

Η ποιοτική μας έρευνα έχει δείξει ότι η δασοκομία μικρής περιστροφής με Ευκαλύπτο μπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο για την αποκατάσταση υποβαθμισμένων εκτάσεων, τόσο όσον αφορά τη δέσμευση του άνθρακα όσο και τη γονιμότητα του εδάφους. Παρ ‘όλα αυτά, η μελέτη μας δεν είχε επαναλαμβανόμενες θέσεις και ο βαθμός στον οποίο τα τοπικά εδάφη μπορούν να υποστηρίξουν την εντατική παραγωγή ευκαλύπτου μακροπρόθεσμα είναι άγνωστη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, παρά τα θετικά αποτελέσματά τους επί του παρόντος, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η δάσωση του ευκαλύπτου θα πρέπει να αξιολογηθεί περαιτέρω προτού προωθηθεί αυτό το είδος δασοκομίας βραχείας περιστροφής ως η καλύτερη λύση στα ημι-άνυδρα και υποβαθμισμένα δάση. Εν τω μεταξύ, η εφαρμογή μη-εντατικών σεναρίων συγκομιδής στις υφιστάμενες εκτάσεις ευκαλύπτου και η διατήρηση των υπόλοιπων ιθαγενών δασών φαίνεται να είναι οι πιο βιώσιμες επιλογές

Ο Ευκάλυπτος που βελτιώνει τις συνθήκες εδάφους

Παρά τους χαμηλούς ρυθμούς ανάπτυξης, ο Ευκάληπτος σε ξηρές περιοχές έχει ισχυρή ικανότητα να τροποποιεί τις επιφανειακές ιδιότητες του εδάφους που επηρεάζουν τις διεργασίες του οικοσυστήματος και τη δυναμική της κοινότητας.

Ωστόσο, οι γνώσεις μας σχετικά με τις επιδράσεις των ειδών Ευκάλυπτους στις ιδιότητες του εδάφους σε αυτούς τους τομείς προέρχονται σε μεγάλο βαθμό από μελέτες παρατήρησης, αυξάνοντας τον κίνδυνο παραγόντων συγχύσεως και αποκλείοντας εκτιμήσεις των ρυθμών μεταβολής.

Αξιολογήσαμε τις μεταβολές στις ιδιότητες της επιφάνειας του εδάφους κάτω από την Acacia salicina, Pinus Halepensis και Eucalyptus occidentalis σε ένα πείραμα κοινού κήπου, ηλικίας 10 ετών, το οποίο δημιουργήθηκε σε μια υποβαθμισμένη στέπα Stipa tenacissima στη νότια Τυνησία.

Τα τρία είδη Ευκάλυπτου που δοκιμάστηκαν βελτίωσαν τις ιδιότητες του εδάφους σε σύγκριση με εκείνες των ανοικτών περιοχών. Ο Ευκάλυπτος Acacia Salicina κατέλαβε την πρώτη θέση ως τροποποιητής εδάφους καθώς το έδαφος κάτω από αυτό το είδος έδειξε υψηλότερο συνολικό οργανικό άνθρακα, ολικό άζωτο, διαθέσιμο φώσφορο, εκροή CO2 στο έδαφος και ρυθμό διείσδυσης και χαμηλότερη υδροφοβικότητα του εδάφους από το έδαφος σε ανοικτές περιοχές. Ο πλούτος των αγγειακών φυτών ήταν υψηλότερος στον Ευκάλυπτο Acacia Salicina από ότι στους άλλους τύπους κάλυψης. Αυτό το είδος έδειξε μεγαλύτερη ικανότητα να βελτιώσει τις συνθήκες του μικροσκοπίου και να ενθαρρύνει τη διαδοχή.

Επομένως, οι σύντομες περιστροφές του Ευκάλυπτου Acacia Salicina θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την αποκατάσταση υποβαθμισμένων στελεχών του Ευκάλυπτου S. Tenacissima, υπό τον όρο ότι ελέγχονται και άλλες πτυχές της οικολογίας του. Η ποικιλία Ευκάλυπτου Pinus Halepensis αντιπροσωπεύει μια καλή εναλλακτική λύση όταν τα ιθαγενή είδη αποτελούν προτεραιότητα, αν και η διευκόλυνση είναι μικρότερη.Τα γρήγορα αναπτυσσόμενα είδη Ευκάλυπτων χρησιμοποιούνται ευρέως ως πρωτοπόροι για την αναδάσωση. Αυτές οι φυτείες επηρεάζουν σημαντικά την παραγωγικότητα του οικοσυστήματος και την κυκλοφορία των θρεπτικών συστατικών, ενώ η επίδρασή τους στη μικροβιακή κοινότητα του εδάφους είναι ακόμη ασαφής.

Σε μια χρονοσύνδεση αναδάσωσης στην υποτροπική Κίνα που αποτελείται από φυτεία Ευκάλυπτου με ηλικίες 1, 2, 4 ή 5 ετών, εξετάσαμε την ανταπόκριση της μικροβιακής κοινότητας του εδάφους και τη λειτουργία της.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η πυκνότητα του εδαφικού όγκου και ο διαλυμένος οργανικός άνθρακας μειώθηκαν σημαντικά κατά μήκος της χρονικής απόστασης.

Το pH του εδάφους ήταν το υψηλότερο στην πενταετή φυτεία. Η ποσότητα των βακτηριακών λιπαρών οξέων φωσφολιπιδίων (PLFAs) και των μυκητιακών PLFAs μυκορριζικού μυοκαρδίου αυξήθηκε, αλλά η αναλογία μυκητιακών προς βακτηριακές PLFAs μειώθηκε με την αυξανόμενη ηλικία των δασών.

Η σύνθεση της μικροβιακής κοινότητας του εδάφους προφανώς άλλαξε μετά από 5 χρόνια ανάπτυξης. Η ανάλυση πλεονασμού έδειξε ότι ο διαλυμένος οργανικός άνθρακας ήταν ο κύριος παράγοντας που συνδέεται με τις αλλαγές της σύνθεσης της μικροβιακής κοινότητας του εδάφους.

Η φυτεία Ευκάλυπτος μικρής περιστροφής θα μπορούσε να επηρεάσει τη σύνθεση των μικροβιακών κοινοτήτων του εδάφους μέσω της αλλαγής του διαθέσιμου άνθρακα στο έδαφος όταν φυτεύεται σε υποτροπική περιοχή στο πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο. Προτείνουμε ότι η σύνθεση της μικροβιακής κοινότητας του εδάφους θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στις δραστηριότητες αναδάσωσης μεγάλης κλίμακας. Πνευματικά δικαιώματα © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Ισοτοπική αφθονία 13 C και συνεισφορά βιομάζας ευκαλύπτου στη μετατροπή της οργανικής ύλης στο έδαφος

 Η 13C ισοτοπική αφθονία υποδηλώνει ότι οι Ευκάλυπτοι χώροι συνέβαλαν σε υψηλότερες τιμές SOM στο πρώτο στρώμα 20 εκατοστών μετά από 10 χρόνια καλλιέργειας και έχουν επίσης αποτέλεσμα σε ολόκληρο το συνολικό εδαφικό προφίλ μετά από 21 χρόνια καλλιέργειας, περιοχές αναγέννησης με είδη δένδρων.