-
Carbon deposition has a serious effect on the failure mechanism of solid oxide fuel cells. A comprehensive investigation based on a two-dimensional model of a solid oxide fuel cell with the detailed electrochemical model is presented to study the mechanism and effects of carbon deposition and unsteady state porosity variation. Studies of this kind can be an aid to identify the SOFC optimal working conditions and provide an approximate fuel cell lifetime. It has been revealed that, due to carbon deposition, the porosity coefficient of the fuel cell decreases. Consequently, a reduction in the amount of fuel consumption along the fuel cell and the chemical and electrochemical reaction rates are resulted which can be clearly seen in the off-gases molar ratio. The percentage of output fuel changes in the timeframe is useful information for optimizing CHP systems including fuel cells. The percentage of the output water vapor, which usually increases compared to the input, decreases by 17% at the end of the working period. Also, unreacted methane in the output of the fuel cell increased by 12%; in other words, it is wasted. The other consequence of carbon deposition reduced electrochemical and chemical reaction rates and the reduction of temperature difference along the cell. The study shows that after 145 working days, the temperature difference along the cell varies from 117 °C for the starting time to 7 °C. Also, by reducing the current density, the cell output power density decreases by 72% after 145 working days.Keywords: Solid oxide fuel cell, Carbon deposition, Porosity change, Numerical simulation, Temperature distribution
-
سابقه و هدفجنگل های کران رودی با وجود اشغال فضای نسبتا کوچک، پتانسیل ترسیب کربن بیشتر و سریعتر را داشته، کانون-های تنوع زیستی بوده و خدمات ارزشمند اکوسیستمی متعددی را ارایه می دهند. جنگل های کران رودی بر الگوهای تنوع زیستی گیاهی، ویژگی های خاک و کیفیت زیستگاه نیز تاثیر می گذارند. جنگل های کران رودی با وجود دارا بودن ارزش های محیط زیستی و حفاظتی بالا تا کنون به عنوان پوشش های جنگلی کمتر مورد توجه قرار گرفته اند و اغلب مطالعات مربوط به الگوی پراکنش گونه-ها و ویژگی های جامعه جانوری خاک آنها بود. هدف پژوهش حاضر، بررسی تاثیر انواع کاربری های زمین بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و ترسیب کربن خاک حاشیه رودخانه کرخه بود.مواد و روش هادر این تحقیق، اثر کاربری های جنگل طبیعی، جنگلکاری، کشاورزی و اراضی بایر در حاشیه رودخانه کرخه بر برخی مشخصه های فیزیک و شیمیایی و ترسیب کربن خاک انجام شد. بدین ترتیب که با روش تصادفی، تعداد 30 نقطه در هر کاربری انتخاب و نمونه های خاک از عمق 20-0 سانتی متر در مرکز هر قطعه برداشت شدند. مشخصه های درصد رطوبت، بافت، جرم مخصوص ظاهری، pH، هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل، پتاسیم و فسفر قابل جذب و کربنات کلسیم در آزمایشگاه اندازه گیری و میزان ترسیب کربن محاسبه شد. داده ها با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون مقایسه میانگین SNK مورد تحلیل قرار گرفتند. کلیه تجزیه و تحلیل های آماری با استفاده از نرم افزار SAS 9 انجام شد.یافته هانتایج نشان داد که کاربری زراعی با 45/18 درصد رس، جنگل طبیعی و کاربری کشاورزی به ترتیب با 29/46 و 92/43 درصد سیلت و کاربری جنگلکاری و اراضی بایر به ترتیب با 47/60 و 86/56 درصد شن اختلاف معنی داری را نشان دادند. جرم مخصوص ظاهری طی تغییر کاربری جنگل افزایش یافت. بیشترین مقدار هدایت الکتریکی با 17/3 دسی زیمنس بر متر در اراضی بایر مشاهد شد که افزایش 35/71 درصدی نسبت به جنگل طبیعی داشت. در کاربری زراعی پتاسیم قابل جذب با کاهش 04/62 درصدی نسبت به جنگل طبیعی به کمترین میزان رسید. با توجه به نتایج، تغییر کاربری دارای تاثیر معنی دار و کاهشی بر میزان ترسیب کربن بوده، بطوری که جنگل طبیعی با 37/63 تن در هکتار بیشترین مقدار ترسیب کربن را داشته و کمترین ذخیره کربن مربوط به کاربری کشاورزی با 53/41 تن در هکتار بود.نتیجه گیریبه طور کلی جنگل های کران رودی از کیفیت و ترسیب کربن خاک بیشتری برخوردار بوده و تغییر کاربری موجب آسیب این رویشگاه ها می شود. بررسی ترسیب کربن در اکوسیستم های ساحلی ممکن است به تعیین شرایط پایه کمک کرده و می-تواند برای تقویت طرح های احیا یا پرداختن به تاثیر تغییرات آب و هوایی بر ذخایر کربن در این نواحی مورد استفاده قرار بگیرد.کلید واژگان: جنگل های ساحلی, ترسیب کربن, تغییر کاربری, گازهای گلخانه ایBackground and objectivesdespite occupying a relatively small space, the border forests have the potential to accumulate more and faster carbon, are centers of biodiversity and provide many valuable ecosystem services. Riverine forests also affect plant biodiversity patterns, soil characteristics, and habitat quality. Despite having high environmental and conservation values, the riverine forests have been paid less attention as forest covers, and most of the studies related to the distribution pattern of species and characteristics of the animal community It was their soil. The aim of this research was to investigated the effect of different types of land use on the physical, chemical and carbon deposition characteristics of the soil along the Karkhe River.Materials and methodsIn this research, the effect of natural forest uses, forestry, agriculture and barren lands on the banks of the Karkheh River on some physical and chemical characteristics and soil carbon deposition was done. Thus, by random method, 30 points were selected in each field and soil samples were taken from a depth of 0-20 cm in the center of each plot. The characteristics of moisture percentage, texture, specific gravity, pH, electrical conductivity, organic carbon, total nitrogen, absorbable potassium and phosphorus, and calcium carbonate were calculated in the measuring laboratory and the amount of carbon deposition. Data were analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA) and SNK mean comparison test. All statistical analyzes were performed using SAS 9 software.FindingsThe results showed that agricultural use with 18.45% clay, natural forest and agricultural use with 46.29 and 43.92% silt, respectively, and forestry and barren land use with 60.47 and 56.86% sand, respectively. They showed a significant difference. Apparent specific mass increased during forest use change. The highest value of electrical conductivity with 3.17 decisiemens/meter was observed in barren lands, which had an increase of 71.35% compared to the natural forest. In agricultural use, absorbable potassium reached the lowest level with a decrease of 62.04% compared to the natural forest. According to the results, the change of use has a significant and decreasing effect on the amount of carbon sequestration, so that the natural forest has the highest amount of carbon sequestration with 63.37 tons per hectare, and the lowest carbon storage related to agricultural use with 41.53 tons. It was per hectare.ConclusionIn general, the forests along the river have more quality and soil carbon deposition, and the change of land use causes damage to these habitats. Investigating carbon sequestration in coastal ecosystems may help determine baseline conditions and can be used to strengthen restoration plans or address the impact of climate change on carbon stocks in these areas.Keywords: coastal forests, carbon sequestration, Land use change, Greenhouse gases
-
شناخت عوامل فیزیکی و مدیریتی موثر بر ذخیره کربن آلی درخاک می توان به ارتقاء باروری خاک و حفظ محیط زیست کمک کند. بنابراین بررسی رابطه تغییرات مکانی ترسیب کربن خاک با عناصر اقلیمی دما و بارش جهت مطالعه و بکارگیری روش های کاربردی برای محاسبه میزان ترسیب کربن مدل های مطالعاتی هم چون RothC اهمیت فراوانی دارند. در مطالعه حاضر کارایی مدل RothC جهت برآورد کربن آلی ذخیره شده در مراتع کوهستانی حوزه مرگ سرفیروزآباد، استان کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه گیری در قالب یک طرح تصادفی مدیریت شده با استفاده از 45 نقطه شعاع 20 کیلومتری در خاک سطحی انجام گرفت. ورودیهای مدل شامل متغیرهای مستقل (اقلیمی با آمار 25 ساله؛ بارندگی ماهانه، تبخیر و تعرق ماهانه، متوسط دمای هوا) و بافت خاک و پوشش گیاهی منطقه می باشد. خروجی مدل شامل کربن آلی خاک با چهار بخش فعال ([1]IOM)، ([2]DPM)، ([3]RPM)، ([4]BIO) و یک بخش جدا([5]HUM) بود که هر بخش بسته به ویژگی های خودش تجزیه می شود. در این پژوهش سه دوره زمانی نمونه برداری گردید که به ترتیب سال های 1380، 1389 و آخرین آمار در پاییز 96 برداشت شده است. نهایتا مدل RothC بعد از کالیبراسیون در دورهای برداشت 1380 تا 1389 برای 1396 اجراشد و مشخص شد پارامتر تغییرات آب و هوایی اثر شدیدی بر ذخیره کربن آلی دارد. بنابراین خطای RMSE برای مدل مورد نظر کمتر از 0.11 و هم چنین MBI به 0.05 رسیده است که سبب شده فاکتور کارکرد مدل 0.96- باشد و دقت بالای مدل RothC مورد تاکید قرار میگیرد. نتایج نشان می دهد که مقدار کربن کل ذخیره برای مراتع 4.48 تن درهکتار و این مقدار در کشاورزی سطح پایین تری دارد و به مقدار 4.36 تن در هکتار می رسد. در کل کلیه شاخص ها نشان دهنده اثر زراعت بر تضعیف ذخیره کربن در تمام مراحل دارد.
کلید واژگان: Roth C, پوشش زمین, تغییرات آب و هوا, کوهستانTherefore, investigating the relationship between the spatial changes of soil carbon deposition with the climatic elements of temperature and precipitation in order to study and apply practical methods to calculate the amount of carbon deposition, study models such as RothC are very important. In the present study, the efficiency of the RothC model to estimate the organic carbon stored in the mountain pastures of Mereg Serfirouzabad, Kermanshah province has been investigated. Sampling was done in the form of a managed random design using 45 points with a radius of 20 km in the surface soil. Model inputs include independent variables (climate with 25-year statistics; monthly rainfall, monthly evaporation and transpiration, average air temperature) and soil texture and vegetation of the region. The output of the model included soil organic carbon with four active parts (IOM), (DPM), (RPM), (BIO) and a separate part (HUM), each part is decomposed depending on its characteristics. In this research, three time periods were sampled, which were collected in the years 1380, 1389 and the last statistics in the fall of 1396 respectively. Finally, after calibration, the RothC model was implemented in 1380 to 1389 harvesting cycles for 1396 and it was found that the climate change parameter has a strong effect on organic carbon storage. Therefore, the RMSE error for the model in question is less than 0.11 and MBI has reached 0.05, which has caused the model performance factor to be -0.96 and the high accuracy of the RothC model is emphasized. The results show that the amount of total carbon stock for pastures is 4.48 tons per hectare, and this value is lower in agriculture and reaches 4.36 tons per hectare. In general, all indicators show the effect of agriculture on the weakening of carbon storage in all stages.
Keywords: Roth C, Landcover, climate change, mountains -
با توجه به مسایل زیست محیطی، سوخت های پاک مانند هیدروژن مورد توجه هستند. از بین روش های مختلف تولید هیدروژن، برای کاهش امکان رسوب کربن طی فرآیند تولید هیدروژن، انجام فرآیند در محدوده ی دمای پایین تر، تبدیل بالای متان و همچنین از جهت مصرف انرژی، اکسیداسیون جزیی متان اهمیت دارد. در کار حاضر با شبیه سازی عددی فرآیند اکسیداسیون جزیی کاتالیستی متان در حضور کاتالیست Rh/Al2O3 در یک راکتور بستر ثابت جریان قالبی، اثرات بازگردانی درصدهای حجمی مختلف محصولات گازی در ورودی راکتور بر میزان تولید هیدروژن، تولید کربن مونواکسید و کربن دی اکسید برای دماهای مختلف (900-500 درجه سلسیوس) و نسبت های اکسیژن به متان ورودی برابر 4/0، 5/0، 6/0 و 7/0 بررسی می شود، و بر اساس آن دما و نسبت مناسب اکسیژن به متان ورودی طی فرآیند اکسیداسیون جزیی کاتالیستی متان مشخص می گردد. نتایج نشان می دهد که در تمام محدوده دمایی با افزایش درصد حجمی بازگردانی محصولات گازی، تولید هیدروژن و کربن مونواکسید افزایش و تولید کربن دی اکسید کاهش می یابد. برای بازگردانی محصولات گازی در ورودی راکتور انتخاب دمای 600 درجه سلسیوس، نسبت اکسیژن به متان ورودی برابر 5/0 مناسب است و با بازگردانی 50 درصد حجمی محصولات گازی در این نسبت اکسیژن به متان و دما، تولید هیدروژن و کربن دی اکسید حدود 30 درصد به ترتیب افزایش و کاهش می یابد.
کلید واژگان: تولید هیدروژن, اکسیداسیون جزئی, بازگردانی محصولات, شبیه سازی عددیClean energy sources such as hydrogen are developing because of environmental issues. Partial oxidation of methane is important among different methods of hydrogen production due to the reduction in carbon deposition, do the process in a lower temperature range, the high conversion of methane and low energy consumption. In the present work, the numerical simulation of partial oxidation of methane with Rh/Al2O3 catalyst is conducted in a fixed bed flow reactor. The effect of different percentage of product gas recirculation on the hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide production is calculated for various temperatures (500-900°C) and oxygen to methane ratios equal 0.4, 0.5, 0.6 and 0.7, respectively. The results show that in the temperature range, increase in the production gas recirculation cause to increase in Hydrogen and CO production and decrease in CO2 production. Moreover, the calculated data shows that the inlet oxygen to methane ratio equal to 0.5 and 600°C reaction temperature are suitable to enhance Hydrogen production performance by production gas recirculation. Also, it is demonstrated that 50% volumetric product gas recirculation in that temperature and O2/CH4 ratio, cause to increase in H2 production and decrease in CO2 production about 30%.
Keywords: Hydrogen Production, Partial Oxidation, Production Recircalation, Numerical Simulation -
مجله تحقیقات حمایت و حفاظت جنگلها و مراتع ایران، سال بیست و یکم شماره 2 (پیاپی 42، پاییز و زمستان 1402)، صص 267 -282سابقه و هدف
گونه های درختی می توانند به دلیل تحمل شرایط سخت محیطی، تغییراتی را در ویژگی های خاک و ذخیره کربن آلی ایجاد کنند. بنابراین، با شناخت گونه هایی که قابلیت بیشتری برای ذخیره کربن دارند می توان اصلاح و احیای جنگل های شهری را نیز از منظر شاخص ذخیره کربن آلی خاک (ترسیب کربن) بررسی کرد. درختچه های تاغ و گز ازجمله گونه های هالوفیت مهم ناحیه رویشی ایران- تورانی هستند. در این مناطق، نقش این درختچه ها در ذخیره کربن و افزایش تنوع زیستی گیاهی دارای اهمیت است. پژوهش پیش رو در نظر دارد، توان ذخیره کربن خاک و شاخص های تنوع زیستی گیاهی را در رویشگاه های این دو گونه در استان قم بررسی کند.
مواد و روش هارویشگاه طبیعی گز (Tamarix hispida) واقع در دشت مسیله استان قم و رویشگاه دست کاشت تاغ (Haloxylon ammodendron) در سال 1362، واقع در منطقه حسین آباد میش مست در دشت قم با آب و هوایی خشک قرار دارد. نمونه برداری از خاک در سطح یک هکتار به شکل تصادفی با تعداد 30 نمونه خاک از جهت شرقی زیر تاج پوشش و خارج از تاج پوشش، به کمک سیلندر از عمق 0-15 سانتی متری خاک در هر دو رویشگاه تاغ و گز به طور مجزا انجام شد. به منظور محاسبه ذخیره کربن آلی خاک و به دست آوردن جرم مخصوص ظاهری و کربن آلی و برخی فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی خاک، نمونه برداری انجام گردید. برای مطالعه پوشش گیاهی در هر رویشگاه، از پلات 400 مترمربعی با روش پیاده سازی پلات به صورت چهار قطعه 10 در 10 متر به منظور پراکنش بهتر در سطح یک هکتار و برای مطالعه پوشش گیاهی کف از 20 میکروپلات یک مترمربعی (پنج میکروپلات در هر پلات اصلی) استفاده شد. برای محاسبه شاخص های تنوع زیستی گیاهی، مقادیر تنوع گونه ای در هر قطعه نمونه با استفاده از شاخص های سیمپسون، شانون- وینر و غنای گونه ای با استفاده از شاخص های مارگالف، منهینیک و یکنواختی با شاخص های پیلو و شلدون برای هر میکروپلات محاسبه شد. برای محاسبه همبستگی بین فاکتورهای ذخیره کربن و کربن خاک با برخی فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی از آزمون اسپیرمن استفاده شد.
نتایج و یافته هامیانگین همه فاکتورهای اندازه گیری شده در خاک برای گونه گز بالاتر بود. اثر گونه و موقعیت نمونه برداری و اثر متقابل گونه در موقعیت نمونه برداری بر مقدار فاکتورهای اسیدیته، درصد کربن آلی، پتاسیم و ترسیب کربن (ذخیره کربن آلی) خاک در سطح پنج درصد تفاوت معنی دار داشت. همچنین، براساس نتایج به دست آمده از مقایسه میانگین تیمارها مشخص شد که بیشترین میزان ذخیره کربن خاک در تیمار زیر تاج درختچه گز با میزان 13/191 تن در هکتار است. نتایج نشان داد، میزان ذخیره کربن خاک بین دو گونه تاغ و گز، دارای اختلاف معنی دار بوده و در خاک گز بالاتر است. ویژگی های خاک مانند مقدار ذخیره کربن، %OC،pH و K در زیرتاج پوشش گز بالاتر از منطقه شاهد (خارج از تاج پوشش) است. همبستگی بین ویژگی ذخیره کربن و سایر فاکتورها نشان داد که فاکتورهای OC،pH و EC می توانند به عنوان مهمترین عوامل تاثیرگذار برای برآورد ذخیره کربن خاک استفاده شوند. شاخص های تنوع زیستی گیاهی شامل تنوع گونه ای، غنای گونه ای و یکنواختی برای هر میکروپلات، فقط در تاغزار محاسبه شد، زیرا رویشگاه گز به دلیل تنش شدید خشکی، فاقد پوشش کف و زادآوری بود. شاخص های منهینیک و مارگالف با میزان 39/1 و 68/1 به ترتیب میانگین غنای گونه ای رویشگاه تاغ را به خود اختصاص داده اند.
نتیجه گیریبا توجه به تاثیر مثبت درختچه گز بر عناصر مغذی و افزایش ماده آلی و ذخیره کربن خاک که در طولانی مدت موجب بهبود ساختمان خاک می شود، همین طور توانایی سازگاری و مقاومت مطلوب با شرایط آب و هوایی خشک و شکننده منطقه مسیله، حفظ و احیای این گونه بومی باارزش بسیار حیاتی است و گونه ای مناسب برای جنگل کاری در مناطقی با چنین مشخصاتی است. همچنین، با توجه به تاثیر مثبت گونه تاغ در افزایش شاخص های تنوع زیستی رویشگاه که در طولانی مدت سبب حفاظت و بهبود ساختمان خاک می شوند، موضوع حفظ و احیای این گیاهان با ارزش برای منطقه و استان قم ضروریست.
کلید واژگان: تاغ, گز, تنوع زیستی, ترسیب کربن, مناطق خشک, رویشگاه ایران- تورانیBackground and objectivesTree species can cause changes in soil characteristics and organic carbon storage due to their tolerance to harsh environmental conditions. Therefore, by knowing the species that have more ability to store carbon, it would be possible to follow the improvement and regeneration of urban forests from the perspective of carbon sequestration index. Haloxylon ammodendron and Tamarix hispida shrubs are among the important halophyte species of the Irano-Turanian vegetation zone. In these areas, it is important the role of these shrubs in storing carbon and increasing plant biodiversity. The current research aims to investigate the soil carbon sequestration and plant biodiversity indicators in the habitats of these two species in Qom province.
MethodologyThe natural habitat of Tamarix located in Mesila plain of Qom province and the cultivated habitat of Haloxylon in 1362, located in Hossein-Abad area of Mish-mast in Qom plain with arid climate. Soil sampling was done randomly on one hectare with 30 samples from the eastern direction under the canopy and outside the canopy, by a cylinder at the depth of 0-15 cm in both Haloxylon and Tamarix habitats separately. Sampling was done to calculate the soil organic carbon reserve to obtain the apparent specific mass and organic carbon and some soil physical and chemical factors. To study the vegetation coverage in each habitat, from a plot of 400 m2 with the method of implementing the plot in the form of four plots of 10 x 10 meters in order to better distribute it on the surface of one hectare, and to study the vegetation of the floor from 20 micro-plots of one m2 (five micro-plots in each plot) was used. The values of species diversity in each microplate from each sample plot was calculated using Simpson, Shannon-Wiener indices and species richness using Margalef, Menchick and uniform indices with Pillo and Sheldon indices. Spearman's test was used to calculate the correlation between soil carbon deposition factors and some physical and chemical factors.
ResultsThe average of all measured factors in the soil was higher for Tamarix. The effect of species and sampling position and the mutual effect of species in sampling position on the amount of acidity factors, percentage of organic carbon, potassium and carbon deposition (organic carbon storage) of the soil had a significant difference at the level of 5%. Furthermore, based on the comparison of the average of the treatments, it was found that the highest amount of soil carbon deposition is in the treatment under canopy of the Tamarix shrub with the amount of 191.13 tons per hectare. The results showed a significant difference in the amount of soil carbon sequestration between two species of Haloxylon and Tamarix, and it is higher in Tamarix soil. Soil characteristics such as carbon deposition, %OC, pH and K under canopy of Tamarix are higher than outside the canopy. The correlation between carbon sequestration characteristics and other factors showed that OC, pH and EC factors can be used as the most important influencing factors to estimate soil carbon sequestration. The indicators of plant biodiversity, including species diversity, species richness and uniformity, were calculated for each micro-plot only in Haloxylon habitat, because the Tamarix habitat was lack of floor cover and reproduction due to severe drought stress. The Menhinik and Margalef indices with the values of 1.39 and 1.68, respectively, have assigned the average species richness of Haloxylon habitat.
ConclusionDue to the positive effect of Tamarix on the increase of organic matter and soil carbon deposition, which improves the soil structure in the long term, as well as the ability to adapt and resist the dry and fragile weather conditions of Mesileh region. The revival of this valuable species is vital and it is a suitable species for forestry in areas with such characteristics. Likewise, considering the positive effect of Haloxylon species in increasing habitat biodiversity indicators, which in the long term protect the soil structure, the issue of preserving and revitalizing these valuable plants is necessary for Qom province.
Keywords: Haloxylon, Tamarix, Plant Biodiversity, Carbon sequestration, arid regions, Irano-turanian region -
مقدمه و هدف
طبقه بندی رویشگاه های جنگلی یکی از اساسی ترین کارها برای مدیریت بهینه است که دارای مفاهیم کاربردی و بلندمدت مانند تنظیم ساختار جنگل ها، افزایش بهره وری جنگل، انتخاب گونه های تندرشد مناسب برای جنگلکاری های پربازده، افزایش بازده چوب برای تسهیل رابطه عرضه و تقاضا، احیای جنگل ها، افزایش دسترسی به منابع جنگلی و همچنین ایفای عملکرد بوم شناسی جنگل ها است. در سال های اخیر استفاده از عوامل مختلف برای طبقه بندی رویشگاه ها روز به روز گسترش بیشتری پیدا کرده است. هدف این تحقیق بررسی تغییرات مهم ترین ویژگی های خاک را در رویشگاه های راش در منطقه ناو اسالم است.
مواد و روش هااین تحقیق در سری سه حوزه هفت ناو اسالم و در پارسل های 336، 320، 318 و 350 انجام شد. پارسل 320 به عنوان پارسل شاهد در نظر گرفنه شد. برای بررسی و تعیین تیپ های درختی در سطح پارسل های مورد بررسی، 84 قطعه نمونه مربعی شکل به ابعاد 20×20 متر به صورت منظم تصادفی با شبکه آماربرداری به ابعاد 200×150 برداشت شد. در هر قطعه نمونه، علاوه بر ثبت مشخصات شیب، جهت و ارتفاع از سطح دریا، متغیرهای نوع گونه، ارتفاع و قطر برابرسینه تمام گونه های درختی برداشت شد. سپس تیپ های درختی قطعه نمونه های موردنظر با استفاده از تحلیل دوطرفه گونه های شاخص TWINSPAN تعیین شدند. برای تعیین محل پروفیل های خاک، نقشه شکل زمین تهیه و با درنظر گرفتن تنوع ویژگی های رویشگاهی و مساحت شکل زمین ها، 35 قطعه نمونه در واحدهای همگن مشخص شد و پروفیل ها در این واحدها حفر و نمونه های خاک از افق های A و B خاک برداشت شدند. پس از حفر هر پروفیل در تیپ های موردنظر، مقطع عمودی هر پروفیل براساس مشخصات تفکیک کننده مانند رنگ، بافت و یا ساختمان خاک به قسمت های مختلف تفکیک شد. سپس از هر یک از افق های تفکیک شده A و Bنمونه خاک گرفته و به آزمایشگاه منتقل شدند. سپس در محیط آزمایشگاه خشک و پس از کوبیدن از الک دو میلی متری عبور داده شد و مهم ترین ویژگی های خاک مورد بررسی قرار گرفتند. برای بررسی روابط بین ویژگی های خاک و تیپ های درختی، از تحلیل تطبیقی متعارفی (CCA)، تجزیه واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون دانکن استفاده شد.
یافته هابر اساس نتایج آنالیز TWINSPAN، منطقه مورد نظر به پنج تیپ درختی شامل راش خالص، آمیخته راش-پلت، آمیخته ممرز- راش همراه، توسکا آمیخته راش- ممرز و آمیخته راش- شیردار طبقه بندی شد. مطابق نمودار حاصل از رسته بندی، درصد رس، ترسیب کربن و ارتفاع از سطح دریا در افق A با جهت مثبت محور اول همبستگی معنی داری نشان دادند و کربن آلی، فسفرقابل دسترس و پتاسیم تبادلی و ترسیب کربن با جهت منفی محور دوم همبستگی معنی دار نشان دادند. در افق B درصد شن و ارتفاع از سطح دریا با جهت مثبت محور اول و درصد رس، کربن آلی، فسفر قابل دسترس، پتاسیم تبادلی و ترسیب کربن با جهت منفی محور دوم همبستگی معنی دار نشان دادند. هر پنج تیپ درختی تحت تاثیر ارتفاع از سطح دریا و درصد رس در افق A بودند. اما تیپ راش خالص، آمیخته راش- شیردار و آمیخته راش- ممرز تحت تاثیر درصد رس در افق B و ترسیب کربن در هر دو افق و پتاسیم در افق A بودند. تیپ های آمیخته راش-ممرز، راش-شیردار و راش-افرا تحت تاثیر درصد شن در هر دو افق و فسفر قابل دسترس و پتاسیم تبادلی در هر دو افق بودند. نتایج آنالیز واریانس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک نشان داد که اختلاف معنی داری بین میانگین جرم مخصوص ظاهری، درصد رس، درصد شن، درصد رطوبت اشباع، اسیدیته، درصد کربن آلی، فسفر قابل دسترس، پتاسیم تبادلی و ترسیب کربن در بین تیپ های درختی وجود دارد، درحالی که اختلاف معنی داری بین میانگین ویژگی های درصد سیلت و درصد تخلخل در بین تیپ های درختی مشاهده نشد. همچنین نتایج نشان داد که اختلاف معنی داری بین میانگین درصد کربن آلی، فسفر تبادلی و پتاسیم قابل دسترس در دو افق خاک وجود دارد، درحالی که اختلاف معنی داری بین میانگین جرم مخصوص ظاهری، درصد رس، درصد سیلت، درصد شن، درصد رطوبت اشباع، درصد تخلخل، اسیدیته و ترسیب کربن در دو افق خاک وجود ندارد.
نتیجه گیری کلی:
بر اساس نتایج این پژوهش در تیپ هایی که گونه راش غالبیت بیشتری دارد از نظر شرایط خاک چندان مناسب نیستند و تیپ های آمیخته راش در رویشگاه های با شیب بیشتر و ارتفاع کمتر مستقر شده اند و کم عمق بودن خاک و کمبود مواد مغذی از شرایط اصلی خاک های این رویشگاه ها است. در این تحقیق نشان داده شده است که خاک یکی از شرایط محیطی بسیار مهم است که ارتباط معنی دار آن با تیپ های درختی تایید شده است. بنابراین می توان از خاک به عنوان شاخصی مناسب برای تفکیک تیپ های جنگلی استفاده کرد.
کلید واژگان: بافت خاک, کربن, راش اسالم, گروه اکولوژیک درختیBackground and objectivesClassification of forest sites is one of the most basic tasks for optimal forest management, which has practical and long-term concepts, such as regulating the structure of forests, increasing forest productivity, selecting fast-growing species suitable for afforestation, afforestation. The most productive methods are increasing the yield of wood to facilitate the relationship between supply and demand, revitalizing forests, increasing access to forest resources, and also fulfilling the ecological function of forests. In recent years, the use of different factors to classify habitats has become more and more widespread. This research aims to investigate the changes of the most important soil characteristics in beech habitats in Nav-e-Islam region.
MethodologyThis study was carried out in the series 3 Nav Asalem and in parcels 318, 320, 336 and 350. The desired parcels are located at two heights of 1100 and 1700. Parcel 320 was considered as a control parcel. In order to investigate and determine the types of trees in the surveyed parcels, 84 square samples with dimensions of 20 x 20 meters were taken randomly with a statistical grid of 200 x 150 meters. In each sample plot, in addition to recording the characteristics of slope, aspect and height above sea level, the variables of species type, height and diameter at the breast height of all tree species were taken. Then, the tree types of the target samples were determined using two-way analysis of indicator species (TWINSPAN). To determine the location of the soil profiles, a map of the shape of the land was prepared and considering the variety of habitat features and the area of the shape of the land, 35 sample plots were determined in homogeneous units, and the profiles were dug in these units and soil samples were taken. The soils were collected from horizons A and B. After digging each profile in the desired types, the vertical section of each profile was divided into different parts based on distinguishing features such as color, texture or soil structure. The preliminary analysis of soil profiles was done in nature and then soil samples were taken from each of the separated horizons A and B and transferred to the laboratory. Then, in a dry laboratory environment, after pounding, it was passed through a 2 mm sieve and the most important characteristics of the soil were investigated. To investigate the relationship between soil characteristics and tree types, conventional comparative analysis (CCA), one-way analysis of variance (ANOVA) and Duncan's test were used.
ResultsBased on the results of the TWINSPAN analysis, the area is divided into five types of trees, including pure Fagus (F), mixed Fagus –Acer velutinum (FA), mixed Carpinus-Fagus followed Alnus (CF), mixed Fagus-Carpinus (FR1) and mixed Fagus-Acer cappadocium (FR2) was classified. Based on the ranking results, clay percentage, carbon deposition and height above sea level in A horizon have a significant correlation with the positive direction of the first region, and organic carbon, accessible phosphorus and exchangeable potassium and carbon deposition have a correlation with the negative direction of the second region. It showed significant. In B horizon, the percentage of sand and height above sea level showed a significant correlation with the positive direction of the first axis and the percentage of clay, carbon, accessible phosphorus, exchangeable potassium and carbon deposition with the negative direction of the second factor. All five tree types were affected by altitude and clay percentage in A horizon. But (F), (FR2) and (FR1) were affected by clay percentage in B horizon and carbon deposition in both horizons and potassium in A horizon. (FR1), (FR2) and (FA) were influenced by the percentage of sand in both horizons and accessible phosphorus and exchangeable potassium in both horizons. The results of analysis of variance of physical and chemical properties of soil in tree types showed that there is a significant difference between bulk density, percentage of clay, percentage of sand, base saturation, acidity, organic carbon, accessible phosphorus, exchangeable potassium and so on. There is carbon sequestration among the tree types, no significant difference was observed between the characteristics of silt percentage and porosity percentage among the tree types. Also, the results showed that there is a significant difference between the percentage of organic carbon, exchangeable phosphorus and available potassium in two soil horizons, while there is a significant difference between the differences related to appearance, percentage of clay, percentage of silt, percentage of sand, percentage There is no saturation, porosity percentage, acidity and carbon deposition in two soil horizons.
ConclusionThe variety of topographical conditions in the forests of northern Iran and in the studied area is the cause of many changes in plant types and soil characteristics. According to the results of this research, in the types where the beech species is more dominant, the soil conditions are not very suitable, and the mixed types of beech are settled in the habitats with more slope and lower altitude, and the shallowness of the soil and Lack of nutrients is one of the main conditions of the soils of these habitats. The presence of different types in the forest is the result of the interaction of many factors, and it has been shown in this research that soil is one of the most important environmental conditions, and its significant relationship with tree types has been confirmed. Therefore, soil can be used as a suitable indicator to distinguish forest types.
Keywords: Beech in Asalem Carbon, Soil texture, Tree ecological groups -
In this study, a solid oxide fuel cell (SOFC) stack has been successfully fabricated and tested by using direct natural gas. The main objective of this research was to achieve optimal long-term performance of the SOFC stack without carbon deposition by using low-cost natural gas as a fuel. The stack configuration was improved by a new interconnect design and made of cost-effective raw materials. In this respect, the stack showed maximum power of 31 W while 33 A current was applied at a flow rate of 1000 ccm for H2 (as fuel) and oxygen. Then, humidified natural gas was employed as an internal reforming technique, which showed degradation of 1.4% after 24 h. Maximum obtained power was 32 W under 33 A current at a flow rate of 1000 ccm. After 48 h of operation, 34 W of power was achieved at the current of 38 A. Therefore, the power was increased from 32 to 34 W after 48 h of operation in upper current. Finally, a suitable SOFC stack made of cost effective materials and using direct natural gas under appropriate conditions was fabricated and developed in this research.Keywords: Stack, SOFC, Internal Reforming, Natural gas
-
International Journal of Human Capital in Urban Management, Volume:9 Issue: 2, Spring 2024, PP 217 -234BACKGROUND AND OBJECTIVESUrban ecosystem services are provided by a multitude of habitats, including green and water spaces. Such services are commonly under the control of heavy demand raised by the large number of beneficiaries. In this context, urban green spaces viz. parks and gardens supply these services for city residents. From this perspective, this study is to analyze the spatiotemporal changes in the ecosystem servicevalue of urban green spaces in Districts 1 and 14 (out of 22) of Tehran Municipality, Tehran, Iran. The level of resilience (namely, capacity and adaptability) of these districts, once confronted with climate change and environmental degradation, particularly carbon sequestration, is then investigated. As an innovation, the current study ultimately assesses the ecosystem services value of urban green spaces with higher accuracy to exert more actions to improve these spaces.METHODSThis library-based documentation study utilized spatiotemporal modeling with reference to software packages and field visits. In the first step, remote sensing was applied to create land-use maps using ENVI 5.3 software package and its formulas, algorithms, and extensions. In the second step, the InVEST software and model were used to model carbon sequestration in selected districts. To assess carbon sequestration and its changes over time, land-cover maps were generated for three 10-year periods (2003, 2013, and 2023) with 30 m accuracy via Landsat satellite-based program. The maps were classified in ENVI 5.3, and the net carbon sequestration in land, along with the market size of carbon sequestration, was estimated using the InVEST model, incorporating land-use maps, land-cover types, and carbon sequestration in reservoirs. Organic carbon content was determined based on other carbon reservoirs, previous surveys, and available data. Each carbon reservoir unit was valued in dollars, and discount rates and annual changes in carbon value were calculated based on global and local conditions surveys.RESULTSThe study results obtained from land-cover/use maps produced during 2003, 2013, and 2023 in the selected districts, demonstrated a diminishing trend of green spaces and barren lands, while the area of built land has increased over time. The numerous changes in land use in the company of construction in green spaces and barren lands in District 1 from 2003 to 2013 had further led to 191401608 tons of emission, including 179114669 tons of carbon, valued 49056267 and 4636422 million Dollars, respectively. In District 14, the emission during 2003-2023 was also equal to 18.3644 tons of carbon, and that was 3444.14 tons of carbon for the period of 2013-2023, worth 1873871 and 1749769 thousand Dollars, in that order.CONCLUSIONIndiscriminate construction and development of built-up areas in Tehran have undermined green spaces and barren lands, negating the benefits of green infrastructure efforts. This has resulted in a reduction in urban green spaces, hampering their capacity for carbon absorption and sequestration. Consequently, reduced carbon deposition will contribute to higher temperatures, diminishing the resilience of these urban areas.Keywords: Ecosystem services, carbon sequestration, resilience, Urban green space
-
Catalytic partial oxidation (CPOX) has recently received particular attention because it is one of the most attractive technologies for the production of syngas and hydrogen in small to medium scales. Current study subjected to partial oxidation reforming which have simultaneously studied the effect of the fuel composition and flow rates of methane-oxygen mixed gas on the SOFCs performances. In this regard, the Reynolds number at the fuel channel inlet represents the mixture of methane and air mass flow rate. Moreover, the amount of oxygen ratio indicates the fuel composition. The results showed that the peak of power density (PPD) strongly depends upon both the Reynolds number at the fuel channel inlet and oxygen ratio. However, with the changes in Reynolds number or oxygen ratio, the oscillating behavior of PPD was observed. A dimensionless parameter can be introduced to take into account simultaneously the effect of oxygen ratio and Reynolds number of fuel on the PPD value. Considering the risk of carbon deposition as a constraint for selecting of oxygen ratio, the highest PPD corresponds to the methane/oxygen flow rates of 100/20 ccm for the applied methane/oxygen flow rates. The electrochemical experimental testing showed a stable performance of the SOFC in this condition and confirmed its durability after 120 hours testing.
Keywords: Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs), Catalytic Partial Oxidation (CPOX), Methane, Direct reforming, Reynolds number -
با توجه به نقش کربن آلی در مدیریت و پایداری خاک، جلوگیری از فرسایش خاک و پایش میزان دی اکسیدکربن هوا، پیش بینی کربن آلی خاک در مقیاس منطقه ای، ملی و جهانی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق به منظور برآورد کربن آلی خاک از مدل های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون چند متغیره استفاده شد. برای این منظور در ابتدا، 60 نمونه خاک از حوزه آبخیز پاکل اراک از عمق 0 تا 30 سانتی متری برداشت شد. سپس خصوصیات خاک شامل نیتروژن، رس، سیلت، کربن آلی، اسیدیته، هدایت الکتریکی و وزن مخصوص ظاهری خاک اندازه گیری گردید. به منظور ارزیابی کارکرد مدل های مورد استفاده از مجذور میانگین مربعات خطا و ضریب کارآیی استفاده گردید. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی با مجذور میانگین مربعات 043/0=RMSE و ضریب کارایی 87/0=CE نسبت به مدل رگرسیونی با مجذور میانگین مربعات 08/0R=MSE و ضریب کارایی 51/0=CE کارایی بهتری در برآورد کربن آلی داشت. مقایسه بین مدل های رگرسیونی و شبکه عصبی نشان داد که مقادیر برآورد شده به وسیله شبکه عصبی دارای دقت بیشتری نسبت به روش رگرسیونی می باشد. روش های آماری و نتایج شبکه های عصبی برتری مدل های شبکه عصبی را در برآورد کربن آلی بیان می کند. نتایج کلی پژوهش نشان می دهد که در عرصه های طبیعی که مشکلات خاص نمونه برداری، هزینه های تجزیه و آنالیز نمونه ها در سطح زیاد وجود دارد، می توان از روش های هوش مصنوعی و به کمک داده های زودیافت برای تخمین کربن آلی خاک سود جست. انجام مطالعات دوره ای پایش ترسیب کربن در منطقه مورد مطالعه به منظور بررسی تغییرات زمانی ترسیب کربن در کاربری های موردنظر پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: خصوصیات خاک, مدل سازی, ضریب کارآیی, کربن خاکIntroductionOrganic carbon is one of the most important components of soil ecosystems, and changes in its amount and composition have fundamental effects on the processes that occur in each system. Soil is a source for carbon storage and deposition in connection with the atmosphere. Since pastures have a great capacity for carbon sequestration and are broad in arid and semi-arid areas of Iran, the study of organic carbon content and spatial changes in these ecosystems are important. In developing countries such as Iran, which are facing a soil erosion crisis, this issue can lead to the creation of a solution that aims at soil conservation, optimal utilization of land, as well as reforming and reviving destroyed pastures. Considering the role of organic carbon in soil management and stability, preventing soil erosion, monitoring the amount of carbon dioxide in the air, and predicting soil organic carbon on a regional, national and global scale are of particular importance.
Materials and methodsThe study area of this project is the Pakel catchment from the sub-basins of the Qara Chai River. This catchment is located in the southwest of Shazand city, at a distance of 43 kilometers from the city of Arak. Random-systematic sampling was done in 60 points from the soil depth of 0-30 cm. Soil properties such as apparent specific gravity by cylinder method, pH and EC were measured after the preparation of saturated soil. Organic matter were measured using cold method based on oxidation of organic carbon. Then, soil properties were used to model soil organic carbon. For this purpose, statistical regression and artificial neural network were used.
Discussion and resultsThe amount of organic carbon in the soil is affected by the physical and chemical properties of the soil. It is therefore necessary to use calculation methods with optimal accuracy in estimating this complex and important parameter. It is possible to compare different models using RMSE, R2 and CE indices. Paying attention to the index values shows the relative advantage of the models. The general results of the research show that in natural areas where the problem of sampling and the costs of their analysis are at a high level, it is possible to use artificial intelligence methods with the help of data to estimate soil organic carbon. It is expected that in future studies, in order to create a more reliable model that predicts more variability of the amount of soil organic carbon, denser sampling and integration of physiographic and soil variables affecting organic carbon will lead to satisfactory results. Due to the complexity of soil organic carbon relationships and soil physical and chemical properties, it is better to ignore complex analyses that include various coefficients for adjusting the mathematical formulas of models and use artificial intelligence methods which have high flexibility.
ConclusionThe results showed that the artificial neural network with RMSE=0.043 and CE=0.87 compared to the regression model with RMSE=0.08 and CE=0.51 is better in estimating organic carbon. The comparison between the regression and neural network models showed that the values estimated by the neural network are more accurate than the regression method. It is suggested to carry out periodic carbon deposition monitoring studies in the study area in order to check the temporal changes of carbon deposition in the intended land uses.
Keywords: soil characteristics, Modeling, efficiency coefficient, Soil carbon
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر