Ecology of Iranian Forests

fa ارزیابی توزیع اجزای باران و تعداد نمونه مناسب برای برآورد تاج بارش در توده های سوزنی برگ و پهن برگ جنگل های زاگرس، ایلام Evaluation of the Rainfall Components Distribution and the optimum Samples Size to Estimate Throughfall for Needleleaf and Broadleaf Stands in Zagros Forests, Ilam اکولوژی جنگل اکولوژی جنگل پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: اندازه‌گیری باران و اجزای آن در مناطق جنگلی برای مدیریت منابع آبی سرزمین امری ضروری است. تاج بارش از اجزای مهم چرخۀ آب در بوم سازگان های جنگلی است که به دلیل ساختار ناهمگن تاج پوشش و الگوهای متغیر بارندگی دارای تغییرات مکانی زیادی است. با این حال در زمینه تعیین تعداد نمونه مناسب برای برآورد تاج بارش، پژوهش های محدودی انجام شده است. هدف از این مطالعه، ارزیابی توزیع اجزای باران و تخمین تعداد جمع آوری کننده های مورد نیاز برای برآورد میانگین تجمعی تاج بارش توده های بلوط ایرانی (Quercus brantii)، کاج تهران (Pinus eldarica) و سرو نقره ای (Cupressus arizonica) با درصد خطای معین در جنگل کاری های نیمه خشک زاگرس (پارک جنگلی چغاسبز، شهرستان ایلام) است. با تعیین تعداد مناسب جمع آوری کننده می‌توان با دقت قابل قبول و نیز صرفه جویی در زمان و هزینه، اندازه‌گیری مناسبی از باران و اجزای آن در مناطق جنگلی داشت. مواد و روش ها: این پژوهش از مهرماه 1397 تا بهمن ماه 1398، در توده های طبیعی بلوط ایرانی و جنگل کاری های 30 ساله کاج تهران و سرو نقره ای انجام شد. میزان بارندگی توسط پنج جمع آوری کننده باران که در فضای باز (خارج از تاج پوشش) مجاور توده های مورد بررسی نصب شده بودند، اندازه‌گیری شد. اندازه گیری تاج بارش توسط 27 عدد جمع آوری کننده در توده بلوط ایرانی و 36 عدد جمع آوری کننده در هر کدام از توده های کاج تهران و سرو نقره ای انجام شد و متوسط ساقاب پنج درخت در هر توده به‌عنوان متوسط ساقاب درختان توده در نظر گرفته شد. مقدار باران ربایی نیز از تفاضل مقدار باران و مجموع تاج بارش و ساقاب برآورد شد. همچنین برای برای محاسبه تعداد جمع آوری کننده های لازم برای تخمین تاج بارش در یک حد آستانه مطلوب از معادله Kimmins (1973) استفاده شد. یافته ها: در دوره زمانی مطالعه، 20 بارندگی (در مجموع 258/2 میلی متر) مورد اندازه گیری قرار گرفت و به‌طور متوسط در توده بلوط ایرانی، کاج تهران و سرونقره ای به‌ترتیب 80، 50 و 59 درصد از آن به‌صورت تاج بارش از تاج پوشش درختان عبور کرد. مقدار باران ربایی به‌طور متوسط برای بلوط ایرانی 46/23 میلی متر، کاج تهران 113/17 میلی متر و سرو نقره ای 92/17 میلی متر محاسبه شد. نتایج نشان داد که میانگین تعداد جمع آوری کننده های لازم برای بلوط ایرانی با درصد خطای 5، 10 و 15 درصد میانگین تجمعی تاج بارش و با حدود اعتماد 95 درصد به ترتیب 102، 25 و 11 عدد، برای توده کاج تهران به‌ترتیب 41، 10 و 5 عدد و برای توده سرو نقره ای 30، 8 و 3 عدد است. نتیجه گیری: با توجه به نتایج این مطالعه، بین مقدار باران و تاج بارش، رابطه مثبت و قوی برای بلوط ایرانی (0/9155=R2)، کاج تهران (0/8831R2=) و سرو نقره ای (0/8967=R2) مشاهده شد. براین اساس می توان گفت با افزایش اندازه باران، میزان تاج بارش افزایش می یابد. با توجه به رژیم بارش و اهمیت آب در این مناطق، باید در جنگل کاری ها و مدل سازی فرآیندهای اکوهیدرولوژی در اکوسیستم های جنگلی، اولویت کاشت با گونه های با مقدار تاج بارش بیشتر و باران ربایی کمتر مدنظر قرار گیرد. برای اندازه گیری میانگین تجمعی تاج بارش بلوط ایرانی با خطای 10 درصد، تعداد 27 عدد جمع آوری کننده کافی است. در توده های کاج تهران و سرونقره ای که تعداد 36 عدد جمع آوری کننده مورد استفاده قرار گرفت نیز برای اندازه گیری میانگین تجمعی تاج بارش با خطای 5 درصد این تعداد مناسب است. بنابراین، در توده بلوط ایرانی برای تخمین میانگین تجمعی تاج بارش با درصد خطای کمتر باید تعداد جمع آوری کننده ها افزایش یابد و در دو توده دیگر تعداد جمع آوری کنندها مناسب تشخیص داد شد.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Introduction and Objective: Measuring rainfall and its components is essential in forest areas to manage the land's water resources. Throughfall is one of the most important components of the water cycle in forest ecosystems, which has many spatial variations due to the heterogeneous structure of canopy and variable rainfall patterns. However, few studies conducted to determine the optimum samples size for estimating this variable. This study aimed to estimate the number of collectors needed to estimate the average cumulative throughfall of Persian oak (Quercus brantii), pine (Pinus eldarica) and silver cedar (Cupressus arizonica) stands within certain error limit percentage in the semi-arid Zagros forests (Chaoghasabz Forest Park, Ilam County). By determining the appropriate number of collectors, it is possible to have a proper measurement of rainfall and its components in forest areas with acceptable accuracy and saving time and cost. Material and Methods: This research was conducted from October 2017 to February 2018, in natural stands of Persian oak, 30-year eldar pine and silver cedar plantations. The amount of rainfall was measured by five rain gauges located in the open space (outside the canopy), adjacent to the studied stands. The measurement of throughfall was carried out by 27 collectors in Persian oak underneath the canopy and 36 collectors in each eldar pine and silver cedar stands. The average stemflow of five trees in each stand was considered as the average stemflow of the stand. The amount of rainfall interception was estimated from the difference between the amount of gross rainfall and the sum of throughfall and stemflow. Results: During the study period, 20 rainfall events (in total, 258.2 mm) were measured, and on average, 80, 50 and 59% of it has passed through the canopy in the form of throughfall in each oak, pine and cedar stands, respectively. The mean values for rainfall interception were computed as 46.23 mm for Persian oak, 113.17 mm for eldar pine and 92.17 mm for silver cedar stands. The average number of required collectors estimated with 5, 10 and 15% error percentage of the cumulative average of throughfall at a confidence limit of 95% are 102, 25, and 11 for oak, 5, 10, and 15 for pine and 30, 8 and 3 for cedar, respectively. Conclusion: According to the results of this study, a positive and strong relationship was observed between the amount of rainfall and throughfall for Persian oak (R2=0.9155), eldar pine (R2=0.8831) and silver cedar (R2=0.8967). On this basis, it can be said that with the increase of rainfall size, throughfall increases. Considering the rainfall regime and the importance of water in these areas, in forestry and modeling of ecohydrological processes in forest ecosystems, priority should be given to planting species with higher throughfall and less interception loss. The estimated number of 27 collectors is enough to measure average cumulative throughfall of Persian oak with an error of 10%. In the eldar pine and silver cedar stands, where 36 collectors used, this number found to be optimum for measuring the cumulative average of throughfall with an error of 5%. Thus, in the Persian oak stand, the number of collectors should be increased in order to estimate the cumulative average of throughfall with a lower percentage of error, and in the other two stands, the number of collectors was found to be suitable.</div> تاج بارش, تاج پوشش, جنگل‌کاری, توزیع اجزای باران, جنگل های زاگرس, اکوهیدرولوژی جنگل Canopy cover, Forest Ecohydrology, Plantation, Rainfall redistribution components, Throughfall, Zagores forest 88 98 http://ifej.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-709-2&slc_lang=fa&sid=1 Ismaeil Allahinezhad اسماعیل اللهی نژاد e.allahinjad@ilam.ac.ir 10031947532846008251 10031947532846008251 No Department of Forest Sciences, Ilam University, Ilam گروه علوم جنگل، دانشگاه ایلام، ایلام Mehdi Heydari مهدی حیدری m.heidar@mail.ilam.ac.ir 10031947532846008252 10031947532846008252 Yes Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، Javad Mirzaei جواد میرزایی j.mirzai@ilam.ac.ir 10031947532846008253 10031947532846008253 No Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam دانشگاه ایلام Omid Fathizadeh امید فتحی زاده omid.fathizadh@yahoo.com 10031947532846008254 10031947532846008254 No Department, Ahar Faculty of Agriculture and Natural Resources, Tabriz University, Ahar گروه جنگلداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر، دانشگاه تبریز، اهر Pilar Lorenz پیلار لورنز pllorens@ja.csic.es 10031947532846008255 10031947532846008255 No Institute for Environmental Assessment and Water Research (IDAEA), CSIC, Barcelona, Spain مؤسسه ارزیابی زیست محیطی و تحقیقات آب (IDAEA)، CSIC، بارسلون، اسپانیا