Ecology of Iranian Forests

fa ارزیابی تغییرات مشخصه‌های خاک در حفره ‎ها و تاج‎ پوشش جنگل‎ های راش خالص و آمیخته شصت‎ کلاته Evaluation of Changes in Soil Characteristics in the Canopy and Crowns of Pure and Mixed Beech Forests in Shast Kalate اکولوژی جنگل اکولوژی جنگل پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط : مقدمه و هدف: ایجاد موزاییک&lrm;های توالی در اکوسیستم جنگل که با تجدید حیات در روشنه&lrm;ها آغاز می&lrm;شود نقش قابل توجهی در ساختار مکانی توده&lrm;های جنگلی دارد و هم&lrm;چنین می&lrm;تواند با تغییر مشخصه&lrm;های خاک امکان استقرار تجدید حیات را فراهم نماید. البته این ارتباط دو طرفه است و آگاهی از آن می&lrm;تواند در درک بهتر فرایندهای طبیعی موثر باشد. بنابراین، هدف کلی این تحقیق بررسی و مقایسه خصوصیات خاک در روشنه&lrm;های تاج&lrm;پوشش و تاج&lrm;پوشش بسته توده خالص و آمیخته راش است. جنگل‌های هیرکانی با دارابودن راش شرقی اکوسیستم‌های منحصر به‌فرد جهانی هستند. روشنه‌های تاج‌پوشش با تغییر ریزاقلیم و خاک، نقش محوری را در تجدید حیات جنگل دارند. این پژوهش به بررسی تفاوت‌های خصوصیات خاک در حفره‌هاو زیر تاج‌پوشش توده‌های خالص و آمیخته راش می‌پردازد. این پژوهش به‌منظور ارزیابی تغییرات خصوصیات فیزیکی وشیمیایی خاک در روشنه‌های باز و روشنه‌های زیر تاج‌پوشش توده‌های خالص و آمیخته راش در سری یک شصت کلاته انجام شد. اهداف: شامل: ۱) سنجش تغییرات pH، کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم قابل جذب، ۲) تحلیل اثر متقابل توده جنگلی و موقعیت نمونه‌برداری، و ۳) ارائه راهکارهای مدیریتی مبتنی بر یافته‌ها بود.  مواد و روش‌ها: به&lrm;منظور بررسی تغییرات شیمیایی لایه‌های خاک روشنه&lrm;ها در توده های خالص و آمیخته راش، هفت قطعه نمونه 25 هکتاری (500*500 متری) در داخل پارسل‌های4، 5، 7، 15، 16، 17 و 18 سری یک شصت کلاته که از نظر موقعیت مکانی یکسان هستند، انتخاب شد. پس از انتخاب قطعات نمونه، 8 روشنه و 8 تاج&lrm;پوشش بسته در توده&lrm;های خالص و آمیخته راش برای نمونه برداری خاک انتخاب شدند. نمونه&lrm;برداری از خاک از دو عمق 0 تا 10 و 10 تا 20 سانتی&lrm;متری به روش استوانه فلزی (به قطر 8 سانتی&lrm;متر)  انجام شد. قبل از نمونه&lrm;برداری از خاک، در محل هر کدام از نمونه&lrm;ها در سطحی به ابعاد 20 در 20 سانتی&lrm;متر اقدام به اندازه گیری عمق متوسط لایه آلی و جمع&lrm;آوری لاشبرگ شد. پس از انتقال خاک به آزمایشگاه، خصوصیات شیمیایی خاک شامل اسیدیته، کربن آلی، نیتروژن، فسفر قابل جذب و پتاسیم قابل جذب اندازه&lrm;گیری شدند. سنجش پارامترها طبق استانداردهای ISO و Olsen صورت گرفت. درتحلیل آماری نیز از ANOVA دوطرفه و آزمون توکی (SPSS v 26) استفاده گردید.  یافته‌ها: خصوصیات خاک شامل اسیدیته، ازت کل و پتاسیم قابل جذب در هریک از دو عمق در موقعیت‌های متفاوت تاج‌پوشش بین توده خالص و آمیخته تفاوت معنی‌داری داشتند و همچنین عمق لایه آلی در توده خالص به&lrm;طور معنی&lrm;داری در روشنه&lrm;های تاج‌پوشش کمتر از تاج‌پوشش بسته بود. در میان متغیر&lrm;های مورد بررسی در لایه آلی، هیچ کدام از خصوصیات مورد اندازه گیری از قبیل اسیدیته، کربن آلی، ازت کل، فسفر و پتاسیم قابل جذب در میان موقعیت&lrm;های مختلف تاج‌پوشش معنی‌دار نبود. میزان نیتروژن کل در توده آمیخته ۳۲% بیشتر از خالص بود، و نیتروژن کل در عمق ۰-۱۰ سانتی&lrm;متر توده آمیخته (۰.۲۸٪ ± ۰.۰۳) به‌طور معنی‌داری بالاتر از توده خالص (۰.۱۹٪ ± ۰.۰۲) بود. هم&lrm;چنین، پتاسیم در توده خالص ۳۳% بالاتر بود، و پتاسیم قابل جذب در عمق ۱۰-۲۰ سانتیمتر توده خالص (۱۸۰ ppm ±۱۵) نسبت به توده آمیخته (۱۳۵ ppm ±۱۲) افزایش ۳۳٪ نشان داد. کاهش ۳۷% ضخامت لایه آلی را دربر داشت، ضخامت لایه آلی در روشن‌بازهای توده خالص (۳.۲ سانتی&lrm;متر ± ۰.۴) نسبت به زیر تاج‌پوشش (۵.۱ سانتی&lrm;متر ± ۰.۶) ۳۷٪ کاهش داشت. افزایش میزان20 % فسفر در روشنه‌های زیر تاجپوشش باز دیده شد. غلظت فسفر قابل جذب در روشن‌بازهای توده آمیخته ۲۰٪ بیشتر از مناطق زیر تاج‌پوشش بود. نتیجه‌گیری: روشنه&lrm;های تاج&lrm;پوشش در طی زمان تغییرات چشم&lrm;گیری در شرایط نوری و خرد اقلیم کف جنگل ایجاد می&lrm;کنند و موجب تغییر خصوصیات خاک و چرخه عناصر غذایی خاک جنگل می&lrm;شوند. تشکیل روشنه&lrm;ها موجب افزایش پیچیدگی تاج&lrm;پوشش و افزایش تنوع در دسترسی و چرخه عناصر غذایی اصلی خاک از قبیل نیتروژن، فسفر و پتاسیم می&lrm;شود. این تغییرات، برای جوانه&lrm;زنی بذر، زنده&lrm;مانی و رشد گیاهان کف جنگل بسیار ضروری هستند. روشنه‌ها با افزایش فعالیت میکروبی و نوررسانی، چرخه عناصر غذایی را تسریع می‌کنند. کاهش لایه ‌آلی در این مناطق، استقرار گونه‌های نورپسند را تسهیل می‌نماید. افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌های تجزیه‌کننده در روشنه‌های باز (به&lrm;دلیل نور و رطوبت بالاتر) مشاهده گردید. تجمع لاش&lrm;برگ در زیر تاج‌پوشش بسته و کاهش معدنی‌سازی در آن نیز مشاهده شد. تشکیل روشن‌بازها با افزایش ۴۰-۳۰٪ نفوذ نور و بهبود رطوبت خاک، فعالیت میکروارگانیسم‌های تجزیه‌کننده را تسریع میکند و چرخه عناصر غذایی (به‌ویژه نیتروژن و فسفر) را بهبود می‌بخشد. کاهش ۳۷٪ ضخامت لایه آلی در این مناطق، شرایط بهینه‌ای را برای جوانه‌زنی گونه‌های نورپسند مانند زرشک وحشی (vulgarisBerberis ) ایجاد می‌کند. بر اساس یافته‌ها، راهکارهای مدیریتی زیر پیشنهاد می‌شوند: ۱) حفظ پویایی طبیعی روشن‌بازها در توده‌های آمیخته، ۲) بهره‌برداری گزینشی از توده‌های خالص با اولویت مناطق دارای تراکم بالای تجدید حیات، و ۳) پایش پنج‌ساله غلظت عناصر غذایی در مناطق روشن‌باز. این اقدامات به حفظ تنوع زیستی و پایداری اکوسیستم‌های جنگلی هیرکانی کمک شایانی خواهند کرد.   </div> <div style="text-align: justify;">Extended abstract Introduction and objective: The creation of sequence mosaics in the forest ecosystem, which begins with the regeneration of life in the canopy, has a significant role in the spatial structure of forest masses and can also provide the possibility of establishment of regeneration by changing the characteristics of the soil. However, this relationship is two-way and awareness of it can be effective in the better understanding of natural processes. Therefore, this research generally aims to investigate and compare soil properties in the canopy and closed canopy of pure and mixed beech stands. Hyrcanian forests host critical habitats of oriental beech. Canopy gaps drive ecological succession by altering soil biogeochemistry. This study investigates variations of soil properties in pure vs. mixed beech stands. This study was conducted to evaluate changes in soil physical and chemical properties in open gaps and gaps under the canopy of pure and mixed beech stands in a series of sixty plots. Objectives: 1) Measuring changes in pH, organic carbon, total nitrogen, phosphorus, and available potassium; 2) analyzing the interaction between forest stands and sampling location; and 3) providing management strategies based on the findings. Materials and methods: The chemical changes in the soil layers of the canopy in the pure and mixed masses of beech were investigated by choosing seven sample plots of 25 hectares (500 × 500 m) inside the parcels 4, 5, 7, 15, 16, 17, and 18 of the series 1 sixty cleats, which were the same in terms of location. After selecting sample pieces, eight canopy and eight closed crowns in pure and mixed beech masses were selected for soil sampling. Soil was sampled from two depths of 0-10 and 10-20 cm using a metal cylinder (diameter 8 cm). The average depth of the organic layer was measured before taking the soil samples, and litter was collected at the site of each sample on a surface measuring 20 × 20 cm. The chemical properties of the soil, including acidity, organic carbon, nitrogen, absorbable phosphorus, and absorbable potassium, were measured after transferring the soil to the laboratory. The parameters were measured according to ISO and Olsen standards. Two-way ANOVA and Tukey’s test (SPSS v26) were used for statistical analyses. Findings: The soil properties, including acidity, total nitrogen, and absorbable potassium, at each of the two depths in different positions of the canopy between the pure and mixed masses showed significant differences, and the depth of the organic layer in the pure mass was significantly different in the openings of the canopy less than those of the closed canopy. Among the investigated variables in the organic layer, none of the measured properties, such as acidity, organic carbon, total nitrogen, and absorbable phosphorus and potassium, were significant in different situations of the canopy. The total nitrogen content in the mixed stand was 32% higher than the pure stand, the total nitrogen in the 0-10 cm depth of the mixed stand (0. 28% ± 0.03) was significantly higher than the pure stand (0.19% ± 0.02), and the potassium in the pure stand was 33% higher. The absorbable potassium in the 10-20 cm depth of the pure stand (180 ppm ± 15) compared to the mixed stand (135 ppm ± 12) showed a 33% increase. There was a 37% decrease in the thickness of the organic layer, and the thickness of the organic layer in the open spaces of the pure stand (3.2 cm ± 0.4) was 37% lower than the under canopy (5.1 cm ± 0.6). A phosphorus increase of 20% was seen in the gaps under the open canopy. The concentration of absorbable phosphorus in the open spaces of the mixed stand was 20% higher than in the under-canopy areas.        Conclusion: Over time, canopy lighting creates significant changes in the light and microclimate conditions of the forest floor and changes the soil properties and the cycle of nutrients in the forest soil. The formation of a canopy increases both the complexity of the canopy and the diversity in the availability and cycle of the main nutrient elements in the soil, such as nitrogen, phosphorus, and potassium. These changes are very necessary for seed germination, survival, and growth of forest floor plants. Openings accelerate nutrient cycling by increasing microbial activity and canopy. The reduction of organic layering in these areas facilitates the establishment of canopy species. Increased activity of decomposing microorganisms was observed in open gaps (due to canopy and humidity). Litter accumulation and reduced mineralization were also observed under the closed canopy. The formation of gaps increases both the complexity of the canopy and the diversity in the availability and cycling of major soil nutrients, such as nitrogen, phosphorus, and potassium. These changes are essential for seed germination, survival, and growth of forest floor plants. Gaps accelerate nutrient cycling by increasing microbial activity and light transmission. The reduction in organic layering in these areas facilitates the establishment of light-loving species. Increased activity of decomposing microorganisms was observed in open gaps (due to higher light and humidity). Litter accumulation and reduced mineralization were also observed under the closed canopy. The formation of gaps accelerates the activity of decomposing microorganisms and improves nutrient cycling (especially nitrogen and phosphorus) by increasing light penetration by 30-40% and improving soil moisture. A 37% reduction in the thickness of the organic layer in these areas creates optimal conditions for the germination of light-loving species, such as wild barberry (Berberis vulgaris).The following management strategies are suggested based on the findings:Maintaining the natural dynamics of open stands in mixed stands, 2) selective exploitation of pure stands with priority given to areas with high regeneration density, and 3) five-year monitoring of nutrient concentrations in open stands. These measures will contribute significantly to the preservation of biodiversity and sustainability of Hyrcanian forest ecosystems.  </div> توده آمیخته, جنگل‎ های راش, خصوصیات خاک, راش خالص, روشنه, شصت کلاته, عناصرغذایی Mixed stand, beech forests, soil characteristics, pure beech, canopy, nutrient elements, Shast Kalateh 146 154 http://ifej.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-765-1&slc_lang=fa&sid=1 Nazanin Fakhari نازنین فخاری n_fakhari875@yahoo.com 100319475328460010317 0009-0006-5842-6735 Yes Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Seyed Mohammad Hojjati سید محمد حجتی s_m_hodjati@yahoo.com 100319475328460010318 100319475328460010318 No Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Hamid Jalilvand حمید جلیلوند hj_458_hj@yahoo.com 100319475328460010319 100319475328460010319 No Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران Seyed Mohammad Vaez Mosavi سید محمد واعظ موسوی waezmousavi@gau.ac.ir 100319475328460010320 100319475328460010320 No Department of Forestry and Forest Ecology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural, Resources, Gorgan, Iran گروه جنگل‌شناسی و اکولوژی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران