بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش "جزیرهای شدن حاصلخیزی خاک " در ارتباط با فرم شاخهزاد درختان بلوط در جنگلهای زاگرس بررسی شد. برای این منظور دو تیمار شامل: - 1 درون میکروسایت اطراف درختان شاخهزاد و - 2 فاصله مابین درختان شاخهزاد در نظر گرفته و نمونهبرداری خاک از آنها انجام شد. نتایج نشان داد مقدار لاشبرگ، کربن آلی، نیتروژن، فسفر و رطوبت خاک در درون میکروسایت اطراف درختان شاخهزاد بهطور معنیدارمعنیداری بیشتر از مقدار آن در فاصله بین درختان است. ساختار شاخهزاد درختان مانند تلهای لاشبرگها را در خود گیر انداخته و باعث افزایش مواد آلی و عناصر غذایی میشود. از طرفی تاج پوشش آنها هم بارندگی را بهتر به خاک نفوذ میدهد و هم از تبخیر آن جلوگیری میکند. در مقایسه، فضای باز مابین درختان در معرض چرای دام و فرسایش میباشد. این ناهمگنی در پراکنش عناصر غذایی خاک باعث "جزیرهای شدن حاصلخیزی خاک " در اطراف درختان شاخهزاد میشود.
مقدمه
در بسیاری از مناطق نیمهخشک، درختچهها تأثیر قوی و مثبتی بر دسترسی رطوبت و عناصر غذایی خاک دارند. بهطوریکه در خاک زیر تاج این درختچهها انباشت عناصر غذایی و رطوبت خاک نسبت به فاصله بین درختچهها افزایش چشمگیری دارد . - %XWWHU HOG DQG % ULJJV, 2009 - مفهوم " جزیرههای حاصلخیزی " به میکروسایتهای غنی از عناصر غذایی در زیر درختان، درختچهها و بوتهها اشاره دارد که حاصل برهمکنش اثر بسیاری از مکانیسمهای متمرکز کننده فیزیکی و بیولوژیک است . - Morris et al., 2013 - این مکانیسمها باعث تشکیل الگوی مکانی ویژهای از خصوصیات خاک در یک اکوسیستم میشوند.
این مکانیسمها شامل تمرکز مواد آلی به دلیل تولید و تجمع لاشبرگ و به دام انداختن آنها توسط ساختار درختان و درختچهها است. تاج درختان همچنین اثر قابلتوجهی در تعیین حرکت آب در اکوسیستمهای مناطق خشک و نیمهخشک دارد - Ruiz et al., 2008 - ، همچنین نرخ نفوذ آب باران را به داخل خاک افزایش داده و از طرفی دیگر با پوششی که در سطح خاک ایجاد میکنند، نرخ تبخیر را از خاک کاهش دهند.
در اکوسیستمهای مناطق خشک و نیمهخشک، فاکتورهایی مانند در دسترس بودن آب، دمای بالا و محدودیت در عناصر غذایی مهمترین عوامل تأثیرگذار بر استقرار و رویش پوشش گیاهی هستند . - Schlesinger et al., 1996 - این اکوسیستمها نسبت بهشدت، گستردگی و تکرار هر یک از فاکتورهای ذکر شده حساس هستند. خاکهای که دارای پوشش گیاهی پراکنده هستند به دلیل تغییرات پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و میکروکلیمایی در اطراف درختان یا درختچهها، باعث به وجود آمدن جزیرههای حاصلخیزی میشوند در حالی که در خاکهایی که دارای پوشش گیاهی یکنواخت هستند، رطوبت خاک و مواد آلی بهطور یکنواختتری در سراسر خاک پراکنش یافته است.
- Whitford, 2002 - در واقع جزیرههای حاصلخیزی نتیجه تغییر الگوی یکنواخت حاصلخیزی خاک در سراسر یک اکوسیستم به سمت الگوی کپهای یا لکهای شدن حاصلخیزی خاک است که در مناطق نیمهخشک میتواند بهعنوان یک شاخص کلیدی برای بیابانزایی در نظر گرفته شود - . - Allington Valone, 2014 جنگلهای زاگرس بهعنوان اکوسیستم های جنگلی نیمه خشک تقسیم بندی میشوند که 44 درصد جنگلهای کشور را تشکیل داده و رویشگاه ویژهای برای گونههای بلوط در ایران به شمار میرود.
- Sagheb-Talebi et al., 2014 - این جنگلها دارای درختان پراکنده و تاج پوشش باز هستند بهطوریکه حدود 90 درصد جنگلهای زاگرس دارای تاجپوششی کمتر از 26 درصد هستند. گونه اصلی این جنگلها بلوط ایرانی - Q. brantii - بوده که به دلیل برشهای پیدرپی، در بیشتر جاها به فرم رویشی شاخهزاد دیده میشود . - Sagheb-Talebi et al., 2004 - به گونهای که هر درخت دارای جستهای فراوانی است که به هر یک از آنهااصطلاحاً "جست گروه " گفته میشود. پژوهشهای قبلی نشان میدهد که حتی ساختار و مقدار پوشش علفی کف این جنگلها نیز وابسته به پراکنش جست گروهها میباشد.
در این پژوهش مهمترین فرضیه این بود که درختان شاخه زاد بلوط ایرانی باعث جزیرهای شدن حاصلخیزی خاک میشوند. در راستای انجام این پژوهش سعی بر این بود که به این سؤال پاسخ داده شود که آیا تمرکز مقدار رطوبت، ماده آلی و عناصر غذایی خاک در این جنگلها وابسته به جست گروهها بوده و مقدار آنها در داخل میکروسایت محدوده زیر تاج درختان بیشتر از فضای بازبین آنها است؟ گرچه در رابطه با جزیرهای شدن حاصلخیزی خاک، چندین پژوهش در دنیا انجام شده است ولی تاکنون در ایران گزارشی در رابطه با آن ارائه نشده است و این اولین پژوهشی است که به مفهوم جزیرهای شدن حاصلخیزی خاک در مناطق نیمهخشک ایران میپردازد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه پژوهش در شهرستان روانسر در استان کرمانشاه با ارتفاع حدود 1750 متر از سطح دریا، میانگین بارش سالیانه 600 میلی متر و میانگین دمای سالیانه 14/9 درجه سانتیگراد میباشد مهمترین گونه درختی در اینجا مانند سایر قسمتهای جنگلهای زاگرس بلوط ایرانی است که بهصورت معمولی به فرم شاخه زاد میباشد. فرم شاخه زاد این درختان به دلیل قطعهای فراوانی است که انجام شده است و از طرف دیگر قدرت جست زنی این درختان است که پس از قطع میتوانند بهصورت غیرجنسی تکثیر نمایند. تعداد جستهای تولید شده بر روی هرکنده بهطور میانگین 10تا 30 عدد میتواند باشد. ولی در برخی از جست گروههاگروهها تا بیش از 150 جست نیز دیده میشود.
داخل محیط درختان شاخه زاد میکروسایتی ایجاد میشود که شرایط آن نسبت به فضاهای بین درختان شاخه زاد یا همان کف جنگل متفاوت میباشد؛ زیرا در اطراف آنها لاشبرگها تجمع پیدا میکند و به دلیل وجود تاج پوشش درختان شاخه زاد تابش مستقیم نور خورشید به داخل آنها نسبت به فضاهای بین درختان شاخه زاد کمتر است. برای بررسی اثر درختان شاخه زاد بلوط و ساختار آنها بر تمرکز ماده آلی، عناصر غذایی و رطوبت خاک، دو تیمار در نظر گرفته شد: - 1 داخل میکروسایت جست گروها و - 2 فضای بین جست گروهها. سپس نمونهبرداری از خاک بر روی پنج ترانسکت موازی با فاصله 100 متری انجام شد و بر روی هریک از ترانسکتها دو تیمار از تیمارهای گفته شده در بالا نمونهبرداری شدند. از هر تیمار تعداد ده نمونه خاک مرکب از لایه 5 سانتیمتر بالایی خاک برداشته شدند.
نمونههای خاک پس از هوا خشک کردن برای انجام آزمایشهای مربوطه آمادهسازی شدند. رطوبت خاک با خشک کردن نمونههای خاک در آون و محاسبه تغییر وزن نمونهها اندازهگیری شد. کربن آلی خاک با استفاده از روش والکی-بلک - Walkley and Black, 1934 - و میزان نیتروژن به روش کجلدال - هضم و تیتراسیون بعد از تقطیر - تعیین شدند . - Bermer, 1996 - اسیدیته خاک با تهیه گل اشباع و اندازهگیری توسط دستگاه pH متر انجام شد. فسفر قابل جذب خاک نیز با استفاده از روش اولسن اندازهگیری گردید . - Watanabe and Olsen, 1965 - برای تجزیهوتحلیل دادهها، ابتدا نرمال بودن دادهها با آزمون Kolmogorov - Smirnov و همگنی واریانس آنها با آزمون لون مورد بررسی قرار گرفت. برای مقایسه میانگین دادههای به دست آمده مربوط به دو تیمار داخل میکروسایت جست گروهها و فضای مابین آنها از آزمون T مستقل استفاده شد.
نتایج و بحث
نتایج مربوط به مقایسه میانگین وزن لاشبرگ در بین میکروسایتهای مورد بررسی نشان داد که مقدار لاشبرگ درون میکروسایت جست گروهها با میانگین وزن 1559/6 گرم در یک مترمربع نسبت به مقدار لاشبرگ در فضای مابین جست - گروهها با میانگین 61/4 گرم بر مترمربع بیشتر بوده و از نظر آماری اختلاف معنیداری - S 0.01 - داشت - شکل -1 الف - . بیشتر بودن مقدار وزن لاشبرگ در داخل جست گروههای متراکم میتواند به دلیل بیشتر بودن تعداد جستها و تولید برگ و لاشبرگ بیشتر و همچنین عملکرد جستها بهعنوان یک تله و به دام انداختن لاشبرگها درون این میکروسابت باشد. همانطور که در نتایج دیده شد میانگین وزن لاشبرگ در داخل جست گروهها حدود 25 برابر بیشتر از میانگین لاشبرگ در فضای مابین جست گروهها بود.
نتایج پژوهش Butterfield and Briggs - 2009 - نیز نشان داد که درختچهها در مناطق نیمهخشک میتوانند با فرم خاصی که دارند لاشبرگ را در اطراف خود جمعآوری نمایند که تائید کننده نتایج به دست آمده در پژوهش ما میباشد. میانگین درصد کربن در جست گروهها بیش از 2 برابر فضای مابین جست گروهها بود. بهطوریکه مقدار کربن در نمونههای خاک درون جست گروهها با میانگین 67/7 گرم بر کیلوگرم خاک اختلاف معنیداری - S 0.01 - با مقدار آن در نمونههای خاک فضای مابین جست گروهها با میانگین 31 گرم بر کیلوگرم خاک نشان داد - شکل -1 ب - . همچنین مقدار نیترون خاک در داخل میکروسایت جست گروهها با میانگین 6/74 گرم بر کیلوگرم بهطور معنیداری - S - 0.01 بیشتر از مقدار آن در فضای مابین جست گروهها با میانگین 2/75 گرم بر کیلوگرم بود - شکل -1 پ - . بیشتر بودن مقدار کربن و نیتروژن خاک درون میکروسایت جست گروهها نتیجه انباشت بیشتر لاشبرگها در درون میکروسایت جست گروهها نسبت به فضای بین جست گروهها میباشد.
نتایج پژوهش Dawson et al. - 2016 - در مورد جزیرهای شدن نیتروژن خاک تحت تأثیر جست گروههای درختان Prosopis glandulosa نشان داد که مقدار نیتروژن در خاک زیر تاج جست گروهها بیشتر از خاک نمونههای خارج از تاج جست گروهها میباشد. همچنین نتایج پژوهش نتایج پژوهش Schade and Hobbie - 2005 - نیز تائید کننده این موضوع است که در منطقه آریزونا مقدار نیتروژن خاک در اطراف درختچهها بیشتر از مقدار آن در خاک فضای مابین درختچهها است.
نتایج نشان داد که خاک نمونههای مربوط به داخل جست گروهها از نظر واکنش خاک - pH - با میانگین 7/6 اختلاف معنیداری با خاک نمونههای فضای مابین جست گروهها با میانگین 7/6 یکدیگر نداشتند - شکل -1 ت - . نتایج مربوط به مقایسه میانگین مقدار فسفر نشان داد که میکروسایت درون جست گروهها با میانگین 48/6 بهطور معنیدارمعنیداری - S 0.01 - بیشتر از مقدار آن در فضای مابین جست گروهها با میانگین 42/9 بود - شکل -1 ث - . کمتر بودن مقدار فسفر در فضای مابین جست گروهها از یک طرف در نتیجه کمتر بودن انباشت مواد آلی بوده و از طرف دیگر در معرض فرسایش قرار داشتن خاک است.
مواد غذایی مثل فسفر و همچنین نیتروژن و کربن در زیر درختهایی که شاخه بیشتر و سایه بیشتری دارند بهوفور یافت میشود که یکی از همین دلایل میتوان به زیادی لاشبرگ در این ناحیهها نام برد خاک فاصله مابین جست گروهها به دلیل اینکه خارج از تاج پوشش درختان بوده و در دوره بارش بدون پوشش گیاهی است نسبت به فرسایش حساس میباشد. از طرف چرای دامها نیز میتواند این عامل را تشدید کند. در صورتی که دامها بهراحتی نمیتوانند به میکروسایت درون جست گروهها راه پیدا کنند و خاک را تخریب نمایند. نتایج پژوهش Allington and Valone - 2014 - نیز تائید کننده این موضوع است که در مناطق با اقلیم خشک و نیمهخشک، چرای دام میتواند باعث ناهمگنی در پراکنش ماده آلی خاک شود و در صورتی که چرای دامها شدید باشد "جزیرهای شدن حاصلخیزی خاک " در اطراف درختچهها ایجاد میشود.
