دانلود مقاله آلومتری زیتوده و ذخیرة کربن برگ بلوط های باغ گیاه شناسی ملی ایران

بخشی از مقاله

مقدمه

امروزه استفاده از روابط آلومتریک که به توصیف تغییـرات بسیار وقتگیر، پرهزینه و مخرب است، برآورد شـود بـه-
یک ویژگی براساس یک ویژگی دیگـر مـیپردازنـد 35) و طوريکه بتـوان ایـن مـدل را بـراي سـایر درختـان گونـه
(39 کاربرد فراوانی در علوم مختلف دارد. یکی از مهمترین موردنظر در منطقـه موردمطالعـه و همچنـین در سـالهـاي
کاربردهاي معادلات آلومتریک که در پژوهشهاي متعددي آینده استفاده نمود. دراینصورت بـا انـدازهگیـري تعـدادي
16)، 36 و (42 بکار برده شـده اسـت، بـرآورد زيتـوده و درخت نمونه و تعیین معادلات آلومتریـک و تعمـیم نتـایج
ذخیرة کربن اندامهاي مختلف گیاهان (برگ، شاخه، ساقه و میتوان از اندازهگیري مستقیم زيتوده و ذخیرة کربن سایر
ریشه) است کـه طـی آن سـعی مـیشـود بـا انـدازهگیـري درختان که باعث تخریب آنها نیز میشود، جلوگیري نمود.
متغیرهاي کمی درخت مانند قطر برابر سینه که بـهسـادگی زيتوده و ذخیرة کربن از ویژگیهاي مهم درختان بهشـمار
اندازهگیري میشوند و تعیین مدل رگرسیونی مناسب، زي- مــیآینــد و نقــش مهمــی در فرآینــدهاي بیولوژیــک و
توده و ذخیرة کربن این اندامها که اندازهگیري مستقیم آنهـا فیزیولوژیک گیاهان دارند. اهمیت کـربن ترسـیبشـده در

12

مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393

گیاهان ناشی از افزایش دما و گرم شدن کرة زمین بـهدلیـل انتشار گازهاي گلخانهاي است که امروزه یکـی از چـالش-

هاي اساسی انسان در مسیر توسعه پایـدار مـیباشـد .(18)

دياکسیدکربن مهمترین گـاز گلخانـهاي اسـت (33)، بـه-

طوريکه حدود نیمی از سهم گرم شـدن گلخانـهاي زمـین مربوط به این گاز میباشد 40) و .(41 ترسیب کربن توسط برگ گیاهان طی فرآیند فتوسنتز و استفاده از کربن آن براي ساخت زيتوده که شامل برگ، ریشه، ساقه و میـوه اسـت، ارزانترین و سادهترین راهکار ممکن بـراي کـاهش مقـدار این گاز در جو میباشد .(11) از آنجـاییکـه پوشـشهـاي گیاهی بـا بافـت چـوبی از تـوان ترسـیب کـربن بیشـتري برخوردارند (12)، بنابراین جنگلها نقش مهمی در ذخیـرة طبیعی کربن در مقیاس جهانی دارند (22)، تا آنجـا کـه 80

درصد زيتودة روي زمین و 40 درصد زيتودة زیرزمین را اکوسیستمهاي خشکی تشکیل میدهند .(9) هر چند سـهم زيتودة برگ در مقایسه با سایر انـدامهـاي درخـت کمتـر میباشد 1) و (21 اما در بین اندامهـاي مختلـف درختـان، نقش زيتودة برگ بهدلیل محل انجام عمل فتوسنتز و تولید مادة آلی و همچنین برگشت سالانه عناصر به جریان چرخه زیسـتی مـواد بـین بخـش زنـده و غیرزنـدة اکوسیسـتم از اولویت زیادي برخوردار است 20) و .(43 برآورد زيتوده کاربردهاي فراوانی در جنگل دارد. بهعنوان مثـال زيتـوده در ارزیابی اندوخته و نوسانات برخی عناصر بیوشیمیایی و مقدار انرژي اولیه جنگل (32) کارآیی دارد. همچنـین زي-

توده متغیر کلیدي در بسـیاري از مـدلهـاي اکولوژیـک و اکوفیزیولوژیک میباشد 16)، 30 و .(31
جنگلهاي شهري یکـی از بـاارزشتـرین اکوسیسـتمهـاي جنگلی هستند که بهدلیل ارتبـاط مسـتقیم بـا انسـان و نیـز کارکردهاي متنوع خود از قبیل زیبایی منظر، ترسیب کـربن جو، کاهش انواع آلودگیها، تولید اکسـیژن و تلطیـف هـوا ارزش قابلتوجهی دارند 3) و (8 و باغهاي گیاهشناسی کـه معمولاً از تراکم و تنوع قابلملاحظهاي از گیاهـان علفـی و چوبی (درختی، درختچهاي و بوتهاي) تشکیل شـدهانـد، از

مهمترین جنگلهاي شهري محسـوب مـیشـوند. کـارکرد باغهاي گیاهشناسی در کاهش دياکسید کربن جـو مـوقعی بیشتر میشود که در داخل یـا اطـراف شـهرهاي بـزرگ و صنعتی احداث شوند. باغ گیاهشناسی ملی ایران با مساحت

145 هکتار و دارابودن کلکسیونهـاي مختلـف جنگلـی و غیرجنگلی بومی و غیربومی از این ویژگی برخوردار بـوده و بهدلیل نزدیکی بـا شـهر تهـران نقـش مهمـی در کـاهش آلودگی هواي این شهر دارد. سابقه احداث این بـاغ عظـیم که در 5 کیلـومتري غـرب تهـران و در موسسـه تحقیقـات جنگلها و مراتع کشور واقع شـده اسـت، بـه سـال 1347

برمیگردد 2) و .(6 از ابتداي تأسیس باغ بهتـدریج گونـه-

هاي مختلف درختی، درختچهاي و علفی از نقاط مختلف کشور و جهان جمعآوري و براساس یک برنامـه مـدون در رویشگاههاي مختلف آن کاشته شدهاند بهطوريکـه برخـی از درختان موجود در باغ امـروزه سـنی بیشـتر از 30 سـال دارند .(4) در یک تقسیمبندي کلی باغ به دو بخش جنگلی و غیرجنگلی تقسیم میشود و قطعه زاگـرس کـه موضـوع این پژوهش میباشـد، جـزو کلکسـیونهـاي جنگلـی بـاغ محسوب میشود. ازجملـه مهـمتـرین گونـههـاي درختـی موجود در قطعه زاگرس، بلـوطهـاي بـومی غـرب کشـور شامل برودار یا بلوط ایرانی، مازودار و ويول میباشند که طی سالیان گذشته به این قطعه منتقل و کاشته شدهاند، به-

طوريکه پس از گذشت بیش از دو دهه بهخوبی در شرایط آب و هوایی تهران سازگار شده و بهسهولت تجدیـدحیات میکنند. هدف این پژوهش تعیین روابط آلومتریک بـرآورد زيتوده و ذخیرة کربن برگ گونههاي مذکور با اسـتفاده از متغیرهاي کمی درخت است که اندازهگیـري آنهـا آسـان و کمهزینه است.

باتوجه به اینکه براي تعیین معادلات آلومتریک زيتـوده و ذخیرة کربن اندامهاي مختلف درختان براي یکبار نیـاز بـه اندازهگیري مستقیم میباشد که قبلاً به مشـکلات آن اشـاره شد، در داخل کشور استقرار معادلات آلومتریک بـا هـدف موضوع پژوهش پیشرو در تحقیقات محدودي مدنظر بوده

13

مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393

اســت. در پــژوهشهــاي انجــامشــدة داخلــی، معــادلات آلومتریک بـرگ دو گونـه بلـوط ایرانـی و بنـه ( Pistacia (atlantica در جنگلهاي یاسوج محاسبه شد که براسـاس نتایج این پژوهش در گونه بنه متغیر قطر برابـر سـینه و در گونه بلوط ایرانی ترکیبی از متغیرهاي قطر بزرگ و کوچک تاج و ارتفاع کل درخت نسبت به سـایر متغیرهـا از درجـه اهمیت بیشـتري برخـوردار بودنـد .(10) همچنـین روابـط آلومتریک برآورد زيتوده و ذخیرة کربن برگ بنـه در بـاغ گیاهشناسی ملی ایران مورد بررسـی قـرار گرفـت (5) و در پژوهش دیگري این معادلات بـراي بـرآورد زيتـودة روي زمین همین گونه در پارك ملـی خجیـر تعیـین شـدند .(9)

بــرخلاف محــدودیت منــابع داخلــی، در منــابع خــارجی پژوهشهاي متعددي در این زمینه انجام شـده اسـت. بـه-

عنوان مثال روابط آلومتریـک بـرآورد زيتـوده و شـاخص سطح برگ گونه Kandelia candel در جنگلهاي مـانگرو ژاپن (29)، روابط آلومتریک براي برآورد زيتودة 10 گونه درختی در جنگلهاي معتدله چین (44) و روابط آلومتریک زيتودة روي زمین گونههاي مانگرو در کشور برزیل (26)

را مـیتـوان ذکـر کـرد. در پـژوهش دیگـري نیـز روابـط آلومتریک براي برآورد زيتوده و مواد غـذایی بـرگ گونـه Avicennia germinans در مانگروهـاي مکزیـک محاسـبه شــد (27) و ویژگــیهــاي معــادلات آلومتریــک خطــی و غیرخطی و نحوة انتخاب معادله مناسب براي بـرآورد زي-

تودة جنگل نیز در پژوهش دیگري بررسی شد .(24)

مواد و روشها

براي اجراي این پژوهش که در سال 1390 انجام شد، سـه گونه از بلوطهاي بومی جنگلهاي طبیعی زاگرس بـه نـام-

هاي برودار، مازودار و ويول که از مـدتها قبـل در قطعـه زاگرس باغ گیاهشناسی ملی ایران بـا مسـاحت 3/2 هکتـار

(شکلهاي 1 و (2 کاشته شده بودنـد، درنظـر گرفتـه شـد.

ابتدا دامنه پراکنش قطري هر سه گونه مشـخص شـد و بـا استفاده از روش نمونهبرداري طبقهاي تصادفی از هر گونـه

15 درخت انتخاب شد، بهطوريکه در هر طبقـه قطـري 5

سانتیمتري حداقل 2 درخت انـدازهگیـري شـود. درختـان نمونه شمارهگذاري و فاکتورهاي کمی آنها شامل قطر برابر سینه، ارتفاع کل درخـت، طـول تـاج و دو قطـر بـزرگ و کوچک تاج اندازهگیري شـد. بـرآورد زيتـودة بـرگ بـه-

صورت مستقیم با چیدن کلیه برگهاي یک قطاع 45 درجه از تاج هر درخت نمونه انجام شـد و بـراي اینکـه خطـاي آماربرداري از بین برود، جمعآوري برگها از یک درخـت به درخت دیگر بهصورت سیستماتیک صورت پذیرفت 5)

و .(10 برگهاي جمـعآوري شـده بـا اسـتفاده از تـرازوي دیجیتالی توزین شده (وزن تر)، سپس به آزمایشگاه منتقـل شده و به مدت 48 ساعت در دماي 65 درجه سـانتیگراد در داخل آون قرار داده شـدند 5)، 10 و .(11 سـپس بـرگهـا خارج شده و به مدت 30 الی 45 دقیقه در دسـیکاتور قـرار گرفتنـد تـا خشـک شـوند و بـار دیگـر وزن شـدند (وزن خشک). اعداد بدست آمده از یک چهارم سطح تاج تبـدیل به کل (ضـرب در (4 شـدند. درصـد کـربن آلـی از روش احتراق خشک با جریان هوا در کـورة الکتریکـی 1)، 23 و (25 محاسبه شد. براي محاسبه درصد کربن آلـی از بـرگ-

هاي خشک هر درخت بهمقدار کافی جدا شد و بهمـدت 3

ساعت در دماي 450 درجه سانتیگراد در داخل کوره قـرار داده شدند 1)، 5 و .(12 وزن خاکستر نمونهها پس از سرد شدن در دسیکاتور اندازهگیري شـد. در ایـن روش کـاهش وزن حاصل از احتراق، مقدار مادة آلی را نشان میدهد کـه معمولاً 50 درصد آن بهعنوان کربن در نظر گرفته مـیشـود

13) و .(28 نتایج بهدستآمده از میزان ذخیرة کـربن بـرگ به کل درخت تعمیم داده شد.
تحلیل آماري دادهها: فرض نرمال بودن دادهها بـا اسـتفاده از آزمون کولموگروف- سمیرنوف انجـام شـد و مشـخص شد که متغیرهاي موردبررسی نرمال هسـتند، بنـابراین بـه-

کمک متغیرهاي انـدازهگیـري شـده، معـادلات رگرسـیونی براساس حداقل مربعات برازش داده شد. با توجه به اینکـه

14

مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393

عمدتاً در معادلات آلومتریک بـرآورد زيتـوده و اندوختـه کربن از مدل رگرسیونی توانی با معادله y = b 0x b1 (کـه در آن y و x بهترتیب متغیر هـاي وابسـته و مسـتقل و b0 و b1

ضرایب رگرسیون هستند) استفاده میشـود 15) و (19، در این پژوهش نیز از مدل تـوانی اسـتفاده شـد. اعتبارسـنجی مدلها با استفاده از شاخصهاي ضـریب تبیـین، انحـراف-

معیار مدل برازشیافته، تحلیل واریانس رگرسیون، آزمون t

ضریبهاي مدل و تبعیـت توزیـع مقـادیر باقیمانـدههـا از توزیع نرمال انجام شد 9) و .(34 کلیه محاسبات و تحلیـل آماري دادهها در محیط نرمافزارهاي Excel و SPSS انجـام شد.

شکل -2 نقشه قطعه زاگرس

شکل -1 نقشه باغ گیاهشناسی ملی ایران

نتایج

بیشینه، متوسط و کمینه زيتوده، اندوختـه کـربن و مقـدار جذب CO2 از جو توسط برگ هـر سـه گونـه در شـکل 3

ارائه شده است. با توجه به اینکه هر سه گونه فقط در قطعه زاگرس باغ پـراکنش دارنـد، تعـداد آنهـا در داخـل قطعـه شمارش شد و با توجـه بـه مسـاحت قطعـه 3/2) هکتـار)
تعداد در واحد سطح (هکتار) آنها مشخص شد. سـپس بـا در نظر گرفتن اندازههاي متوسط زيتوده، اندوخته کربن و مقدار جذب CO2 از جو (شکل (3، محاسبات مربـوط بـه اندازة زيتوده، ذخیرة کربن و مقـدار جـذب CO2 از جـو توسط برگ هر سه گونه در واحـد سـطح و در کـل قطعـه انجام شد (جدول .(1

نتیجه برازش متغیرهاي مختلـف بـراي بـرآورد زيتـوده و اندوخته کربن بـرگ نشـان داد کـه در دو گونـه بـرودار و مازودار متغیر قطر برابر سینه و در گونه ويول متغیـر قطـر

متوسط تاج از نظر شاخصهاي مدلسازي نتایج بهتـري را بههمراه داشته و سهم بیشتري از زيتوده و اندوخته کـربن بــرگ را توجیــه مــیکردنــد. ضــریب تبیــین مــدلهــاي برآوردکنندة زيتـوده و اندوختـه کـربن بـرگ گونـههـاي برودار، مازودار و ويول بهترتیـب 0/8، 0/67 و 0/63 بـود

(شکل .(4 در هر سه گونه تلحیل واریانس مدل و آزمون t

براي بررسی معنیدار بودن ضریبهاي مدل، نتایج معنـی-

داري داشتند (جدول .(2

بحث

بررسی معادلات آلومتریک براي برآورد زيتوده و اندوخته کربن برگ در این پژوهش بهخوبی بیانگر استقرار این نـوع معادلات درمورد سـه گونـه بـرودار، مـازودار و ويول در قطعه زاگرس باغ گیاهشناسی ملی ایران بود، بهطوريکه در دو گونه برودار و مازودار متغیر مستقل قطر برابر سینه و در گونه ويول متغیر مستقل قطر متوسط تاج بهخوبی

15

مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393

برآوردکنندة زيتوده و ذخیرة کربن برگ بودند.

18
14.72
16 تودة زي 7.28
10.43 14
12 5.19
7.14 8.24 8 (بــرگ 3.54
4.83 10 )کیلوگرم 4.09
2.22 4
4.35 6 2.16 2.4
1.84 1.1
1.29 2 0.63 0.91
0
يو
ول وي مـازودار برودار رادوزام رادورب
گونه لو گونه

35

26.73 30 مقدار
25
19.03 توسط جذب
20
15 )کیلوگرم(بـرگ کـربناکسـیددي
7.91 12.98 8.8 10
15
2.32 4.04 3.34 جـو
5

0
ول وي
گونه مازودار برودار

شکل -3 بیشینه، متوسط و کمینه زيتوده، اندوخته کربن و مقدار جذب CO2 از جو توسط برگ گونههاي بلوط

10
8 کـربن اندوخته
6
4 ( بـرگ
2 )کیلوگرم
0

جدول -1 اندازة زيتوده، اندوخته کربن و مقدار جذب CO2 از جو توسط برگ گونههاي بلوط در واحد سطح و در کل قطعه زاگرس

تعداد در زيتودة برگ ذخیرة کربن برگ مقدار جذب CO2 زيتودة برگ ذخیرة کربن برگ مقدار جذب CO2
گونه در هکتار در هکتار از جو در هکتار در کل قطعه در کل قطعه از جو در کل قطعه
هکتار
(کیلوگرم) (کیلوگرم) (کیلوگرم) (کیلوگرم) (کیلوگرم) (کیلوگرم)

برودار 58/4 282/1 140/2 513/9 902/6 448/6 1644/5
مازودار 30/3 216/3 107/3 393/3 692/2 343/4 1258/6
ويول 35 152/3 75/6 276/9 487/4 241/9 886/1

10
y = 0.2218x1. 0477 8
R2 = 0.806 6

4
2
0
30 25 20 15 10 5 0

قطر برابر سینه (سانتی متر)

)کیلوگرم( برودار برگ تودة زي

5
y = 0.1103x1. 0468 4
R2 = 0.803 3

2
1
0
30 25 20 15 10 5 0
قطر برابر سینه (سانتی متر)

)کیلوگرم( برودار برگ کربن اندوخته

16