نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

این پژوهش در قطعة زاگرس باغ گیاه­شناسی ملی ایران با مساحت 2/3 هکتار و با هدف تعیین معادلات آلومتریک برای برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ سه گونة برودار (Quercus brantii)، مازودار (Q. infectoria) و وی­ول (Q. libani) انجام شد. همچنین میزان کربن ترسیب­شده در برگ سه گونة فوق محاسبه شد. ابتدا با استفاده از روش نمونه­برداری طبقه­ای تصادفی از هر گونه 15 درخت انتخاب، شماره­گذاری و فاکتورهای کمی آنها اندازه­گیری شد. سپس برگ­های یک قطاع 45 درجة تاج جمع­آوری، توزین (وزن تر) و پس از خشک کردن در داخل آون مجدداً وزن (وزن خشک) شدند. پس از سوزاندن مقدار کافی از برگ­های خشک­شده در کورة الکتریکی و توزین خاکستر، وزن مواد آلی برگ و مقدار کربن برگ­ها بدست آمد. همچنین میزان دی­اکسید کربن جذب شده از جو توسط برگ­ها تعیین و با استفاده از مدل­ رگرسیونی توانی روابط آلومتریک محاسبه شد. براساس نتایج، متوسط زی­تودة برگ برودار، مازودار و وی­ول به­ترتیب 1/282، 3/216 و 3/152 کیلوگرم در هکتار و متوسط اندوختة کربن برگ سه گونة فوق نیز به­ترتیب 2/140، 3/107 و 6/75 کیلوگرم برآورد شد. همچنین در دو گونة برودار و مازودار مدل رگرسیونی بر مبنای متغیر مستقل قطر برابر سینه و در وی­ول بر مبنای متغیر مستقل قطر متوسط تاج به­عنوان بهترین مدل انتخاب شدند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Allometric equations of leaf biomass and carbon stocks of oaks in National Botanical Garden of Iran

چکیده [English]

This research was carried out in Zagros Collection of National Botanical Garden of Iran, with an area of 3.2 ha. The objective of this research was to calculate the best allometric models for estimation of leaf biomass and carbon stock of oak species (Quercus brantii, Q. infectoria & Q. libani). Furthermore, we estimate the leaf carbon sequestration in studied species. For each species, 15 sample trees were selected, numbered and their quantitative variables measured. The leaves of a sector of the tree crown were picked off and after weighting, their dry weight were measured in laboratory. Enough quantity of leaves was burned in electrical kiln to calculate the carbon storage. Finally, amount of atmosphere CO2 absorption was determined and allometric regressions were calculated using power regression model. Based on results, the mean of leaf biomass for Q. brantii, Q. infectoria & Q. libani were 282.1, 216.3 and 152.3 kg per hectare, respectively. In adition, the mean of leaf carbon stocks were 140.2, 107.3 and 75.6 kg per hectare, respectively. The best power regression model for Q. brantii and Q. infectoria was resulted from DBH variable, while the mean of crown diameter had the main role in Q. libani.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allometry
  • National Botanical Garden of Iran
  • oak
  • leaf biomass
  • Carbon sequestration

آلومتری زی­توده و ذخیرة کربن برگ بلوط­های باغ گیاه­شناسی ملی ایران 

پریسا پناهی*،1، مهدی پورهاشمی2 و مریم حسنی­نژاد1

1 تهران،  مؤسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور، بخش تحقیقات گیاه­شناسی

2 تهران، مؤسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور، بخش تحقیقات جنگل

تاریخ دریافت: 23/3/91               تاریخ پذیرش: 9/8/91

چکیده

این پژوهش در قطعة زاگرس باغ گیاه­شناسی ملی ایران با مساحت 2/3 هکتار و با هدف تعیین معادلات آلومتریک برای برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ سه گونة برودار (Quercus brantii)، مازودار (Q. infectoria) و وی­ول (Q. libani) انجام شد. همچنین میزان کربن ترسیب­شده در برگ سه گونة فوق محاسبه شد. ابتدا با استفاده از روش نمونه­برداری طبقه­ای تصادفی از هر گونه 15 درخت انتخاب، شماره­گذاری و فاکتورهای کمی آنها اندازه­گیری شد. سپس برگ­های یک قطاع 45 درجة تاج جمع­آوری، توزین (وزن تر) و پس از خشک کردن در داخل آون مجدداً وزن (وزن خشک) شدند. پس از سوزاندن مقدار کافی از برگ­های خشک­شده در کورة الکتریکی و توزین خاکستر، وزن مواد آلی برگ و مقدار کربن برگ­ها بدست آمد. همچنین میزان دی­اکسید کربن جذب شده از جو توسط برگ­ها تعیین و با استفاده از مدل­ رگرسیونی توانی روابط آلومتریک محاسبه شد. براساس نتایج، متوسط زی­تودة برگ برودار، مازودار و وی­ول به­ترتیب 1/282، 3/216 و 3/152 کیلوگرم در هکتار و متوسط اندوختة کربن برگ سه گونة فوق نیز به­ترتیب 2/140، 3/107 و 6/75 کیلوگرم برآورد شد. همچنین در دو گونة برودار و مازودار مدل رگرسیونی بر مبنای متغیر مستقل قطر برابر سینه و در وی­ول بر مبنای متغیر مستقل قطر متوسط تاج به­عنوان بهترین مدل انتخاب شدند.

واژه­های کلیدی: آلومتری، باغ گیاه­شناسی ملی ایران، بلوط، زی­تودة برگ، ترسیب کربن.

* نویسنده مسئول، تلفن: 5-44580282-021 ، پست الکترونیکی: Panahi@rifr-ac.ir

مقدمه

 

امروزه استفاده از روابط آلومتریک که به توصیف تغییرات یک ویژگی براساس یک ویژگی دیگر می­پردازند (35 و 39) کاربرد فراوانی در علوم مختلف دارد. یکی از مهم­ترین کاربردهای معادلات آلومتریک که در پژوهش­های متعددی (16، 36 و 42) بکار برده شده است، برآورد زی­توده و ذخیرة کربن اندام­های مختلف گیاهان (برگ، شاخه، ساقه و ریشه) است که طی آن سعی می­شود با اندازه­گیری متغیرهای کمی درخت مانند قطر برابر سینه که به­سادگی اندازه­گیری می­شوند و تعیین مدل رگرسیونی مناسب، زی­توده و ذخیرة کربن این اندام­ها که اندازه­گیری مستقیم آنها بسیار وقت­گیر، پرهزینه و مخرب است، برآورد شود به­طوری­که بتوان این مدل را برای سایر درختان گونة موردنظر در منطقة موردمطالعه و همچنین در سال­های آینده استفاده نمود. دراین­صورت با اندازه­گیری تعدادی درخت نمونه و تعیین معادلات آلومتریک و تعمیم نتایج می­توان از اندازه­گیری مستقیم زی­توده و ذخیرة کربن سایر درختان که باعث تخریب آنها نیز می­شود، جلوگیری نمود. زی­توده و ذخیرة کربن از ویژگی­های مهم درختان به­شمار می­آیند و نقش مهمی در فرآیندهای بیولوژیک و فیزیولوژیک گیاهان دارند. اهمیت کربن ترسیب­شده در گیاهان ناشی از افزایش دما و گرم شدن کرة زمین به­دلیل انتشار گازهای گلخانه­ای­ است که امروزه یکی از چالش­های اساسی انسان در مسیر توسعة پایدار می­باشد (18). دی­اکسیدکربن مهم­ترین گاز گلخانه­ای است (33)، به­طوری­که حدود نیمی از سهم گرم شدن گلخانه­ای زمین مربوط به این گاز می­باشد (40 و 41). ترسیب کربن توسط برگ گیاهان طی فرآیند فتوسنتز و استفاده از کربن آن برای ساخت زی­توده که شامل برگ، ریشه، ساقه و میوه است، ارزان­ترین و ساده­ترین راهکار ممکن برای کاهش مقدار این گاز در جو می­باشد (11). از آنجایی­که پوشش­های گیاهی با بافت چوبی از توان ترسیب کربن بیشتری برخوردارند (12)، بنابراین جنگل­ها نقش مهمی در ذخیرة طبیعی کربن در مقیاس جهانی دارند (22)، تا آنجا که 80 درصد زی­تودة روی زمین و 40 درصد زی­تودة زیرزمین را اکوسیستم­های خشکی تشکیل می­دهند (9). هر چند سهم زی­تودة برگ در مقایسه با سایر اندام­های درخت کمتر می­باشد (1 و 21) اما در بین اندام­های مختلف درختان، نقش زی­تودة برگ به­دلیل محل انجام عمل فتوسنتز و تولید مادة آلی و همچنین برگشت سالانة عناصر به جریان چرخة زیستی مواد بین بخش زنده و غیرزندة اکوسیستم از اولویت زیادی برخوردار است (20 و 43). برآورد زی­توده کاربردهای فراوانی در جنگل دارد. به­عنوان مثال زی­توده در ارزیابی اندوخته و نوسانات برخی عناصر بیوشیمیایی و مقدار انرژی اولیة جنگل (32) کارآیی دارد. همچنین زی­توده متغیر کلیدی در بسیاری از مدل­های اکولوژیک و اکوفیزیولوژیک می­باشد (16، 30 و 31).

جنگل­های شهری یکی از باارزش­ترین اکوسیستم­های جنگلی هستند که به­دلیل ارتباط مستقیم با انسان و نیز کارکردهای متنوع خود از قبیل زیبایی منظر، ترسیب کربن جو، کاهش انواع آلودگی­ها، تولید اکسیژن و تلطیف هوا ارزش قابل­توجهی دارند (3 و 8) و باغ­های گیاه­شناسی که معمولاً از تراکم و تنوع قابل­ملاحظه­ای از گیاهان علفی و چوبی (درختی، درختچه­ای و بوته­ای) تشکیل شده­اند، از مهم­ترین جنگل­های شهری محسوب می­شوند. کارکرد    باغ­های گیاه­شناسی در کاهش دی­اکسید کربن جو موقعی بیشتر می­شود که در داخل یا اطراف شهرهای بزرگ و صنعتی احداث شوند. باغ گیاه­شناسی ملی ایران با مساحت 145 هکتار و دارابودن کلکسیون­های مختلف جنگلی و غیرجنگلی بومی و غیربومی از این ویژگی برخوردار بوده و به­دلیل نزدیکی با شهر تهران نقش مهمی در کاهش آلودگی هوای این شهر دارد. سابقة احداث این باغ عظیم که در 5 کیلومتری غرب تهران و در موسسة تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور واقع شده است، به سال 1347 برمی­گردد (2 و 6). از ابتدای تأسیس باغ به­تدریج گونه­های مختلف درختی،   درختچه­ای و علفی از نقاط مختلف کشور و جهان جمع­آوری و براساس یک برنامة مدون در رویشگاه­های مختلف آن کاشته شده­اند به­طوری­که برخی از درختان موجود در باغ امروزه سنی بیشتر از 30 سال دارند (4). در یک تقسیم­بندی کلی باغ به دو بخش جنگلی و غیرجنگلی تقسیم می­شود و قطعة زاگرس که موضوع این پژوهش می­باشد، جزو کلکسیون­های جنگلی باغ محسوب می­شود. ازجمله مهم­ترین گونه­های درختی موجود در قطعة زاگرس، بلوط­های بومی غرب کشور شامل برودار یا بلوط ایرانی، مازودار و وی­ول می­باشند که طی سالیان گذشته به این قطعه منتقل و کاشته  شده­اند، به­طوری­که پس از گذشت بیش از دو دهه به­خوبی در شرایط آب و هوایی تهران سازگار شده و به­سهولت تجدیدحیات می­کنند. هدف این پژوهش تعیین روابط آلومتریک برآورد زی­توده و ذخیرة کربن برگ گونه­های مذکور با استفاده از متغیرهای کمی درخت است که اندازه­گیری آنها آسان و کم­هزینه است.

باتوجه به اینکه برای تعیین معادلات آلومتریک زی­توده و ذخیرة کربن اندام­های مختلف درختان برای یکبار نیاز به اندازه­گیری مستقیم می­باشد که قبلاً به مشکلات آن اشاره شد، در داخل کشور استقرار معادلات آلومتریک با هدف موضوع پژوهش پیش­رو در تحقیقات محدودی مدنظر بوده است. در پژوهش­های انجام­شدة داخلی، معادلات آلومتریک برگ دو گونة بلوط ایرانی و بنه (Pistacia atlantica) در جنگل­های یاسوج محاسبه شد که براساس نتایج این پژوهش در گونة بنه متغیر قطر برابر سینه و در گونة بلوط ایرانی ترکیبی از متغیرهای قطر بزرگ و کوچک تاج و ارتفاع کل درخت نسبت به سایر متغیرها از درجة اهمیت بیشتری برخوردار بودند (10). همچنین روابط آلومتریک برآورد زی­توده و ذخیرة کربن برگ بنه در باغ گیاه­شناسی ملی ایران مورد بررسی قرار گرفت (5) و در پژوهش دیگری این معادلات برای برآورد زی­تودة روی زمین همین گونه در پارک ملی خجیر تعیین شدند (9). برخلاف محدودیت منابع داخلی، در منابع خارجی پژوهش­های متعددی در این زمینه انجام شده است. به­عنوان مثال روابط آلومتریک برآورد زی­توده و شاخص سطح برگ گونة Kandelia candel در جنگل­های مانگرو ژاپن (29)، روابط آلومتریک برای برآورد زی­تودة 10 گونة درختی در جنگل­های معتدلة چین (44) و روابط آلومتریک زی­تودة روی زمین گونه­های مانگرو در کشور برزیل (26) را می­توان ذکر کرد. در پژوهش دیگری نیز روابط آلومتریک برای برآورد زی­توده و مواد غذایی برگ گونة Avicennia germinans در مانگروهای مکزیک محاسبه شد (27) و ویژگی­های معادلات آلومتریک خطی و غیرخطی و نحوة انتخاب معادلة مناسب برای برآورد زی­تودة جنگل نیز در پژوهش دیگری بررسی شد (24).

مواد و روشها

برای اجرای این پژوهش که در سال 1390 انجام شد، سه گونه از بلوط­های بومی جنگل­های طبیعی زاگرس به نام­های برودار، مازودار و وی­ول که از مدتها قبل در قطعة زاگرس باغ گیاه­شناسی ملی ایران با مساحت 2/3 هکتار (شکل­های 1 و 2) کاشته شده­ بودند، درنظر گرفته شد. ابتدا دامنة پراکنش قطری هر سه گونه مشخص شد و با استفاده از روش نمونه­برداری طبقه­ای تصادفی از هر گونه 15 درخت انتخاب شد، به­طوری­که در هر طبقة قطری 5 سانتی­متری حداقل 2 درخت اندازه­گیری شود. درختان نمونه شماره­گذاری و فاکتورهای کمی آنها شامل قطر برابر سینه، ارتفاع کل درخت، طول تاج و دو قطر بزرگ و کوچک تاج اندازه­گیری شد. برآورد زی­تودة برگ به­صورت مستقیم با چیدن کلیة برگ­های یک قطاع 45 درجه از تاج هر درخت نمونه انجام شد و برای اینکه خطای آماربرداری از بین برود، جمع­آوری برگ­ها از یک درخت به درخت دیگر به­صورت سیستماتیک صورت پذیرفت (5 و 10). برگ­های جمع­آوری شده با استفاده از ترازوی دیجیتالی توزین شده (وزن تر)، سپس به آزمایشگاه منتقل شده و به‌مدت 48 ساعت در دمای 65 درجه سانتیگراد در داخل آون قرار داده شدند (5، 10 و 11). سپس برگ­ها خارج شده‌ و به‌مدت 30 الی 45 دقیقه در دسیکاتور قرار گرفتند تا خشک شوند و بار دیگر وزن شدند (وزن خشک). اعداد بدست آمده از یک چهارم سطح تاج تبدیل به کل (ضرب در 4) شدند. درصد کربن آلی از روش احتراق خشک با جریان هوا در کورة الکتریکی (1، 23 و 25) محاسبه شد. برای محاسبة درصد کربن آلی از برگ­های خشک هر درخت به­مقدار کافی جدا شد و به­مدت 3 ساعت در دمای 450 درجة سانتی­گراد در داخل کوره قرار داده شدند (1، 5 و 12). وزن خاکستر نمونه­ها پس از سرد شدن در دسیکاتور اندازه­گیری شد. در این روش کاهش وزن حاصل از احتراق، مقدار مادة آلی را نشان می­دهد که معمولاً 50 درصد آن به­عنوان کربن در نظر گرفته می­شود (13 و 28). نتایج به­دست­آمده از میزان ذخیرة کربن برگ به کل درخت تعمیم داده شد.

تحلیل آماری داده­ها: فرض نرمال بودن داده­ها با استفاده از آزمون کولموگروف- سمیرنوف انجام شد و مشخص شد که متغیرهای موردبررسی نرمال هستند، بنابراین به­کمک متغیرهای اندازه­گیری شده، معادلات رگرسیونی براساس حداقل مربعات برازش داده شد. با توجه به اینکه عمدتاً در معادلات آلومتریک برآورد زی­توده و اندوختة کربن از مدل رگرسیونی توانی با معادلة y = b0xb1 (که در آن y و x به­ترتیب متغیر‌های وابسته و مستقل و b0 و b1 ضرایب رگرسیون هستند) استفاده می­شود (15 و 19)، در این پژوهش نیز از مدل توانی استفاده شد. اعتبارسنجی مدل­ها با استفاده از شاخص­های ضریب تبیین، انحراف­معیار مدل برازش­یافته، تحلیل واریانس رگرسیون، آزمون t ضریب­های مدل و تبعیت توزیع مقادیر باقیمانده­ها از توزیع نرمال انجام شد (9 و 34). کلیة محاسبات و تحلیل آماری داده­ها در محیط نرم­افزارهای Excel و SPSS انجام شد.

 

 

 

 

 

 


                                                                                                     شکل 2-  نقشة قطعة زاگرس 

 

                  شکل 1- نقشة باغ گیاه­شناسی ملی ایران


نتایج

بیشینه، متوسط و کمینة زی­توده، اندوختة کربن و مقدار جذب CO2 از جو توسط برگ هر سه گونه در شکل 3 ارائه شده است. با توجه به اینکه هر سه گونه فقط در قطعة زاگرس باغ پراکنش دارند، تعداد آنها در داخل قطعه شمارش شد و با توجه به مساحت قطعه (2/3 هکتار) تعداد در واحد سطح (هکتار) آنها مشخص شد. سپس با در نظر گرفتن اندازه­های متوسط زی­توده، اندوختة کربن و مقدار جذب CO2 از جو (شکل 3)، محاسبات مربوط به اندازة زی­توده، ذخیرة کربن و مقدار جذب CO2 از جو توسط برگ هر سه گونه در واحد سطح و در کل قطعه انجام شد (جدول 1).

نتیجة برازش متغیرهای مختلف برای برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ نشان داد که در دو گونة برودار و مازودار متغیر قطر برابر سینه و در گونة وی­ول متغیر قطر متوسط تاج از نظر شاخص­های مدل­سازی نتایج بهتری را به­همراه داشته و سهم بیشتری از زی­توده و اندوختة کربن برگ را توجیه می­کردند. ضریب تبیین مدل­های برآوردکنندة زی­توده و اندوختة کربن برگ گونه­های برودار، مازودار و وی­ول به­ترتیب 8/0، 67/0 و 63/0 بود (شکل 4). در هر سه گونه تلحیل واریانس مدل و آزمون t برای بررسی معنی­دار بودن ضریب­های مدل، نتایج معنی­داری داشتند (جدول 2).

بحث

بررسی معادلات آلومتریک برای برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ در این پژوهش به­خوبی بیانگر استقرار این نوع معادلات درمورد سه گونة برودار، مازودار و وی­ول در قطعة زاگرس باغ گیاه­شناسی ملی ایران بود، به­طوری­که در دو گونة برودار و مازودار متغیر مستقل قطر برابر سینه و در گونة  وی­ول  متغیر  مستقل  قطر  متوسط  تاج  به­خوبی

برآوردکنندة زی­توده و ذخیرة کربن برگ بودند.  


 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


شکل 3- بیشینه، متوسط و کمینة زی­توده، اندوختة کربن و مقدار جذب  CO2از جو توسط برگ گونه­های بلوط

جدول 1- اندازة زی­توده، اندوختة کربن و مقدار جذب CO2 از جو توسط برگ گونه­های بلوط در واحد سطح و در کل قطعة زاگرس

گونه

تعداد در هکتار

زی­تودة برگ در هکتار (کیلوگرم)

ذخیرة کربن برگ در هکتار (کیلوگرم)

مقدار جذب CO2 از جو در هکتار (کیلوگرم)

زی­تودة برگ در کل قطعه (کیلوگرم)

ذخیرة کربن برگ در کل قطعه (کیلوگرم)

مقدار جذب CO2 از جو در کل قطعه (کیلوگرم)

برودار

4/58

1/282

2/140

9/513

6/902

6/448

5/1644

مازودار

3/30

3/216

3/107

3/393

2/692

4/343

6/1258

وی­ول

35

3/152

6/75

9/276

4/487

9/241

1/886

 

                 
     
   
 
 
   
 
     
       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


شکل 4- ابر نقاط و مدل رگرسیونی توانی برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ بلوط­های موردمطالعه

 

جدول 2- نتیجة تحلیل رگرسیون غیرخطی برای تعیین مدل برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ بلوط­های موردمطالعه

گونه

متغیر وابسته

متغیر مستقل

معادله

ضریب تبیین تطبیق­یافته

F

سطح معنی 

­داری مدل

انحراف­معیار مدل

سطح معنی­داری ضریب­ها

متغیر مستقل

مقدار ثابت

برودار

زی­تودة برگ (کیلوگرم)

قطر برابر سینه (سانتی­متر)

Y = 0.2218 X 1.0477

81/0

65/45

٭٭٭

21/0

٭٭٭

٭

مازودار

قطر برابر سینه (سانتی­متر)

Y = 0.3282 X 1.0468

67/0

03/22

٭٭٭

30/0

٭٭٭

ns

وی­ول

متوسط قطر تاج (متر)

Y = 0.8727 X 1.172

63/0

35/18

٭٭٭

33/0

٭٭٭

٭

برودار

اندوختة کربن برگ (کیلوگرم)

قطر برابر سینه (سانتی­متر)

Y = 0.1103 X 1.0468

80/0

96/44

٭٭٭

21/0

٭٭٭

٭

مازودار

قطر برابر سینه (سانتی­متر)

Y = 0.1636 X 1.0973

67/0

97/21

٭٭٭

29/0

٭٭٭

ns

وی­ول

متوسط قطر تاج (متر)

Y = 0.4255 X 1.1847

63/0

69/18

٭٭٭

33/0

٭٭٭

٭

توضیحات: F: آمارة تحلیل واریانس، ٭٭٭ معنی­داری در سطح 001/0 خطا ،٭ معنی­داری در سطح 05/0 خطا، ns عدم معنی­داری

 

 

مقادیر ضریب تبیین به­دست­آمده به­خصوص در گونة برودار (81/0 و 8/0 به­ترتیب برای معادلة آلومتریک زی­توده و ذخیرة کربن برگ) این موضوع را تأیید می­نماید. هرچند در این پژوهش برای طراحی مدل­های آلومتریک از روش نمونه­برداری تخریبی برگ استفاده شد و به­ناچار برگ­های حجم مشخصی از تاج درختان نمونه جمع­آوری شد، اما با معادلات آلومتریک محاسبه­شده به­راحتی می­توان برای سایر درختان گونه­های موردمطالعه در داخل باغ و همچنین در سال­های آینده بدون نیاز به نمونه­برداری تخریبی، برآورد قابل­قبولی از زی­توده و اندوختة کربن برگ و نقش این اندام در جذب دی­اکسیدکربن جو داشت، بنابراین معادلات آلومتریک به­دست­آمده امکان پایش درازمدت متغیرهای اکولوژیک فوق را در مدت زمان طولانی و دستیابی به یکی از اهداف باغ­های گیاه­شناسی که نقش و تأثیر آنها در کاهش آلاینده­های جو (به­خصوص دی­اکسیدکربن) می­باشد، میسر می­سازد. 

با توجه به دشواری اندازه­گیری مستقیم متغیرهای اکولوژیک فوق در درختان، انجام تحقیقاتی همانند پژوهش پیش­رو که منجر به ارائة مدل­های آلومتریک ساده برای برآورد متغیرهای اکولوژیکی مختلف در گونه­های گیاهی می­شود، از اهمیت فراوانی برخوردار است. در پژوهش مشابهی پس از محاسبة معادلات آلومتریک برآورد زی­تودة برگ دو گونة بلوط ایرانی و بنه در جنگل­های یاسوج نتیجه­گیری شد که در بنه متغیر قطر برابر سینه و در بلوط ایرانی ترکیبی از متغیرهای قطر بزرگ و کوچک تاج و ارتفاع کل درخت نسبت به سایر متغیرها از درجة اهمیت بیشتری برخوردار بودند (10). در پژوهش پیش­رو نیز در مورد برودار (بلوط ایرانی) مدل رگرسیونی محاسبه­شده با استفاده از متغیر قطر برابر سینه به­دست آمد که با نتایج پژوهش اشاره­شده همخوانی دارد. همچنین برای گونة وی­ول نیز مهم­ترین متغیر مستقل قطر متوسط تاج بود که در پژوهش اشاره­شده (10) در معادلة آلومتریک محاسبه­شده برای بلوط ایرانی، این متغیر نقش داشت. نکتة قابل توجه در مورد پژوهش اشاره­شده اینست که در استقرار معادلات آلومتریک از ترکیب متغیرهای کمی و تحلیل آنها با استفاده از روش رگرسیون چندمتغیره استفاده شده است، اما در پژوهش پیش­رو سعی شد از مدل رگرسیونی تک­متغیرة توانی استفاده شود. درمورد استفاده از مدل­های آلومتریک چندمتغیره ذکر این نکته ضروریست که عمدتاً در پژوهش­های مربوط به زی­توده، همبستگی بین متغیرهای کمی موردبررسی زیاد است و افزودن آنها به مدل اطلاعات مفید بیشتری را به­همراه ندارد، بلکه فقط مدل را پیچیده­تر خواهد نمود. این درحالیست که امروزه در استقرار معادلات آلومتریک زی­توده و اندوختة کربن در تمام نقاط دنیا سعی می­شود مدل­های رگرسیونی ساده (تک­متغیره) مورداستفاده قرار گیرند (به­عنوان مثال منابع 14، 15، 19 و 23). علاوه­براین در معادلات آلومتریک چندمتغیره اگر متغیرها همبستگی داشته باشند، همخطی چندجانبه بوجود می­آید که باعث ناپایداری ضرایب شده و توزیع باقیمانده­ها را با مشکل مواجه می‌کند. در داخل کشور نیز برای برآورد زی­توده و اندوختة کربن برگ بنه در باغ گیاه­شناسی ملی ایران با استفاده از متغیر مستقل قطر متوسط تاج، دو رابطة خطی به­ترتیب با ضریب تبیین 62/0 و 6/0 محاسبه شد (5). همچنین به­کمک متغیر مستقل قطر تاج، معادلات آلومتریک مناسبی (با ضریب تبیین 93/0) برای برآورد زی­تودة روی زمین بنه در پارک ملی خجیر محاسبه شد (9). در هر دو پژوهش فوق از معادلات سادة تک­متغیره استفاده شده است و نتایج آنها درمورد نقش متغیر مستقل قطر تاج در استقرار معادلات آلومتریک با نتایج پژوهش پیش­رو مطابقت دارد. در بسیاری از مطالعات خارجی نیز مدل­های رگرسیونی برآورد زی­توده و اندوختة کربن اندام­های مختلف درختان به­کمک متغیرهای قطر برابر سینه یا قطر متوسط تاج محاسبه شده است (به­عنوان مثال منابع 19، 23، 37 و 38) که مشابه با نتایج پژوهش حاضر می باشد.

در بخش دیگری از این پژوهش متوسط زی­تودة برگ درختان برودار، مازودار و وی­ول به­ترتیب 1/282، 3/216 و 3/152 کیلوگرم در هکتار برآورد شد، درحالی­که زی­تودة برگ درختان برودار و بنه در جنگل­های یاسوج به­ترتیب 3/1317 و 2/57 کیلوگرم در هکتار (10) و برای درختان بنة باغ گیاه­شناسی ملی ایران 4/69 کیلوگرم در هکتار برآورد شد (5). علت تفاوت در مقادیر برآوردشده مربوط به تفاوت متغیرهای کمی درختان نمونه و همچنین فراوانی درختان نمونه در مناطق موردمطالعه می باشد. در جنگل­های یاسوج متوسط قطر برابر سینه، متوسط قطر تاج و تعداد در هکتار درختان برودار به­ترتیب 9/28 سانتی­متر، 63/6 متر و 9/89 بوده است، درحالی­که در پژوهش پیش­رو مقدار متناظر متغیرهای فوق برای برودار در باغ گیاه شناسی به­ترتیب 7/16 سانتی­متر، 5/4 و 4/58 بود که در همة موارد کمتر می­باشد. متوسط زی­تودة برگ درختان شاخه­زاد 14 سالة اوری (Q. macranthera) در جنگل اندبیل خلخال در درصدهای مختلف تاج­پوشش شامل کمتر از 5 درصد، بین 5 تا 25 درصد و بین 25 تا 50 درصد نیز به­ترتیب معادل 132، 702 و 994 کیلوگرم در هکتار برآورد شد (7) که در تاج­پوشش­های بیشتر از 5 درصد، مقدار زی­توده بیشتر از پژوهش حاضر بوده است. در مطالعات خارجی نیز زی­تودة روی زمین (برگ، شاخه و ساقه) جنگلکاری­های 8 و 9 سالة گونة Eucalyptus grandis در اندونزی به­ترتیب 89/81 و 84/129 تن در هکتار و ذخیرة کربن اندام­های فوق را به­ترتیب 43/39 و 84/62 تن در هکتار برآورد شد (37). همچنین زی­تودة برگ 12 درخت از سه گونة متعلق به جنگل­های بارانی کشور کنگو شامل Gilbertiodendron dewevrei، Autranella congolensis و Drypetes likwa بین 8/1 تا 5/120 کیلوگرم محاسبه شد (17). از سوی دیگر در پژوهش حاضر متوسط ذخیرة کربن برگ سه گونه بلوط موردمطالعه به­ترتیب 2/140، 3/107 و 6/75 کیلوگرم در هکتار برآورد شد که از مقدار متناظر آن (2/26 کیلوگرم در هکتار) برای گونة بنه در باغ گیاه­شناسی ملی ایران بیشتر بود. همچنین با توجه به نتایج بدست­آمده مشخص شد که در حال حاضر سه گونه بلوط موجود در قطعة زاگرس باغ گیاه­شناسی قادرند سالانه حدود 1033 کیلوگرم کربن را در برگ­های خود ترسیب نمایند و برای ترسیب این مقدار کربن درمجموع 79/3 تن دی­اکسید کربن را جذب می­نمایند، بنابراین این باغ با دارابودن گونه­های درختی متنوع دیگرکه برخی از آنها ابعاد قابل­ملاحظه­ای نیز دارند، می­تواند تأثیر مهمی در پالایش هوای تهران داشته باشد که باید به این مهم توجه خاصی داشت. ارزشگذاری اقتصادی این کارکرد مهم باغ­های گیاه­شناسی ارزش­های واقعی آنها را بهتر نمایان خواهد ساخت.

سپاسگزاری

این تحقیق با استفاده از اعتبارات و امکانات مؤسسة تحقیقات جنگلها و مراتع کشور انجام شده است که بدینوسیله از مسئولین ذیربط سپاسگزاری می­شود. همچنین در برداشت­های زمینی و فعالیت­های آزمایشگاهی این پژوهش آقایان دکتر متینی­زاده، مهندس خوشنویس، جیلان آذرسا، خانم مهندس علیزاده و تعدادی از پرسنل باغ گیاه­شناسی ملی ایران همکاری داشتند که از همگی آنان قدردانی می­شود. 

1- بردبار، ک.، 1383. بررسی توان ذخیرة کربن در جنگلکاری­های اکالیپتوس و آکاسیای استان فارس. رسالة دکتری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، 158 صفحه.

2- بی­نام، 1390. باغ گیاه­شناسی ملی ایران. انتشارات مؤسسة تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، تهران، 63 صفحه.

3- پناهی، پ.، زبیری، م.، حسینی، س.م. و مخدوم، م.، 1382. تعیین مناسب­ترین روش آماربرداری در جنگلداری شهری. مجلة منابع طبیعی ایران، 56(3): 200-191

4- پناهی، پ.، 1386. بررسی کمی و کیفی قطعة خزر باغ گیاه­شناسی ملی ایران در راستای مدیریت بهینة آن. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی مؤسسة تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور، تهران، 78 صفحه.

5- پناهی، پ.، پورهاشمی، م. و حسنی­نژاد، م.، 1390. برآورد زیتوده و ذخیرة کربن برگ گونة بنه در باغ گیاه­شناسی ملی ایران، مجلة جنگل ایران، 3(1): 12-1

6- جلیلی، ع. و جم­زاد، ز.، 1388. تجربة راهبردی در طراحی منظر و فضای سبز در ایران (برداشتی از باغ گیاه­شناسی ملی ایران). انتشارات مؤسسة تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، تهران، 406 صفحه.

7- خادمی، ا.، بابایی­کفایی، س. و متاجی، ا.، 1388. بررسی مقدار زیتوده و ارتباط آن با عوامل فیزیوگرافی و خاک در جنگل­های شاخه­زاد بلوط (مطالعة موردی: جنگل­های منطقة اندبیل خلخال). مجلة جنگل ایران، 1(1): 67-57

8- خلدبرین، ع.، 1374. فضای سبز، جنگلداری شهری- تغییر دیدگاه­ها، فصلنامة فضای سبز، 3(9 و 10): 43-40

9- سهرابی، ه. و شیروانی، ا.، 1391. معادلات آلومتریک برای برآورد زی­تودة روی زمین بنه (Pistacia atlantica var. mutica) در پارک ملی خجیر. مجلة جنگل ایران، 4(1): 64-55

10- عدل، حمید رضا، 1386. برآورد بیوماس برگ و شاخص سطح برگ دو گونة عمده در جنگل­های یاسوج. تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 15(4): 426-417

11- فروزه، م.ر.، 1385. بررسی ترسیب کربن خاک و زی­تودة سرپای گونه­های بوته­ای غالب در منطقة پخش سیلاب گربایگان فسا. پایان­نامة کارشناسی­ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 103 صفحه.

12- فروزه، م.ر، حشمتی، غ.ع.، قنبریان، غ.ع. و مصباح، س.ح.، 1387. مقایسة توان ترسیب کربن سه گونة بوته­ای گل آفتابی، سیاه­گینه و درمنة دشتی در مراتع خشک ایران (مطالعة موردی: دشت گربایگان فسا)، محیط­شناسی، 46: 72-65.

 

13- Brown, S., 1986. Estimating biomass and biomass change of tropical forests: a primer. FAO Forestry Paper 134. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.

14- Castro, I., Casado, M.A., Ramírez-Sanz, L., De Miguel, J.M., Costa, M. and Díaz, F., 1996. Fanciones de estimación de la biomasa aérea de varias species del matorral mediterráneo del centro de la península Ibérica. Orsis, 11: 107-116.

15 - Causton, D.R., 1985. Biometrical, structural and physiological relationships among tree parts. In: Cannell, M.G.R. and Jackson, J.E (eds.), Attributes of trees as crop plants. Institute of Terrestrial Ecology, Great Britain, pp: 137–159.

16- Chave, J., Andalo, C., Brown, S., Cairns, M.A., Chambers, J.Q., Eamus, D., Fölster, H., Fromard, F., Higuchi, N., Kira, T., Lescure, J.P., Nelson, B.W., Ogawa, H., Puig, H., Riéra, B. and Yamakura, T., 2005. Tree allometry and improved estimation of carbon stocks and balance in tropical forests. Oecologia, 145: 87-99.

17- Ebuy, J., Lokombe, J.P., Ponette, Q., Sonwa, D. and Picard, N., 2011. Allometric equation for predicting abouveground biomass of three tree species. Journal of Tropical Forest Science, 23(2): 125-132.

18- Gheorghi, I.F., Biriş, I.A. and Valcu, C.M. 2010. Efficiency of different forest types in carbon storage depends on their internal structure. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 79(4): 325-332.

19- Fownes, J.H. and Harrington, R.A., 1992. Allometry of woody biomass and leaf area in five tropical multipurpose trees. Journal of Tropical Forest Science, 4(4): 317-330.

20- Geng, Y.B., Dong, Y.S. and Meng, W.Q., 2000. Progress of terrestrial carbon cycle studies. Advance in Earth Science, 19: 297-306.

21- INDUFOR, 2002. Assessing Forest Based carbon sinks in the Kyoto protocol Forest Management and Carbon sequestration. Discussion paper, 115 pp.

22- Komiyama, A., Poungparn, S. and Kato, S., 2005. Common allometric equations for estimating the tree weight of mangroves. Journal of Tropical Ecology, 21:471-477.

23- Losi, C.J., Siccama, T.G., Condit, R. and Morales, J.E., 2003. Analysis of alternative methods for estimating carbon stock in young tropical plantations. Forest Ecology and Management, 184: 355-368.

24- Mascaro, j., Litton, C.M., Hughes, R.F., Uowolo, A. and Schnitzer, S.A., 2011. Minimizing Bias in Biomass Allometry: Model Selection and Log-Transformation of Data. Biotropica, 43(6): 649-653.

25- McDicken, K.G., 1997. A guide to monitoring carbon storage in forestry and agro-forestry projects. Winrock International Institute for Agricultural Development, Washington D.C, 357 pp.

26- Medeiros, T.C.C. and Sampaio, E.V.S.B., 2008. Allometry of aboveground biomasses in mangrove species in Itamaraca´, Pernambuco, Brazil. Wetlands Ecological Management, 16: 32-330.

27- Méndez-Alonzo, R., López-Portillo, J. and Rivera-Monroy, V.H., 2008. Latitudinal Variation in Leaf and Tree Traits of the Mangrove Avicennia germinans (Avicenniaceae) in the Central Region of the Gulf of Mexico. Biotropica, 40(4): 449-456.

28- Montagnini, F. and Porras, C., 1998. Evaluating the role of plantations as carbon sinks: an example of an integrative approach from the humid tropics. Environmental Management, 22(3): 459-470.

29- Nabiul Islam Khan, Md., Suwa, R. and Hagihara, A., 2005. Allometric relationships for estimating the aboveground phytomass and leaf area of mangrove Kandelia candel (L.) Druce trees in the Manko Wetland, Okinawa Island, Japan. Trees, 19: 266-272.

30- Návar, J., 2009a. Allometric equations for tree species and carbon stocks for forests of north western Mexico, Forest Ecology and Management, 257(2): 427-434.

31- Návar, J. 2009b. Biomass component equations for Latin American species and groups of species. Annals of Forest Science 66: 208-216.

32- Návar, J. 2010. Measurement and assessment methods of forest aboveground biomass: A literature review and the challenges ahead. In: Momba, M. and Bux, F. (eds.), Biomass, Sciyo, Croatia, pp. 202.

33- NAST (National Assessment Synthesis Team), 2000. US global change research program (USGCRP), climate change impacts on the United States: the potential consequences of climate variability and change. Overview Report, Cambridge University Press, New York.

34- Nelson, B.W., Mesquita, R., Periera, L.G., De Souza, S.G.A., Teixeira Batista, G. and Bovino Couto, L., 1999. Allometric regressions for improved estimate of secondary forest biomass in the central Amazon. Forest Ecology and management, 117: 149-167.

35- Niklas, K.J., 1994. Plant allometry: the scaling of form and process. University of Chicago Press, USA, 395 pp.

36- Ong, J.E., Gong, W.K. and Wong, C.H., 2004. Allometry and partitioning of the mangrove, Rhizophora apiculata. Forest Ecology and Management, 188: 395-408.

37- Onrizal, Kusmana, C., Mansor, M. and Hartono, R., 2010. Allometric biomass and carbon stock equations of planted Eucalyptus grandis in Toba Plateau, North Sumatra. International seminar research on plantation forests: challenges and opportunities, IPB International Convention Centre, Bogor, Indonesia, 6 pp.

38- Oyonarte, P.B. and Cerrillo, R.M.N., 2003. Aboveground phytomass models for major species in shrub ecosystems of western Andalisia, Investigación Agraria: Sistemas y Recursos Forestales, 12(3): 47-55.

39- Peters, R.H. 1983. The ecological implications of body size. Cambridge University Press, UK, 345 pp.

40- Petit, J.R., Jouzel, J., Raynaud, D., Barkov, N.I., Barnola, J.M., Basile, I., Bender, M., Chappellaz, J., Davis, M., Delaygue, G., Delmotte,M., Kotlyakov, V.M., Legrand, M.,  Lipenkov, V.Y., Lorius, C., PÉpin, L., Ritz, C., Saltzman, e. and Stievenard, M., 1999. Climate and atmospheric history of past 420000 years from the Vostock ice core, Antarctica, Nature, 399: 429-436.

41- Scott, N.A., Tate, K.R., Giltrap, D., Wilde, H.R. and Davis, M., 2000. Land-cover effects on soil carbon storage in New Zealand: A national monitoring system. Advances in Terrestrial Ecosystem Carbon Inventory, Measurements, and Monitoring Conference in Raleigh, North Carolina, 3-5 October, 231-240.

42- Smith, T.J. III, Whelan, K.R.T., 2006. Development of allometric relations for three mangroves for use in the Greater Everglades Ecosystem restoration. Wetlands Ecology and Management, 14: 4 09-419

43- Taiz, L. and Zeiger, E., 1998. Plant Physiology, 2nd Edition. Sinauer Associates, Inc., Massachusetts, 792 pp.

44- Wang, C., 2006. Biomass allometric equations for 10 co-occurring tree species in Chinese temperate forests. Forest Ecology and Management, 222: 9-16.