نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده منابع طبیعی-دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس-دانشکده منابع طبیعی

3 دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

به­منظور بررسی تأثیر فاکتور­های خاک روی تنوع زیستی گیاهی و گروه­های اکولوژیک گیاهی، 220 هکتار از جنگل­های جوزک-درکش خراسان شمالی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا 55 قطعه نمونه 20 ×20 متر برای برآورد پوشش گیاهی انتخاب شد. سپس 18 نمونه از لایه معدنی خاک (عمق­های 10-0 ،20-10 و 30-20 سانتی­متر) برداشت شد و اسیدیته، هدایت الکتریکی، ماده آلی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، بافت خاک، پتاسیم و نسبت کربن به نیتروژن اندازه­گیری شد. با روش تجزیه و تحلیل دو طرفه گونه‌های شاخص  TWINSPANگروه­های اکولوژیک گیاهی تعیین و منطقه به پنج واحد اکولوژیک,Cotoneaster integeryma (A)  ,Fraxinus excelsior (B)،Acer laetum (E) ,Carpinus betulus betulus (D) ,Prunus divaricata (C) تقسیم گردید. تجزیه و تحلیل واریانس یک­طرفه گروه­های اکولوژیک نشان داد که گروه­های مختلف، اختلاف معنی­داری (p<0.05) روی تنوع گونه­ای سیمپسون داشتند. نتایج آزمون دانکن آشکار ساخت که بیشترین تنوع گونه­ای به ترتیب به گروه­های اکولوژیک (‌E) و (B) و (D) تعلق داشت، در حالی که از لحاظ سایر شاخص­های تنوع زیستی تفاوتی بین گروه­های اکولوژیک دیده نشد. نتایج آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که افزایشpH  در عمق سوم خاک روی تنوع ­زیستی سیمپسون و غنای گونه­ای مارگالف تأثیر منفی داشت. مقدار ماده آلی و پتاسیم در عمق اول خاک روی تنوع­زیستی سیمپسون تأثیر مثبت داشت اما سایر مشخصه­های خاک تأثیری در شاخص­های تنوع زیستی نشان ندادند. از این تحقیق استنتاج می­شود که از میان فاکتور­های مؤثر، ماده ­آلی و پتاسیم خاک سطحی توانستند گروه‌های پنج­گانه اکولوژیک را در منطقه مورد مطالعه از یکدیگر تفکیک نمایند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Soil Properties on Plant Diversity of Ecological Groups in Reserved Forest of Northern Khorasan

نویسندگان [English]

  • Javad Jafari 1
  • masoud tabari 2
  • S. Mohsen Hosseini 3
  • Yahya Kooch 3

1 Faculty of Natural Resources,Tarbiat Modares University

3 Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University

چکیده [English]

In order to investigate the influence of soil factors on plant diversity and ecological groups in the Northern Khorasan Province, 220 hectares of Joezak-Darkesh forest was studied. At first, 55 sample plots 20 m x 20 m were selected for vegetation determination. Then, 18 samples from superficial layer of soil (depths of 0-10, 10-20 and 20-30 cm) were taken and electric conductivity, pH, organic matter (OC), total nitrogen, available phosphorus, soil texture, K and C: N ratio measured. The first ecological species groups using two-way analysis method of TWINSPAN was conducted and the study area to five different ecological units Cotoneaster integeryma (A), Fraxinus excelsior (B), Prunus divaricata (C), Carpinus betulus (D) and Acer laetum (E) was divided. Analysis of ecological species groups showed that different groups had significant difference (p <0.05) on Simpson diversity. Duncan’s test revealed that the highest species diversity allocated to E, B and D ecological groups, respectively. This is while that, in terms of other biodiversity indices, no significant differences was detected among the ecological. Pearson regression Analysis displayed that increased of pH in 3rd depth of soil had negative effect on the Simpson diversity index and Margalef species richness. The amount of OC and K in first soil depth had positive effect on the Simpson diversity. Other soil characteristics did not affect the diversity indices. From this research it can be deduced that among the affecting factors, OC and K of first soil depth separated five-fold ecological groups in the investigated site.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Joezak - Darkesh forest
  • species diversity
  • Richness
  • Hill Evenness
  • Berger - Parker Dominance

تأثیر فاکتورهای خاک روی تنوع زیستی گیاهی گروه گونه‌های اکولوژیک در جنگل حفاظت شده خراسان شمالی 

جواد جعفری، مسعود طبری کوچک­سرایی*، سید محسن حسینی و یحیی کوچ

نور، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگل‌داری

تاریخ دریافت: 24/9/91               تاریخ پذیرش: 14/4/92 

چکیده 

به­منظور بررسی تأثیر فاکتور­های خاک روی تنوع زیستی گیاهی و گروه­های اکولوژیک گیاهی، 220 هکتار از جنگل­های جوزک-درکش خراسان شمالی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا 55 قطعه نمونه 20 ×20 متر برای برآورد پوشش گیاهی انتخاب شد. سپس 18 نمونه از لایه معدنی خاک (عمق­های 10-0 ،20-10 و 30-20 سانتی­متر) برداشت شد و اسیدیته، هدایت الکتریکی، ماده آلی، نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، بافت خاک، پتاسیم و نسبت کربن به نیتروژن اندازه­گیری شد. با روش تجزیه و تحلیل دو طرفه گونه‌های شاخص  TWINSPANگروه­های اکولوژیک گیاهی تعیین و منطقه به پنج واحد اکولوژیک,Cotoneaster integeryma (A)  ,Fraxinus excelsior (B)،Acer laetum (E) ,Carpinus betulus betulus (D) ,Prunus divaricata (C) تقسیم گردید. تجزیه و تحلیل واریانس یک­طرفه گروه­های اکولوژیک نشان داد که گروه­های مختلف، اختلاف معنی­داری (p<0.05) روی تنوع گونه­ای سیمپسون داشتند. نتایج آزمون دانکن آشکار ساخت که بیشترین تنوع گونه­ای به ترتیب به گروه­های اکولوژیک (‌E) و (B) و (D) تعلق داشت، در حالی که از لحاظ سایر شاخص­های تنوع زیستی تفاوتی بین گروه­های اکولوژیک دیده نشد. نتایج آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که افزایشpH  در عمق سوم خاک روی تنوع ­زیستی سیمپسون و غنای گونه­ای مارگالف تأثیر منفی داشت. مقدار ماده آلی و پتاسیم در عمق اول خاک روی تنوع­زیستی سیمپسون تأثیر مثبت داشت اما سایر مشخصه­های خاک تأثیری در شاخص­های تنوع زیستی نشان ندادند. از این تحقیق استنتاج می­شود که از میان فاکتور­های مؤثر، ماده ­آلی و پتاسیم خاک سطحی توانستند گروه‌های پنج­گانه اکولوژیک را در منطقه مورد مطالعه از یکدیگر تفکیک نمایند. 

واژه‌های کلیدی: جنگل­های جوزک- درکش، تنوع گونه­ای، غنای گونه­ای، ویژگیهای خاک

* نویسنده مسئول، تلفن: 09112246250، پست الکترونیکی:  mtabari@modares.ac.ir

مقدمه

 

بررسی تنوع زیستی گونه­های گیاهی در مطالعات اکولوژیک از اهمیت ویژه­ای برخوردار است (12). در سرتاسر جهان نیاز فزاینده­ای به حفظ پایداری جنگل ها وجود دارد .نگرانی درباره تنگناهای اجتماعی و زیست محیطی مرتبط با پایداری جنگل مانند تغییر تنوع زیستی، شادابی و سلامت، تولید فراورده­های چوبی و غیر چوبی جنگل منجر به توافق و برنامه‌ریزی به منظور بهبود فعالیت­های مدیریتی جنگل شده است (16). استفاده بیش از ظرفیت رویشگاه، تغییرات شدید تنوع زیستی را به­همراه دارد، از این رو حفاظت از تنوع زیستی برای جنگل‌داری آینده یک وظیفه مهم خواهد بود (10) که در اکوسیستم­های جنگلی موجب مدیریت پایدار جنگل می­شود (22 و 29).

پوشش گیاهی هر منطقه بیان کننده خصوصیات رویشگاهی آن است که شاخص­های کیفیت رویشگاه را می توان در آن یافت (30). گیاهانی که به طور مکرر با یکدیگر در مناطقی با ترکیب مشابهی از رطوبت، خاک، مواد غذایی، نور و دیگر عوامل حضور می یابند دارای نیازهای اکولوژیکی مشابهی می باشند و تحت گروهی دسته بندی می­شوند که گروه گونه‌های اکولوژیک نامیده می­شوند (21). گروه­های اکولوژیک از طریق معیار­هایی نظیر حضور و غیاب یا پوشش نسبی در هر گروه، به شناسایی اکوسیستم­ها و طبقه بندی آنها کمک می کنند (2). خاک­ها به عنوان بخش مهمی از اکوسیستم­ها شناخته شده­اند و نقش مهمی در توسعه پوشش گیاهی جنگلی دارند (31). باید پذیرفت که بین جوامع گیاهی و شرایط خاک روابط مشخصی وجود دارد و این روابط یک طرفه نیست. به عبارت دیگر، اگرچه ماهیت خاک روی ترکیب گونه‌ای تأثیر بسزایی دارد؛ اما در مقابل، بدون دخالت پوشش گیاهی، خاک­زایی به وقوع نخواهد پیوست. بدین ترتیب، محققان در تلاشند تا ارتباط بین پوشش های گیاهی و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک را بشناسند (38). در این ارتباط محققانی نیز بر دو سویه بودن کنش خاک و پوشش گیاهی تأکید نموده­اند (9، 19، 20 و 26). بنابراین برای ارزیابی حاصل­خیزی رویشگاه و طبقه­بندی آن اطلاع از خصوصیات فیزیکی، شیمیایی خاک ضروریست (38).

تنوع در گروه­های اکولوژیک را محققان مختلفی مد نظر قرار داده­اند (2، 8 و 35). به عنوان نمونه می­توان به مطالعات زیر اشاره داشت. در تحقیقی به تنوع گونه ای گیاهان جنگل حفاظت شده کلار آباد در سطح گروه­های اکولوژیک پرداخته شد و پس از تعیین چهار گروه اکولوژیک در منطقه معلوم شد که تنوع گونه­های گیاهی در سطح گروه­های اکولوژیک به دلیل عدم وجود شرایط فیزیوگرافی متفاوت تحت تأثیر عامل حفاظت بوده است (14). در تحقیق دیگری با بررسی تنوع زیستی واحدهای زیست محیطی در ارتباط با برخی خصوصیات خاک در اکوسیستم جنگلی ممرز (Carpinus betulus) مشخص شد که فسفر قابل جذب در هر سه عمق خاک به عنوان مؤثرترین عامل تأثیرگذار بر مشخصه­های تنوع زیستی می­باشد (11). با مطالعه وضعیت زادآوری طبیعی بلوط ایرانی در بین گروه­های بوم شناختی منطقه حفاظت شده مله­گون ایلام آشکار شد که زادآوری دانه زاد با ماده آلی، ازت کل، جهت دامنه، ارتفاع از سطح دریا و درصد رطوبت اشباع همبستگی مثبت داشت. (4). در تحقیق دیگری با مطالعه گروه­های بوم شناختی توده شمشادستان در پارک جنگلی سی سنگان و ارتباط آنها با متغیرهای خاک مشاهده شد که اسیدیته، پتاسیم قابل جذب، هدایت الکتریکی، درصد کربن آلی، نسبت کربن آلی به نیتروژن کل، رطوبت و بافت خاک از ویژگی­های اصلی تغییرپذیری در گروه های بوم شناختی منطقه بوده است (5). با بررسی ارتباط بین گروه گونه­های اکولوژیک گیاهی و فاکتورهای محیطی در اکوسیستم جنگلی بلوط ایرانی معلوم شد که مشخصه­های نیتروژن، کربنات کلسیم، درصد رس خاک و همچنین ارتفاع از سطح دریا به عنوان مهمترین پارامترهای تأثیرگذار در تفکیک گروه­های گیاهی بلوط ایرانی می­باشند (18). در یک مطالعه­ای در بخش­های جنوبی نیجریه ارتباط پوشش جنگلی ثانویه با مشخصه­های خاک توسط PCA و CCA بررسی شد. نتایج تجزیه و تحلیل رگرسیونی و همچنین چند متغیره بیانگر آن است که مشخصه­های سدیم تبادلی، مواد آلی، ظرفیت تبادلی کاتیونی، کلسیم تبادلی و درصد شن مهمترین عوامل تأثیرگذار در ترکیب گونه­های جنگلی و همچنین غنای گونه­های گیاهی می­باشند. نتایج کلی نیز مبین ارتباط متقابل بین پوشش گیاهی منطقه و مشخصه­های مختلف خاک می­باشد (25). 

تحقیق حاضر در منطقه جنگلی جوزک- درکش در استان خراسان شمالی در حد واسط ناحیه رویشی ایرانی-تورانی و هیرکانی با دارا بودن خصوصیات اکوتونی که دربرگیرنده عناصر معرف هر دو ناحیه می­باشد، انجام شده است. لازم به ذکر است این منطقه جنگلی تا به امروز مورد توجه قرار نگرفته و ذخیره‌گاه بسیار ارزشمندی است که نیاز به مطالعات بیشتری دارد. هدف از این تحقیق مقایسه شاخص­های تنوع در بین گروه گونه­های اکولوژیک و ارتباط آن با برخی فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی خاک می­باشد.

مواد و روشها

منطقه مورد مطالعه: این بررسی در جنگل‌های جوزک - درکش، واقع در حوزه شهرستان مانه و سملقان (65 کیلومتری غرب بجنورد) با طول جغرافیایی ´43 ° 56 تا ´ 58 °56 و عرض جغرافیایی´ 23 ° 37 تا ´ 26 ° 37 انجام شد. این جنگل‌ها با مساحت 22500 هکتار در استان خراسان شمالی است و از توابع شهر آشخانه (مرکز مانه و سملقان به ارتفاع حدود 740  متر از سطح دریا) و به فاصله تقریبی 35 کیلومتری از آن قرار دارد که 4000 هکتار از این جنگل­ها از سال 1374 قرق اعلام شده است. حداقل ارتفاع 1000 متر از سطح دریا در حد جنوبی پل درکش و حداکثر آن 2455 متری از سطح دریا (یکی از قله­های کوه­های یامان داغی واقع در خط‌الرأس رشته کوه آلاداغ) واقع در جنوب روستای درکش می­باشد. فاصله افقی منطقه مورد مطالعه از کنار جاده شوشه گرگان- مشهد حدود 5 کیلومتر می­باشد و تحقیق حاضر در بخشی از این جنگل حفاظت شده و در سطح 220 هکتار، در طول گرادیان ارتفاعی (2000-1400 متر از سطح دریا) انجام شده است. اقلیم منطقه با استفاده از آمارهای موجود دوره 20 ساله و با توجه به طبقه­بندی اقلیمی و اقلیم­نمای آمبرژه نیمه خشک سرد می­باشد. متوسط بارندگی سالیانه در ایستگاه درکش (ارتفاع 1040 متری از سطح دریا)، 3/468 میلیمتر و درجه حرارت سالانه منطقه 2/10 درجه سانتیگراد است.

نمونه­برداری و جمع­آوری داده­ها: در این تحقیق در مساحت مورد مطالعه تعداد 55 قطعه نمونه 400 متر مربعی (20 ×20 متر) با عنایت به روش حداقل سطح، واقع در محل تقاطع شبکه­های 200 × 150 متر انتخاب شد (13). در داخل هر یک از قطعات نمونه، ارتفاع از سطح دریا به کمک GPS ثبت گردید. جهت جغرافیایی با ثبت دقیق آزیموت از بالا به پایین شیب اندازه گیری شد و شیب منطقه نیز با استفاده از شیب­سنج سونتو، بر حسب درصد اندازه گیری شد. سپس در داخل هر یک از قطعات نمونه مربعی شکل نام گونه، تعداد عناصر درختی، درختچه­ای، تعداد و درصد پوشش (با اندازه­گیری قطر کوچک و بزرگ تاج) یادداشت گردید (21). در داخل هر یک از پلات­های 20 × 20 متری نیز تعداد 9 میکروپلات 2 × 2 متری پیاده شد (شکل 2) و نوع گونه و درصد پوشش گونه­های علفی و زادآوری ثبت شد (17).

انتخاب نقاط مطالعاتی و نمونه برداری از خاک: پس از برداشت داده‌های مربوط به پوشش­های گیاهی و تعیین گروه‌ گونه­های اکولوژیک و همچنین محاسبه ضریب تشابه جاکارد بین گروه­ها اقدام به برداشت 18 پروفیل خاک از لایه معدنی ( عمق­های 10-0 ،20-10 و 30-20 سانتی­متری) در سطح گروه‌های مورد نظر شد. نمونه­های خاک بعد از انتقال به آزمایشگاه ابتدا در معرض هوا خشک گردید و بعد از جدا کردن ریشه­ها، سنگ­ها و سایر ناخالصی­ها آسیاب شده و بعد از الک با قطر 2 میلی متر عبور داده شد. ویژگی‌های خاک شامل اسیدیته خاک بوسیله دستگاه pH متر، هدایت الکتریکی با استفاده از دستگاه مخصوص هدایت‌الکتریکی‌سنج، ماده آلی والکلی- بلاک، نیتروژن کل به روش کجدال، فسفر قابل جذب و نسبت کربن به نیتروژن به روش اولسون، بافت خاک به روش هیدرومتری و پتاسیم قابل جذب به روش فلام فتومتری در محیط آزمایشگاه مورد اندازه­گیری قرار گرفتند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه


روش مطالعه تنوع زیستی: برای مقایسه تنوع زیستی در گروه گونه های اکولوژیک در هر قطعه نمونه، تنوع گونه­ای سیمپسون، غنای گونه­ای مارگالف، یکنواختی هیل و غلبه گونه­ای برگر- پارکر با استفاده از فرمول های صفحه بعد محاسبه شد (28 و 42):

تجزیه و تحلیل آماری داده ها: ابتدا داده­های جمع­آوری شده در نرم­افزار Excel به عنوان بانک اطلاعات ذخیره شد.

سپس شاخص­ها محاسبه شد و با نرم­افزار SPSS 11.5، نرمال بودن داده­ها به­وسیله آزمون Kolmogorov-Smirnov، و همگن بودن واریانس داده­ها با استفاده از آزمون Levene بررسی شد. سپس به منظور بررسی تفاوت یا عدم تفاوت گروه­های اکولوژیک بر اساس هر یک از شاخص­های تنوع زیستی با توجه به نرمال و همگن بودن داده­ها از آزمون One-Way-ANOVA استفاده گردید. از آزمون General Linear Model برای بررسی اثرات متقابل فاکتور­های فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده گردید. آزمون Duncan نیز به منظور مقایسه چندگانه میانگین­ها و آزمون همبستگی Pearson نیز برای ارتباط بین شاخص­های تنوع زیستی و ویژگی­های خاک بکار گرفته شد.

 

 

جدول1- شاخص­های تنوع گونه­ای استفاده شده در این مطالعه

رابطه 

پارامترها 

نام شاخص 

 

 

 

§ = شاخص سیمپسون ; S = تعداد گونه ; ni = تعداد افراد مربوط به گونه با رتبه i ;  Ni  = تعداد کل افراد

تنوع 

 سیمسون 

 


 

R = غنای گونه­ای  ;  S = تعداد گونه­ها ;  Ln = لگاریتم طبیعی ;  N = تعداد افراد

غنای 

مارگالف 

 


E2 = شاخص هیل ; § = شاخص سیمپسون  H= شاخص شانون­وینر

یکنواختی 

هیل 

 


که در آن D­BD  شاخص برگر-پارکر، Nmax تعداد افرادی که بیشترین فراوانی را دارند، N تعداد کل گونه­ها می­باشد.

غلبه برگر-پارکر 

 


نتایج

تعیین گروه­های اکولوژیک گیاهی: برای تجزیه و تحلیل پوشش گیاهی از روش تجزیه و تحلیل دو طرفه گونه­های شاخص TWINSPAN در قالب نرم‌افزار PC-ORD for Win. Ver., 4.17 (34) استفاده شد. این آنالیز بر اساس برنامه فُرترَن (Fortran) طراحی شد که برای مطالعه عوامل بوم­شناختی و گونه­ها که نتایج آن به­صورت جدول دو طرفه­ای از گونه­ها و قطعات نمونه نشان داده می­شود، بکار می­رود، به‌طوری‌که گونه­ها در یک جدول دوطرفه قرار می­گیرند. در واقع قطعات نمونه بر اساس وجود یا عدم وجود گونه­ها و نیز عاملی بنام شبه­گونه با هم مقایسه شده و قطعات نمونه­ای که دارای نمونه­ای با تشابه بیشتری باشند در کنار هم قرار می­گیرند (24). سپس با توجه به مقدار ارزش ویژه تغییرات (Eigen Value)، تقسیم بندی­های استخراج شده از آنالیز TWINSPAN تا سطح سوم تقسیم انجام شد و در نهایت پنج گروه اکولوژیک که بوسیله قطعات نمونه در منطقه مشخص می­شود، معرفی شد. برای نامگذاری این واحدهای زیست محیطی از گونه­های معرف و میزان تکرار آنها در هریک از جهات تقسیم­بندی حاصل از اجرای TWINSPAN استفاده گردید (شکل 2).

تجزیه و تحلیل متغیر­های خاک در ارتباط با گروه­های اکولوژیک گیاهی: به‌منظور تعیین تفاوت معنی داری و مقایسه بین گروه­های گیاهی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و عوامل فیزیوگرافی و همچنین مشخص کردن وضعیت آنها به ترتیب از تجزیه واریانس یک طرفه، دوطرفه و آزمون مقایسه میانگین دانکن استفاده شد. نتایج حکایت از آن داشت که بیشترین مقدار نیتروژن، فسفر و ماده آلی در گروه D و کمترین مقدار آن در گروه اکولوژیک A قرار دارد. در ارتباط با اسیدیته خاک بیشترین مقدار در گروه اکولوژیک A و کمترین مقدار در گروه اکولوژیک B قرار دارد. در ارتباط با پتاسیم خاک نیز بیشترین مقدار در گروه B و E و کمترین آن در سایر گروه­ها قرار دارد.

 

 

 

 

First Division

N=55

Eg=0.25

Div=3

N=9

Eg= 0.45

Div=2

N=46

Eg=0.13 

Carpinus betulus1(1,2)

Festuca ovina3(0,7)

 

Div=5

N=29

Eg=0.16

Div=6

N=20

Eg =0.16

Div=7 

N=9

Eg=0.21

Pyrus boissieriana1(7,13)

Crataegus elbursensis1(11,16)

Festuca ovina 3(7,14)

 

 

 

Div=4

N=17

Eg=0.19

Div=8

N=11

Eg=0.23

Marroibium vulgar1(41,1)

Scrophularia vernalis1(32,0)

Acer laetum3(3,6)

Scrophularia vernalis1(15,3)

Prunus divaricata 1(8,0)

Bromus danthoniae4(5,0)

Echiinops ritrodes1(5,0)

 

 

 

Div=9

N=6

Eg=0.26

            Phlomis sp1(1,5)

         Fraxinus excelsior 3(0,4)

 

 

 

Cotoneaster integeryma 2(9,9)

 

شکل 2- طبقه‌بندی داده‌های پوشش گیاهی جنگل­های جوزک- درکش با بهره‌گیری از تجزیه TWINSPAN

عدد پس از نام گونه میزان فراوانی یا همان ارزش گونه در تقسیم­بندی و عدد درون پرانتز حضور در دوطرف تقسیم را نشان می­دهد.

 


مقایسه تنوع زیستی گیاهی در گروه­های اکولوژیک منطقه: به منظور بررسی تنوع زیستی در سطح گروه­های گیاهی منطقه مورد مطالعه شاخص­های تنوع گونه­ای سیمپسون، غنای گونه­ای مارگالف، یکنواختی هیل و غلبه برگر-پارکر بکار گرفته شد. نتایج تجزیه و تحلیل واریانس یک­طرفه گروه گونه‌های اکولوژیک نشان داد که گروه­های مختلف اختلاف معنی­داری در ارتباط با تنوع گونه­ای سیمپسون (P<0.05) داشته­اند. به‌طوری‌که بیشترین تنوع گونه­ای به ترتیب در گروه اکولوژیک E و B و D بوده و کمترین آن در گروه اکولوژیک A مشاهده گردید (جدول 4).

 

جدول 2- تجزیه واریانس و مقایسه میانگین (± اشتباه معیار) متغیر­های محیطی روی گروه­های اکولوژیک گیاهی

معنی داری

F

Cotoneaster integeryma (A)

Fraxinus ecxelsior (B)

Prunus divaricata (C)

Carpinus betulus (D)

Acer laetum (E)

متغیر­های محیطی

**­­­­­­­00/0

77/6

a  11/0±90/7

c  11/0±13/7

ab10/0±76/7

ab  11/0±58/7

b09/0±47/7

اسیدیته

­­ ns 52/0

81/0

   01/0±15/0

   01/0±14/0

   01/0±16/0

   01/0±17/0

   01/0±15/0

   هدایت الکتریکی (ds/m)

­­ ns 46/0

91/0

  09/2±22/26

  09/2±33/23

  81/1±41/28

  09/2±66/26

  62/1±33/25

شن(%)

ns 33/0

18/1

  51/1±33/39

  51/1±11/43

  51/1±91/39

  51/1±33/42

  17/1±60/41

سیلت(%)

ns 79/0

41/0

  24/2±44/34

  24/2±55/35

  94/1±66/31

  24/2±00/31

  73/1±06/33

رس(%)

**00/0

32/4

c27/0±79/1

b27/0±45/2

bc24/0±34/2

a27/0±32/3

ab21/0±77/2

ماده آلی(%)

**00/0

40/5

c03/0±17/0

b03/0±28/0

b02/0±26/0

a03/0±37/0

b02/0±28/0

نیتروژن(%)

ns 88/0

28/0

54/0±09/6

54/0±87/5

46/0±64/5

54/0±74/5

41/0±31/6

C/N

**00/0

20/9

b81/7±94/37

a81/7±50/87

b76/6±66/47

b81/7±83/39

a05/6±50/75

(ppm)پتاسیم

*02/0

18/3

b86/3±58/20

b86/3±21/22

ab34/3±50/31

a86/3±44/36

ab99/2±41/31

(ppm)فسفر

ns 19/0

61/1

10/0±17/1

10/0±39/1

08/0±37/1

10/0±36/1

08/0±35/1

وزن مخصوص ظاهری(gr/cm3)

غیر معنی­داری            :ns    ** و *: به‌ترتیب نشان‌دهنده معنی­داری در سطح 1 درصد و 5 درصد،

جدول 3. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین (± اشتباه معیار) مشخصه­های فیزیکی و شیمیایی خاک در عمق­های مختلف

متغیر­ها/ خصوصیات خاک

عمق  10-0 سانتی­متر

عمق  20-10 سانتی­متر

عمق  30-20سانتی­متر

F

معنی­داری

اسیدیته

b  08/0±44/7

b  08/0±49/7

a 08/0±79/7

61/5

**­­­­­­­00/0

(ds/m)  هدایت الکتریکی

01/0±163/0

01/0±168/0

01/0±146/0

1/59

ns 21/0

شن(%)

51/1±83/27

51/1±27/25

51/1±05/25

36/1

ns 28/0

سیلت(%)

a 09/1±66/44

b 09/1±27/40

c09/1±72/38

28/8

**­­­­­­­00/0

رس(%)

b 62/1±50/27

a 62/1±44/34

a 62/1±22/36

11/9

**­­­­­­­00/0

ماده آلی(%)

a 20/0±14/3

b 20/0±31/2

b 20/0±18/2

93/5

**­­­­­­­00/0

نیتروژن(%)

a 02/0±39/0

b 02/0±24/0

b 02/0±18/0

95/20

**­­­­­­­00/0

C/N

39/0±50/5

39/0±92/5

39/0±38/6

28/1

ns 28/0

(ppm)پتاسیم

64/5±44/64

64/5±22/56

64/5±66/56

01/1

ns 37/0

(ppm)فسفر

a 79/2±37/34

ab 79/2±00/29

b 79/2±42/23

66/3

*03/0

وزن مخصوص ظاهری(gr/cm3)

24/0±23/1

24/0±30/1

24/0±40/1

08/1

ns 34/0

غیر معنی­داری              :ns    : به‌ترتیب نشان‌دهنده معنی­داری در سطح 1 درصد و 5 درصد*و**


همبستگی شاخص­های تنوع زیستی و ویژگی­های خاک: نتایج آنالیز همبستگی مشخصه­های خاک با مقادیر تنوع زیستی در سطح گروه­های گیاهی نشان داد که مقدار اسیدیته خاک در عمق سوم خاک با شاخص تنوع سیمپسون و غنای مارگالف همبستگی منفی، و مقدار ماده آلی خاک در عمق اول با شاخص تنوع سیمپسون همبستگی مثبت نشان دادند. مقدار پتاسیم نیز در عمق اول خاک با شاخص تنوع سیمپسون دارای همبستگی مثبت می­باشد. به‌طوری‌که بین سایر مشخصه­های خاک نیز با شاخص­های تنوع زیستی همبستگی معنی­داری مشاهده نشد (جدول 5).


 

جدول 4- تجزیه واریانس مقادیر شاخص­‌های تنوع زیستی و میانگین درصد تاج پوشش در ارتباط با گروه­های اکولوژیک گیاهی

شاخص­های تنوع زیستی

 

گروه­های اکولوژیک

F

معنی­داری

Acer

laetum (E)

Carpinus betulus (D)

Prunus divaricata (C)

Fraxinus excelsior (B)

Cotoneaster integeryma (A)

تنوع گونه­ای

سیمپسون

a 01/0±961/0

a 02/0±957/0

ab 01/0±946/0

a 01 /0±959/0

b 02/0±932/0

29/3

*02/0

غنای­گونه­ای

مارگالف

95/1±48/8

09/1±81/7

65/1±64/7

25/2±15/8

51/1±03/7

14/2

ns 08/0

یکنواختی

هیل

02/0±566/0

11/0±591/0

10/0±553/0

08/0±615/0

08/0±607/0

22/1

ns 31/0

غلبه برگر-پارکر

005/0±121/0

01/0±121/0

007/0±136/0

01/0±128/0

01/0±141/0

91/0

ns 46/0

درصد تاج­پوشش

18/72

62/73

66/61

49/71

26/57

-

-

غیر معنی­داری             :ns: معنی‌داری در سطح 5 درصد  *     

جدول 5- نتایج همبستگی پیرسون مقادیر ویژگی­های خاک و تنوع زیستی

ویژگی­های خاک / شاخص­های تنوع زیستی

تنوع سیمسون

غنای مارگالف

یکنواختی هیل

اسیدیته (در عمق سوم)

*940/0-

*903/0-

ns 173/0-

ماده آلی (در عمق اول)

*935/0

ns 152/0

ns793/0

پتاسیم قابل جذب (در عمق اول)

*910/0

ns810/0

ns048/0

غیر معنی­داری              :ns    : به‌ترتیب نشان‌دهنده معنی­داری در سطح 1 درصد و 5 درصد*و**

 


بحث و نتیجه­گیری

در تحقیق حاضر بین گروه گونه­های اکولوژیک از نظر تنوع سیمپسون (P<0.05) اختلاف معنی‌داری دیده شد. این در حالی است که از نظر یکنواختی و غنا و غلبه گونه­ای اختلاف معنی­داری بین گروه­ها مشاهده نشد. بصیری و کرمی (1385) نیز در سطح شش گروه اکولوژیک جنگل­های چناره مریوان به نتایج مشابهی دست یافتند (1). نتایج مقایسه میانگین بین گروه­ها نیز نشان داد که از بین شاخص­های تنوع گونه­ای، بالاترین مقدار تنوع گونه­ای سیمپسون به ترتیب به گروه­های E (Acer laetum)، B (Fraxinus excelsior) و D (Carpinus betulus) و کمترین مقدار آن به گروه A (Cotoneaster integeryma) اختصاص داشت. بیشتر بودن تنوع در گروه­های E، D و B را شاید بتوان به حفاظت مطلوب و عدم دسترسی عوامل تخریب (چرای دام، قطع درختان برای تهیه زغال و نیز کشت و زرع در گذشته­ای نه چندان دور) در این گروه­ها قلمداد کرد. از طرف دیگر، وجود کوره­های زغال، تخریب خاک و وجود گونه های پیشتاز و درختچه­ای و در نهایت کمتر بودن تعداد در هکتار و پراکنده بودن درختان مرغوب مثل بلوط و شیردار و ممرز در گروه‌های A و C می­تواند گواه ضعیف بودن تنوع گیاهی باشد. در مطالعات مومنی­پور (1381) و سهرابی و همکاران (1386) نیز عامل حفاظت به عنوان یک فاکتور مهم و تعیین کننده در تنوع زیستی گونه­های گیاهی عنوان گردیده است (8 و 15). همچنین محمودی (1386) در بررسی جنگل حفاظت شده کلارآباد دریافت که تنوع گونه­های گیاهی در سطح گروه­های اکولوژیک تحت تأثیر عامل حفاظت بوده است (12).

بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در سطح گروه­های اکولوژیک بیانگر آن است که این واحدها از نظر اسیدیته، ماده آلی، نیتروژن، فسفر قابل جذب، و نیز پتاسیم دارای تفاوت­های معنی­داری می­باشند. مقادیر اسیدیته، درصد سیلت، درصد رس، درصد ماده آلی، نیتروژن کل و مقدار پتاسیم نیز تفاوت­های معنی­داری را در عمق­های مختلف نشان داده­اند .عوامل مختلفی در محیط جنگل باعث پیدایش تنوع گونه­های گیاهی می شود، و تأثیر این عوامل در یک محیط طبیعی حاصل تأثی گذاری متقابل گونه های گیاهی و عوامل محیطی است. به عبارت دیگر، می توان گفت که گونه­ها و جوامع گیاهی هر منطقه در نتیجه ترکیب عوامل بوم شناختی در آن منطقه شکل می گیرند، همچنین هرکدام از آنها معرف یکدیگرند. از عوامل عمده بوم شناختی مؤثر در شکل­دهی تنوع گونه­ای، غنا و یکنواختی جنگل­ها می­توان به شرایط آب و هوا، خاک، ارتفاع از سطح دریا و عوامل انسانی اشاره کرد (19، 25 و 38). از بین کلیة این عوامل، برخی محققان فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی خاک را مهمترین عوامل تأثیرگذار بر روی تنوع گونه­های گیاهی عنوان می­کنند (27، 32، 33، 37 و 39).

نتایج همبستگی پیرسون با ویژگی­های خاک و تنوع زیستی در سطح گروه گونه­ها حکایت از همبستگی منفی مقدار pH خاک در عمق سوم با شاخص تنوع سیمپسون و شاخص غنای مارگالف دارد. همچنین، با عنایت به این که pH خاک شاخص مهمی از مواد غذایی بوده و باعث ایجاد اختلافات شدیدی در پوشش گیاهی می­شود، قابلیت انحلال، تثبیت و جذب عناصر خاک نیز تابع تغییرات pH است، از این رو pH خاک عامل مهمی در تغذیه شیمیایی و بیولوژیک گیاه به‌شمار می­رود (40) که در این ارتباط بررسی مقادیر pH خاک حکایت از وجود تفاوت­های قابل ملاحظه­ای در بین گروه­های مختلف دارد.

 مقدار ماده آلی خاک در عمق اول با شاخص تنوع سیمپسون (r = 0.903 ; p=0.03) همبستگی مثبت نشان داد. ماده آلی خاک در لایه­های سطحی با قابلیت جذب و نگهداری آب باعث افزایش ذخیره رطوبتی در خاک می­شود و شرایط فیزیکی خاک را بهبود می­بخشد، به طوری که در تشکیل ساختمان خاک مؤثر بوده، نفوذپذیری را مناسب و تهویه آن را متعادل و از فرسایش ذرات خاک جلوگیری، و اثر بسزایی روی تنوع گونه­های گیاهی می­گذارد (3).

مقدار پتاسیم نیز در عمق اول خاک با شاخص تنوع سیمپسون (r = 0.933 ; p=0.02) همبستگی مثبت نشان داد. پتاسیم یکی از عناصر مهم در حاصلخیزی خاک­ها می­باشد و مقدار جذب آن به­وسیله گیاه از جذب هر عنصر دیگری به غیر از نیتروژن بیشتر است (6). پتاسیم در اکثر خاک­ها به مقدار نسبتاً زیادی وجود دارد و باعث تشدید عمل کربن­گیری شده که در شرایط خشکی مقدار آن کاهش می­یابد و منجر به کاهش تعریق و تعرق و افزایش مقاومت گیاه در برابر خشکی می گردد (14). پتاسیم همچنین یکی از مهمترین عناصر غذایی در خاک می­باشد که نقش بسیار مهمی در رشد گیاهان دارد (41).

به طور کلی، با توجه به نتایج تحقیق حاضر می­توان اذعان داشت که بیشترین همبستگی عناصر حاصلخیز خاک با مقادیر تنوع زیستی در عمق­های فوقانی خاک (10-0 سانتی­متر) بوده که در واقع محل تجمع اکثر ریشه­های ریز مربوط به گونه­های علفی و چوبی این بخش از خاک می­باشد (7). به عبارت دیگر، ممکن است اظهار شود که بیشترین تأثیر مربوط به فاکتور­های خاکی روی شاخص­های تنوع زیستی در بین گروه­های اکولوژیک، ماده­آلی و پتاسیم خاک سطحی بوده که توانسته گروه­های پنج­گانه اکولوژیک را در منطقه مورد مطالعه از یکدیگر تفکیک نماید.

1 - بصیری، ر. و کرمی، پ. (1385) ارزیابی تنوع گونه­ای با استفاده از شاخص­های تنوع در جنگل­های چناره مریوان، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی 5: 163-172.

2- بصیری، ر.(1382) بررسی اکولوژیک منطقه رویشی وی­ول با تجزیه و تحلیل عامل های محیطی در مریوان، رساله دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی نور.

3- حاجی­زاده، ا. (1369) خاکشناسی کشاورزی. مرکز انتشارات علمی دانشگاه آزاد اسلامی.

4- حیدری، م.، پوربابایی، ح. و عطار روشن، س. 1390. وضعیت زادآوری طبیعی بلوط ایرانی در بین گروههای بوم شناختی در ناحیه رویشی کردو- زاگرس. مجله زیست شناسی ایران، 24 (4): 592- 578.

5- رودی، ز.، جلیلوند، ح. و اسماعیل زاده، ا. 1391. معرفی گروه گونه های بوم شناختی گیاهی ذخیره گاه شمشاد پارک جنگلی سی سنگان و بررسی ارتباط آن ها با ویژگی های خاک. مجله پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل، 19 (2):   

6- زاهدی امیری، ق . و لوست، ن .(1378) طبقه بندی هوموس جنگلی بر اساس خصوصیات جوامع گیاهی در یک جنگل آمیخته پهن برگ، مجله منابع طبیعی ایران شماره 52 (2): 62-47

7- زرین کفش، م. (1380) خاک شناسی جنگل. اثرات متقابل خاک و گیاه در ارتباط با عوامل زیست  محیطی اکوسیستم­های جنگلی، انتشارات موسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع.

8- سهرابی، ه.، اکبری نیا، م. و حسینی، س. م. (1386) بررسی تنوع گونه­های گیاهی در واحد­های اکوسیستمی در منطقه جنگلی ده سرخ، جوانرود، مجله محیط شناسی 41: 61-68

9- عطری، م. (1376) جامعه­شناسی گیاهی، انتشارات موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع کشور.

10- قمی­اویلی، ع.، حسینی، س. م.، متاجی، ا. و جلالی، س. غ. (1386) بررسی تنوع زیستی گونه­های چوبی و زادآوری در دو جامعة گیاهی مدیریت شده درمنطقة خیرودکنار نوشهر، مجله محیط شناسی 43: 106-101.

11- کوچ، ی.، جلیلوند، ج.، پورمجیدیان، م. ر. و فلاح، ا. (1389). تنوع گونه­های گیاهی در جهت­های مختلف جغرافیایی جنگل پایین­بند خانیکان، چالوس- مازندران. مجله زیست شناسی ایران، مجله علوم محیطی 1: 150-135.

12- محمودی، ر. (1386) بررسی تنوع گونه ای گیاهان جنگل حفاظت شده کلار آباد در سطح گروه های اکولوژیک، مجله زیست شناسی ایران 4: 353-362.

13- مصداقی ، م. (1380) توصیف و تحلیل پوشش گیاهی، انتشارات دانشگاه تهران.

14- ملکوتی، ج.م. و همایی، م. (1373) حاصلخیزی خاک های مناطق خشک (مشکلات و راه حل ها), انتشارات دانشگاه تربیت مدرس.

15- مومنی پور، س. (1381) بررسی نقش حفاظت در تنوع زیستی گیاهی پارک ملی خجیر در مقایسه با منطقه جاجرود، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس.

16- نوری، ز.، فقهی، ج. و علوی، س. ج. (1387) بررسی پایداری تنوع گونه های درختی جنگل با بهره گیری از قطعه­های نمونه متداول در طرح های جنگلداری (مطالعه موردی: بخش گرازبن جنگل خیرود، نوشهر)، مجله منابع طبیعی ایران 61(4): 919-909.

17- هادی، ع. (1380) بررسی تاٌثیر ارتفاع از سطح دریا بر روی تنوع گونه­های چوبی در منطقه تقریباً بکر (جنگل­های منطقه اسالم)، پایان نامه کارشناسی ارشد جنگلداری، دانشگاه گیلان.

 

18- Arekhi1, S., Heydari, M. and Pourbabaei, H. (2010). Vegetation-environmental relationships and ecological species groups of the Ilam oak forest landscape, Iran. Caspian J. Env. Sci. 8 (2): 115 - 125.

19- Azarnivand, H., Jafari, M.; Moghadam, m.R., Jalili, A. and Zare chahooki, M.A. (2003). The effects of soil characteristics and elevation on distribution of two Artemisia species. Iranian Natural, Res., 56 (1-2). (In Persian).

20- Baghestani Meybodi, N. (1993). Investigation on plant sociology based on geomorphological units and soil Nodooshan reign. M.Sc thesis, natural resources college, University of Tehran, (in Persian).

21- Barnes, B.V. (1998). Forest Ecology, John Wiley and Sons. INC.

22- Boll, T.I.,Svenning, I., Vormisto, S., Normand, C., Grandez, C., and Balslev, H. (2005). Spatial distribution and environmental preferences of the piassaba palm Aphandra Natalie (Arecaceae) along the pastaza and Urituyacu Rivers in Peru. Forest Ecology and Management.213:175-183.

23- Brockway, D.G. (1998). Forest plant diversity at local and landscape scales in the Cascade Mountains of Southwestern Washington. Forest Ecology and Management 109: 323-341.

24- Coker, P. D. (2000). Vegetation mapping: From patch to planet, edited by: Alexander R., and Millington A.C., John Wiley and Sons publication, 135:158.

25- Eni, D. D., Iwara, A. I. and Offiong, R. A. (2012). Analysis of soil-vegetation inter relationships in a south-southern secondary forest of Nigeria. International Journal of Forestry Research, Volume 2012, Article ID 469326, 8 pages, doi:10.1155/2012/469326.

26- Fisher, R. and Binkley, D. (2000). Ecology and Management of forest soils (Third edition), John Wiley & Sons, INC.

 27- Hardtle, W., Calper, R. and Ruiny, V. (2003). The effects of light and soil conditions on the species richness of the ground vegetation of deciduous forest in northern Germany. Forest Ecology and Management, 182: 327 – 338.

28- Hawksworth, D.L. (1995). Biodiversity Measurement and Estimation. Chapman and Hall,   London.

29- Jonthn, L. and Nicole, M. (2005). Patterns of plant diversity in riparian corridors. Forest Ecology and Management, 20:110-121.

30- Kashian, D. M. (2003). Ecological species groups of landform level ecosystems dominated by jack pine in northern lower Michigan, USA. Plant Ecology, 166: 75-91.

31- Kooch, Y., Jalilvand, H., Bahmanyar, M. A. and Poormajidian, M. R. (2007). Ecological distribution of Indicator species and effective edaphical factors on the northern Iran lowland forests, Journal of Applied Science. 7: 1475 -1483.

32- Krizc, M., Collins, R. and Kallony, P. (2003). Plant species diversity and soil quality in harvested and grazed boreal aspen stands of northern British Columbia. Forest Ecology and Management, 182: 315 – 325.

33- Krzic, M., Raynold, B. and Caroliny, D. (2000). Soil properties and species diversity of grazed crested wheatgrass and negative rangeland. Journal of Rangeland Management, 53: 353 – 358.

34- Mc Cune, B. and Medford, M. (1999). Multivariate Analysis of Ecological data Version 4.17. MJM Software. Gleneden Beach, Oregon, USA.

35- Muller, C., Berger, G. and Glemnitz, M. (2003). Quantifying geomorphological heterogeneity to assess species diversity of set-aside arable land, Agriculture and Environment, Article in Press:1-8.

36- Neumann, M. and Starlinger, F. (2001). The significance of indices for stand structure and diversity in forests. Forest Ecology and Management 145: 91-106.

37- Roem, W. J. and Berendse, F. (2000). Soil acidity and nutrient supply ratio as possible factors determining changes in plant species diversity in grassland and heath land  communities, Biological Conservation, 92: 151 – 161.

38- Schoenholtz, S.H., Van Miegoret, H., and Burger, J.A. (2000). A review of chemical and physical properties as indicators of soil quality: Challenges and opportunities. Forest Ecology and Management, 132:335 - 356.

39- Schuster, B. and Diekman, M. (2005). Species richness and environmental correlates in deciduous forests of northwest Germany. Forest Ecology and Management, 206: 197 – 205.

40- Sebastia, M. T. (2004). Role of topography and soils in grassland structuring at the landscape and community scales, Basic and Applied Ecology, 5: 331-346.

 41- Spencera, D.F., Kasndera, G. and Whitehand, L., (2004). Spatial and temporal variation in RGR and leaf quality of a clonal riparian plant, Arundo donax, Aquatic Botany, 81: 27-36.

42- Waite, S. (2000). Statistical ecology in practice: A guide to analyzing environmental and ecological field data.