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]
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]
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.