اثر تاج درختان و پستی و بلندی بر برخی خصوصیات شیمیایی خاک جنگل (مطالعه موردی: تنگ دالاب استان ایلام)

اکوسیستم های طبیعی ایران

مقاله 8، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 23، خرداد 1395، صفحه 81-97   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

مهناز کرمیان^{* 1}؛ وحید حسینی²

¹دانش آموخته کارشناسی ارشد دانشگاه کردستان دانشکده منابع طبیعی سنندج ایران

²استادیار گروه جنگلداری دانشگاه کردستان دانشکده منابع طبیعی سنندج ایران

چکیده

از آنجا که پایداری طولانی مدت اکوسیستم­های جنگلی وابسته به حفظ کیفیت خاک است، آگاهی از وضعیت خاکهای مناطق جنگلی و بررسی آثار فعالیت­های مختلف صورت گرفته بر خصوصیات خاک بسیار مهم بوده و در مدیریت جنگل مؤثر است. تخریب فزاینده جنگلهای زاگرس سبب می­شود که اهمیت حفظ، نگهداری و احیاء این جنگلهای با ارزش بیشتر شود. هدف از این مطالعه یافتن ارتباط بین ارتفاع از سطح دریا، میزان شیب و تاج پوشش بر برخی از خصوصیات شیمیایی خاک است. نمونه­برداری از خاک در منطقه تنگ دالاب استان ایلام روی دامنه شمالی با سه ترانسکت ارتفاعی در زیر گونه بلوط ایرانی انجام شد. نمونه­برداری روی هر ترانسکت به فواصل 50 متری از یکدیگر انجام شد. در هر ترانسکت از عمق 0 تا 20 سانتی­متری خاک، 10 نمونه از زیر تاج درخت و 10 نمونه از خارج تاج درخت و در مجموع 60 نمونه خاک در سه ترانسکت برداشت شد. در هر محل نمونه­برداری، ارتفاع از سطح دریا و درصد شیب نیز ثبت شد. مطابق نتایج به دست آمده پتاسیم تبادلی، منیزیم تبادلی و هدایت الکتریکی در هر دو موقعیت زیر و خارج تاج با افزایش ارتفاع کاهش یافتند ولی اسیدیته با ارتفاع از سطح دریا رابطه­ای مستقیم از خود نشان داد. همچنین با افزایش میزان شیب پتاسیم تبادلی، منیزیم تبادلی، هدایت الکتریکی و اسیدیته در هر دو موقعیت زیر و خارج تاج کاهش یافت در صورتی که کلسیم تبادلی زیر تاج با افزایش ارتفاع و شیب رابطه­ای معکوس ولی خارج تاج با این عوامل رابطه ای مستقیم نشان داد.

کلیدواژه‌ها

عوامل رویشگاهی؛ ویژگی های خاک؛ جنگل های زاگرس؛ تنگ دالاب؛ ایلام

اصل مقاله

مقدمه و هدف

منابع طبیعی تجدید شونده (آب، خاک و گیاه) با کارایی فراوان در پاسخگویی به نیازهای زندگی انسان، قابلیت تجدید و تولید مستمر نیز داشته و از این حیث دارای ارزش نسبی قابل توجهی نسبت به منابع مشابه غیر قابل تجدید می­باشند. خاک به عنوان عاملی مهم و حیاتی برای گیاهان، نقش تعیین کننده­ایی در حضور و استقرار گونه­های جنگلی و مرتعی ایفا می­کند[29] . تغییرات مکانی و خصوصیات خاک به صورت معنی داری تحت تأثیر بعضی عوامل محیطی مانند اقلیم، توپوگرافی، مواد مادری، پوشش گیاهی و آشفتگی ناشی از فعالیت بشر است [5]. عوامل مؤثر در پراکنش گونه­های گیاهی ممکن است ناشی از عوامل درونزا یا برونزا یا هر دو عامل باشد. مهمترین عوامل محیطی شامل عوامل اقلیمی، خصوصیات شیمیایی خاک و عوامل توپوگرافی هستند. اقلیم بر روی پراکنش انواع اصلی پوشش­های گیاهی جهان کنترل عمده­ای اعمال می­کند، ولی در درون یک نوع پوشش گیاهی مشابه، ویژگی­های خاک و پستی و بلندی بر تغییرات پراکنش کوچک اثر می­گذارند [32]. با توجه به این که خصوصیات اقلیمی در مقیاس کوچک تغییر می­کند، بنابراین به صورت ناحیه­ایی و به شرط یکنواخت بودن مواد مادری و پوشش گیاهی بر اساس خصوصیات توپوگرافی می­توان تغییرات خاک را بررسی کرد [19]. تأثیر پستی و بلندی در توزیع ذرات خاک، مواد آلی و مواد غذایی به وسیله فرسایش و رسوب می­باشد که در نتیجه آن خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در بالا و پایین شیب تغییر می­کند [23] که این ویژگی به همراه تغییرات شیب و ارتفاع علاوه بر تأثیر گذاشتن بر جوامع گیاهی و خاک، کیفیت درختان و شرایط رویشگاه، بر روی پوشش علفی کف جنگل نیز می­تواند تأثیر زیادی داشته باشد .[2] et al (2005) Bruland با بررسی تأثیر میکروتوپوگرافی روی عناصر غذایی خاک عنوان کردند که تغییرات میکروتوپوگرافیکی از ارتفاعات بالاتر به پایین­تر افزایش رطوبت،کلسیم و منیزیم تبادلی را باعث شده است. (2004) et al Tsuia در بررسی عناصر غذایی خاک در موقعیت­های مختلف شیب اعلام کردند که پتاسیم در بالای دامنه بیشترین مقدار است در حالی که اسیدیته و کلسیم و منیزیم تبادلی به صورت معنی­داری در پایین شیب و در عمق 0 تا 5 سانتی­متری خاک­ها بیشترین مقدار بودند و نتایج تأیید کردند که عامل شیب در انتقال و تجمع محلول­ها و بالاتر بودن این عناصر در نواحی رسوبی پایین شیب نقش مهمی داشته است. (1992) et al Moore در بررسی ارتباط بین برخی خصوصیات سطحی خاک با ویژگی­های توپوگرافی دریافتند که شیب به عنوان یکی از پارامترهای توپوگرافی بیشترین همبستگی را با خصوصیات خاک دارد. (2001) Dijkstra اظهار داشت که در کنار عوامل غیر زنده، تأثیر درختان و تاج آنها می­تواند بر تحول اکوسیستم کاملاً مؤثر باشد که در این رابطه (1962) Zinke بیان کرد درختان به تنهایی در قسمت ناحیه تاج خود بر روی خاک تأثیر می­گذارند که این اثر متناسب با اندازه تاج بوده و سبب تغییر در خصوصیات شیمیایی، فیزیکی و زیستی خاک می­شوند. این تأثیر بیشتر در اکوسیستم­های خشک و نیمه خشک مشاهده شده است. (2006) et al Talebi ، سطح تاج پوشش درختان جنگلی در مناطق خشک و نیمه خشک را به عنوان یکی از عوامل مهم در حفظ خاک، رطوبت خاک و پوشش گیاهی کف جنگل مطرح کردند به­طوری که تاج پوشش بیشتر باعث جذب بهتر نزولات جوی در کف جنگل شده و در نهایت فرسایش کمتر و حاصلخیزی بیشتر خاک را سبب می­شود. (1991) Dahlgren & Singer در تحقیقات خود در جنگل­های بلوط اظهار داشتند که خاک زیر تاج درختان بلوط به خصوص در افق­های سطحی دارای کلسیم، منیزیم و پتاسیم بیشتری نسبت به خاک رویشگاه بدون بلوط است و اسیدیته محلول خاک در زیر تاج این درختان نسبت به مراتع مجاور0/5  تا یک واحد بیشتر بوده است. به­طور کلی منطقه رویشی زاگرس جزء مناطق کوهستانی و نسبتاً پرشیب کشور است و جنگل­های مناطق کم شیب آن به­منظور توسعه اراضی زراعی به تدریج تخریب و درختان بلوط در مناطق کم شیب به صورت تک پایه و پراکنده مشاهده می­گردد .[29] هدف از انجام این تحقیق، یافتن رابطه بین خصوصیات شیمیایی خاک شامل پتاسیم تبادلی، کلسیم و منیزیم تبادلی، هدایت الکتریکی و اسیدیته با ارتفاع از سطح دریا و میزان شیب در دو موقعیت زیر تاج و خارج از آن بود که به واسطه آن می­توانمیزان تغییرات این عناصر و اثر تاج را مورد بررسی قرار داد، زیرا شناسایی خاک، تعیین قابلیت و استعداد آن یکی از ارکان مهم برای اعمال مدیریت جنگل به شمار می­رود.

 

مواد و روش­ها

معرفی منطقه

مساحت تحت پوشش تیپ خالص بلوط ایرانی brantiiQuercus در ارتفاعات مختلف زاگرس جنوبی 69 % می­باشد .[15] بنابراین رویشگاه این گونه برای بررسی انتخاب شد. لازمه این پژوهش وجود دامنه­ای با شیب و ارتفاع مناسب از سطح دریا بود به­طوری که بتوان سه ترانسکت ارتفاعی را در طول دامنه برداشت کرد. از این رو پس از بررسی کتابخانه­ای و میدانی، منطقه تنگ دالاب در نظر گرفته شد. ناحیه تنگ دالاب به مساحت 3 هزار هکتار و در محور ایلام به اسلام آباد و در 25 کیلومتری شمال غرب ایلام واقع شده است. مختصات جغرافیایی آن 46 درجه و 20 دقیقه تا 46 درجه و 30 دقیقه طول جغرافیایی و 33 درجه و 40 دقیقه تا 33 درجه و 45 دقیقه عرض جغرافیایی است (شکل 1). متوسط بارندگی سالیانه آن 6/663 میلی­متر و متوسط درجه حرارت سالیانه 7/16 درجه سانتی­گراد است. بر اساس طبقه­بندی آب و هوایی دومارتن این منطقه در اقلیم نیمه مرطوب سرد و بر اساس طبقه­بندی آمبرژه در اقلیم نیمه خشک قرار می­گیرد. سازندهای موجود در منطقه شامل سازند گورپی، پابده و در ارتفاعات بالا آسماری می­باشند .[24] خاک سطحی و نیمه عمیق منطقه بر اساس روش فائو، در رده رگوسول و لپتوسول و به روش آمریکائی در رده آنتی­سول قرار می­گیرد.

 

شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه بر روی نقشه استان ایلام

شیوه اجرای پژوهش

نمونه­برداری از خاک در طول دامنه شمالی بر روی سه ترانسکت ارتفاعی انجام شد به این صورت که در فواصل 50 متری روی هر ترانسکت یک نقطه مشخص گردید و از نزدیک‌ترین درخت به این نقطه، نمونه خاک از عمق 0 تا 20 سانتی‌­متری خاک در زیر و خارج تاج درخت بلوط ایرانی برداشت شد. در هر ترانسکت 10 نمونه از زیر تاج درخت و 10 نمونه از خارج تاج درخت و در مجموع 60 نمونه در سه ترانسکت برداشت شد. در محل­هایی که برداشت نمونه، به جهت صخره­ای بودن امکان پذیر نبود برداشت خاک به صورت تصادفی به سمت چپ یا راست جابه­جا شد .[22] تمام نمونه­های خاک پس از انتقال به آزمایشگاه و عبور از الک دو میلی­متری برای انجام آزمایش آماده شدند. پتاسیم تبادلی به روش عصاره­گیری با استات آمونیوم و با کمک دستگاه فلیم فتومتر، کلسیم و منیزیم تبادلی از روش کمپلکسومتری (عصاره گیری با آب مقطر)، اسیدیته خاک از روش پتانسیومتری با به کارگیری دستگاه pH متر الکتریکی، هدایت الکتریکی توسط EC سنج اندازه­گیری شد .[14] بررسی نرمال بودن داده­ها از طریق آزمون کولموگروف- اسمیرنوف با استفاده از نرم افزار آماری SPSS انجام شد. سپس برای یافتن مقدار و نحوه ارتباط ارتفاع از سطح دریا و مقدار شیب با هر یک از عوامل مورد بررسی داده­های مربوط به آنها به صورت جداگانه برای زیر و خارج تاج درخت در نرم افزار Excel وارد و رگرسیون خطی و همچنین ضریب همبستگی بین آنها محاسبه شد.

نتایج

پتاسیم تبادلی

مقدار پتاسیم تبادلی در زیر تاج و خارج تاج درختان با افزایش ارتفاع از سطح دریا کاهش یافت (شکل 2) به­‌طوری که کمترین مقدار پتاسیم در زیر تاج 24/183 میلی­گرم در کیلوگرم در ارتفاع 1805 متر و بیشترین مقدار پتاسیم در ارتفاع 1705 متر به مقدار 6/625 میلی­گرم در کیلوگرم بود. در خارج تاج کمترین مقدار پتاسیم در ارتفاع 1805 متری به میزان 91/159 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 392 میلی­گرم در کیلوگرم در ارتفاع 1715متر بود. همبستگی بین غلظت پتاسیم تبادلی خاک و ارتفاع از سطح دریا در زیر و خارج تاج درختان معنی­دار و به ترتیب 88/0 و94/0 بود (جدول 1).

 

Y= -3/4182X+6380/3

R²=0/7864

 

 

Y= -1/7675X+3371/1

R²=0/8918

 

 

شکل 2- ارتباط میزان پتاسیم تبادلی با ارتفاع از سطح دریا در زیر و خارج تاج

 

مقدار پتاسیم تبادلی خاک با افزایش مقدار شیب دامنه در هر دو موقعیت زیر تاج و خارج تاج درختان کاهش یافت (شکل 3). کمترین مقدار پتاسیم در زیر تاج 24/183 میلی­گرم در کیلوگرم در شیب 85 درصد و بیشترین مقدار آن در شیب 30 درصد به مقدار 2/817 میلی­گرم در کیلوگرم بود. کمترین مقدار پتاسیم در خارج تاج در شیب 95 درصد به میزان 5/147 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 2/457 میلی­گرم در کیلوگرم و در شیب 30 درصد بود. همبستگی بین غلظت پتاسیم تبادلی خاک و مقدار شیب دامنه برای زیر تاج و خارج تاج درختان معنی­دار و به‌ ترتیب 89/0 و93/0به دست آمد (جدول 1).

 

Y= -3/982X+521/66

R²=0/8741

 

 

Y= -8/2176X+939/43

R²=0/8041

 

 

شکل 3- ارتباط میزان پتاسیم تبادلی با میزان شیب در زیر و خارج تاج

 

کلسیم تبادلی

با افزایش ارتفاع میزان کلسیم تبادلی خاک زیر تاج کاهش یافت در صورتی در خارج با افزایش ارتفاع میزان این عنصر نیز افزایش یافت (شکل 4). کمترین مقدار کلسیم زیر تاج در ارتفاع 1815 متر به مقدار 5/4 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 8/10 میلی­گرم در کیلوگرم در ارتفاعات 1705 و 1725 متری بود. کمترین مقدار کلسیم در خارج تاج درختان در ارتفاعات 1695 و 1705 متری به میزان 6/3 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن در ارتفاع 1735 متری به میزان 8/10 میلی­گرم در کیلوگرم بود. همبستگی بین ارتفاع از سطح دریا و کلسیم تبادلی در زیر تاج معنی‌دار و در خارج تاج درختان معنی‌دار نبود و به ترتیب 62/0 و 51/0 به دست آمد (جدول 1).

 

Y= -0/0339X+67/434

R²=0/3912

 

 

Y=0/0366X- 56/489

R²=0/269

 

 

شکل 4- ارتباط کلسیم تبادلی با ارتفاع از سطح دریا در زیر و خارج تاج

 

ارتباط بین مقدار شیب دامنه و کلسیم تبادلی خاک در زیر تاج به­صورت معکوس و در خارج تاج درختان به­صورت مستقیم بود (شکل 5). کمترین مقدار کلسیم خاک در زیر تاج در شیب 80 درصد به مقدار 6/3 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 4/14 میلی­گرم در کیلوگرم در شیب­های 30 و 45 درصد بود. کمترین میزان کلسیم خاک در خارج تاج درختان در شیب­های 50 و 25 درصد به میزان 6/3 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن در شیب 95 درصد به میزان 8/10 میلی­گرم در کیلوگرم بود. همبستگی بین شیب دامنه و کلسیم خاک در زیر تاج و خارج تاج درختان معنی‌دار و به‌ترتیب 66/0 و 70/0 بود (جدول 1).

 

Y= 0/0665X+2/7392

R²=0/5001

 

 

Y= -0/0864X+13/426

R²=0/4471

 

 

شکل 5- ارتباط کلسیم تبادلی با میزان شیب در زیر و خارج تاج

 

 

منیزیم تبادلی

با افزایش ارتفاع میزان منیزیم تبادلی خاک در زیر و خارج تاج کاهش یافت (شکل 6). کمترین مقدار منیزیم زیر تاج در ارتفاع 1795 متر به مقدار 4/5 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 18 میلی­گرم در کیلوگرم در ارتفاع 1695 متری بود. کمترین مقدار منیزیم در خارج تاج درختان در ارتفاع 1785متری به میزان 6/3 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن در ارتفاع 1725 متری به میزان 2/16 میلی­گرم در کیلوگرم بود. همبستگی بین ارتفاع از سطح دریا و منیزیم تبادلی در زیر و خارج تاج درختان معنی‌دار بوده و به ترتیب 71/0 و 69/0 به دست آمد (جدول 1).

 

Y= -0/0586X+112/88

R²=0/4782

 

 

Y= -0/0724X+139/42

R²= 0/5127

 

 

شکل 6- ارتباط منیزیم تبادلی با ارتفاع از سطح دریا در زیر و خارج تاج

 

ارتباط بین مقدار شیب دامنه و منیزیم تبادلی خاک در زیر و خارج تاج به­صورت معکوس بود (شکل 7). کمترین مقدار منیزیم خاک زیر تاج در شیب 75 درصد به مقدار 2/7 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن 18 میلی­گرم در کیلوگرم در شیب 30 درصد بود. کمترین میزان منیزیم خاک در خارج تاج درختان در شیب­های 80 و 90 درصد به میزان 4/5 میلی­گرم در کیلوگرم و بیشترین مقدار آن در شیب 45 درصد به میزان 2/16 میلی­گرم در کیلوگرم بود. همبستگی بین شیب دامنه و منیزیم خاک در زیر تاج درختان به مقدار 85/0 و معنی‌دار ولی در خارج تاج به مقدار 52/0 و معنی دار نبود (جدول 1).

 

Y= -0/073X+14/76

R²= 0/2738

 

 

Y= -0/1049X+17/896

R²= 0/7367

 

 

شکل7- ارتباط منیزیم تبادلی با میزان شیب در زیر و خارج تاج

 

هدایت الکتریکی

مقدار هدایت الکتریکی خاک با افزایش ارتفاع از سطح دریا در هر دو موقعیت زیر و خارج تاج درختان کاهش یافت (شکل 8). کمترین مقدار هدایت الکتریکی خاک زیر تاج درختان 228 میکروزیمنس بر سانتی­متر در ارتفاع 1795 متر و بیشترین مقدار آن 394 میکروزیمنس بر سانتی­متر در ارتفاع 1695 متر بود. کمترین مقدار هدایت الکتریکی خاک در خارج تاج در ارتفاع 1785 متری به میزان 5/255 میکروزیمنس بر سانتی­متر و بیشرین مقدار آن در ارتفاع 1695 متری به میزان 372 میکروزیمنس بر سانتی­متر بود. ارتباط بین ارتفاع از سطح دریا و هدایت الکتریکی خاک در زیر و خارج تاج درختان معنی‌دار بوده و به ترتیب 90/0 و 84/0 بود (جدول 1).

 

 

Y= -1/1113X+2245/4

R²= 0/7151

 

 

Y= -1/1828X+2372/1

R²= 0/8162

 

 

شکل 8 - ارتباط هدایت الکتریکی با ارتفاع از سطح دریا در زیر و خارج تاج

 

مقدار هدایت الکتریکی خاک با افزایش مقدار شیب در زیر تاج و خارج تاج درختان کاهش یافت (شکل 9). کمترین مقدار هدایت الکتریکی زیر تاج، 211 میکروزیمنس بر سانتی­متر در شیب 90 درصد و بیشترین مقدار آن 380 میکروزیمنس بر سانتی­متر و در شیب 25 درصد بود. کمترین مقدار هدایت الکتریکی خاک در خارج تاج درختان در شیب 90 درصد به مقدار 220 میکروزیمنس بر سانتی­متر و بیشرین مقدار آن در شیب 45 درصد به میزان 420 میکروزیمنس بر سانتی­متر بود. ارتباط بین شیب دامنه و درصد هدایت الکتریکی خاک در زیر تاج معنی­دار و در خارج تاج درختان معنی‌دار نبوده و به ترتیب 94/0 و 45/0 بود (جدول 1).

 

 

Y= -1/1811X+384/48

R²= 0/2049

 

 

Y= -2/2185X+431/88

R²= 0/8947

 

 

شکل 9- ارتباط هدایت الکتریکی با میزان شیب در زیر و خارج تاج

 

اسیدیته

میزان اسیدیته خاک با افزایش ارتفاع از سطح دریا در هر دو موقعیت زیر و خارج تاج درختان افزایش یافت (شکل 10). کمترین میزان اسیدیته خاک در زیر تاج درختان 99/7 در ارتفاع 1715 متر و بیشترین مقدار آن 25/8 در ارتفاع 1805 متر بود. کمترین مقدار اسیدیته خاک در خارج تاج در ارتفاع 1715 متری به میزان 02/8 و بیشرین مقدار آن در ارتفاع 1815 متری به میزان 32/8 بود. ارتباط بین ارتفاع از سطح دریا و اسیدیته خاک در زیر و خارج تاج درختان معنی‌دار بوده و به ترتیب 85/0 و 89/0 بود (جدول 1).

 

 

Y= -0/0019X+4/7742

R²=0/7387

 

 

Y= -0/0025X+3/7356

R²=0/8081

 

 

شکل 10- ارتباط اسیدیته با ارتفاع از سطح دریا در زیر و خارج تاج

 

مقدار اسیدیته خاک با افزایش میزان شیب در زیر تاج و خارج تاج درختان افزایش یافت (شکل 11). کمترین مقدار اسیدیته زیر تاج، 9/7 در شیب 35 درصد و بیشترین مقدار آن 24/8 و در شیب 100 درصد بود. کمترین مقدار اسیدیته خاک در خارج تاج درختان در شیب 80 درصد به مقدار 99/7 و بیشرین مقدار آن در شیب 100 درصد به مقدار 32/8 بود. ارتباط بین شیب دامنه و اسیدیته خاک در زیر و خارج تاج درختان معنی‌دار بوده و به­ترتیب 83/0 و 78/0 بود (جدول 1).

 

Y=  0/0034X+7/9105

R²=0/6171

 

 

Y= 0/003X+7/9084

R²=0/6962

 

 

 

شکل 11- ارتباط اسیدیته با میزان شیب در زیر و خارج تاج

جدول 1- همبستگی عناصر در رابطه با شیب و ارتفاع از سطح دریا

عناصر مورد بررسی	شیب (درصد)	ارتفاع از سطح دریا (متر)
پتاسیم زیر تاج	- 0/887**	-0/897**
پتاسیم خارج تاج	-0/944**	-0/935**
کلسیم زیر تاج	-0/625*	-0/669*
کلسیم خارج تاج	/5190	0/707**
منیزیم زیر تاج	-0/716**	-0/858**
منیزیم خارج تاج	-0/692*	-0/523
هدایت الکتریکی زیر تاج	-0/903**	-0/946**
هدایت الکتریکی خارج تاج	-0/846**	-0/453
اسیدیته زیر تاج	/859**0	0/834**
اسیدیته خارج تاج	/899**0	0/786**

 

 

(علامت ^٭٭ در بالای اعداد نشان دهنده همبستگی معنی­دار در سطح 01/0 است و علامت ^٭در بالای اعداد نشان دهنده همبستگی معنی­دار در سطح 05/0 است)

 

بحث

اثر ارتفاع از سطح دریا، میزان شیب و تاج پوشش بر غلظت پتاسیم تبادلی

با افزایش ارتفاع از سطح دریا و افزایش مقدار شیب، از غلظت پتاسیم تبادلی کاسته شد که می­تواند به دلیل آبشویی این عنصر باشد. پتاسیم عنصری است که به شکل تبادلی، قابل استفاده برای گیاه است و مقدار قابل استفاده آن در خاک تابعی از درجه هوادیدگی کانی­ها و مقدار آب شویی آنها از خاک است که به­صورت کاتیون­های تبادلی جذب خاک می­شود  [18] این عنصر به هیچ وجه وارد ترکیبات آلی نمی­شود و در بین عناصری که از خاک تخلیه می­شوند، بعد از نیتروژن دومین رتبه را دارا ست .[21] در این رابطه (2006) Shahoei  بیان می­دارد که این عنصر به صورت گازی از خاک خارج نمی­شود اما بسیار راحت بر اثر آبشویی از دسترس خارج می­شود. شواهد نشان می­دهد که جذب پتاسیم به وسیله گیاهان از محلول خاک به غلظت کلسیم و منیزیم بستگی دارد  [3]و با افزایش رطوبت خاک کاتیون­های بازی دو ظرفیتی مانند کلسیم و منیزیم بیشتر جذب ذرات خاک می­شوند بنابراین کاتیون­های تک ظرفیتی مانند پتاسیم به راحتی از سیستم آبشویی می­شوند .[25] (2004) et al Tsuia به نتایج مشابه رسیدند ایشان خاک­های پایین دامنه را جز خاک­های عمیق­تر با آبشویی کمتر معرفی کردند که محل تجمع یون­های حل شدنی مانند پتاسیم است و ارتباط منفی این عنصر را با موقعیت­های شیب تأیید می­کند. مطابق نتایج، پتاسیم تبادلی در زیر تاج درخت بیشتر از خارج تاج درخت بود که دلیل آن می­تواند وجود ساق­آب باشد زیرا پتاسیم به آسانی از سطح برگها و بافت­های گیاهی شسته می­شود که وجود مواد آلی بیشتر در زیر تاج، ظرفیت تبادل کاتیونی بیشتری را به وجود می­آورد و شاید بتواند میزان بیشتر بودن پتاسیم تبادلی را توجیه کند  [11]البته توزیع مکانی عناصر ممکن است ناشی از تغییرات زمین­شناسی باشد که سبب تفاوت در ترکیب شیمیایی کانی­ها یا نرخ هوازدگی­شان می­شود. علاوه بر این تراکم زادآوری شاخه زاد میزان ساق­آب را افزایش داده و باعث افزایش میزان پتاسیم تبادلی در زیر تاج نسبت به خارج تاج شده است زیرا آبی که از داخل تاج به زمین اضافه می­شود پتاسیم را به خاک زیر تاج درختان بلوط اضافه می­کند .[7] علاوه بر این تاج درختان ترکیب شیمیایی بارانی را که از طریق تاج به زمین می­ریزد، عوض نموده و غلظت عناصر غذایی همچون پتاسیم را تغییر می­دهند17]  و 28[. بیشتر اثرهای گونه­های درختی موجود در جنگل­ها به لایه­های سطحی خاک مربوط می­شود و پتاسیم هم عنصری است که با سطح سرو کار دارد که شاید دلیل غلظت بیشتر در سطح، سرعت بیشتر بازچرخش این عنصر در لاشریزه و ورود مجدد به خاک باشد [13].

 

اثر ارتفاع از سطح دریا، میزان شیب و تاج پوشش بر کلسیم و منیزیم تبادلی

میزان کلسیم تبادلی خاک با افزایش ارتفاع از سطح دریا و افزایش مقدار شیب در زیر تاج کاهش و در خارج تاج افزایش یافت ولی میزان منیزیم تبادلی با افزایش مقدار ارتفاع و شیب در هر دو موقعیت زیر و خارج تاج کاهش یافت در حالی که همبستگی هر دو عنصر با عامل شیب بیشتر از ارتفاع بود. دلیل افزایش کلسیم و منیزیم در پایین شیب می­تواند آبشویی باشد زیرا هدر رفت سالانه کلسیم و منیزیم تبادلی براثر آبشویی و فرسایش بسیار زیاد است [26] در این رابطه محققان زیادی به نتایج مشابه دست یافتند و دلیل افزایش کلسیم و منیزیم را عامل شیب مطرح کردند که در انتقال و تجمع محلول­ها و بالاتر بودن این عناصر در پایین شیب نقش مؤثری داشته است30 ]  ، 6 و [4. خاک­های اکثر مناطق کوهستانی زاگرس روی تشکیلات آهکی، مارن، مارن و گچی، مارن رسی و گاهی روی کنگلومرا و یا سنگهای مرمر قرار گرفته­اند [31] و در خاک­های آهکی مقادیر بالاتری از کاتیون­های کلسیم و منیزیم وجود دارند [26]. منشأ مهم کلسیم نیز در طبیعت سنگ­های آهکی و کربنات­ها هستند و در منطقه مورد بررسی، تشکیلات پابده از نظر سنگ­شناسی شامل مارن­های روشن می­باشد که رنگ روشن مارن­ها احتمالاً به دلیل افزایش کربنات کلسیماست [20]. میزان کلسیم و منیزیم زیر تاج بیشتر از خارج تاج بود که علت آن می­تواند وجود لاشریزه و آبی باشد که از داخل تاج به زمین اضافه می­شوند و میزان کلسیم و منیزیم زیر تاج درختان بلوط را افزایش می­دهند زیرا Dahlgren & Singer (1991) طی بررسی خود اظهار داشتند که لاشریزه و آب داخل تاج به ترتیب 173 کیلوگرم در هکتار در سال کلسیم و 27 کیلوگرم در هکتار در سال منیزیم را به خاک زیر تاج بلوط بر می­گردانند. علاوه بر این تاج درخت بلوط باعث افزایش غلظت کاتیون­های بازی کلسیم و منیزیم در زیر تاج می­شود [8]. (2007) et al Seibert به نتایج مشابه رسیدند و ارتباط مثبت بین کلسیم و منیزیم را با شاخص رطوبت توپوگرافیکی و افقO  مطرح کردند و بیان داشتند که لایه آلی کنترل­های توپوگرافیکی را بیشتر به نمایش می­گذارد و می­توان گفت که ویژگی­های شیمی خاک به طور مستقیم تحت تأثیر شاخص­های هیدرولوژیکی نیست و می­تواند به واسطه پوشش گیاهی تغییر نماید.

 

اثر ارتفاع از سطح دریا، میزان شیب و تاج پوشش بر هدایت الکتریکی

با افزایش ارتفاع از سطح دریا و افزایش مقدار شیب، میزان هدایت الکتریکی در هر دو موقعیت زیر تاج و خارج تاج کاهش یافت. هدایت الکتریکی خاک بستگی خاصی به مقدار کاتیون­های خاک دارد و هر چقدر این کاتیون­ها بیشتر باشند مقدار هدایت الکتریکی افزایش می­یابد [12]. مقدار هدایت الکتریکی در ارتفاعات پایین­تر بیشتر بود که علت آن می­تواند آبشویی عناصر کلسیم، منیزیم و پتاسیم و تجمع آنها در پایین دامنه باشد این در حالی است که (2002) et al Smitha دلایل نتایج متفاوتشان با تحقیق حاضر و افزایش هدایت الکتریکی در ارتفاعات را افزایش مواد آلی که ظرفیت تبادل کاتیونی بیشتری را به وجود آورده بود مطرح کردند همچنین در بررسی­های ایشان هدایت الکتریکی با نیتریت رابطه­ایی مثبت داشت و افزایش آن می­تواند ناشی از افزایش نیتریت در ارتفاعات بالاتر باشد. به علاوه آبشویی کمتر در ارتفاعات پایین­تر و ارتباط مثبت هدایت الکتریکی با توزیع کربنات­ها می تواند عامل دیگری از این تفاوت باشد [13]. هدایت الکتریکی در زیر تاج بیشتر از خارج تاج بود و علت را می­توان بیشتر بودن کاتیون­های تبادلی زیر تاج نسبت به خارج تاج که خود در اثر افزایش مواد آلی در زیر تاج به وجود آمده بود دانست. (2010) et al Kargar به نتایج مشابهی رسیدند و اظهار داشتند این امر را می­توان به برگشت بیومس گیاهی و تجزیة آن و تجمع املاح در سطح خاک ربط داد همچنین اظهار داشتند که هدایت الکتریکی با درصد تاج پوشش رابطه معکوس دارد، یعنی در شرایطی که این متغیر کاهش یابد، درصد تاج پوشش افزایش می­یابد. (2011) et al Mahdavi Ardakani به نتایج متفاوتی رسیدند و کاهش هدایت الکتریکی زیر پوشش گیاهی را اینگونه مطرح کردند که در ناحیه زیر گیاه به دلیل سایه اندازی، تبخیر و به دنبال آن انتقال املاح در اثر خاصیت موینیگی کاهش می­یابد که از دلایل کاهش هدایت الکتریکی در منطقه زیر گیاه است و پس از اتمام فصل خشک، ریزش برگ­های گیاه و همچنین ریزش­های جوی موجب افزایش هدایت الکتریکی در زیر گیاه می­شود. این در حالی است که رطوبت خاک زیر تاج و وتداوم آن زیادتر است، اثر تاج پوشش بر کاهش مقدار تبخیر در زیر تاج مورد بررسی قرار گرفته و مشخص شده که مقدار آن در زیر تاج و حاشیه در داخل توده بین 50 تا 70 درصد تبخیر در محیط باز است  .[9]

 

اثر ارتفاع از سطح دریا، میزان شیب و تاج پوشش بر میزان اسیدیته

میزان اسیدیته با ارتفاع از سطح دریا رابطه­ایی مستقیم ولی با میزان شیب رابطه­ایی معکوس را از خود نشان داد. عواملی که میزان اسیدیته را در نواحی کوهستانی کنترل می­کنند شیب و جهت دامنه می­باشند [6] خاک­های اکثر مناطق کوهستانی زاگرس روی تشکیلات آهکی، مارن، مارن و گچی، مارن رسی و گاهی روی کنگلومرا و یا سنگ­های مرمر قرار گرفته­اند [31] که در منطقه مورد بررسی، تشکیلات آسماری از نظر سنگ­شناسی شامل آهک­های نازک لایه و دولومیت است که ستیغ ارتفاعات را تشکیل می­دهد [20] و سبب افزایش اسیدیته خاک در منطقه مورد بررسی می­شود. افزایش اسیدیته در ارتفاعات و افقO  می تواند مرتبط با شاخص رطوبت توپوگرافیکی و درصد اشباع بازی افزایش یافته باشد [25] اما برخی محققین به نتایج متفاوتی رسیدند ]6، 27،13و30 [که دلایل کاهش اسیدیته در ارتفاعات بالاتر را افزایش آبشویی کاتیون­های بازی در ارتفاعات بر اثر بارش بیشتر و عامل شیب مطرح کردند که در انتقال و تجمع محلول­ها در پایین شیب نقش مهمی داشته است و سبب به وجود آمدن ارتباط مثبت بین شیب و اسیدیته شده است و علاوه بر آبشویی بازها از موقعیت­های بالا به پایین، توزیع کربنات­ها در خاک را هم مهم مطرح کردند. میزان اسیدیته در خارج تاج بیشتر از زیر تاج بود، علت این امر را می­توان به بیشتر بودن فعالیت میکروارگانیسم­ها در زیر تاج نسبت داد که دی اکسیدکربن بیشتری را به وجود آورده و با ترکیب با آب باران ایجاد اسید کربنیک بیشتری کرده و میزان اسیدیته خاک را کاهش داده است. همچنین در اثر تجزیه مواد آلی، اسیدهای ضعیفی به وجود می­آید که این نیز می­تواند دلیلی برای کاهش اسیدیته زیر تاج نسبت به خارج تاج باشد اما نتایج برخی مطالعات متفاوت از تحقیق حاضر بود 8] و [1 و افزایش اسیدیته زیر تاج را افزایش کاتیون­های بازی در زیر تاج درختان بلوط دانستند.

مراجع

References

1-Alban, D.H., D.A. Perala, & B.E Schlaegal, 1978. Biomass and nutrient distribution in aspen, pine and spruce stand on the same soiltype in Minnesota, Canadian Journal of Forest Research, 8(3): 290-299.

2-An, S.Q., Z.L. Liu, B.G. Hong, & R.L. Zhao, 1997. Effects of soil factors on species diversity in secondary forest communities, Acta Ecologica Sinica, 17(1): 45–50.

3-Beckett, P.H.T, 1964. The “immediate” Q/I relations of labile potassium in the soil,Soil Science, 15: 9-23.

4-Bruland, G.L., & C.J. Richardson, 2005. Hydrologicedaphic, and vegetative responses to microtopographic reestablishment in a restored wetland, Restoration Ecology, 13(3):515–523.

5-Chaplot, V., M. Bernoux, C.Watler, P.Curmi, & U. Herpin, 2001. Soil carbon storage prediction in temperate hydromorphic soils using a morphologic index and digital elevation model, Soil Science,166(1): 48– 60.

6-Chen, Z.S., C.F. Hsieh, F.Y. Jiang, T.H. Hsieh, & I.F. Sun, 1997. Relations of soil properties to topography and vegetation in a subtropical rain forest in southern Taiwan, Plant Ecology, 132 (2):229–241.

7-Dahlgren, R., & M.J. Singer, 1991. Nutrient cycling in managed and unmanaged oak woodland grass ecosystems, Symposium on Oak Woodlands and Hardwood Rangeland Management. Gen. Tech. Rep. PSW-GTR-126. Berkeley, CA: Pacific Southwest Research Station, Forest Service, U.S. Department of Agriculture; 337-341.

8-Dahlgren, R.A., J.L. Boettinger, G.L. Huntington, & R.G. Amundson, 1997. Soil development along an elevationaltransect in the western Sierra Nevada, California, Geoderma, 78 (3-4):207-236.

9-Damizadeh, Gh.R., Kh. Sagheb Talebi, & M. Damizadeh, 2009. Impact of canopy of Tooth Brush tree (Salvadora persica) as a nurse plant on primary establishment of forest trees and shrubs. Iranian Journal of Forest 1(1): 11-23.

10-Dijkstra, F.A., 2001. Effect of tree species in a forest of the northeastern united states, wageningen university, 119 pp.

11-Gallardo, A., 2003. Effect of tree canopy on spatial distribution of soil nutrients in a Mediterranean Dehesa, Pedobiologia, 47: 117-125.

12-Habibi Kasseb, Hossein., 1992. Fundamentals of Forest Soil Science, Tehran University Publications, 424 pp.

13-Hattar, B.I., A.Y. Taimeh, & F.M. Ziadat, 2010. Variation in soil chemical properties along toposequences in an arid region of the Levant, Catena, 83: 34-45.

14-Jafari Haghighi, M., 2003. Methods of Soil Analysis, Sampling and Important Physical & Chemical Analysis (With emphasis on theoretical & applied principles), Nedaye zoha, Tehran, 240 pp.

15-Jazirehi, M. H. & Ebrahimi Rostaghi, M., 2003. Silviculturoin Zagros, Tehran University Publications, 560 pp.

16-Kargar, M., Z. Jafarian, & J. Ghorbani, 2010. The effect of Artemisia aucheri canopy and density on soil properties (Case study: Vavsar Rangeland Kiasar). Rangeland, 4(2): 240-249.

17-Mahdavi Ardakani, S.R., M. Jafari, N. Zargham, M.A. Zare Chahouki, N. Baghestani Meibodi, & A. Tavili, 2011. Investigation on the effects of Haloxylon aphyllum, Seidlitzia rosmarinus and Tamarix aphylla on soil properties in Chah Afzal-Kavir (Yazd). Iranian Journal of Forest, 2(4): 357-365.

18-Mahmoudi, S., & M. Hakimian, 1998. Fundamentals of Soil Sciences (translation), Tehran University Publications, 701 pp.

19-Moore, I.D., & J.P. Wilson, 1992. Length-slope factors in the revised universal soil loss equation, Soil and Water Conservation, 47(5): 423-428.

20-National Data Bases of The Country (http://www.ngdir.ir)

21-Norbakhsh, F., & M. Karimian Eghbal, 1997. Soil Fertility, Ghazal Publisher, 328pp.

22-Park, A.D., 2001. Environmental influences on postharvest natural regeneration in Mexican pine-oak forests, Forest Ecology and Management, 144(1-3):213-228.

23-Pennock, D.J., & E.De. Jong, 1990. Spatial pattern of soil redistribution in Boroll landscapes, southern Saskathewan, Canada, Soil Science, 150(6): 867-873.

24-Rostami, A., & H. Heidari, 2009. Typology of Forest Stands and Evaluation of Their Overall Status in Natural Forests of Daalaab Region, Ilam Province. Journal. Agric. Sci. Natur. Resour, 15(6):274-277.

25-Seibert, J., J. Stendahl, & R. Sørensen, 2007. Topographical influences on soil properties in boreal forests, Geoderma, 141 :139–148.

26-Shahoei, S., 2006. The Nature and Properties of Soils (translation). Kurdistan University Publications, 900 pp.

27-Smitha, J.L., J.J. Halvorsonb, & J.R. Harvey Bolton, 2002. Soil properties and microbial activity across a 500 elevation gradient in a semi-arid environment, Soil Biology and Biochemistry, 34 :1749–1757.

28-Sollins, P., C.C. Grier, F.M. Crison, K.J.R Cromack, R. Fogel, & R.L. Fredriksen, 1980. The internal element cycles of an old-growth Douglad-firecosystem in western Oregon, Ecological Monogrraphs, 50(3): 261-285.

29-Talebi, M., Kh. Sagheb Talebi, & H. Jahanbazi, 2006. Site demands and some quantitative and qualitative characteristics of Persian Oak (Quercus brantii Lindl.) in Chaharmahal & Bakhtiari Province (western Iran). Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 14 (1): 67-79.

30-Tsuia, Ch.Ch., Z.S. Chen, & C.F. Hsieh, 2004. Relationships between soil properties and slope position in a lowland rain forest of southern Taiwan, Geoderma,123(1-2): 131–142.

31-Zarrinkafsh, M.K., 2002. Forestry Soil (Interaction of Soil and Plants Regarding Ecological Factors Forests Ecosystems), Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, 361pp.

32-Zhu, X.M, 1984. Land resource development and conservation of the Chinese Loess Plateau. (in Chinese with English abstract) Geogr. Science. 2: 97–102.

33-Zinke, P .J, 1962. The patterns of influence of individualforest tree on soil properties, Ecology, 43: 130-133.