الگوی پراکنش مکانی و حجم خشکه دارها در راشستان های شمال ایران (مطالعه موردی: بخش گرازبن جنگل خیرود)

اکوسیستم های طبیعی ایران

مقاله 1، دوره 5، شماره 1 - شماره پیاپی 15، خرداد 1393، صفحه 1-14   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

زهرا نوری¹؛ جهانگیر فقهی^{* 2}؛ محمدرضا مروی مهاجر³

¹دانش آموخته دکتری جنگلداری، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، کرج، ایران

²دانشیار گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی،کرج، ایران

³استاد گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی،کرج، ایران

چکیده

پژوهش حاضر به مطالعه و کمی نمودن برخی از مهمترین خصوصیات خشکه­دارها از جمله الگوی پراکنش مکانی، حجم و مراحل پوسیدگی آنها در یک جنگل راش می­پردازد. به این منظور پارسل 319 بخش گرازبن جنگل آموزشی و پژوهشی خیرود به مساحت 48 هکتار که تا زمان آماربرداری در آن هیچ گونه عملیات مدیریتی در قالب طرح­های جنگلداری انجام نگرفته به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد و گونه، قطر برابر سینه و ارتفاع خشکه­دارهای سرپا مورد اندازه­گیری قرار گرفت. در خشکه­دارهای افتاده نیز گونه درختی، قطر میانی و طول آنها ثبت شد. همچنین به منظور مطالعه الگوی مکانی خشکه­دارها، موقعیت هر یک از خشکه­دارها با روش آزیموت- فاصله و با استفاده از دستگاه فاصله­یاب لیزری بدست آمد. نتایج مطالعه حاضر نشان داد حجم در هکتار خشکه­دارها در منطقه مورد مطالعه 93/34 متر مکعب در هکتار می‌باشد که حجم خشکه­دارهای افتاده و سرپا به ترتیب 835/28 و 622/6 مترمکعب در هکتار است. بیشترین درصد خشکه دارها متعلق به درجه پوسیدگی نرم درجه یک می‌باشد که 44 درصد از کل حجم خشکه­دارها را به خود اختصاص داده است. استفاده از تابع K-Ripley نشان داد الگوی پراکنش خشکه­دارهای افتاده، سرپا و همچنین کل خشکه­دارهای موجود در منطقه مورد مطالعه کپه­ای می­باشد. 

کلیدواژه‌ها

خشکه‌دار افتاده؛ خشکه‌دار سرپا؛ تابع K-Ripley؛ درجات پوسیدگی؛ جنگل راش؛ جنگلهای خزری

اصل مقاله

الگوی پراکنش مکانی و حجم  خشکه دارها در راشستان های شمال ایران

(مطالعه موردی: بخش گرازبن جنگل خیرود)

 

زهرا نوری[1]، جهانگیر فقهی[2]*، محمدرضا مروی مهاجر[3]

تاریخ دریافت: 3/7/92          تاریخ پذیرش: 12/2/93

 

چکیده:

پژوهش حاضر به مطالعه و کمی نمودن برخی از مهمترین خصوصیات خشکه­دارها از جمله الگوی پراکنش مکانی، حجم و مراحل پوسیدگی آنها در یک جنگل راش می­پردازد. به این منظور پارسل 319 بخش گرازبن جنگل آموزشی و پژوهشی خیرود به مساحت 48 هکتار که تا زمان آماربرداری در آن هیچ گونه عملیات مدیریتی در قالب طرح­های جنگلداری انجام نگرفته به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد و گونه، قطر برابر سینه و ارتفاع خشکه­دارهای سرپا مورد اندازه­گیری قرار گرفت. در خشکه­دارهای افتاده نیز گونه درختی، قطر میانی و طول آنها ثبت شد. همچنین به منظور مطالعه الگوی مکانی خشکه­دارها، موقعیت هر یک از خشکه­دارها با روش آزیموت- فاصله و با استفاده از دستگاه فاصله­یاب لیزری بدست آمد. نتایج مطالعه حاضر نشان داد حجم در هکتار خشکه­دارها در منطقه مورد مطالعه 93/34 متر مکعب در هکتار می‌باشد که حجم خشکه­دارهای افتاده و سرپا به ترتیب 835/28 و 622/6 مترمکعب در هکتار است. بیشترین درصد خشکه دارها متعلق به درجه پوسیدگی نرم درجه یک می‌باشد که 44 درصد از کل حجم خشکه­دارها را به خود اختصاص داده است. استفاده از تابع K-Ripley نشان داد الگوی پراکنش خشکه­دارهای افتاده، سرپا و همچنین کل خشکه­دارهای موجود در منطقه مورد مطالعه کپه­ای می­باشد.

 

واژه­های کلیدی: خشکه­دار افتاده، خشکه­دار سرپا، تابع K-Ripley، درجات پوسیدگی، جنگل راش، جنگلهای خزری

 

 

 

مقدمه

جنگل­های مدیریت شده بر پایه اصول بوم شناختی و جنگل­شناسی نزدیک به طبیعت می­توانند تولیدات و خدمات خود را به طور مستمر ارائه دهند و این نوع مدیریت از نظر اقتصادی نیز به ویژه در درازمدت مقرون به صرفه خواهد بود (26). یکی از اصول جنگل‌شناسی نزدیک به طبیعت، حفظ خشکه دارهای موجود در اکوسیستم­های جنگلی    می­باشد (20،23). شناسایی و اندازه‌گیری خشکه‌دارهای افتاده و سرپا و اندازه‌گیری ابعاد آن‌ها یکی از مولفه­های مهم در شیوه جنگل شناسی نزدیک به طبیعت می‌باشد. درختان در جنگل‌های طبیعی بعد از رسیدن به سن کهولت و پایان زندگی گیاهی شروع به پوسیدن می‌کنند که می‌توان عوامل فیزیولوژیکی، فشارهای محیطی، آفات و حشرات، دخالت‌های انسان و بیماری‌ها را از دلایل عمده آن برشمرد (31). خشکه­دارها به دو نوع اصلی تقسیم   می­شوند: 1- خشکه­دار سرپا که خشک و بی جان است، اما همچنان قسمتی از تنه آن سرپا و ریشه­های آن در خاک باقیمانده و موجب ایستادگی آن بر روی زمین می­شود. 2- خشکه دار افتاده که به اندام­های درختان مرده که پس از پوسیدگی روی زمین می­افتند اطلاق       می­گردد. این بقایای به ظاهر خشک و بیجان از دیدگاه جنگل­شناسی و بوم­شناسی جنگل اهمیت ویژه­ای دارند و اکولوژیستها اغلب کارکردهای مختلفی را برای آنها قایل می­باشند (22، 34). در واقع با پایان عمر فیزیولوژیکی درخت وظایف اکولوژیکی آن در اکوسیستم پایان نمی‌یابد، خشکه­دارهای سرپا زیستگاه‌هایی را برای حیات وحش در محیط جنگل فراهم می‌کنند، درختان افتاده نیز ضمن تأثیر در زادآوری، آشیان اکولوژیک جدیدی را برای بسیاری از گونه­های گیاهی و جانوری فراهم می­نمایند (30). اغلب خشکه­دارها در جنگل به شکل طبیعی یافت می‌شوند و با توجه به سابقه مدیریتی جنگل‌ها، تفاوت در ساختار جنگل، تاریخچه آشفتگی، عوامل محیط زیستی از جمله حاصلخیزی خاک، میزان خشکه دار دیده شده در آن‌ها متفاوت است و بیشترین مقدار در جنگل‌های بکر به چشم می‌خورد (6).

تا به امروز مطالعات گوناگونی در زمینه مطالعه و بررسی خشکه دارها در جنگل‌های شمال ایران و اهمیت آن‌ها در اکوسیستم‌های جنگلی، حجم خشکه دارها و نقش های گوناگون آنها در اکوسیستم های جنگلی در کشور انجام گرفته است (17،21،27،32،36).

موضوع مهمی که در مطالعه خشکه دارها در جنگل های شمال ایران به عنوان مهم‌ترین و با ارزش‌ترین اکوسیستم جنگلی کشور (25) باید در نظر داشت این است که نه تنها  مقادیر بالای خشکه دار مولفه مهمی در تنوع زیستی و کارکرد اکوسیتمها می­باشد (19). بلکه تنوع خشکه­دارها بر حسب قطر، مراحل پوسیدگی و الگوهای پراکنش مکانی نیز به اندازه حجم خشکه دار مهم می باشد (9). آنالیز الگوی مکانی یک ابزار معمول در اکولوژی جنگل می باشد که برای استنباط فرآیندهای مهم و پویایی اکوسیستم­های جنگلی استفاده می­شود. علی­رغم اینکه کمی نمودن الگوی مکانی خشکه دارها برای درک فرایندهای شایعی که منجر به مرگ و میر درختان می­شود مهم می­باشد، اطلاعات اندکی در رابطه با الگوی پراکنش  خشکه دارها در راشستان های شمال ایران به عنوان یکی از مهمترین جوامع جنگلی خزری موجود  می باشد. هدف از پژوهش حاضر، مطالعه و کمی نمودن برخی از مهمترین خصوصیات خشکه دارها از جمله الگوی پراکنش مکانی، حجم و مراحل پوسیدگی آنها در یک جنگل راش در شمال ایران می باشد.

 

 

 

 

 

 

شکل 1- منطقه مورد مطالعه در شمال ایران، استان مازندران

 

 

مواد و روش ها

منطقه مورد مطالعه:

این بررسی در بخش گرازبن از جنگل آموزشی و پژوهشی خیرود در شمال ایران انجام گرفته است. جنگل آموزشی و پژوهشی خیرود در 7 کیلومتری شرق نوشهر بین  تا  عرض شمالی و  تا طول شرقی واقع شده است (شکل 1). گستره کل جنگل خیرود حدود 8000 هکتار می‏باشد که رودخانه خیرود، آبریز اصلی این حوزه به شمار می‏آید. جنگل خیرود شامل هفت بخش می­باشد که بخش گرازبن سومین بخش مدیریتی این جنگل می­باشد. پارسل 319 این بخش به مساحت 48 هکتار که دست نخورده بوده و تا زمان آماربرداری در آن هیچ گونه عملیات پرورشی، تجدیدحیات و بهره­برداری برنامه­ریزی شده (در قالب طرحهای جنگلداری) انجام نگرفته و با ساختار طبیعی و ناهمسال به عنوان منطقه مورد مطالعه در نظر گرفته شد. میزان بارندگی منطقه مورد مطالعه 1300 میلیمتر و میانگین دمای سالانه 9/15 درجه سانتیگراد می­باشد. طبق نقشه تیپ­بندی بخش گرازبن تیپ عمده در منطقه مورد مطالعه راش می باشد (15).

الگوی مکانی پدیده­ها بر پایه نقشه وضعیت استقرار آنها در عرصه قابل بررسی می­باشد. در این بررسی از روش ثبت موقعیت درختان به صورت نقطه با طول و عرض جغرافیایی مشخص استفاده شد. برای ثبت موقعیت خشکه دارهای موجود در منطقه مورد مطالعه از روش فاصله – آزیموت استفاده گردید و بدین منظور دستگاه فاصله­یاب لیزری (TP 360) به کار گرفته شد. بدین ترتیب که ابتدا مختصات یک نقطه مشخص بر روی جاده جنگلی مشخص گردید و مختصات آن با استفاده از دستگاه GPS با دقت بالا ثبت گردید و این نقطه به عنوان نقطه شاخص (Bench-mark) در نظر گرفته شد. سپس دستگاه فاصله­یاب لیزری در عرصه در مکان‌های مشخصی (ایستگاه) مستقر شد و فاصله و آزیموت کلیه خشکه دارها نسبت به این دستگاه یادداشت گردید. در خشکه دارهای افتاده، به منظور نشان دادن موقعیت آنها در نرم­افزارهای مورد نظر امتداد خشکه­دار از سمت قطور به سمت نازک‌ نیز اندازه­گیری گردید و در مرحله بعد داده‌های فاصله – آزیموت که در طی عملیات زمینی برداشت شده بودند با استفاده از روابط ریاضی (28) تبدیل به موقعیت مکانی آنها بر حسب طول و عرض جغرافیایی گردید.

در خشکه­دارهای افتاده، به منظور محاسبه حجم از فرمول هوبر استفاده گردید.

           

g_m: سطح مقطع میانی (متر مربع)

: طول خشکه دار (متر)

برای محاسبه حجم خشکه دارهای سرپا نیز از رابطه زیر استفاده گردید:

حجم خشکه­دارهای سرپا          V= g_dbh*h*f

g_dbh: سطح مقطع برابر سینه (متر مربع)

h: ارتفاع خشکه دار (متر)

f: ضریب شکل (32).

 

 

درجه بندی خشکه دارها:

کیفیت خشکه‌دارها به عنوان معیاری از فعالیت میکروارگانیسم‌های موجود و تنوع زیستی و پویایی خشکه‌دار می‌باشد، بنابراین ارزیابی و درجه­بندی کیفیت خشکه‌دارها نیز مؤلفه مهمی در بررسی خشکه‌دارها می‌باشد در این مطالعه به منظور درجه­بندی کیفی خشکه‌دارها از درجه­بندی زیر استفاده گردید (3، 33).

سخت: خشکه­دار سخت خشکه­داری است در مراحل به طور کامل آغازین پوسیدگی و برای پوسیدگی کامل آن نیاز به سالهای زیادی می باشد مثال بارز آن در جنگل های شمال گونه انجیلی می­باشد.

- توخالی (h): درختان توخالی با توجه به شرایط خاص در چوب برخی از درختان و شرایط محیطی خاص تشکیل می‌شود. در این درختان، درخت از درون به شکل کامل پوسیده و خالی می‌شود. اما پوست درخت به شکل استوانه‌ای تو خالی باقی می‌ماند و از اهمیت فوق‌العاده برای حفظ تنوع­زیستی در جنگل برخوردار می‌باشد.

- نرم (S): در پوسیدگی نرم درخت وارد مراحل پیشرفته پوسیدگی شده و تجزیه و فعالیت میکروارگانیسمی چشمگیر است و پوسیدگی آن از ابتدا به شکل تبدیل بافت سخت چوبی به بافت نرم می‌باشد که وجه تمایز آن از خشکه‌دارهای سخت است. این نوع خشکه‌دار، خود به چهار درجه تقسیم می‌شود:

-         نرم درجه یک (S₁): درخت تازه افتاده، پوست و چوب درخت قابل تشخیص است و گاهی اوقات جوانه رشد یک سال اخیر دیده می‌شود.

-         نرم درجه دو (S₂): پوسیدگی درون چوب واضح است و در اغلب موارد پوست درخت دیده می‌شود. جوانه‌ها دیده نمی‌شوند.

-         نرم درجه سه (S₃): درون چوب و پوست درخت کاملاً پوسیده شده است، سر شاخه‌ها کنده شده‌اند و با ضربه به راحتی به حالت پودری در می‌آید.

-         نرم درجه چهار (S₄): درون چوب و پوست کاملاً پوسیده شده است، در برخی موارد درخت کاملاً به خاک تبدیل شده و پوشش علفی کاملاً مستقر شده است.

 

الگوی پراکنش خشکه دارها:

به منظور بررسی الگوی پراکنش مکانی خشکه دارها در منطقه مورد مطالعه از تابع K-Ripley استفاده گردید. این تابع بر اساس تعداد درخت موجود در یک شعاع مشخص (r) به بررسی الگوهای مکانی می‌پردازد. در این روش فواصل بین تمام جفت نقاط موجود در سطح مورد بررسی در نظر گرفته می‌شود (2). این تابع برای یک الگوی نقطه‌ای مشخص به صورت زیر محاسبه می‌شود.

              .

به طوری که  میانگین تعداد درختان همسایه‌ای است که به شعاع r از یک درخت قرار گرفته‌اند و  تراکم (تعداد در واحد سطح) است. در یک الگوی کاملاً تصادفی با تراکم ، رابطه  برقرار است. بنابراین در الگوی تجمعی که در آن تعداد همسایه‌ها بیشتر از حالت تصادفی می‌باشد،  .   

امروزه به جای تابع K-Ripely از شکل اصلاح شده آن یعنی تابع L که توسط Besag (1977)  ارائه شد، استفاده می‌شود که حالت خطی تابع K بوده و نیز واریانس K را تثبیت می‌نماید (12). همچنین نمایش و تفسیر تابع L نسبت به K ساده‌تر است. فرمول این تابع به صورت زیر می‌باشد:
در این فرمول:

 A: مساحت منطقه مورد مطالعه (متر مربع) ، N: تعداد نقاط (درختان) ، d: فاصله (متر) و K (I, j): فاکتور وزن است که اگر فاصله بین دو درخت I و J کوچک‌تر یا مساوی d باشد برابر 1 و اگر بیشتر باشد برابر صفر است.  

در روش K-Ripley برای آزمون معنی دار بودن تفاوت الگوی مشاهده شده با الگوی تصادفی (فرض صفر) حدود اعتماد با استفاده از آزمون مونت‌کارلو محاسبه و ترسیم می‌گردد، به طوری که اگر تابع L در داخل این محدوده قرار گیرد، الگوی پراکنش مشاهده شده با الگوی پراکنش تصادفی تفاوت معنی داری نخواهد داشت اما اگر تابع L بالاتر از این محدوده قرار گیرد، نشانه وجود الگوی کپه‌ای و اگر پایین‌تر از این محدوده واقع شود، نشان­دهنده الگوی منظم است. کلیات محاسبات مربوط به تعیین مقادیر تابع یک متغیره K-Ripley و حدود مونت‌کارلو با 99 بار شبیه سازی توسط نرم افزار ArcGIS 2010 انجام شد.

 

 

 

 

نتایج

در مجموع 2201 خشکه دار سرپا و افتاده از نه گونه (Prunus avium, Fagus orientalis, Acer velutiunm, Quercus castaneifolia, Alnus subcordata, Acer cappadocicum, Ulmus  glabra, Tillia begonifolia) در منطقه مورد مطالعه مورد اندازه­گیری قرار گرفت که تعداد خشکه­دارهای سرپا و افتاده به ترتیب 900 و 1301 عدد می­باشد. حجم در هکتار خشکه دارها در منطقه مورد مطالعه  93/34 متر مکعب در هکتار می‌باشد که حجم خشکه دارهای افتاده و سرپا به ترتیب 835/28 و 622/6 مترمکعب در هکتار است (جدول 1). شکل 2، درصد اختلاط حجمی گونه‌های مختلف خشکه دارهای موجود در منطقه نشان می‌دهد.

 

درجات پوسیدگی:

درصد خشکه دارها در درجات مختلف پوسیدگی در نمودار 3 تصویر شده است. همان‌طور که از این شکل استنباط می‌گردد بیشترین درصد خشکه دارها متعلق به درجه پوسیدگی S₁ می‌باشد  که  44 درصد از کل حجم خشکه دارها را به خود اختصاص داده است.

 

 

 

جدول 1- حجم خشکه­دارهای افتاده و سرپا

نام فارسی گونه	نام علمی گونه
		خشکه دار افتاده	خشکه دار سرپا	کل خشکه دارها
راش	Fagus orientalis	10/20	16/5	26/25
ممرز	Carpinus betulus	39/2	46/0	33/2
پلت	Acer velutiunm	27/0	36/0	63  /0
بلوط	Quercus castaneifolia	84/2	14/0	98/2
توسکا	Alnus subcordata	01/2	32/0	33/2
شیردار	Acer cappadocicum	004/0	004/0	007/0
گیلاس وحشی	Prunus avium	-	004/0	003/0
ملج	Ulmus  glabra	71/0	17/0	88/0
نمدار	Tillia begonifolia	51/0	-	51/0
مجموع		83/28	62/6	93/34

 

 

 

 

 

 

 

 شکل 2- درصد اختلاط حجمی گونه‌های مختلف خشکه­دارها

 

 

شکل 3- درصد اختلاط حجمی خشکه­دارها در درجات مختلف پوسیدگی

شکل 4- موقعیت خشکه­دارهای سرپا

 

 

شکل 5- موقعیت خشکه­دارهای افتاده

 

 

در مجموع نیز دو طبقه S₂ و S₃ بیشتر از 45 درصد از حجم کل خشکه دارها را  در خود جای داده‌اند. طبقه خشکه دارهای توخالی نیز کم‌ترین درصد را به خود اختصاص داده‌ است.

 

الگوی مکانی:

موقعیت مکانی خشکه­دارهای افتاده و سرپا در پارسل مورد مطالعه در شکل­های 4 و 5 ملاحظه می­گردد. استفاده از تابع K-Ripley  نشان داد الگوی پراکنش خشکه­دارهای افتاده، سرپا و همچنین کل خشکه­دارهای موجود در منطقه مورد مطالعه کپه­ای می­باشد (شکل­های 6، 7 و 8). زیرا در هر شعاعی از خشکه­دارها، خط مقادیر L(d) بالاتر از حدود مونت کارلو قرار دارد.

 

شکل 6- مقدار تابع L(d) و حدود اطمینان مونت کارلو برای خشکه­دارهای افتاده

 

 

شکل 7- مقدار تابع L(d) و حدود اطمینان مونت کارلو برای خشکه­دارهای سرپا

 

 

شکل 8- مقدار تابع L(d) و حدود اطمینان مونت کارلو برای کل خشکه دارها

بحث و نتیجه گیری

درک و مطالعه الگوی مکانی و حجم خشکه دارها به خصوص زمانی که هدف مدیریت الگوبرداری از پویایی اکوسیستمهای جنگلی طبیعی باشد، از جمله شیوه­های جنگل­شناسی نزدیک به طبیعت، بسیار مهم می­باشد (9،16) در فرآیندهای مرتبط با ارزیابی پایداری جنگل‌ها نیز، خشکه‌دار به عنوان شاخص مهمی برای تنوع زیستی و ترسیب کربن شناخته شده و زیستگاه مهمی برای دامنه وسیعی از گونه‌های گیاهی و جانوری می‌باشد (9). همچنین همانطور که گفته شد حجم خشکه دارها در منطقه مورد مطالعه 93/34 متر مکعب در هکتار می‌باشد که خشکه­دارهای افتاده 81% و خشکه­دارهای سرپا 19 % از حجم کل خشکه دارها را تشکیل می‌دهند. حجم بالای خشکه دارهای افتاده به سرپا نشان­دهنده پویایی جنگل است که سرعت تحول و پوسیده شدن بالا را نشان می‌دهد (8). خشکه­دارها مجموعاً 15/6% موجودی سرپای این پارسل را تشکیل می‌دهند که سهم خشکه­دارهای افتاده و سرپا به ترتیب 5 و 15/1 درصد می‌باشد. مطالعه دیگری که در بخش گرازبن توسط Mohadjer et al.,(2008) انجام گرفته است نیز نشان می­دهد خشکه­دارهای سرپا 2/1 درصد حجم سرپای این بخش را تشکیل می­دهند (26). در مطالعه دیگری که در جنگل آموزشی پژوهشی خیرود انجام گرفت حجم خشکه­دارها در بخش پاتم سه متر مکعب در هکتار و در بخش نمخانه پنج مترمکعب در هکتار برآورد گردید (33) که علت بالاتر بودن حجم خشکه­دارها در مطالعه حاضر (35 متر مکعب در هکتار) نسبت به بخشهای مذکور را از سویی می‌توان به چندین دهه بهره­برداری در بخش‌های پاتم و نمخانه و از سویی دیگر نزدیکی به روستا و وجود کوره‌های ذغال­گیری در آن بخش‌ها دانست که هیچ کدام از این موارد در پارسل مورد مطالعه در این تحقیق مشاهده نگردید. این نتیجه با مشاهدات  Wisdom et al., (2008) که بیان می­نماید که تراکم خشکه­دارهای افتاده در توده های جنگلی با افزایش شدت برداشت چوب و افزایش دسترسی مردم به جنگل کاهش می­یابد مطابق می­باشد. مطالعات دیگری که در توده­های کهنسال راش در اروپا و آمریکای شمالی انجام شده­اند به طور کلی حجم خشکه­دارها را بالاتر گزارش نموده­اند (12،18) به عنوان مثال مطالعات گسترده­ای که در بیشتر سطح جنگلهای راش اروپایی انجام شده­اند نشان دهنده میانگین حجم خشکه­دارها حدود 130 مترمکعب در هکتار بوده­اند (11). حجم خشکه دارها به طور معناداری مرتبط با نوع جنگل، دوره زمانی که جنگل مورد مدیریت قرار نگرفته است و حجم درختان زنده می­باشد (35). در پارسل 319 گونه راش بالاترین درصد حجم خشکه­دارهای سرپا و افتاده را تشکیل می‌دهد. نکته قابل توجه در اختلاط حجمی گونه‌های مختلف خشکه­دارها، سهم هشت درصدی گونه بلوط در حجم خشکه­دارهای منطقه می‌باشد. گونه بلوط با داشتن حجم کل 54/127 متر مکعب و حجم در هکتار 65/2 مترمکعب کمتر از نیم درصد حجم سرپای توده را تشکیل می‌دهد. اما همان‌طور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، این گونه حدود نه درصد حجم خشکه دارها را تشکیل می‌دهد. خشکه­دارهای بلوط بیشتر در نزدیکی مرز بالایی پارسل و بر روی یال‌ها دیده می‌شوند و از سویی دیگر حدود 70 % خشکه دارهای بلوط که در این پارسل حضور داشتند قطر زیر پنجاه سانتیمتر داشتند. به نظر می‌رسد یال‌ها به دلیل وزش باد شدید، بیرون زدگی­های سنگی و کم عمق بودن خاک محیط مناسبی برای بلوط که گونه‌ای نور پسند بوده و بیشتر خاک‌های سنگین، عمیق و غنی از آب را می‌پسندد نبوده و بیشتر پایه‌ها قبل از رسیدن به قطرهای بالا خشک شده‌اند.

 

درجات پوسیدگی:

بیشترین درصد خشکه­دارها متعلق به درجه پوسیدگی S₁ می‌باشد که  44 درصد از کل حجم خشکه­دارها را به خود اختصاص داده است. در مجموع نیز در طبقه S₂ و S₃ بیشتر از 45 درصد از کل خشکه­دارها را در خود جای داده‌اند. طبقه خشکه­دارهای توخالی نیز کم‌ترین درصد را به خود اختصاص داده‌اند. لازم به ذکر می‌باشد که درجه پوسیدگی S₄ فقط شامل خشکه­دارهای افتاده می‌باشد. زیرا در این حالت درخت به درجه‌ای از پوسیدگی رسیده که نمی‌تواند سرپا بماند. کیفیت و نیز وضعیت پوسیدگی در خشکه­دارها نقش کلیدی و تعیین کننده‌ای در ایفای نقش‌های مختلف خشکه دارها در اکوسیستم چه به لحاظ پذیرش توسط گونه‌های مختلف حیات وحش و چه به شکل شرکت در چرخه‌های انرژی دارد. شاید بتوان یکی از دلایل اینکه درجه پوسیدگی S₁ بالاترین درصد حجم خشکه­دارها را به خود اختصاص داده است را به این نکته نسبت داد که در منطقه مورد مطالعه تا زمان انجام عملیات میدانی مربوط به این تحقیق هیچ گونه عملیات بهره­برداری و قطع به صورت مدیریت شده انجام نگرفته است و همچنین وجود تاج پوشش نسبتاً بالا می‌تواند یکی از دلایل نرسیدن رطوبت به خشکه­دارها و به تعویق افتادن پوسیدگی و تجزیه سریع آن‌ها باشد. در مطالعه دیگری  که در بخش‌های مدیریت شده پاتم و نمخانه در جنگل خیرود انجام شد، بالاترین درصد خشکه­دارها در بخش پاتم در طبقه S₃ و در بخش نمخانه در طبقه پوسیدگی S₂ بود (32). به نظر می‌رسد یکی از دلایل تفاوت یافته‌های این دو مطالعه در ترکیب گونه‌های تشکیل دهنده خشکه دارهای دو منطقه باشد. در مطالعه Sefidi ((2007 ممرز گونه غالب تشکیل­دهنده خشکه­دارها بود که نسبت به راش، که گونه غالب خشکه­دارهای این مطالعه را تشکیل می‌دهد، سریع‌تر پوسیده و مراحل پیشرفته‌تری از پوسیدگی را نشان می‌دهد و همچنین چندین دهه بهره­برداری در بخش‌های پاتم و نمخانه منجر به خروج خشکه دارهای طبقه پوسیدگی S₁ از منطقه شده است. همچنین فراوانی خشکه دارهای سرپا در مراحل مختلف پوسیدگی با تراکم توده و عمق سفره آب زیرزمینی نیز مرتبط می باشد (1،29). به علاوه مطالعات اخیر نشان داده اند تغییرات طبقات پوسیدگی خشکه دارها به طور عمده وابسته به طول قطعات چوب و وضعیت اقلیمی می باشد (29).

 

الگوی مکانی:

موقعیت مکانی پدیده­ها برای الگوی مکانی مطالعه می­گردد و پایه­های درختی و یا خشکه دارها توسط مختصات جغرافیایی که از نقشه برداری آنها به دست آمده ارائه می­گردند که در این مطالعه نیز از این رویکرد به منظور بررسی الگوی پراکنش مکانی خشکه­دارها استفاده گردید.  نتایج حاصل از تابع K-Ripely نشان دهنده کپه­ای بودن الگوی پراکنش خشکه دارها می­باشد (شکلهای6 ،7 و 8). نتایج به دست آمده مبنی بر الگوی تجمعی خشکه­دارها با نتایج مطالعات Baker & Chaw (2011) هم‌خوانی دارد. آن‌ها به این نتیجه دست یافتند که چون زادآوری درختان و همچنین مرگ و میر آن‌ها با الگوی تجمعی اتفاق می‌افتد، الگوی تجمعی خشکه­دارها دور از ذهن نمی‌باشد. به بیانی دیگر الگوی مکانی کپه­ای خشکه­دارها با پویایی زادآوری مرتبط با روشنه­ها در جنگلهای راش معتدله سازگار می­باشند که بیان می­نماید زادآوری­ها در روشنه­هایی که احتمالا با مرگ و افتادن درختان بالغ کهنسال ایجاد می­شوند مستقر می­شوند (29). گونه راش نیز که بالاترین درصد پوشش درختی منطقه را تشکیل می‌دهد به طور لکه‌ای و گروهی زادآوری کرده که این مسئله تا حد زیادی الگوی کپه­ای محاسبه شده برای خشکه­دارها را توجیه می‌نماید. در واقع وجود الگوی پراکنش تجمعی در خشکه­دارها نشان­دهنده این موضوع می­باشد که رقابت بین درختان منجر به مرگ انتخابی درختان در توده می­شود. مرگ و میر غیر تصادفی مشاهده شده در منطقه مورد مطالعه پیشنهاد می­دهد که مرگ و میر ناشی از تراکم، مکانیسم غالب در جنگل­های راش می­باشد (4). در واقع تجمع خشکه­دارها      می­تواند نشان­دهنده این مسئله باشد که در منطقه مورد مطالعه رقابت در تغییر الگوی مکانی خشکه­دارها مهمتر از مرگ و میر تصادفی یا مرتبط با سن می­باشد (14). به طور کلی خشکه­دارها برای حیات وحش، زادآوری گیاهان، چرخه مواد غذایی، کیفیت آب مهم می‌باشند و در شیوه جنگل­شناسی نزدیک به طبیعت همواره بر نقش آن‌ها در فرایندهای حیاتی جنگل تاکید گردیده است. مسئله دیگری که باید به آن توجه نمود اهمیت اندازه گیری و شناسایی خشکه­دارها در شناخت و توصیف اکوسیستمهای جنگلی می­باشد در حقیقت در مدیریت جنگل وتحقیقات مرتبط با توسعه و تحول جنگل و همچنین  در تحقیقات مربوط به تنوع زیستی مناطق جنگلی، خشکه دارها از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا تنوع گونه­های جانوری مانند پرندگان و حشراتی که در یک توده جنگلی زندگی می­کنند با حضور و حجم خشکه­دارها مرتبط می­باشد. الگوهای پراکنش مختلف در خشکه­دارها نیز تنوع مکانی و پیچیدگی ساختاری اکوسیستمهای جنگلی را افزایش می­دهند و بنابراین مولفه مهمی در جنگل­های طبیعی می­باشند. همچنین به منظور آگاهی از فرآیندهای طبیعی در اکوسیستمهای جنگلی نیاز به بررسی خشکه دارها در توده­های دست نخورده می­باشد تا به عنوان مرجع برای مدیریت هماهنگ و درخور جنگلها مورد استفاده قرار گیرد تا هر چه بیشتر به مدیریت پایدار و همگام با طبیعت در مناطق جنگلی تحت مدیریت نزدیک شد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Spatial distribution and volume of dead trees in Fagus orientalis stands of Iran (case study: Gorazbon district of Kheyrud forest)

Z. Nouri¹, J. feghhi ^2*, M. R. Marvie Mohadjer³

 

1-      PhD graduate in forestry, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.

2-      Associate Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.

3-       Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran.

 

*Corresponding author: Tel: [phone],   Email:  [e-mail]

 

Abstract:

The aim of this study is to analyze the spatial pattern, volume and decay stages of dead woods in beech forests, Northern Iran. The current research was carried out in compartment 319, Gorazbon District, Khayroud Forests dominated by Fagus orientalis in which no management practices have been done before this inventory. Dead trees characteristics including species, DBH and height of snags and mid-trunk diameter, length and decay grade of downed trees were recorded. The coordinates of all dead trees (snags and downed) were recorded using azimuth-distance method by laser device. The results showed that the volume of dead trees in study area is 34.93 m³/ha that the volume of snags and downed dead trees is 6.622 and 28.835 m³/ha respectively. Decay class I has accounted for most of the volume of dead trees (44%). The spatial pattern of dead trees was determined as clustered, using K-Ripley function.

Keywords: Downed dead trees, Snags, K-Ripley function, Decay stages, Beech forest, Hyrcanian forest.

 

---

[1] - دانش آموخته دکتری جنگلداری، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، کرج، ایران

[2] - دانشیار گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی،کرج، ایران

* نویسنده مسئول:  Email:  [e-mail]

[3] - استاد گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی،کرج، ایران

مراجع

 

References

1- Aakala, T., T. Kuuluvainen, S. Gauthier & L. Grandpré, 2008. Standing dead trees and their decay-class dynamics in the north eastern boreal old-growth forests of Quebec. Forest Ecology and Managment 255: 410–420.

2- Akhavan, R., Kh. Sagheb Talebi, M. Hassani, & P. Parhizkar, 2010. Spatial patterns in untouched beech (Fagus orientalis Lipsky) stand over forest development stages in Kelardasht region of Iran. Iranian Journal of Forest and Poplar Research 18(2): 322-336.

3- Albrecht, L., 1991. Die Bedeutungg des toten Holzes im Wald Forstw.cbl.110: 106-113.

4- Amanzadeh  B., Kh. Sagheb-Talebi, B. Sotoudeh Foumani, F. Fadaie, J. Camarero & J. Linares,  2013. Spatial Distribution and Volume of Dead Wood in Unmanaged Caspian Beech (Fagus orientalis) Forests from Northern Iran.  Forests 4: 751-765.

5-Arevalo, J.R. & J.M. Fernandez-Palacios,  2003. Spatial patterns of trees and juveniles in a laurel forest of Tenerife, Canary Islands. Plant Ecology 165: 1–10.

 6– Baker, TR. & K.J. Chaw, 2011. Manual for coarse woody debris measurement in rainforest  plots. Natural environment research council. 8 p.

 7 - Besag, J. 1977. Contribution to the discussion of Dr. Ripley's paper. Journal of the Royal Statistical Society. 39(2): 193-195.

8- Bohl, J. & B. Brandli, 2007. Deadwood volume assessment in third Swiss National Forest Inventory: methods and first results. European Journal of Forest Research 126(3):449 – 457.

9- Brunet, J., O. Fritz, & G. Richnau, 2010. Biodiversity in European beech forests—A review with recommendations for sustainable forest management. Ecology Bulletine 53: 77–94.

10-Christensen, M. & J. Clausen, 2005. Managing dead wood in European beech forests, nat_man   (nature –based-management of beech in Europe) project.

11- Christensen, M., K.P. Hahn, E. Mountford & M. Odor, 2005. Dead wood in European beech (Fagus sylvatica) forest reserves. Forest Ecology and management 210: 267–282.

12- Cressie, N.A.C., 1993. Statistics for spatial data.Wiley, NewYork, 900 pp.

13- Diggle, P.J.,   2003. Statistical Analysis of Point Patterns. Arnold, London, 455 pp.

 14- Duncan, R.P., 1991. Competition and the coexistence of species in a mixed podocarp stand. Journal of  Ecology 79: 1073–1084.

15- Etemad, V., 2009. Optimal management of kheirud forest: Forest typology map. Iran national science foundation, 120 pp.

16- Gossner, M.M., T. Lachat, J. Brunet, G. Isacsson, C. Bouget, H. Brustel, R. Brandl, W.W. Weisser & J. Müller, 2013. Current near-to-nature forest management effects on functional trait composition of saproxylic beetles in Beech Forests. Conservation Biology 27: 605–614.

17_ Habashi, H., 1997. Syudying the importance of dead trees in Vaz forest of Mazandaran, Msc Thesis, Forestry, natural resources faculty, Tarbiat modarres University.

18- Harmon,  M.E.,  J.F. Franklin,  F.J. Swanson,  P. Sollins, S.V. Gregory, J.D. Lattin, N.H. Anderson, S.P. Cline,  N.G. Aumen, & J.R. Sedell, 1986. Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems. Advances in Ecological Researc 15: 133–276.

19- Heilmann-Clausen, J., & M. Christensen, 2004. Does size matter? On the importance of various dead wood fractions for fungal diversity in Danish beech forests. Forest Ecology and management 201: 105–117.

20-Kirby, K.J., C.M. Reid, R.C. Thomas, & F.B. Goldsmith, 2007. Preliminary estimates of fallen dead wood and standing dead trees in managed and unmanaged forests in Britain. Journal of Applied Ecology 35: 148–155.

21- Kooch, Y., S. M. Hosseini, M. Akbarinia, M. Tabari & S. Gh. Jalali, 2010. The role of dead tree in regeneration density of mixed beech stand (case study: Sardabrood forests, Chalous, Mazindaran), Iranian Journal of Forest 2(2): 93-103.   

22- Lanna, J. & P. Laroque, 2007. Decay progression and classification in two old-growth forests in Atlantic Canada, Forest Ecology and Management 238: 293 - 301.

23- Lassauce, A., Y. Paillet, H. Jactel, & C. Bouget, 2011. Deadwood as a surrogate for forest biodiversity: Meta-Analysis of correlations between deadwood volume and species richness of saproxylic organisms. Ecological Indicator  11: 1027–1039.

24- Lorimer, C.G., & A.S. White,  2003. Scale and frequency of natural disturbances in the Northeastern United States: Implications for early successional forest habitats and regional age distributions. Forest Ecology and Managment 185: 41–64.

25- Marvie Mohadjer, M.R. 2005. Silviculture. University of Tehran Press, Tehran, 387 pp.

26- Marvie Mohadjer, M. R., M. Zobeiri, V. Etemad & M. Jourgholami, 2008. Performing of the single selection method at compartment level and necessity for full inventory of tree species (Case study: Gorazbon District in Kheyrud Forest, North of Iran). Journal of natural resources of Iran 61(4): 889-908.

 27- Mohammad Nejad kiasari, Sh. & R. Rahmani, 2001. Effect of dead trees on the frequency of natural regeneration in a beech-hornbeam forest (Jamaleddinkola, Mazandaran). Journal of the Iranian natural resources 54(2):143-151.

28-Nouri, Z., 2012. Multi-purpose Inventory Method Based on Ecological Approach for Beech Forests of Iran (Case study: Gorazbon district, Kheyrud forest). PhD thesis, natural resources faculty, Tehran University.

29- Passovoy, M., & Z. Fule, 2006. Snag and woody debris dynamics following severe wildfires in northern Arizona ponderosa pine forests, Forest Ecology and Management 223: 237-246.

30- Russell,  M.B.,  L.S. Kenefic, A.R. Weiskittel, J.J. Puhlick, & J.C. Brissette, 2012. Assessing and modeling standing deadwood attributes under alternative silvicultural regimes in the Acadian Forest region of Maine, USA. Canadian Journal of  Forest Research. 42: 1873–1883.

31– Santiago, J.M., & D.R. Amanda, 2005. Dead trees resources for forest wildlife, Extension fact sheet, Ohio University Express, Ohio.

32- Sefidi, K., 2007. Quantitative and qualitative studying of dead trees in a managed forest (case study: Patom and Namkhaneh District of Kheirud forest), Msc thesis, natural resources faculty, Tehran University.

33- Sefidi, K. & M. R. Marvie Mohadjer, 2009. Amount and quality of dead trees (snag and logs) in a mixed beech forest with different management histories, Journal of Forest and Wood Products 62(2): 191-202.

34- Siitonen, J., P. Martikainen,  P. Punttila & J. Rauh,  2000. Coarse woody debris and stand characteristics in mature managed and old – growth boreal mesic forests in southern Finland, Forest Ecology and Management 128: 211-225.

35- Wisdom, M.J. & L.J. Bate, 2008. Snag density varies with intensity of timber harvest and human access. Forest Ecology and Management  255: 2085–2093.

36- Zolfeghari, E., 2004. Ecological and Silvicultural investigation of dead trees in beech forests of Iran, Msc Thesis, natural resources faculty, Tehran University.