BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
URL: http://ijae.iut.ac.ir/article-1-760-en.html
This study aimed to compare plant species diversity indices (diversity and richness) and some physico-chemical properties of soil among forest, ecotone and rangeland habitats. Vegetation sampling was done randomly at each habitat. One dominant community was selected in each habitat and one key area was distinguished in each community and 8×1m2 plots were randomly established in each key area. In each plot, the list of existing plants and cover percentage for each species were determined and soil samples were taken from depths of 0-10 cm. The Shannon-Wiener and Simpson diversity indices and Margalef and Menhinic richness indices were estimated using PAST software. Physical and chemical characteristics of the soil were compared at three sites by analysis of variance (One Way ANOVA). The results showed that the lowest and highest values of all species diversity and richness were occurred in forest and ecotone habitats, respectively. Bulk density, sand and pH value of soil were significantly the highest in the rangeland. The percentage of clay and organic carbon in forest habitat were higher than the two other habitats. This study revealed the importance of ecotone in preserving the diversity and species richness.
تأثیر نوع رویشگاه بر ویژگی‌های خاک و تنوع گیاهی در اکوسیستم‌های طبیعی
دامنه شمالی البرز (مطالعه موردی: حوزه واز)
مرضیه سالاروند1، رضا عرفانزاده1٭ و یحیی کوچ2
(تاریخ دریافت: 6/2/1394 ؛ تاریخ پذیرش: 26/12/1394)
چکیده
هدف از این تحقیق مقایسه شاخص‌های مختلف تنوع و غنای گونه‌ای و هم‌چنین برخی ویژگی‌های خاک در سه رویشگاه طبیعی جنگل، مرتع و اکوتون بین جنگل و مرتع بود. بنابراین در هر رویشگاه یک جامعه غالب و در منطقه کلیدی جوامع، تعداد ٨ پلات یک مترمربعی به‌صورت تصادفی مستقر شدند. در هر پلات، درصد تاج پوشش گیاهان به تفکیک گونه تخمین زده و هم‌چنین نمونه خاک از عمق حدود 10-0 سانتی‌متری برداشت گردید. ارزیابی تنوع گونه‌ای با شاخص‌های شانون -وینر و سیمپسون و غنای گونه‌ای با شاخص‌های مارگالف و منهینیک، با استفاده از نرم‌افزار PAST انجام شد. جهت مقایسه میانگین ویژگی‌های خاک در سه رویشگاه از آنالیز واریانس یک‌طرفه استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان شاخص‌های تنوع و غنای گونه‌ای در رویشگاه جنگل کمترین و در رویشگاه اکوتون بیشترین بود. وزن مخصوص ظاهری خاک، درصد شن و مقدار pH در رویشگاه مرتع به‌طور معنی‌داری بیشتر از دو رویشگاه دیگر و هم‌چنین درصد رس و درصد کربن آلی خاک در رویشگاه جنگل بیشتر از دو رویشگاه اکوتون و مرتع بود. در سایر پارامترهای خاکی اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد. در این تحقیق اهمیت منطقه اکوتون در حفظ تنوع و غنای گونه‌ای بیش از پیش محرز گردید.
واژه‌های کلیدی: تنوع، تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی، غنای گونه‌ای، ویژگی‌های خاک
1. گروه مرتعداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس
2. گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس
* : مسئول مکاتبات، پست الکترونیکی: rezaerfanzadeh@modares.ac.ir
مقدمه
تنوع زیستی در طی دهه اخیر به‌دلیل انقراض گونه‌های گیاهی و جانوری، آلودگی هوا، تغییر اقلیم، پیشرفت تکنولوژی و صنعت، توسعه اراضی کشاورزی و شهری و تغییر ارزش‌های اجتماعی در نگاه به گونه‌ها یک موضوع مهم علمی و مورد توجه
محققین شده است. تنوع زیستی یا گوناگونی زیست‌شناختی، ترکیبی از اشکال مختلف و متنوع جوامع گیاهی و جانوری در کره زمین را شامل می‌شود که در اصطلاح اغلب با نام مختصر تنوع (Diversity) بیان می‌شود (3). یکی از اهداف مدیریت منابع طبیعی حفظ تنوع زیستی در اکوسیستم‌های طبیعی است (21 و 35). رویشگاه‌هایی که تنوع زیستی بیشتری داشته باشند حاصلخیزی و پایداری اکولوژیکی بیشتری در برابر تغییرات خواهند داشت و یک اکوسیستم پایدار و پویا محسوب
می‌شوند (31).
یکی از مصادیق تنوع زیستی، تنوع گونه‌ای می‌باشد. در مطالعات پوشش گیاهی و ارزیابی زیست محیطی از تنوع گیاهی به‌عنوان یکی از شاخص‌های مهم در بررسی وضعیت اکوسیستم و تعیین نقش مدیریتی آن استفاده می‌شود. لیکن ارتباط بین تنوع گونه‌ای و خصوصیات اکوسیستم همانند استفاده یکنواخت (Homogenize)، حاصلخیزی (Productivity)، ساختار پوشش گیاهی هنوز به‌درستی روشن نشده است. لذا اطلاعات حاصل از پوشش گیاهی ممکن است در حل مسائل اکولوژیکی همانند حفاظت بیولوژیکی و مدیریتی منابع طبیعی مفید باشد و با ارزیابی اطلاعات گیاهی می‌توان روند تغییرات آینده را پیش‌بینی کرد (17 و 27).
تغییر در جوامع گیاهی در طول زمان و به‌صورت تدریجی است. پی بردن به ساختار جامعه شناسی گیاهی منطقه، پراکنش جوامع گیاهی، تبادل گونه‌ای بین جوامع، شناسایی اکوتون‌ها و مرز جوامع گیاهی و شناخت عوامل محیطی مؤثر از مسائل اساسی و بنیادی می‌باشد که در مدیریت یک اکوسیستم طبیعی باید مدنظر قرار گیرند (8). پوشش گیاهی هر رویشگاه به‌عنوان برآیندی از شرایط اکولوژیک و عوامل زیست محیطی حاکم بر آن می‌باشد و به‌عنوان آینه تمام نمای ویژگی‌های اکولوژیک و نیروی رویشی آن منطقه محسوب می‌شود. در مورد رویشگاه‌های جنگلی می‌توان گفت اهمیت پوشش کف جنگل‌ها در نشان دادن حاصلخیزی رویشگاه دارای سابقه‌ای طولانی است (20 و 25). پوشش گیاهی زیر اشکوب، در واقع به‌عنوان فیتومتر (Phytometer) عمل می‌کند و بازگوکننده بسیاری از عوامل محیطی است که اندازه‌گیری مستقیم آنها (مانند ماکروکلیما، میکروکلیما، فیزیوگرافی، خاک و شرایط نوری) دشوار می‌باشد (16، 23 و 26). به‌نظر می‌رسد که تنوع گیاهی در مرتع با یک پوشش درختی متوسط (حدود 20 %) رابطه چندانی با اشکوب فوقانی نداشته باشد، ولی بیش از این مقدار به تنزل تنوع گیاهی منجر خواهد شد (32). بنابراین حرکت از جنگل به سمت اکوتون و نهایتاً مرتع در شرایط رویشگاهی شمال کشور که هر سه رویشگاه در امتداد یکدیگر قرار دارند، باعث تغییرات زیادی در تنوع گونه‌ای و فاکتورهای محیطی خواهد شد، که چگونگی این تغییرات و وسعت آن نیاز به تحقیق دارد. درصد تاج پوشش درختی از عوامل عمده تأثیرگذار در تغییر ترکیب پوشش گیاهی زیر اشکوب در توده‌های جنگلی می‌باشد که باعث تغییر در میزان تشعشعات نوری تابیده شده به کف جنگل می‌شود (10 و 12). در بررسی تأثیر تیپ برروی تنوع پوشش گیاهی در حاشیه جاده‌های
جنگلی نشان داده شد که شاخص‌های تنوع پوشش کف در تیپ انجیلی دارای تفاوت معنی‌داری با تیپ ممرز است و تیپ‌هایی که گونه‌های افرا و توسکا در آنها وجود دارد شاخص‌های تنوع مقدارهای بینابینی نسبت به دو تیپ انجیلی و ممرز دارند (14). در نتیجه می‌توان این‌گونه بیان کرد که نوع تیپ و رویشگاه بر تنوع و تفاوت نوع پوشش گیاهی تأثیر می‌گذارند (11 و 13).
نوع رویشگاه بر ویژگی‌های خاکی نیز تأثیرگذار است و از طرف دیگر خاک به‌عنوان بخش مهمی از اکوسیستم‌ها شناخته شده است و نقش مهمی در توسعه پوشش گیاهی و در نتیجه افزایش کیفیت تنوع گونه‌ای دارد. توسعه و تحول خاک و پوشش گیاهی فرایند پیچیده‌ای است که نتیجه آن تغییر و تفاوت در خصوصیات خاک است، به‌طوری که ترکیب پوشش گیاهی و میزان رشد آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد (2). با توجه به اهمیت تنوع گونه‌ای و نقش آن در پایداری اکولوژیکی، تحقیقات در مورد تنوع گونه‌ای منطقه باید به‌صورت جداگانه برای رویشگاه‌های مختلف و در مقاطع زمانی مختلف تکرار شود تا اطلاعات جامعی در مورد وضعیت تنوع گونه‌ای به‌دست آید و حتی اثر مدیریت‌های مختلف در زمان‌های گوناگون بر تنوع گونه‌های گیاهی ارزیابی گردد، زیرا برنامه‌های زیست محیطی برای هر منطقه بدون شناخت وضعیت تنوع گیاهی آن منطقه و تنوع گونه‌ای آن ممکن نیست (4)، ضمن اینکه نتایج آن برای تحقیقات آینده جهت مقایسه و تغییرات زمانی پوشش گیاهی و نیز بررسی‌های توالی و تواتر اکوسیستم‌ها مفید خواهد بود. تحقیق حاضر نیز به منظور بررسی تأثیر نوع رویشگاه بر شاخص‌های تنوع و غنای گونه‌ای و برخی خصوصیات خاک در حوزه آبخیز واز واقع در دامنه‌های شمالی البرز انجام شده است.
مواد و روش‌ها
موقعیت منطقه
این مطالعه در حوضه آبخیز واز واقع در استان مازندران انجام شد. منطقه دارای مساحتی بالغ بر 14100 هکتار می‌باشد که از این مقدار حدود 8670 هکتار جنگل و بقیه مراتع ییلاقی است. عرض جغرافیایی حوزه از 36 درجه 12 دقیقه و 30 ثانیه تا 36 درجه و 30 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی آن از 51 درجه و 55 دقیقه و 15 ثانیه تا 52 درجه و 12 دقیقه 15 ثانیه شرقی متغیر است. حداقل ارتفاع منطقه 270 متر و حداکثر آن 3350 متر از سطح دریا می‌باشد. دراین حوضه بیشتر افق‌های پروفیل خاک شامل افق A و C می‌باشد که حداکثر عمق خاک به 50 سانتی‌متر می‌رسد (8). متوسط بارندگی سالیانه 400-300 میلی‌متر و اقلیم منطقه طبق روش دومارتن از نوع مدیترانه‌ای سرد و فراسرد می‌باشد (8).
روش تحقیق
پس از بازدید صحرایی و شناسایی منطقه، سه رویشگاه مرتعی، جنگلی و اکوتون (جنگل و مرتع) انتخاب شد و در هر یک از آنها یک تیپ غالب و در هر تیپ یک منطقه کلیدی مشخص گردید. رویشگاه‌ها در یک دامنه شمالی به ترتیب از پایین به بالا شامل جنگل، اکوتون (جنگل- مرتع) و مرتع را شامل می‌شدند. در تئوری کلاسیک کلیماکس می‌توان جنگل را کلیماکس جانشینی پوشش گیاهی و مرتع را مراحل اولیه آن درنظر گرفت (23). گونه غالب در رویشگاه جنگل مورد مطالعه Quercus castanifolia می‌باشد. میانگین پوشش گیاهی در منطقه کلیدی رویشگاه جنگلی (شامل پوشش درختی و هم‌چنین علفی زیراشکوب) 78 درصد است. اکوتون پوشیده از گونه‌های علفی، درختی و درختچه‌ای است که میانگین پوشش گیاهی در منطقه کلیدی آن 85/72 درصد و گونه علفی غالب در رویشگاه اکوتون Trifolium repenseمی‌باشد. از گونه‌های موجود در مرتع می‌توان به Agropyron sp.، Dactylis glomerata و Festucal ovina اشاره کرد. میانگین پوشش گیاهی در منطقه کلیدی انتخاب شده در مرتع 13/72 درصد بود. لازم به‌ذکر است اطلاعات مربوط به میانگین پوشش و گونه‌های غالب در زمان نمونه‌برداری از پوشش توسط پلات‌ها، استخراج گردید. هر سه رویشگاه از سال 1381 قرق بودند. زمان نمونه‌برداری با توجه به دورۀ رویش پوشش گیاهی در خرداد ماه صورت گرفت. به منظور مطالعه متغیرهای پوشش گیاهی مناطق مرتع، جنگل و اکوتون، نمونه‌برداری به‌روش تصادفی در هر یک از رویشگاه‌ها انجام شد. بدین صورت که در هر رویشگاه یک تیپ غالب انتخاب و در منطقه کلیدی آن تعداد ٨ پلات یک مترمربعی به‌صورت تصادفی مستقر شد. طبق تعریف منطقه کلید به منطقه‌ای گفته می‌شود که از لحاظ پوشش گیاهی همگن باشد و بتواند به‌عنوان نماینده‌‍ای از کل رویشگاه به‌حساب آید (32). در این تحقیق مساحت منطقه کلیدی 1000 مترمربع (20×50 متر) درنظر گرفته شد. تعداد پلات‌ها با توجه به حداقل تعداد لازم جهت انجام تجزیه آماری و با توجه به وسعت منطقه کلیدی 8 پلات درنظر گرفته شد. نظر به اینکه یکی از فاکتورهای مهم تأثیرگذار در تنوع و غنای گونه‌ای مساحت و تعداد پلات می‌باشد (19)، به‌منظور یکسان‌سازی و قابل مقایسه بودن داده‌های حاصل از هر سه رویشگاه مرتع، جنگل و اکوتون تعداد پلات مساوی با ابعاد یکسان در هر سه رویشگاه استفاده گردید (18). علاوه بر این تأثیر بیشتر گونه‌های علفی زیر اشکوب جنگل و اکوتون بر تنوع و غنا به لحاظ تعداد بیشتر آنها، در انتخاب اندازه پلات‌ها در هر سه رویشگاه مدنظر قرار گرفت و پلاتی انتخاب شد که بیشتر مناسب گونه‌های علفی در مرتع و زیراشکوب جنگل باشد. در داخل هر قطعه نمونه، لیست گیاهان موجود و درصد تاج پوشش گیاهان به تفکیک گونه تعیین شد. برای مقایسه تنوع گیاهی نیز از شاخص‌های تنوع گونه‌ای سیمپسون، شانون- وینر و غنای گونه‌ای مارگالف و منهنیک استفاده شد (18 و 19). هم‌چنین نمونه‌برداری از عمق حدود 10-0 سانتی‌متری خاک نیز انجام شد. نمونه‌های خاک ابتدا در معرض هوای آزاد خشک و پس از کوبیده شدن، از الک دو میلی‌متری عبور داده شدند و آزمایش‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی برروی آنها صورت گرفت. بدین ترتیب که بافت خاک (درصد اجزای تشکیل دهنده خاک) با استفاده از روش هیدرومتری، وزن مخصوص ظاهری به روش کلوخه برحسب گرم بر سانتی‌متر مکعب و درصد رطوبت خاک نیز به روش توزین در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد (7 و 15). هم‌چنین اسیدیته (pH) با استفاده از pH متر، درصد کربن آلی (POC) به روش والکلی بلاک (29)، نیتروژن کل به روش کجلدال (24) اندازه‌گیری شد. جهت محاسبه شاخص‌های تنوع گونه‌ای و غنای پوشش گیاهی از نرم‌افزارPAST ver.2.17.b استفاده شد. ابتدا نرمال بودن داده‌ها با آزمون کولموگراف- اسمیرنوف و همگنی واریانس آنها با آزمون لون بررسی شد. جهت مقایسه میانگین ویژگی‌های خاکی و به منظور بررسی وجود اختلاف بین میانگین شاخص‌های تنوع گونه‌ای گیاهی در سه رویشگاه جنگل، اکوتون و مرتع از آزمون تجزیه واریانس یک‌طرفه و از آزمون چند دامنه‌ای دانکن استفاده گردید. هم‌چنین برای بررسی ارتباط میان شاخص‌های گیاهی و پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک از روش PCA (Principle Component Analysis) با استفاده از نرم‌افزار PC ORD ver.5 استفاده شد.
نتایج
مقایسه شاخص‌های تنوع و غنای گونه‌ای در سه رویشگاه
نتایج نشان داد که تمامی شاخص‌های تنوع سیمپسون و شانونوینر و هم‌چنین شاخص غنای منهینیک در اکوتون به‌طور معنی‌داری بیشترین و در جنگل کمترین بودند. شاخص مارگالف در مرتع بیشترین بود (شکل 1).
نتایج حاصل از مقایسه میانگین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در سه رویشگاه نشان داد که وزن مخصوص ظاهری خاک، درصد شن و مقدار pH در رویشگاه مرتع به‌طور معنی‌داری بیشتر از دو رویشگاه دیگر و هم‌چنین درصد رس و درصد کربن آلی خاک در رویشگاه جنگل بیشتر از دو رویشگاه اکوتون و مرتع بود (جدول1). در سایر پارامترهای خاکی اختلاف معنی‌دار مشاهد نشد (جدول 1).
به‌منظور تعیین پراکنش متغیرهای خاک و شاخص‌های تنوع گیاهی در سه رویشگاه جنگل، مرتع و اکوتون از روش تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) استفاده شد. برای این منظور از محور‌های یک و دو PCA به‌دلیل داشتن سهم بیشتری از مقدار ویژه (به‌ترتیب برابر 459/4 و 541/1) استفاده شد (جدول2). نتایج این تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد که درصد رس، کربن آلی، نیتروژن کل و درصد رطوبت با محور اول همبستگی مثبت و درصد شن، سیلت، وزن مخصوص و مقدار pH خاک با محور اول همبستگی منفی دارد. هم‌چنین درصد شن، وزن مخصوص ظاهری، مقدار pH، درصد رطوبت و نیتروژن کل با محور دوم همبستگی مثبت و کربن آلی، درصد رس و سیلت با محور دوم همبستگی منفی دارد. به‌علاوه همۀ شاخص‌های تنوع گونه‌ای به‌جز شاخص مارگالف با محور اول همبستگی منفی دارد و همه شاخص‌های تنوع گونه‌ای با محور دوم رابطه منفی دارد (شکل 2).
رویشگاه مورد مطالعه| Rights and permissions | |
 | This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. |
