Volume 5, Issue 16 (9-2016)
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
Climatic Characteristics of the Natural Habitats of Astragalus gossypinus Fisher in Isfahan Province
اثر بازدارندگی نفت خام بر عملکرد رویشی و فیزیولوژیکی بذر و نهال
گونه‌های کنار، کهور، آکاسیا و اقاقیا
پیام فیاض1* و اکرم باقری پور1
(تاریخ دریافت: 25/11/1393 ؛ تاریخ پذیرش: 12/2/1395)
چکیده
در این تحقیق تأثیر نفت خام (صفر تا 20 درصد) به‌عنوان یکی از آلاینده‌های مهم عصر حاضر بر ویژگی‌های فیزیولوژیکی چهار گونه درختی کهور، آکاسیا، کنار و اقاقیا در دو مرحله جوانه‌زنی و نهالی در قالب طرح‌های کاملاً تصادفی بررسی شد. نتایج نشان داد که جوانه‌زنی بذور کهور و آکاسیا تحت تأثیر آلودگی قرار نگرفت، اما وجود بیش از 6 درصد آلودگی موجب کاهش جوانه‌زنی کنار و 4 درصد آلودگی موجب توقف کامل جوانه‌زنی اقاقیا گردید. دوز مؤثر میانه براساس عملکرد رویشی ریشه‌چه به‌ترتیب برای گونه‌های آکاسیا، کهور، کنار و اقاقیا 9/6، 2/3، 6/3 و 7/2 درصد برآورد گردید. در مرحله نهالی درصد برگ سبز، غلظت کلروفیل و عملکرد فتوسیستم 2 با افزایش آلودگی نفتی کاهش یافت. رشد نهال‌های اقاقیا در غلظت‌های بالای سه درصد متوقف شد. افزایش غلظت نفت با کاهش طول ساقه در دو گونه آکاسیا و کهور همراه بود، اما تفاوت معنی‌داری در طول ریشه آنها مشاهده نشد. افزایش آلودگی نفتی به بیش از سه درصد در نهال‌های کنار با افزایش رشد اندام‌های هوایی و زمینی همراه بود. تفاوت الگوی پاسخ به نفت خام در گونه‌های مختلف ما را قادر به انتخاب گونه‌ها براساس اهداف مختلفی مانند پایش زیستی تا گیاه‌پالایی می‌نماید.
واژه‌های کلیدی: سنجش زیستی، نفت خام، جوانه‌زنی، ناحیه رویشی خلیج عمانی، گیاه‌پالایی
1. گروه جنگلداری، دانشکده کشاورزی و پژوهشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه یاسوج
*: مسئول مکاتبات، پست الکترونیکی: pfayyaz@yu.ac.ir
مقدمه
خاک‌های آلوده به نفت خام در مناطق نفت‌خیز یک تهدید اساسی برای محیط زیست محسوب میشوند. در میان آلاینده‌های موجود در نفت خام، فلزات سنگین، هیدروکربن‌های چند حلقه‌ای معطر و هم‌چنین برخی مواد و عناصر از جمله آمین‌ها، فنول‌ها، بنزن‌ها، کلسیم، مس، روی، سرب، باریم، منگنز، فسفر و گوگرد وجود دارد که برای موجودات زنده خطرناک بوده و بسته به شدت آلودگی و نوع گونه می‌تواند رشد، محتوای پروتئین، نرخ فتوسنتز، محتوای رنگدانه‌ها و انسجام غشای سیتوپلاسمی را کاهش دهد. هم‌چنین نفت خام با تأثیر بر خواص فیزیکی و آبی خاک سبب چسبندگی و اتصال ذرات خاک شده و به دنبال سخت و غیرقابل نفوذ شدن خاک، زهکشی خاک و انتقال اکسیژن را مختل میکند (8، 9 و 18). گیاهان قادرند از طریق رهاسازی عناصر غذایی و ترشح ترکیبات مختلف از جمله اسیدهای آلی و ترکیبات قندی در خاک و نیز انتقال اکسیژن به ناحیۀ ریشۀ خود موجب تحریک و افزایش فعالیت جمعیت میکروبی تخریب کنندۀ آلاینده‌های نفتی شوند (16). شناسایی و استقرار گونه‌های متحمل به آلاینده‌های نفتی، سرعت پالایش زیستی را در مناطق آلوده افزایش داده و از پیامدهای منفی زیست محیطی آن می‌کاهد. مطالعات گسترده‌ای پیرامون ارزیابی میزان سمیت نفت خام برروی گیاهان مختلف صورت گرفته است. در اکثر موارد افزایش آلودگی نفتی با کاهش درصد جوانه‌زنی و محدود شدن توسعه اندام هوایی و زمینی همراه بوده است. از جمله افزایش غلظت نفت خام از صفر تا 10 درصد در خاک موجب کاهش درصد جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه و ارتفاع گیاه، تعداد برگ، سطح برگ و مقدار کلروفیل b در نهال‌های اقاقیا طی 90 روز آزمایش گردید اما مقدار کلروفیل a در 2 درصد آلودگی نفتی افزایش و سپس کاهش یافت و در غلظت‌های بالای 4 درصد رشد گیاه متوقف شد (3). هم‌چنین در بررسی که در گیاه سورگوم انجام شد افزایش غلظت نفت خام از صفر تا 10 درصد میزان جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه و ساقه را به‌طور معنی‌داری کاهش داد و در 20 درصد آلودگی رشد ریشه‌چه و ساقه‌چه متوقف شد (7). گزارش‌های محدودی نیز مبنی بر عدم کاهش جوانه‌زنی و افزایش رشد گیاه در حضور آلاینده‌های نفتی در برخی گونه‌های روغنی شده است. به‌طوری که نتایج مارکوس و همکاران (19) نشان داد، افزایش غلظت آلاینده نفتی تا 6 درصد تأثیری بر جوانه‌زنی و رشد آکاسیا نداشت و توسعه ریشه در برخی گونه‌های دارای دانه‌های روغنی مانند کرچک، سویا و آفتابگردان با افزایش غلظت آلاینده‌های نفتی افزایش یافت. حفظ درصد جوانه‌زنی و رشد اولیه گیاهچه در غلظت‌های بالای نفت خام همیشه متضمن متحمل بودن یا سازگار بودن گیاه به آلودگی نفتی نیست. به‌طوری که با وجود اینکه برخی از حبوبات درصد جوانه‌زنی و نرخ رشد اولیه خوبی در مناطق آلوده به نفت (5 درصد) داشتند ولی بعد از 6 هفته از بین رفتند (20). علاوه بر ویژگی‌های رویشی عملکرد فتوسیستم 2 شاخص بسیار حساسی به تنش‌های محیطی است که نشان‌دهنده عملکرد اجزای فتوسنتزی گیاه و شاخص خوبی برای تعیین میزان تحمل گیاهان به تنش‌های محیطی می‌باشد (12).
بخش عمده‌ای از مناطق نفت‌خیز در مناطق نیمه گرمسیری مستقر هستند و درختان جنس کهور، آکاسیا و کنار گونه‌های غالب این مناطق را تشکیل می‌دهند. ارزیابی گونه‌های گیاهی مختلف بومی و غیر بومی منطقه از نظر مقاومت به نفت خام و تعیین توان گیاه‌پالایی آنها به فهم دقیق‌تر ما نسبت به پیامدهای زیست محیطی آلاینده‌های نفتی بر فلور منطقه و ارائه راهکارهای مدیریتی نوین جهت رفع این آلاینده‌ها منجر
خواهد شد.
در این تحقیق تأثیر غلظت‌های مختلف نفت خام بر عملکرد رویشی و فیزیولوژیکی بذر و نهال سه گونه درختی شاخص مناطق جنوبی ایران شامل کهور پاکستانی Prosopis Juliflora (Sw.) DC.، آکاسیا Acacia victoriae Benth. و کنار
Ziziphus spina-christi (L.) Desf. به‌همراه گونه اقاقیا Robinia pseudoacacia L. مورد ارزیابی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها
جهت انجام این تحقیق در ابتدای زمستان 1391 بذور گونه‌های کنار و آکاسیا از درختان واقع در نهالستان پارک جنگلی چاکوتا واقع در استان بوشهر و بذور کهور از درختان مستقر در پارک جنگلی اهواز و بذور اقاقیا از درختان کاشته شده در پارک جنگلی مسجد سلیمان واقع در استان خوزستان تهیه شد و به آزمایشگاه منتقل گردید. بذور به مدت 3 ماه تا زمان شروع آزمایش در شرایط دمای اتاق در پاکت‌های پلاستیکی نگهداری شدند. به‌منظور شکستن خواب بذر بسته به نوع بذر و براساس مرور منابع و آزمایشات اولیه پیش‌تیمار مناسب انتخاب گردید. بذور کنار پس از 20 دقیقه خراش‌دهی با اسید سولفوریک 90 درصد شسته شدند و به مدت 24 ساعت خیسانده شدند. بذور کهور و اقاقیا پس از 24 ساعت خیساندن در آب به‌صورت دستی خراش داده شدند (با اسکالپر در ناحیه‌ای غیر از ناف) و بذور آکاسیا نیز پس از 24 ساعت خیساندن در آب به مدت 10 ثانیه در آب جوش قرار گرفتند (13).
نفت خام از پایانه چاه‌های نفت شهرستان مسجد سلیمان واقع در منطقه بی‌بیان در فروردین ماه 1391 تهیه شد و در ظرف پلاستیکی 4 لیتری درب‌دار به آزمایشگاه دانشکده کشاورزی دانشگاه یاسوج منتقل گردید. درب ظرف در طی این مدت به کمک چند لایه پلاستیک کاملاً درزگیری شد تا میزان تبخیر مواد فرار از نفت کاهش یابد.
برای انجام آزمایش جوانه‌زنی و ریشه دوانی بذرها، بسته‌های حاوی خاک گلدانی از خدمات کشاورزی تهیه و نفت خام به نسبت 0، 1، 3، 5، 7، 10 و 20 درصد وزنی/ وزنی، و در مرحله استقرار نهال، خاک گلدانی با خاک سطحی (صفر تا 25 سانتی‌متری) مجاور گلخانه دانشگاه یاسوج به نسبت یک به یک ترکیب و پس از الک کردن با مش 2 میلی‌متر، نفت خام با نسبت 0، 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی/ وزنی ترکیب شد و به‌مدت 3 هفته در هوای آزاد در شرایط دمای اتاق و در سایه به‌منظور کاهش مواد فرار موجود قرار داده شد. ترکیب نفت خام با خاک نیز به‌صورت مرحله‌ای صورت گرفت به این ترتیب که ابتدا بخش کمی از خاک با مقدار مورد نظر از نفت آمیخته گردید و سپس ترکیب حاصل با باقی‌مانده خاک مخلوط گشت تا نفت به‌صورت یکنواخت در تمام خاک مخلوط گردد.
به‌منظور بررسی تأثیر نفت خام بر جوانه‌زنی گونه‌های مورد مطالعه، تعداد 10 عدد بذر از هر گونه در 3 تکرار پس از انجام مراحل استراتیفیکاسیون در اردیبهشت ماه به ظروف شیشه‌ای (25´25´5/1 سانتی‌متر) حاوی خاک سبک با غلظت‌های مختلف نفت خام (0، 2، 4، 6، 8، 10 و 20 درصد وزنی/ وزنی) در عمق 2 سانتی‌متری منتقل شدند و با زاویۀ 45 درجه در دمای اتاق با شرایط نوری یکسان قرار گرفتند. به این ترتیب ریشه‌ها از پشت شیشه قابل رویت بودند و امکان پایش روزانه رشد آنها فراهم بود. پس از 12 روز گیاهچه‌ها برداشت شدند و درصد جوانه‌زنی و طول ریشه گیاهچه‌ها ثبت گردید. دوز مؤثر 50 و 95 درصد نفت خام بر عملکرد رویشی گونه‌های مختلف با استفاده از مدل رگرسیون خطی و براساس رشد ریشه در هر گونه برآورد گردید.
به‌منظور بررسی تأثیر غلظت‌های مختلف نفت خام بر رشد و توسعه اندام هوایی و زمینی در مرحله نهالی، نهال‌های یک‌ماهه گونه‌های مورد مطالعه در خرداد ماه به خاک سبک با غلظت‌های مختلف نفت خام (0، 3، 5 و 7 درصد) منتقل و در شرایط گلخانه (حدود 25 درجه سانتی‌گراد شب و 30 درجه سانتی‌گراد روز) با شرایط نوری محیطی فصل نگهداری شدند و به‌میزان مورد نیاز به‌صورت یک تا دو روز در میان آبیاری شدند. پس از گذشت سه ماه نهال‌ها برداشت شدند و طول ریشه، طول ساقه و تعداد برگ‌های سبز در آنها ثبت شد.
با توجه به از بین رفتن نهال‌های اقاقیا در خاک‌های با آلودگی شدید نفت خام آزمایش برای هر گونه به‌صورت جداگانه و بر پایه طرح کاملاً تصادفی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در صورت معنی‌دار بودن اثرات تیمارها، میانگین‌ها با استفاده از آزمون مقایسه میانگین چندگانه دانکن در سطح معنی‌داری خطای 5 درصد گروه‌بندی شدند. کلیه آنالیزهای آماری با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه 19 انجام شد.
نتایج
افزایش غلظت نفت خام تا 20 درصد، درصد جوانه‌زنی کهور
و آکاسیا را تحت تأثیر قرار نداد اما افزایش غلظت آن تا بیش از 6 درصد موجب کاهش درصد جوانه‌زنی گونه کنار شد
(شکل 1-الف). شدت تأثیر آلودگی نفتی بر گونه اقاقیا بیشتر از سایر گونه‌ها بود به‌نحوی که درصد جوانه‌زنی اقاقیا با کمترین میزان نفت خام (2 درصد) کاهش یافت و در غلظت 4 درصد و بیشتر از آن متوقف شد. رویش ریشه‌چه بیشتر از درصد جوانه‌زنی تحت تأثیر آلودگی نفتی قرار گرفت به‌طوری که در تمام گونه‌های مورد بررسی افزایش آلودگی نفتی موجب کاهش رشد ریشه‌چه طی 12 روز رویش گردید (شکل 1- ب). رشد ریشه آکاسیا بیشترین تحمل را در برابر آلودگی نفتی داشت به‌طوری که با افزایش نفت خام در خاک تا 2 درصد رشد آن تغییر معنی‌داری نداشت. از طرفی ریشه دوانی بذور اقاقیا، کنار و کهور به شدت تحت تأثیر آلودگی نفتی قرار گرفت و به ترتیب در غلظت بالای 4، 6 و 8 درصد به‌طور کامل متوقف گردید.
نتایج حاصل از برآورد دوز مؤثر 50 و 95 درصد نفت خام براساس عملکرد رویشی ریشه در غلظت‌های مختلف نفت خام برای گونه‌های مورد مطالعه نشان داد
که بیشترین دوز مؤثر میانه و 95 درصد به ترتیب 9/6 و 30 درصد مربوط به گونه آکاسیا برآورد گردید. گونه اقاقیا
نیز بسیار حساس به آلودگی نفتی بود و وجود 7/2 درصد نفت در خاک 50 درصد، و وجود 5/5 درصد آلودگی نفتی در خاک 95 درصد رشد ریشه‌چه را کاهش داد. کنار و کهور هم از نظر میزان حساسیت به آلودگی نفتی در حد متوسط بودند (جدول 1) به‌نحوی که وجود 2/3 تا 6/3 درصد آلودگی نفتی در خاک موجب کاهش 50 درصدی رشد
طولی ریشه‌چه در بذور کنار و کهور گردید و با افزایش آلودگی نفتی خاک تا 4/15 درصد در کنار و 21 درصد در کهور موجب کاهش 95 درصد رشد طولی ریشه‌چه گردید. البته پایین بودن مقدار ضریب تبیین رگرسیون برای
جدول 1. مقادیر دوز مؤثر 50 و 95 درصد نفت خام براساس طول ریشه‌چه در گونه‌های مختلف
|
R2 |
EC95 |
R2 |
EC50 |
نام گونه |
|
81/0 |
4/15 |
87/0 |
6/3 |
کنار |
|
21/0 |
0/21 |
39/0 |
2/3 |
کهور |
|
56/0 |
4/30 |
43/0 |
9/6 |
آکاسیا |
|
99/0 |
5/5 |
84/0 |
7/2 |
اقاقیا |
برآورد دوزهای مؤثر در مورد دو گونه کهور و آکاسیا
نشان می‌دهد که پاسخ افراد مختلف این دو گونه به افزایش آلاینده نفتی تا حدی متفاوت است در حالیکه وجود ضریب تبیین بالا در دو گونه کنار و اقاقیا حاکی از یکنواخت بودن روند کاهش رشد در اثر آلودگی نفتی در تمام افراد این دو گونه می‌باشد.
نتایج بررسی رویش نهال‌های چهار گونه مورد مطالعه در غلظت‌های مختلف نفت خام (0، 1، 3، 5 و 7 درصد) طی سه ماه نشان داد رویش طولی ساقه و ریشه در نهال کنار با افزایش غلظت نفت خام افزاش یافت در حالیکه هر چند در نهال‌های اقاقیا افزایش آلاینده نفتی تا سه درصد تأثیری در رشد ریشه و ساقه آنها نداشت اما رویش نهال‌ها پس از آن به‌طور کامل متوقف شد. رشد نهال‌های دو گونه کهور و آکاسیا تا غلظت 7 درصد نفت خام ادامه داشت اما رشد ساقه در آنها کاهش یافت در حالیکه رشد چندان تحت تأثیر آلودگی نفتی قرار نگرفت (شکل 2).
با افزایش غلظت آلودگی نفتی تعداد برگ سبز در تمام گونه‌های مورد مطالعه کاهش یافت. تعداد برگ سبز در گونه کنار تا میزان یک درصد آلودگی نفت خام تفاوتی با شاهد نشان نداد و پس از آن کاهش ناگهانی داشت. تعداد برگ‌های سبز در گونه اقاقیا به سرعت کاهش یافت و در یک درصد نفت خام به حداقل مقدار خود رسید (شکل 3).
با افزایش آلودگی نفتی غلظت کلروفیل در تمام گونه‌های مورد بررسی کاهش یافت، اما با حضور 1 درصد آلودگی نفتی تغییر
|
|
رابطه شاخص سطح برگ گونه بلوط (Quercus persica) و بنه (Pistacia atlantica)
با انعکاس طیفی حاصل از طیف‌سنجی زمینی
نرگس پورقاسمی1 و مژگان عباسی1٭
(تاریخ دریافت: 21/4/1394 ؛ تاریخ پذیرش: 12/2/1395)
چکیده
شاخص سطح برگ متغیر کلیدی در تعیین تولید اولیه و چرخه کربن در اکوسیستم‌ها به‌عنوان یک پیش‌بینی کننده مهم برای توضیح فرایندهای اکولوژی جنگل، مدیریت جنگل و مطالعات سنجش از دوری استفاده می‌شود. پایه بیشتر ابزار‌ها و روش‌هایی که در سنجش از دور برای برآورد LAI مورد استفاده قرار می‌گیرند با درنظر گرفتن بازتاب تاج، براساس ساختار هندسی و فضای سه بعدی تاج درختان است. هدف این مطالعه بررسی ارتباط رفتار طیفی دو گونه بلوط (Quercus persica) و بنه (Pistacia atlantica) با شاخص سطح برگ سه بعدی و دو بعدی است. برای برآورد LAI، جعبه‌ای به ابعاد m5/0 در چهار جهت تاج درخت قرار داده شد و برگ‌های داخل جعبه برداشت شد. انعکاس طیفی برگ‌ها با دستگاه طیف‌سنج زمینی اندازه‌گیری شد. نتایج رگرسیون حداقل مربعات بخشی نشان داد انعکاس در طول موج‌های مرئی و مادون قرمز نزدیک بیشترین ضریب رگرسیون را با LAI3D و LAI2D دارد. برای گونه بلوط میزان R2 بین مقادیر اندازه‌گیری شده و برآورد شده LAI2D و LAI3D به‌ترتیب برابر 16/0 و 23/0 و برای گونه بنه به‌ترتیب برابر 15/0 و 42/0 بود. به‌طور کلی LAI3D نسبت به LAI2D توانست رابطه بهتری با انعکاس طیفی گیاه نشان دهد.
واژه‌های کلیدی: طیف سنجی زمینی، شاخص سطح برگ، رگرسیون حداقل مربعات بخشی، سنجش از دور، جنگل‌های زاگرس
1. گروه علوم جنگل، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد
* : مسئول مکاتبات، پست الکترونیکی: mozhgan.abbasi@nres.sku.ac.ir
مقدمه
مدیریت منابع جنگلی نیاز به داشتن اطلاعات کمی و کیفی در مورد پارامتر‌هایی مانند شاخص سطح برگ، نیتروژن، کلروفیل، رطوبت و غیره دارد (19 و 41). امروزه استفاده از شاخص‌های اکولوژیک برای شناخت وضعیت کمی و کیفی تاج درخت و پایش و ارزیابی تغییرات ایجاد شده در طی زمان امری ضروری است. از جمله شاخص‌های اکولوژیک که در آن ضعف اطلاعات به‌خوبی مشهود است، آگاهی از توان تولید زیست‌توده و شاخص سطح برگ (Leaf Area Index :LAI) است (7). شاخص سطح برگ کاربرد مهمی در تعیین میزان تغییر فرآیندهای متنوع اکوسیستمی مانند میزان عبور نور و باران، تعرق، فتوسنتز، تنفس گیاه و تنفس هتروتروپیک خاک (از طریق لاشبرگ) دارد (31). بررسی شاخص سطح برگ هم‌چنین در تعیین حاصلخیزی رویشگاه‌های جنگلی کاربرد دارد (1، 2، 4، 7 و 13). در سال‌های اخیر تغییر شرایط اکولوژیک و پیامدهای ناشی از آن، در کنار سایر چالش‌های موجود اکوسیستم‌های جنگلی زاگرس را تحت تاثیر قرار داده است. در همین ارتباط پدیده خشکیدگی جنگل‌های بلوط به سرعت گسترش یافته و منجر‌به آسیب دیدن بخش قابل توجهی از این جنگل‌ها شده است. همه این عوامل در جنگل‌های بلوط و بنه که چهره اصلی جنگل‌های زاگرس را نشان می‌دهند به ضرورت مطالعه متغیر کیفی تاج درختان نظیر شاخص سطح برگ این منطقه می‌افزاید.
هر چند مبنای تعریف شاخص سطح برگ را روش اندازه‌گیری آن تعیین میکند (24)، اما به‌طور کلی طبق تعریف بسیار ساده، شاخص سطح برگ، نسبت مجموع مساحت یک طرف برگ گیاه بر سطح تاج پوشش است (21 و 28). روش‌های برآورد LAI به دو دسته عمده مستقیم و غیرمستقیم تقسیم میشوند که هرکدام از آنها مزیت‌ها و محدودیت‌هایی دارند. روش‌های مستقیم شامل نمونه‌برداری تخریبی (Destructive sampling)، تله جمع آوری لاشبرگ (Litter trap) و روابط آلومتریک هستند. این روش‌ها اگرچه دقیق هستند اما به‌دلیل پیچیدگی، طولانی بودن زمان برآورد، پر زحمت بودن، نیاز به نیروی انسانی بیشتر، هزینه‌های زیاد نمونه‌برداری تخریبی در صورت جمع‌آوری برگ قطع شده درختان (7)، عدم تکرارپذیری به‌طور فصلی و سالیانه به مطالعات محدود به تک درخت و یا قطعات نمونه محدود میشوند و اجرای آنها در سطح وسیع غیرممکن است (13، 19 و 21). از جمله روش‌های غیرمستقیم، ابزار‌های اپتیکی هستند. منطق این روش‌ها که از تنوع زیادی نیز برخوردارند، به‌طور عمده بر پایه اندازه‌گیری میزان نور عبور یافته از میان تاج پوشش درختان با استفاده از ابزار‌های پیشرفته‌ای مانند عکس‌برداری یا لنز چشم ماهی (30 و 39)LAI-2000, (14، 35 و 40) است. تکنیک‌های سنجش از دوری شاخه‌ای از روش‌های اپتیکی محسوب میشوند که با به‌کار بردن طیف سنجی زمینی، هوابرد ابرطیفی، ماهواره‌ها و داده‌های ماهواره‌ای چند طیفی از مقیاس محلی تا قاره‌ای مشکلات تخمین متغیرهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی را حل کرده‌اند (19، 29 و 40). مزیت مهم این روش‌ها غیرمخرب، ساده، سریع و ارزان بودن آنها و از همه مهم‌تر تکرارپذیری به‌طور فصلی و سالیانه و هزینه کمتر است (13 و 36). به‌علاوه، طیف سنجی زمینی با افزایش تعداد باند‌های طیفی امکان مطالعه پدیده‌ها در محدوده طول موج طیفی از مرئی تا مادون قرمز دور را فراهم کرده است (6 و 19). در مطالعات بسیاری از طیف‌سنجی برای تخمین متغیر‌هایی مانند شاخص سطح برگ (16)، میزان فتوسنتز (37)، رطوبت (41 و 43)، کلروفیل و نیتروژن (26) استفاده شده است. اشنباخ و کاپن (18) برای یک توده 50 ساله با ساختار تاج همگن و افقی توسکا (Alnus glutinosa) در شمال آلمان، سه روش برآورد LAI را که شامل استفاده از ابزار LAI-2000، تله جمع آوری لاشبرگ و نمونه‌برداری از نمونه‌ها (جعبه‌های cm30×50×50) بوده را بررسی کردند. نتایج نشان داد که روش جمع‌آوری لاشبرگ و نمونه‌برداری غیرمخرب در محل، بیشترین مقادیر LAI را برآورد کرده و روش LAI-2000 برآورد کمتری داشته است. لی و همکاران (25)، مطالعه‌ای برای تخمین LAI جنگل‌های پهن‌برگ و سوزنی‌برگ Peninsula کره، انجام دادند. در این مطالعه رابطه LAI اندازه‌گیری شده در توده جنگلی با تاج بسته با انعکاس طیفی ناشی شده از طیف‌سنجی در دو محیط مختلف یکی اندازه‌گیری‌های طیفی زمینی روی چند لایه از نمونه برگ‌ها و دیگری انعکاس داده‌های سنجنده ETM+ بررسی شد. درویش‌زاده و همکاران (16)، به‌منظور تخمین شاخص سطح برگ، میزان کلروفیل برگ و میزان کلروفیل تاج انعکاس طیفی تاج چند گونه علفی مدیترانه‌ای با ساختار ناهمگن را با طیف‌سنج زمینی اندازه‌گیری کردند و برای بررسی رابطه این متغیر‌ها با انعکاس طیفی از آزمون‌های تک‌متغیره شامل شاخص‌های باند باریک و انحنای لبه قرمز و رگرسیون خطی چند متغیره، رگرسیون خطی چندگانه گام به گام و حداقل مربعات بخشی استفاده کردند. نتایج نشان داد که روش رگرسیون خطی چندگانه گام‌به‌گام R2 بیشتر و RMSE کمتری نسبت به شاخص‌های باند نزدیک و انحنای لبه قرمز داشته و روش حداقل مربعات بخشی تخمین مناسب‌تری ارائه داده است. نوی روبرسون و همکاران (34) نیز با استفاده از داده‌های طیفی حاصل از طیف‌سنجی زمینی و محاسبه شاخص‌ها، دو شاخص کلروفیل و شاخص بهبود یافته NDVI تحت عنوانWDRVI ، را در تخمین شاخص سطح برگ مناسب‌تر دیدند (27). ماهیت داده‌های طیفی حاصل از طیف‌سنجی زمینی به‌گونه‌ای است که مستلزم به‌کارگیری روش‌های خاص برای بررسی تفاوت طیفی پدیده‌ها می‌باشد. یکی از کارآمدترین روش‌ها در این زمینه، رگرسیون چند متغیره حداقل مربعات بخشی (Partial Least Square Regression) می‌باشد که نتایج قابل قبولی را ارائه داده است.
از آنجا که پایه اکثر روش‌های اپتیکی و روش‌های سنجش از دوری در برآورد LAI، مبتنی بر انعکاس طیفی تاج و با درنظر گرفتن ساختار تاج درختان است و در حجم تاج، برگ به نسبت عناصر دیگر سهم بیشتری دارد، در مطالعات طیف‌سنجی، انعکاس طیفی برگ درنظر گرفته می‌شود (40). در این مطالعه نیز رابطه انعکاس طیفی برگ به وسیله طیف سنج زمینی با میزان LAI از طریق روش معمول برآورد LAI یعنی در سطح تاج پوشش (LAI2D) یا در فضای دو بعدی و برآورد آن
در فضای سه بعدی (LAI3D) برای دو گونه اصلی جنگل‌های زاگرس (Quercus brantii و Pistacia atlantica) بررسی شد.
مواد و روش‌ها
مناطق مورد مطالعه
این مطالعه در دو منطقه از جنگل‌های استان چهارمحال و بختیاری که بخشی از جنگل‌های زاگرس مرکزی هستند انجام شد.
الف- ذخیره‌گاه جنگلی چهارطاق: این ذخیره‌گاه در
100 کیلومتری جنوب شرقی شهرکرد و 40 کیلومتری شهرستان اردل با مساحتی معادل 400 هکتار قرار گرفته است. این ذخیره‌گاه از سال 1362 تاکنون تحت قرق کامل بوده
است. ارتفاع از سطح دریا در این رویشگاه از حداقل 2100 تا 3100 متر متغیر است. متوسط میزان بارندگی سالیانه 400 تا 600 میلی‌متر و براساس روش دومارتن جزء اقلیم
نیمه‌مرطوب محسوب می‌شود. در این جنگل گونه‌های درختی بلوط، بادام، بنه، زبان گنجشک و ارس را می‌توان مشاهده
کرد. در ارتفاعات این منطقه درخت ارس یا سرو کوه
(Juniperus polycarpos) به‌صورت گونه غالب ظاهر گشته و توده‌های کم و بیش تنک را به‌وجود می‌آورد. گونه مورد مطالعه در این منطقه بلوط (Quercus brantii) است (3).
ب- منطقه جنگلی فلارد: این منطقه جنگلی در 150 کیلومتری شهرستان شهرکرد و در بخش فلارد شهرستان
لردگان واقع شده و دارای 20 هزار هکتار جنگل خالص بنه به‌نام جنگل کوت سیاه است که در 10 کیلومتری مال خلیفه
قرار دارد. میانگین بارندگی در این منطقه 560 میلی‌متر
در سال است (5). گونه مورد مطالعه در این منطقه بنه
(Pistacia atlantica) است.
اندازه‌گیری زمینی
در این مطالعه تعداد 40 درخت بلوط و 35 درخت بنه به‌طور انتخابی در دامنه‌های جنوبی و غربی مناطق مورد مطالعه (دامنه‌های غالب مناطق) انتخاب شد. موقعیت مکانی هر پایه توسط GPS ثبت شد. برای برآورد LAI در سطح سه بعدی تاج درخت (LAI3D) جعبه‌ای به ابعاد 50×50×50 سانتی‌متر مکعب در هر چهار جهت اصلی تاج درختان (شمال، شرق، غرب و جنوب) قرار داده شد (شکل 1) و تمامی شاخه‌ها در این فضا قطع شد و برگ‌های آنها مورد شمارش قرار گرفت. در واقع در این مطالعه جعبه به‌عنوان یک پایه درختی درنظر گرفته شد. برای تعیین سطح برگ‌ها، از تک‌تک برگ‌ها با دوربین دیجیتال عکس‌برداری شد و سطح آنها با نرم افزار Image J محاسبه شد. سپس با استفاده از رابطه‌های 1 و 2 شاخص سطح برگ دو بعدی (LAI2D) و شاخص سطح برگ سه بعدی (LAI3D) برآورد شدند:
]1[ 
]2[ 
در این روابط 
: متوسط سطح برگ، 
: تعداد برگ در واحد سطح، 
: تعداد برگ در واحد حجم، A: سطح جعبه و V: حجم جعبه است.
اندازه‌گیری طیفی
به‌منظور انجام بهتر تحقیق و تهیه منحنی طیفی گونه‌های مورد نظر، درختانی که دارای تاج بهتر و شاداب‌تر و تنه‌هایی که فاقد بیماری هستند انتخاب و متغیرهای کمی از جمله، ارتفاع، قطر درخت و هم‌چنین شرایط رویشگاه از جمله شیب، جهت منطقه یادداشت شد. ساختار درختان بلوط در مطالعه اخیر شاخه‌زاد و درختان بنه دانه‌زاد است.
اندازه‌گیری طیفی با استفاده از طیف‌سنجی‌زمینی به نام ASD Fieldspec®3 زیر نور خورشید در شرایط مناسب اتمسفری و آسمان صاف و آفتابی بین ساعت 10 تا 14 که تشعشع خورشیدی تقریباً ثابت بود، صورت گرفت (6، 16 و 19). به‌منظور جلوگیری از تداخل بازتاب زمینه با بازتاب نمونه مورد نظر، توده برگی به ضخامت چند لایه برگ در دایره‌ای به قطر 25 سانتی‌متر روی صفحه‌ای سیاه رنگ (پارچه) جمع‌آوری شد و اندازه‌گیری طیفی از ارتفاع 10 سانتی‌متری و عمود بر سطح برگ‌ها صورت گرفت. سطح میدان دید براساس رابطه 3 محاسبه شد.
]3[ 
: زاویه دید سنجنده ،h : ارتفاع دید و r: شعاع دایره مورد نظر که معادل 15 سانتی‌مترمربع است (42). به‌منظور کاهش اثر عوامل جوی مانند رطوبت، دما و باد در محیط طبیعی، از هر نمونه 100 اسکن (منحنی طیفی) پیاپی در کمتر از یک دقیقه انجام شد که بلافاصله به‌طور خودکار توسط نرم‌افزار RS3 موجود برروی رایانه میانگین‌گیری شده و به‌صورت یک منحنی طیفی برروی صفحه نمایش نوت بوک نشان داده می‌شود. با وجود شرایط ثابت جوی دستگاه با استفاده از صفحه سفید مخصوص بعد از اندازه‌گیری هر پنج نمونه، کالیبره شد (6، 16 و 42). اندازه‌گیری‌ها در اواخر مرداد ماه سال 1390 انجام گردید.
رگرسیون حداقل مربعات بخشی (PLSR)
رگرسیون حداقل مربعات بخشی، از تعمیم و ترکیب ویژگی‌های آنالیز مؤلفه‌های اصلی و تحلیل رگرسیون چند متغیره ایجاد می‌شود (8). این روش از اطلاعات هر دو متغیر پیش‌بینی و متغیر پاسخ تا حد ممکن استفاده میکند و زمانی که تعداد متغیرهای پیش‌بینی بیشتر از نمونه‌های اندازه‌گیری
بوده و یا تعداد زیادی متغیر با اطلاعات مشترک باشد (طول موج طیفی پدیده‌ها از 350 تا 2500 نانومتر) به‌کار می‌رود
که سبب فشرده‌سازی اطلاعات در چند مؤلفه اصلی غیر همبسته می‌شود (20). این مؤلفه‌ها تغییرپذیری با هم متغیر(های) مورد بررسی را به حداکثر می‌رسانند (16) و بر مشکلات هم‌خطی(collinearity) و بیش‌برازش (overfitting) ناشی از نمونه‌های زیاد غلبه میکند (33). PLS مجموعه‌ای از متغیرهای وابسته را از مجموعه بزرگی از متغیرهای مستقل پیش‌بینی میکند که روش‌های رگرسیون چندگانه معمول قادر به حل آن نمی‌باشند. مزیت این روش نسبت به تحلیل مؤلفه‌های اصلی
