بومشناسي کاربردي/ سال پنجم/ شماره شانزدهم / تابستان ۱۳۹۵
تأثیر نوع رویشگاه بر ویژگیهاي خاك و تنوع گیاهی در اکوسیستمهاي طبیعی
دامنه شمالی البرز (مطالعه موردي: حوزه واز)
1 1٭ 2مرضیه سالاروند، رضا عرفانزاده و یحیی کوچ
(تاریخ دریافت: 6/2/1394 ؛ تاریخ پذیرش: 26/12/1394)
چكيده
1008888769620

هدف از اين تحقيق مقايسه شاخصهاي مختلف تنوع و غناي گونهاي و همچنين برخي ويژگيهاي خاک در سه رويشـگاه طب يعـ ي جنگـل،مرتع و اکوتون بين جنگل و مرتع بود. بنابراين در هر رويشگاه يک جامعه غالب و در منطقه کليدي جوامع، تعداد ٨ پـلات يـ ک مترمربعـ يبهصورت تصادفي مستقر شدند. در هر پلات، درصد تاج پوشش گياهان به تفکيک گونه تخمين زده و همچنين نمونة خاک از عمق حـدو د ۱۰-۰ سانتيمتري برداشت گرديد. ارزيابي تنوع گونهاي با شاخصهاي شانون- وينر و سيمپسون و غناي گونهاي با شاخصهاي مارگالف و منهينيک، با استفاده از نرمافزارPAST انجام شد. جهت مقايسه ميانگين ويژگيهاي خاک در سه رويشگاه از آناليز واريانس يکطرفه استفاده شد. نتايج نشان داد که ميزان شاخصهاي تنوع و غناي گونهاي در رويشگاه جنگل کمتـر ين و در رويشـگاه اکوتـون بيشـ ترين بـود. وزنمخصوص ظاهري خاک، درصد شن و مقدار pH در رويشگاه مرتع بهطور معنيداري بيشتر از دو رويشگاه ديگر و همچنـين درصـد رس ودرصد کربن آلي خاک در رويشگاه جنگل بيشتر از دو رويشگاه اکوتون و مرتع بود. در ساير پارامترهاي خاکي اختلاف معنيداری مشاهدهنشد. در اين تحقيق اهميت منطقه اکوتون در حفظ تنوع و غناي گونهاي بيش از پيش محرز گرديد.
واژههاي كليدي: تنوع، تجزيه و تحليل مؤلفههاي اصلي، غناي گونهاي، ويژگيهاي خاک

۱. گروه مرتعداري، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرس
۲. گروه جنگلداري، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرس*: مسئول مكاتبات، پست الكترونيكي:rezaerfanzadeh@modares.ac.ir
1
مقدمه
تنوع زیستی در طی دهه اخیر بهدلیل انقراض گونههاي گیاهی وجانوري، آلودگی هوا، تغییر اقلیم، پیشرفت تکنولوژي و صنعت،توسعه اراضی کشاورزي و شهري و تغییر ارزشهـاي اجتمـاعی در نگاه به گونـه هـا یـک موضـوع مهـم علمـی و مـورد توجـ همحققین شده است. تنوع زیستی یا گوناگونی زیسـت شـناخت ی، ترکیبی از اشکال مختلف و متنوع جوامع گیاهی و جـانور ي در کره زمین را شامل میشود که در اصطلاح اغلب با نام مختصـرتنوع( Diversity) بیان میشود( 3). یکـ ی از اهـداف مـد یریتمنابع طبیعی حفظ تنوع زیستی در اکوسیستمهـا ي طبیعـ ی اسـت(21 و 35). رویشگاههایی که تنوع زیستی بیشتري داشـته باشـندحاصلخیزي و پایداري اکولـوژ یکی بیشـتري در برابـر تغ ییـ راتخواهنـد داشـت و یـ ک اکوسیسـتم پایـ دار و پویـ ا محسـوب میشوند( 31).
یکی از مصادیق تنوع زیستی، تنـوع گونـهاي مـ یباشـد . درمطالعات پوشش گیاهی و ارزیابی زیست محیطی از تنوع گیاهیبهعنوان یکی از شاخصهاي مهم در بررسی وضعیت اکوسیسـتم و تعیین نقش مدیریتی آن استفاده میشود. لیکن ارتباط بین تنوعگونهاي و خصوصـ یات اکوسیسـتم هماننـد اسـتفاده یکنواخـت(Homogenize)، حاصلخیزي( Productivity)، ساختار پوشـشگیاهی هنوز بهدرستی روشن نشده است. لذا اطلاعات حاصل ازپوشش گیاهی ممکن است در حل مسـائل اکولـوژ یکی هماننـد حفاظت بیولوژیکی و مـدیریتی منـابع طبیعـ ی مفیـ د باشـد و بـا ارزیابی اطلاعات گیاهی میتوان روند تغییرات آینده را پیشبینیکرد( 17 و 27).
تغییر در جوامع گیاهی در طول زمان و بهصورت تـدر یجیاست. پی بردن به ساختار جامعه شناسی گیاهی منطقه، پراکنش جوامع گیاهی، تبادل گونهاي بین جوامع، شناسایی اکوتونهـا ومرز جوامع گیاهی و شناخت عوامـل مح یطـ ی مـ ؤثر از مسـائلاساسی و بنیادي میباشد که در مدیریت یک اکوسیستم طبیعـ یباید مدنظر قرار گیرند( 8). پوشش گیاهی هر رویشگاه بهعنـوان برآیندي از شرایط اکولوژیک و عوامل زیست محیطی حـاکم بـر آن میباشد و بهعنوان آینه تمام نماي ویژگـی هـاي اکولوژیـک ونیــروي رویشــی آن منطقــه محســوب مــیشــود. در مــورد رویشگاههاي جنگلـ ی مـ یتـوان گفـت اهمیـت پوشـش کـفجنگلها در نشان دادن حاصـلخیزي رویشـگاه داراي سـابقهاي طولانی است (20 و 25). پوشش گیاهی زیر اشکوب، در واقـعبهعنـوان فیتـومتر (Phytometer) عمـل مـیکنـد و بازگوکننـدهبسیاري از عوامل محیطی است کـه انـدازه گیـر ي مسـتقیم آنهـا(مانند ماکروکلیما، میکروکلیمـا، فیزیـوگرافی، خـاك و شـرایطنوري) دشوار میباشد( 16، 23 و 26). بهنظر میرسد که تنـوعگیاهی در مرتع با یک پوشش درختـی متوسـط (حـدود 20 %) رابطه چندانی با اشکوب فوقانی نداشته باشد، ولی بیش از ایـنمقدار به تنزل تنوع گیـ اهی منجـر خواهـد شـد( 32). بنـابرا ین حرکت از جنگل به سـمت اکوتـون و نهایتـاً مرتـع در شـرایط رویشگاهی شمال کشور که هر سه رویشگاه در امتداد یکـد یگر قرار دارند، باعث تغییرات زیادي در تنوع گونهاي و فاکتورهايمحیطی خواهد شد، که چگونگی این تغییرات و وسعت آن نیاز به تحقیق دارد. درصد تـاج پوشـش درختـی از عوامـل عمـدهتأثیرگذار در تغییـ ر ترکیـ ب پوشـش گ یـ اهی زیـ ر اشـکوب درتودههاي جنگلی میباشد که باعث تغییر در میـ زان تشعشـعاتنوري تابیده شده به کف جنگل میشود( 10 و 12). در بررسیتأثیر تیپ برروي تنوع پوشـش گ یـ اهی در حاشـ یه جـاده هـا يجنگلی نشان داده شد که شاخصهـاي تنـوع پوشـش کـف درتیپ انجیلی داراي تفاوت معنـی داري بـا تیـپ ممـرز اسـت وتیپهـایی کـه گونـههـ اي افـرا و توسـکا در آنهـا وجـود داردشاخصهاي تنوع مقدارهاي بینابینی نسبت به دو تیپ انجیلی و ممرز دارند (14). در نتیجه میتوان اینگونه بیان کـرد کـه نـوعتیپ و رویشگاه بر تنوع و تفـاوت نـوع پوشـش گیـاهی تـأثیر میگذارند( 11 و 13).
نوع رویشگاه بر ویژگیهاي خاکی نیز تأثیرگذار اسـت و ازطرف دیگر خاك بهعنوان بخش مهمی از اکوسیستمهـا شـناخته شده است و نقش مهمی در توسعه پوشـش گیـاهی و در نتیجـهافزایش کیفیـت تنـوع گونـه اي دارد. توسـعه و تحـول خـاك و
۲
پوشش گیاهی فرایند پیچیدهاي است که نتیجۀ آن تغییر و تفاوتدر خصوصیات خاك است، بهطوري که ترکیب پوشش گیاهی و
میزان رشد آن را تحت تأثیر قرار میدهد( 2). با توجه به اهمیت تنوع گونهاي و نقش آن در پایداري اکولـوژ یکی، تحقیقـات درم ورد تن وع گون هاي منطق ه بای د ب هص ورت جداگان ه ب رايرویشگاههاي مختلف و در مقاطع زمانی مختلف تکرار شود تـااطلاعات جامعی در مورد وضعیت تنوع گونهاي بهدست آیـ د و حتی اثر مدیریتهاي مختلف در زمانهاي گونـاگون بـر تنـوعگونههاي گیاهی ارزیابی گردد، زیرا برنامههاي زیسـت مح یطـ یبراي هر منطقه بدون شناخت وضعیت تنوع گیاهی آن منطقـه وتنوع گونهاي آن ممکن نیست( 4)، ضمن اینکه نتـایج آن بـر ايتحقیقات آینده جهت مقایسه و تغییرات زمانی پوشش گیـاهی ونیز بررسیهاي توالی و تواتر اکوسیسـتم هـا مفیـد خواهـد بـود .تحقیق حاضر نیز بـه منظـور بررسـی تـأثیر نـوع رو یشـگاه بـرشاخصهاي تنوع و غناي گونهاي و برخی خصوصـ یات خـاكدر حوزه آبخیز واز واقع در دامنههاي شمالی البرز انجـام شـدهاست .
مواد و روشها
موقعیت منطقه
این مطالعه در حوضه آبخیز واز واقع در استان مازندران انجـامشد. منطقه داراي مساحتی بالغ بر 14100 هکتار میباشـد کـه ازاین مقدار حدود 8670 هکتار جنگل و بقیه مراتع ییلاقی است.عرض جغرافیایی حوزه از 36 درجه 12 دقیقه و 30 ثانیه تا 36درجه و 30 دقیقه شمالی و طول جغرافیـ ایی آن از 51 درجـه و55 دقیقه و 15 ثانیه تا 52 درجـه و 12 دقیقـه 15 ثانیـ ه شـرق یمتغیر است. حداقل ارتفاع منطقه 270 متر و حـداکثر آن 3350متر از سطح دریا میباشد. دراین حوضه بیشتر افقهاي پروفیـ لخاك شامل افقA و C میباشد که حداکثر عمـق خـاك بـه 50سانتیمتر مـ یرسـد (8). متوسـط بارنـدگی سـال یانه 400-300میلیمتر و اقلیم منطقه طبق روش دومارتن از نـوع مد یترانـه ايسرد و فراسرد میباشد( 8).
تأثير نوع رويشگاه بر ويژگيهای خاک و تنوع گياهی در اکوسيستمهای …
روش تحقیق
پس از بازدید صحرایی و شناسایی منطقه، سه رویشگاه مرتعی، جنگلی و اکوتون (جنگل و مرتع) انتخاب شد و در هر یـ ک از آنها یک تیپ غالب و در هر تیپ یک منطقه کلیـ دي مشـخص گردید .رویشگاهها در یک دامنه شمالی به ترتیب از پایین به بالا شامل جنگل، اکوتون (جنگل- مرتع) و مرتع را شامل میشدند .
در تئوري کلاسـ یک کلیمـاکس مـ یتـوان جنگـل را کلیمـاکسجانشینی پوشش گیاهی و مرتع را مراحل اولیه آن درنظر گرفت(23). گونه غالب در رویشگاه جنگل مـورد مطالعـهQuercus castanifolia میباشد. میانگین پوشش گیاهی در منطقه کلیـ ديرویشگاه جنگلی (شـامل پوشـش درختـی و هـم چنـین علفـ یزیراشکوب) 78 درصد اسـت. اکوتـون پوشـیده از گونـه هـا يعلفی، درختی و درختچهاي است که میانگین پوشش گیاهی در منطقه کلیدي آن 85/72 درصد و گونه علفی غالب در رویشگاه اکوتونTrifolium repense میباشد. از گونـه هـا ي موجـود درمرت ع م یت وان ب ه Dactylis glomerata ،Agropyron sp. و Festucal ovina اشاره کرد. میانگین پوشـش گ یـ اهی در منطقـهکلیدي انتخاب شده در مرتع 13/72 درصـد بـود. لازم بـهذکـراست اطلاعات مربوط به میانگین پوشش و گونههاي غالـب درزمان نمونهبرداري از پوشش توسط پلاتها، اسـتخراج گرد یـ د .
هر سه رویشگاه از سال 1381 قرق بودند. زمان نمونـه بـردار يبا توجه به دورة رویش پوشش گیاهی در خـرداد مـاه صـورتگرفت. به منظور مطالعه متغیرهاي پوشش گیاهی مناطق مرتـع،جنگل و اکوتون، نمونهبرداري بهروش تصادفی در هـر یـ ک از رویشگاهها انجام شد. بدین صورت که در هـر رو یشـگاه یـ ک تیپ غالب انتخاب و در منطقه کلیدي آن تعـداد 8 پـلات یـ ک مترمربعی بهصورت تصادفی مستقر شـد .طبـق تعریـف منطقـهکلید به منطقهاي گفته میشود که از لحاظ پوشش گیاهی همگن باشد و بتواند بهعنوان نمایندهاي از کل رویشگاه بهحساب آیـد(32). در این تحقیـق مسـاحت منطقـه کلیـ دي 1000 مترمربـع
(20×50 متر) درنظر گرفته شد. تعـداد پـلات هـا بـا توجـه بـهحداقل تعداد لازم جهت انجـام تجز یـ ه آمـار ي و بـا توجـه بـه
3
وسعت منطقه کلیدي 8 پلات درنظر گرفته شد. نظـر بـه اینکـهیکی از فاکتورهاي مهـم تأثیرگـذار در تنـوع و غنـاي گونـه ايمساحت و تعداد پلات میباشد( 19)، بهمنظور یکسانسـاز ي و قابل مقایسه بودن دادههاي حاصل از هر سـه رو یشـگاه مرتـع،جنگل و اکوتون تعداد پلات مساوي با ابعاد یکسان در هر سـهرویش گاه اس تفاده گردی د( 18). ع لاوه ب ر ای ن ت أثیر بیش تر گونههاي علفی زیر اشکوب جنگل و اکوتون بر تنوع و غنا بـهلحاظ تعداد بیشتر آنها، در انتخاب اندازه پـلات هـا در هـر سـهرویشگاه مدنظر قرار گرفت و پلاتـ ی انتخـاب شـد کـه بیشـترمناسب گونههاي علفی در مرتع و زیراشکوب جنگل باشـد. درداخل هر قطعه نمونـه، لیسـت گیاهـان موجـود و درصـد تـاجپوشش گیاهان به تفکیک گونه تعیین شد. بـراي مقایسـه تنـوعگیاهی نیز از شاخصهاي تنوع گونهاي سیمپسون، شانون- وینر و غناي گونهاي مارگالف و منهنیـک اسـتفاده شـد( 18 و 19).همچنین نمونهبرداري از عمق حدود 10-0 سانتیمتـري خـاكنیز انجام شد. نمونـه هـا ي خـاك ابتـدا در معـرض هـواي آزاد خشک و پس از کوبیده شدن، از الک دو میلیمتـر ي عبـور دادهشدند و آزمایشهاي مختلف فیزیکی و شـ یمیایی بـررو ي آنهـاصورت گرفت. بدین ترتیب کـه بافـت خـاك (درصـد اجـزايتشکیل دهنـده خـاك) بـا اسـتفاده از روش هیـدرومتري، وزنمخصوص ظاهري به روش کلوخه برحسب گرم بر سـانتی متـرمکعب و درصد رطوبت خاك نیز به روش توزین در آزمایشگاه اندازهگیري شد( 7 و 15). همچنین اسیدیته( pH) با اسـتفاده ازpH متر، درصد کربن آلی (POC) به روش والکلی بلاك( 29)، نیتروژن کل به روش کجلـدال ( 24) انـدازه گیـ ري شـد. جهـتمحاسبه شاخصهاي تنوع گونهاي و غنـا ي پوشـش گ یـ اهی از نرمافزارPAST ver.2.17.b استفاده شد. ابتدا نرمال بودن دادهها با آزمون کولموگراف- اسمیرنوف و همگنی واریـ انس آنهـا بـاآزمون لون بررسی شد. جهت مقایسه میانگین ویژگیهاي خاکیو به منظور بررسی وجود اختلاف بـ ین میـ انگین شـاخص هـا يتنوع گونهاي گیاهی در سه رویشگاه جنگل، اکوتون و مرتـع ازآزمون تجزیه واریانس یکطرفه و از آزمون چند دامنهاي دانکن 4
استفاده گردید .همچنین براي بررسی ارتباط میان شاخصهـا يگیاهی و پارامترهاي فیزی کـی و شـ یمیایی خـاك از روشPCA
PC با استفاده از نرمافـزار (Principle Component Analysis)
ORD ver.5 استفاده شد.
نتایج
مقایسه شاخصهاي تنوع و غناي گونهاي در سه رویشگاهنتایج نشان داد که تمامی شاخصهاي تنوع سیمپسون و شانون-وینر و همچنین شـاخص غنـاي منهینیـ ک در اکوتـون بـهطـورمعنــیداري بیشــترین و در جنگــل کمتــرین بودنــد. شــاخص مارگالف در مرتع بیشترین بود( شکل 1).
نتایج حاصـل از مقا یسـه م یـانگین خصوصـ یات فیزیکـ ی و شیمیایی خاك در سه رویشـگاه نشـان داد کـه وزن مخصـوصظاهري خاك، درصد شن و مقدار pH در رویشگاه مرتع بهطور معنیداري بیشتر از دو رویشگاه دیگر و همچنین درصد رس و درصد کربن آلی خاك در رویشگاه جنگل بیشتر از دو رویشگاه اکوتون و مرتـع بـود( جـدول 1). در سـا یر پارامترهـا ي خـاک یاختلاف معنیدار مشاهد نشد (جدول 1).
بهمنظور تعیین پراکنش متغیرهاي خاك و شـاخص هـا ي تنـوعگیاهی در سه رویشگاه جنگل، مرتع و اکوتـون از روش تجز یـ ه و تحلیل مؤلفههاي اصلی (PCA) استفاده شد. بـرا ي ایـ ن منظـور ازمحورهاي یک و دو PCA بهدلیل داشـتن سـهم بیشـتر ي از مقـدارویژه (بهترتیب برابر 459/4 و 541/1) استفاده شد( جدول2). نتایج این تجزیه و تحلیل نشان مـ یدهـد کـه درصـد رس، کـربن آلـی، نیتروژن کل و درصد رطوبـت بـا محـور اول همبسـتگی مثبـت ودرصد شن، سیلت، وزن مخصوص و مقدارpH خاك با محور اول همبس تگی منف ی دارد .ه مچن ین درص د ش ن، وزن مخص وص ظاهري، مقدارpH ، درصد رطوبت و نیتـروژن کـل بـا محـور دومهمبستگی مثبت و کربن آلی، درصد رس و سـ یلت بـا محـور دومهمبستگی منفی دارد. بهعلاوه همۀ شاخصهاي تنوع گونهاي بهجز ش اخص مارگ الف ب ا مح ور اول همبس تگی منف ی دارد و هم ۀشاخصهاي تنوع گونهاي با محور دوم رابطه منفی دارد( شکل 2).
بحث و نتیجهگیري
بهطور کلی طبق نتایج بهدست آمده، تمامی شاخصهاي گیاهیمورد استفاده بهجز شاخص مارگالف، به متنوعتر بودن و غنـايبیشتر رویشگاه اکوتون در مقایسه با دو رویشگاه جنگل و مرتعتأکید کرده و آزمون آماري دانکن نیز معنیدار بودن اختلاف بین
بومشناسي کاربردي/ سال پنجم/ شماره شانزدهم / تابستان ۱۳۹۵

شاخص

سيمپسون
شاخص

شانون

وينر

شاخص

سيمپسون

شاخص

شانون



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید