a. a. vahedi
-
سابقه و هدف
خشک دارهای ریز، یکی از مخازن اصلی کربن و منابع انرژی زیستی در جنگل های هیرکانی محسوب می شوند. ازاین رو، پایش تغییرات زی توده آن ها در ارزیابی مدیریت پایدار به منظور کاهش انتشار کربن آلی و طراحی تجارت کربن در بازارهای داخلی و بین المللی، بسیار ضروری و کاربردی است. هدف اصلی پژوهش پیش رو نیز ارائه مدل های محاسباتی بهینه آلومتریک برای پایش دقیق مقدار زی توده خشک دارهای ریز در یکی از راشستان های شمال کشور است.
مواد و روش هااین پژوهش در راشستان جنگل پژوهشی شصت کلاته در شهرستان گرگان انجام گرفت. برای نمونه برداری و توزین مستقیم انواع خشک دارهای ریز در بستر جنگل از روش طبقه ای تصادفی استفاده شد. خشک دارهای ریز به سه طبقه قطری شامل یک تا 5/2، 5/2 تا 5/4 و 5/4 تا 5/7 سانتی متر تقسیم بندی شدند. از هر طبقه قطری، طول و درجه پوسیدگی چوب های افتاده به صورت تصادفی در سطح توده های جنگلی در تیپ های راش آمیخته و راش خالص اندازه گیری شد. همچنین، چوب های مزبور به صورت تخریبی توسط ترازوهای دیجیتالی در داخل عرصه توزین شدند. قطر میانی، طول، چگالی خشک و درجه پوسیدگی خشک دارهای توزین شده در قالب ماتریس ورودی به عنوان متغیرهای توصیفی در مدل معرفی شدند. برای برآورد زی توده خشک دارهای ریز از تحلیل تخمین منحنی و مدل آلومتریک پایه توانی استفاده شد. پس از تبدیل لگاریتمی متغیرهای ورودی، آن ها در ترکیب های مختلف و مستقل به صورت خطی چندگانه در مدل معرفی شدند. پس از بازتبدیل نمایی و محاسبه فاکتور تصحیح، مدل ها برمبنای ضریب تبیین تعدیل یافته (Adj.R2)، فاکتور تورم واریانس (VIF) و میانگین مربعات باقی مانده ها (RMS) اعتبارسنجی شدند. آزمون t برای ارزیابی معنی داری مولفه های محاسباتی هر مدل به کار برده شد. برای تبیین نهایی صحت سنجی مدل های طراحی شده نیز از برازش منحنی لوئس (Loess curve) بین مقدار باقی مانده ها و مقدار برآوردی استفاده شد.
نتایجمعرفی قطر میانی () و طول () در مدل نمایی بازتبدیل لگاریتمی، توجیه واریانس (Adj.R2) را نسبت به مدل توانی تک متغیره از 38 درصد به 73 درصد افزایش و میانگین مربعات باقی مانده ها را از 6/0 به 26/0 کاهش داد. معرفی چگالی خشک () سبب تغییرات قابل ملاحظه ای در روند دقت و قطعیت مدل نشد. با افزودن درجه پوسیدگی خشک دارها به عنوان متغیر ساختگی، قطعیت و دقت برآوردی مدل، افزایش جزئی داشت (مدل منتخب اول با بیشینه توجیه واریانس و کمینه میانگین مربعات باقی مانده ها: 22/0 = RMS؛ 78/0= Adj.R2). متغیرهای مدل منتخب دوم را معرف زی توده خشک دارها () به انضمام درجه پوسیدگی تشکیل دادند که سبب افزایش قطعیت و دقت مدل شدند (24/0 = RMS؛ 75/0= Adj.R2). نتایج مدل سازی نشان داد که اگر چه در بعضی از مدل های منتخب، برخی از مولفه های محاسباتی معنی دار نبود (05/0 < P)، اما بین متغیرهای مستقل، همبستگی خطی چندگانه وجود نداشت (5 < VIF). خروجی های مربوط به برازش بین باقی مانده های استانداردیافته و تخمین مدل نشان داد که منحنی لوئس در اطراف خط صفر، خطی بود. تغییرات باقی مانده ها نیز در راستای تغییرات تخمین در اطراف خط صفر علاوه بر تراکم، دارای پراکندگی واگرا و همگرا نبودند. همچنین، مقدار استانداردیافته باقی مانده های مدل های منتخب برای برآورد زی توده خشک دارهای ریز خرمندی (Diospyros lotus L.) و گونه های غیرقابل شناسایی، خارج از محدوده خط صفر بود و به نوعی خطای آن ها به یکدیگر وابسته است. برخلاف آن، تغییرات زی توده خشک دارهای راش (Fagus orientalis Lipsky) و ممرز (Carpinus betulus L.)، مستقل از یکدیگر بودند.نتیجه گیری کلی: در یک نتیجه گیری کلی می توان اذعان کرد که توزیع و مقدار زی توده خشک دارهای ریز براساس قطر میانی و راستای طولی، تغییرات عدیده ای دارند. باتوجه به دامنه محدود پوسیدگی و محدوده دقت برآورد چگالی خشک دارهای ریز، معرفی متغیرهای مزبور سبب افزایش قابل توجه در دقت و قطعیت برآورد مدل های بازتبدیلی لگاریتمی نشد. براساس نتایج به دست آمده می توان استنباط کرد که 22 تا 25 درصد از عدم توجیه واریانس مدل های منتخب و بهینه برای تخمین زی توده خشک دارهای ریز مربوط به خطای (باقی مانده های استانداردیافته) برآورد زی توده خشک دارهای ریز خرمندی و گونه های غیرقابل شناسایی است. به طورکلی، مدل های منتخب طراحی شده در این پژوهش برای راشستان خالص و تیپ های آمیخته راش با فراوانی ممرز در جنگل مورد پژوهش، کاربرد وسیعی دارند.
کلید واژگان: انرژی زیستی، تجارت کربن، حوضچه کربن، ریزچوب، مدل بهینه آلومتریکBackground and objectiveFine woody debris (FWD) is a significant reservoir of carbon and bioenergy in the Hyrcanian forests. Therefore, monitoring changes in FWD biomass on the forest floor is essential for sustainable management, particularly concerning carbon dioxide emissions and carbon trading in both international and domestic markets. The primary objective of this research is to develop optimal allometric equations for accurately monitoring FWD in one of the beech (Fagus orientalis Lipsky) communities within the Hyrcanian forests of Iran.
MethodologyThis study was conducted in the Shastkolateh research forest in Gorgan County, Iran. A random stratified method was employed for direct sampling and weighing of FWD. The FWD was categorized into three diameter classes: 1-2.5 cm, 2.5-4.5 cm, and 4.5-7.5 cm. For each diameter class, length and degree of decay were measured randomly in pure beech and mixed beech stands. Total weight was measured destructively using digital scales. To estimate biomass values of FWD, a power function allometric model based on curve estimation analysis was utilized. The middle diameter, length, dry wood density, and degree of decay of the weighed FWD were introduced as explanatory variables in the model input matrix. These explanatory variables were combined in various ways as independent variables in a log-transformed model. Model validation was conducted using adjusted regression coefficients (Adj.R²), variance inflation factors (VIF), and residual mean square (RMS). A t-test evaluated the significance of parameters in each model, while the fitting of a Loess curve between standardized residuals and estimations was used to assess the validity of the models.
ResultsModel development indicated that incorporating middle diameter (D) and length (L) of FWDs into the exponential function of the log-transformed model increased variance explanation from 38% to 73% and reduced RMS from 0.6 to 0.26. Adding wood density (ρ) did not significantly enhance model accuracy or validity. Including degree of decay as a dummy variable slightly improved model accuracy, resulting in the top-ranked model with the highest variance explanation (Adj.R² = 0.78) and lowest RMS (0.22). Furthermore, introducing the biomass surrogate (D² × L × ρ) along with degree of decay considerably increased accuracy, yielding a second-ranked model (Adj.R² = 0.75; RMS = 0.24). Although some parameters were not statistically significant (P > 0.05), no collinearity was detected among the models presented (VIF < 5). The goodness-of-fit data indicated that the Loess curve remained linear around the zero line, with changes in residuals aligning with estimation changes around this line. Findings suggested that biomass estimation for Diospyros lotus L. and unidentified species may be unreliable due to standardized residuals falling outside the zero line range, indicating interdependence in error estimation for these species. Conversely, biomass estimates for F. orientalis and Carpinus betulus L. appeared reliable, with variations not being interdependent.Conclusion In summary, biomass distribution and changes in FWD values exhibit significant variations based on middle diameter and length. Due to limited ranges of decay and dry wood density, these additional variables did not substantially enhance accuracy in log-transformed models. Approximately 22% to 25% of variance remains unexplained when estimating FWD biomass using selected optimal models, particularly regarding errors (standardized residuals). This discrepancy is most pronounced for D. lotus and unidentified species. Overall, the models developed in this research for pure beech and mixed beech-hornbeam forests demonstrate broad applicability within the study area.
Keywords: Bio-Energy, Carbon Trade, Carbon Sink, Fine Woody Debris, Optimum Allometric Model -
مقدمه
خشک دارهای ریز (FWDs) کف بوم سازگان های جنگلی با تاثیر اساسی در چرخه کربن اتمسفری و به عنوان یکی از مخازن اصلی کربن در ارزیابی اقتصاد سبز در ارتباط با ذخایر کربن سهم مهمی را به خود اختصاص می دهد. از این رو، برآورد هرچه دقیق تر موجودی کربن FWDs بسیار ضروری است. هدف پژوهش حاضر معرفی میانگین درجه دوم قطر (QMD) خشک دارهای مذکور به منظور افزایش دقت برآورد ذخایر کربن آنهاست.
مواد و روش هادر این پژوهش به طور تصادفی چهار قطعه نمونه 20×20 متر مربعی در سطح یک هکتار توده های خالص و آمیخته راش (تیپ راش- ممرز) در جنگل خیرودکنار جانمایی شد. در راستای هر ضلع قطعه نمونه مربعی به عنوان خط ترانسکت (در مجموع 16 خط نمونه)، قطر محور مرکزی چوب های منقطع با خط نمونه مزبور اندازه گیری و ثبت شد. سپس سه طبقه قطری مختلف (5/7- 5/4، 5/4- 5/2، 5/2-1 سانتی متر) براساس توزیع فراوانی خشک دارها به صورت مجزا تفکیک شد. با روش تخمین منحنی مبتنی بر برازش مدل توانی توزیع فراوانی قطر خشک دارها، سطح زیر منحنی برای هر طبقه قطری به منظور دستیابی به مقادیر QMD محاسبه شد. برای محاسبه سطح زیر منحنی در توده های مزبور از شیب مدل لگاریتم خطی حاصل از تبدیل لگاریتمی تابع توانی برازش یافته در هر توده استفاده شد.
یافته هابا توجه به روند وارونه شیب برازش در توده خالص راش (57/1- = b) و توده آمیخته (03/2- = b)، نتایج حاکی از فراوانی بیشتر توزیع FWDs در طبقه های قطری مذکور در توده خالص راش بوده است. مقادیر QMD برای هر طبقه قطری در هر یک از توده ها با اختلاف جزئی دارای مقدار عددی بیشتری نسبت به میانگین حسابی و میانه توزیع فراوانی قطر بوده است. مقادیر آماره مزبور توده خالص راش در طبقه های قطری تعریف شده به ترتیب 63/1، 47/3 و 73/5 سانتی متر و در توده آمیخته راش در طبقه های اول و دوم قطری به ترتیب 57/1 و 36/3 سانتی متر محاسبه شد.
نتیجه گیریاین اختلاف جزئی است، اما بدیهی است که برآورد مقدار زی توده و موجودی کربن با استفاده از مقادیر QMD در روابط محاسباتی مبتنی بر خط ترانسکت (پارامتر حاصل ضرب تعداد خشک دارهای هر طبقه قطری در مربع مقادیر QMD) دارای دقت بیشتری است و انتظار می رود که در مقیاس کلان (پارسل، سری و بخش) مقادیری بیشتری را نشان دهد.
کلید واژگان: توزیع فراوانی قطر، خشک دارهای ریز (Fwds)، ذخایر کربن، راشستان های خیرودکنار، مدل توانی، میانگین درجه دوم قطر (QMD)IntroductionFine woody debris (FWDs) is considered as one of the prominent carbon sinks in forest ecosystems because of having chief roles for carbon cycle and green economy in association with their contribution for carbon sequestration. Therefore, estimating the FWDs carbon stock with high accuracy and certainty is essential in management. The goal of this study was to use quadratic mean diameter (QMD) of the FWDs in order to increase accuracy of their carbon storage estimation.
Material and MethodsThe plots with areas of 20 × 20 m2 were randomly located within one hectare of pure beech and mixed beech (Beech-hornbeam) stands in the Hyrcanian forests in Kheiroodkenar, Nowshahr. In line with the sides of square plots that were considered as transects (16 transects in total), the diameter of woody debris intersecting the transects was measured. Three diameter classes (including 1-2.5, 2.5-4.5, 4.5 -7.5 cm) were separated on the basis of diameter distribution in the stands. Using graphical estimation based on fitting power function of FWD diameter distribution, area under curve of each class was calculated to obtain QMD. The slope of linear logarithm model was used to calculate the area under curve of the stands that was obtained from logarithmic conversion of fitted power function.
ResultsConsidering the negative fitting slope in pure beech stands (b=-1.57) and mixed stands (b=-2.03), the results indicated higher frequency of FWD distribution within the diameter classes in pure beech stands. QMD values of each diameter class in each stand had higher values with no significant differences compared to arithmetic mean and median of diameter distribution. The values were 1.63, 3.47 and 5.73 cm in the predefined classes, respectively, in pure beech stand and were 1.57 and 3.36 cm in the first and second classes, respectively, in the mixed stand.
ConclusionAlthough the difference was not significant, it is evident that the estimation of biomass and carbon stock using QMD values in computational relationships based on line transect (parameter obtained by multiplication of number of FWDs in each diameter class and square of QMDs) had higher precision and it is expected that in in large scales (compartment, district, division) show higher values.
Keywords: Carbon Storage, Diameter Distribution, Fine Woody Debris (Fwds), Kheiroodkenar Beech Forests, Power Function, Quadratic Mean Diameter (QMD) -
سابقه و هدف
خشک دارهای ریز به دلیل اهمیت بیش از پیش انرژی های تجدیدپذیر در توسعه اقتصادی، نقش آشکاری در چرخه کربن و تغییر اقلیم ایفا می کنند. بنابراین ضروری است که اطلاعات دقیقی از پراکندگی موجودی حجمی خشک دارهای مزبور برای روند مدیریتی جنگل های هیرکانی به خصوص برای شرایط پساتنفس (پس از اتمام اجرای مصوبه استراحت جنگل) در دسترس باشد.
مواد و روش هاپژوهش پیش رو در جنگل پژوهشی خیرود نوشهر در امتداد ارتفاع 100 تا 1815 متر از سطح دریا با استفاده از طرح قطعه نمونه خوشه ای انجام شد. هر قطعه نمونه با شعاع 32/7 متر با زاویه های آزیموت صفر، 120 و 240 درجه به شکل مثلث در قالب یک خوشه با فاصله 6/36 متر از یکدیگر پیاده شدند. یک قطعه نمونه دیگر نیز با همان مساحت در مرکز این طراحی جانمایی شد. در داخل هر قطعه نمونه دایره ای شکل در راستای شعاع 32/7 متر (در قالب یک خط ترانسکت) و در یک آزیموت ثابت 150 درجه، قطر خشک دارهای ریز در سه طبقه قطری شامل یک تا 5/2، 5/2 تا 5/4 و 5/4 تا 5/7 سانتی متر برمبنای انقطاع محور مرکزی چوب های افتاده با خط نمونه اندازه گیری شد. همه قطعه نمونه ها در هریک از گرادیان ارتفاعی به طور تصادفی پیاده سازی شدند. پس از ثبت مختصات هریک از خشک دارهای ریز از تکنیک کریجینگ و فاصله معکوس وزنی برای ارزیابی خودهمبستگی مکانی تغییرات موجودی حجمی آن ها استفاده شد. تغییرات تیپ توده و جهت دامنه هم راستا با تغییرات دامنه ارتفاعی به عنوان اثرات اصلی در تحلیل واریانس چندطرفه بررسی شدند.
نتایجمیانگین موجودی حجمی خشک دارهای ریز در جنگل مورد پژوهش به ترتیب طبقه های قطری مزبور 14/2، 01/6 و 23/16 متر مکعب در هکتار برآورد شد. از طرفی نتایج نشان داد که تغییرات موجودی حجمی خشک دارهای ریز در کلاسه سوم قطری نسبت به سایر کلاسه های قطری دارای نوسانات کمتری است. برآیند برازش بین مشاهده ها و مقادیر تخمینی حاصل از پهنه بندی و محاسبات تکنیک های کریجینگ و فاصله معکوس وزنی برای موجودی حجمی خشک دارهای ریز (بر مبنای ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطا) حاکی از دقت برآوردی بسیار ضعیف (32/6= RMSE، 16/0= R2) و غیرقابل قبول (17/21= RMSE، 04/0= R2 ؛ 11/37= RMSE، 03/0= R2)، بود. در واقع نتایج حاصل از تکنیک های زمین آمار حاکی از آن است که مقدار موجودی حجمی خشک دارهای ریز در انواع طبقه های قطری به عنوان متغیر ناحیه ای محسوب نمی شود و پراکندگی آن ها در گرادیان ارتفاعی، همبستگی مکانی ندارد. براین اساس، نتایج تحلیل واریانس چندطرفه مبتنی بر اندازه اثر و توان مشاهده نشان داد که اثرات متقابل گرادیان ارتفاعی، تیپ توده و جهت دامنه بر تغییرات موجودی حجمی خشک دارهای ریز در طبقه های مختلف قطری، معنی دار نیستند (05/0P>). همچنین، خروجی های حاصل از آزمون مقایسه اثرات اصلی (LSD) به صورت مقایسه جفتی با احتساب فراوانی انواع خشک دارهای ریز در طبقات قطری مختلف نشان داد که فقط تغییرات میانگین حاشیه ای موجودی حجمی در خشک دارهای ریز طبقه اول قطری در گرادیان ارتفاعی، معنی دار بود (05/0P<).
نتیجه گیری کلی:
در یک نتیجه گیری کلی می توان اذعان کرد که با احتساب اثرات اصلی عوامل مذکور و با صرف نظر از پارامترهای رویشگاهی، روابط پیچیده بوم شناختی و جنگل شناسی یا به دلیل ماهیت و نوع گونه خشک دارهای ریز، نوسان ها و تغییرات موجودی حجمی خشک دارهای ریز در انواع طبقه های قطری در جنگل مورد پژوهش به صورت مستقل و به طور کامل، تصادفی است.
کلید واژگان: انرژی زیستی، تکنیک زمین آمار، تیپ توده، جنگل خیرود، جهت دامنهBackground and ObjectivesGiven the significance of fine woody debris (FWDs) in the context of the carbon cycle, climate change, and its implications for renewable energy and economic development, it is imperative to obtain accurate information on the dispersion of FWDs volume stock for effective management of Hyrcanian forests in Iran.
MethodologyThis study was conducted in the Kheiroud forest in Nowshahr county, Iran, employing cluster sample plots distributed along the altitude range of 100-1815 meters above sea level (m.a.s.l.). Circular sample plots were established within each cluster, employing a line transect with a constant azimuth of 150 degrees and a radius length of 7.32 meters. Three diameter classes (1-2.5 cm, 2.5-4.5 cm, and 4.5-7.5 cm) were measured based on line-intersected fallen woods. The coordinates of the samples were recorded, and kriging and inverse distance weighted (IDW) methods were utilized to elucidate the autocorrelation of FWDs volume stock. Stand type, aspect variations, and altitudinal range were considered as main factors in the multiple-way ANOVA.
ResultsThe findings revealed that the mean FWDs volume stock for each diameter class was 2.14, 6.01, and 16.23 m3/ha in the studied forest. Notably, fluctuations in the FWDs at the third diameter class were less pronounced than in other diameter classes. The goodness of fit data between observations and estimations indicated that both Kriging and IDW techniques estimated responses with low accuracy (R2 = 0.16; RMSE = 6.32) and no accuracy (R2 = 0.04; RMSE = 21.17; R2 = 0.03; RMSE = 37.11). Geostatistical techniques demonstrated that FWDs volume stock cannot be considered a regional variable, lacking autocorrelation and spatial correlation. Consequently, ANOVA results, based on observed power and partial eta squared, revealed that the interaction of altitude, stand type, and aspect did not significantly influence variations in FWDs volume stock (P > 0.05). Pairwise comparisons based on the LSD test indicated that the marginal mean of FWDs in the first diameter class was significantly different only along the altitude (P < 0.05).
ConclusionIn conclusion, the observed variation in FWDs volume stock at different diameter classes appears to be random and independent of the considered interactions. However, complex ecological and biological factors likely contribute to the dispersion of FWDs volume stock in the studied forest.
Keywords: Bioenergy, geostatistical technique, Kheiroud forest, Slope aspect, stand type -
ازآنجاکه خشک دار حاوی مقدار قابل توجهی مواد آلی است، نقش مهمی در پویایی بوم سازگان جنگل ایفا می کند. براین اساس، در پژوهش پیش رو تغییرات موجودی کربن خاک در ارتباط با ویژگی های خشک دار و خاک بستر زیرین آن در توده های پهن برگ سری لوه استان گلستان با استفاده از تجزیه به مولفه اصلی و مدل جنگل تصادفی بررسی شد. مشخصه های 15 خشک دار افتاده از گونه های ممرز (Carpinus betulus L.)، بلندمازو (Quercus castaneifolia C.A.Mey.)، شیردار (Acer cappadocicum Gled.) و انجیلی (Parrotia persica C.A.Mey.) در سه درجه پوسیدگی سه تا پنج ثبت شد. سپس، نمونه گیری از خاک زیرین آن ها تا عمق 15 سانتی متر انجام گرفت. مدل جنگل تصادفی براساس ارتباط بین متغیر وابسته (موجودی کربن) و متغیرهای مستقل (عامل های موثر) در نرم افزار R و با بسته نرم افزاری randomForest اجرا شد. نتایج نشان داد که مدل جنگل تصادفی حدود 54 درصد از تغییرات موجودی کربن خاک را با به کارگیری مولفه های مورد مطالعه توجیه می کند. براساس مدل نهایی، موجودی کربن خاک اطراف خشک دار اغلب تحت تاثیر سه مولفه نسبت کربن به نیتروژن، درصد نیتروژن و pH خاک است. به طوری که در یک روند کلی، با افزایش نسبت کربن به نیتروژن و مقدار نیتروژن کل و کاهش pH به موجودی کربن خاک اطراف خشک دار افزوده می شود. یافته های پژوهش پیش رو حاکی از آن است که خشک دارها به ویژه در بوم سازگان های جنگلی کهن، پتانسیل بسیار زیادی برای ذخیره کربن خاک فراهم می کنند.کلید واژگان: پهن برگ آمیخته، جنگل هیرکانی، حوضچه کربن، درجه پوسیدگی، زی تودهSince dead trees contain significant amounts of organic matter, they play an essential role in forest dynamics. In the present study, the changes in soil carbon stock were studied in relation to the dead tree features and its soil beneath in mixed broadleaf stands of Loveh forest in Golestan province, Iran using the Principal Component Analysis (PCA) and random forest model. For this purpose, the characteristics of 15 dead trees consisting of hornbeam, oak, Cappadocian maple, and ironwood were recorded in three decay classes 3 to 5, and the soil beneath them was collected from a depth of 0 to 15. The random forest model was implemented based on the relationship between the dependent variable (carbon stock) and the independent variables (effective factors) using the randomForest package in R software. The results showed that using the studied parameters, the random forest model justifies about 54% of the changes in soil carbon stock. According to the final model, the carbon stock of the soil beneath of dead tree is most affected by the three parameters of C/N ratio, nitrogen (%), and soil pH, so in a general trend with the increase of C/N ratio and nitrogen (%) and the decrease of pH, the amount of soil carbon stock around the dead tree has been increased. The present study's findings indicate that dead trees provide great potential for soil carbon storage, especially when faced with an old-growth forest ecosystem.
-
شناسایی تغییرات کربن آلی جنگل های اوری (.Quercus macranthera C. A. Mey) واقع در ارتفاعات بالابند جنگل های هیرکانی می تواند اطلاعات مناسبی برای مدیریت بهینه و حفاظت جنگل های مذکور در اختیار قرار دهد. در پژوهش پیش رو، به طور تصادفی چهار قطعه نمونه با ابعاد 20 × 20 مترمربع در هر یک از توده های اوری رویشگاه های پانومه سر لاویج، کلنگای نکاء و توسکستان گرگان پیاده شد. در مرکز و چهار گوشه هر یک از قطعات نمونه، به طور جداگانه نمونه های خاک از دو عمق 15 -0 سانتی متر (لایه فوقانی خاک) و 30-15 سانتی متر (لایه زیرین خاک) به شکل ترکیبی جمع آوری و در آزمایشگاهی ویژگی های آن ها اندازه گیری شد. در هر قطعه نمونه، ویژگی های زیستی درختان شامل قطر برابر سینه، ارتفاع کل، تراکم و قطرمتوسط تاج درختان و نیز ویژگی های فیزیوگرافی زمین اندازه گیری و ثبت شد. نتایج آزمون چندمتغیره مانوآ نشان داد که مقادیر کربن آلی و نیتروژن کل در لایه فوقانی و زیرین خاک در بین رویشگاه های مختلف اختلاف معنی داری نداشتند. بر خلاف آن، نتایج آزمون مذکور نشان داد که مقدار فسفر و پتاسیم قابل جذب در عمق های مختلف خاک بین رویشگاه های مورد پژوهش تغییرات معنی دار داشت. برمبنای نتایج آزمون همبستگی پیرسون، مقدار کربن آلی و نیتروژن کل در لایه های مختلف خاک با متغیرهای کمی درختان توده های اوری در رویشگاه های مورد پژوهش ارتباط معنی داری نداشت. از سویی، نتایج نشان دادند که تغییرات عناصر غذایی (NPK) و کربن آلی به شکل متقابل چه در داخل هر یک از لایه های خاک و چه در بین لایه های مذکورخاک مستقل از یکدیگر بودند و همبستگی معنی داری نداشتند. نتایج آزمون t جفتی نیز نشان داد که فقط مقادیر نیتروژن کل بین عمق های مختلف خاک دارای اختلاف معنی داری بود (05/0 < p ؛ 59/2 = t). در یک نتیجه گیری کلی می توان عنوان کرد که تغییرات کند کربن آلی خاک توده های اوری موجب شده است که اثرات گونه ای توده های مذکور در رابطه با تغییرات مورد اشاره معنی دار نباشد.
کلید واژگان: ارتفاعات بالابند، جنگل های اوری، عناصر غذایی خاک، کربن آلی خاکThe unique characteristics of Caucasian oak (CO) stands, located at high altitudes in the Hyrcanian forests, provide valuable insights into the variations of organic carbon (OC) and soil nutrients (NPK), as well as biological and physical changes within these habitats. Understanding these variations is crucial for effective forest management and conservation efforts. To this end, the current study established four 20 x 20 m2 sample plots in each of the CO habitats of Panomehsar in Lavij, Kolanga in Neka, and Tuskestan in Gorgan. Soil samples were collected from two depths (0-15 cm and 15-30 cm) in each plot and analyzed in the laboratory. Biophysical characteristics of trees, such as breast height diameter, total height, average crown diameter, density, and physiographical units, were also recorded.The results showed that OC and nitrogen (N) levels in both soil layers were not significantly different across the study forests (p > 0.05), while available phosphorus (P) and potassium (K) levels varied significantly among them (p < 0.05). There were no significant correlations between OC and N levels in the soil layers, or with the biophysical attributes of the trees based on Pearson tests. The findings indicated that OC and NPK variations were independent of each other, with no significant relationship between them observed in the study sites. Moreover, the nature of OC variations was found to be slow, making it challenging to discern the impact of tree species on these variations within the stands.In conclusion, the study sheds light on the slow nature of OC variations in CO stands and highlights the need for careful consideration of their effects on management and conservation efforts.
Keywords: Caucasian oak forests, Climate change, High altitude, multivariate analysis, Soil nutrient -
هدف پژوهش حاضر تبیین روند نوسانات ذخایر کربن آلی خاک معدنی در تیپ های مختلف توده های درختان بر حسب گرادیان ارتفاعی و عوامل تاثیرگذار است. آماربرداری تصادفی با پیاده سازی چهار قطعه نمونه با ابعاد 400 متر مربع در تیپ های مختلف طراحی شد. نمونه برداری خاک در مرکز و چهارگوشه هر قطعه نمونه به صورت ترکیبی تا عمق 15 سانتیمتر انجام شد. ویژگی های زیست فیزیکی درختان به همراه مشخصات فیزیوگرافی زمین در هر قطعه نمونه اندازه گیری و ثبت شد. نتایج تحلیل آنوزیم یک طرفه حاکی از عدم تشابه ذخایر کربن آلی خاک بین توده های خالص و آمیخته راش (0/5≅ R) و عدم اختلاف معنی دار بین سایر توده ها بود. نتایج آزمون پرمانوآ دوطرفه نیز نشان داد که میزان ذخایر کربن آلی خاک مستقل از اثرات جهات دامنه و گرادیان ارتفاعی است. براساس نتایج حاصل از آزمون سیمپر، روند تغییرات فاکتور کربن آلی و جرم مخصوص ظاهری خاک نسبت به یکدیگر در بین توده ها و گرادیان ارتفاعی وارونه بوده ولی در مقایسه جفتی بین توده ها تقارنی مشاهده نشد. در یک نتیجه گیری کلی می توان عنوان نمود که نوسانات کربن آلی خاک در تیپ های مزبور مستقل از گرادیان ارتفاعی بوده و نوع تیپ، عوامل زیست فیزیکی و فراوانی نسبی انواع گونه های درختان در تغییرپذیری موجودی کربن آلی خاک توده های مورد پژوهش سهم بارزی نداشت.
کلید واژگان: تیپ های جنگلی، سهم عدم تشابه، شاخص بری - کورتیس، گرادیان ارتفاع، موجودی کربن آلی خاکThe current research aimed to assess the fluctuations of Soil Organic Carbon (SOC) variations in different types of forest stands along the gradient of altitude, and identify the influential factors for the its variations. Based on the random design, four plots with the surface area of 400 m2 in different stand types were established. Soil sampling up to 15cm depth in center and the corners of the each plots were taken. The biophysical attributes of trees as well as physiographical units were measured and recorded within each plot. The results of one-way ANOSIM analysis indicated the lack of similarity of SOC between pure and mixed beech stands (R≅ 0.5) and no significant difference between other stands. The results of the two-way PERMANOVA test also showed that the amount of SOC is independent of the effects of slope and the elevation gradient. The SIMPER test illustrated that the trends of soil organic carbon and soil bulk density were inverse among the stands and the gradient of altitude. However, their trends were not symmetric based on the pairwise comparisons. As a general conclusion, the fluctuations of soil organic carbon in the different types of forest stands are independent of the altitude gradient, stand type and biophysical factors, and the relative abundance of various tree species did not have a significant contribution to the variability of the soil carbon storage of the studied stands.
Keywords: Forest stand types, Dissimilarity contribution, Bray- Curtis index, Altitudinal gradient, Soil carbon stock -
استقرار زادآوری درختان در ارتباط با انواع روشنه ها و عوامل مرتبط به آن ها مانند ویژگی های فیزیوگرافی و درختان حاشیه، تضمین کننده پویایی و چرخه جای گشت در جنگل های طبیعی است. هدف پژوهش پیش رو، تعیین سطح بهینه روشنه ها در ارتباط با تغییرات تنوع گونه ای درختان حاشیه و واحدهای فیزیوگرافی برای بررسی تراکم و ارتفاع زادآوری مستقر راش (Fagusorientalis Lipsky) در مراحل مختلف رویشی است. بدین منظور، زادآوری مستقر درون روشنه ها در قطعه شاهد سری سه در گلندرود نور، آماربرداری صددرصد شد و مساحت هر روشنه با استفاده از روش شعاعی اندازه گیری شد. پس از تفکیک طبقه های سطحی روشنه ها، زادآوری استقراریافته درختان راش برمبنای قطر آن ها به سه طبقه 3/1 تا 5/2 (نهال)، 5/2 تا پنج (خال) و بزرگ تر از پنج سانتی متر (پیش به جا) تقسیم بندی شدند. تجزیه وتحلیل اطلاعات نشان داد که تغییرات تراکم هیچ کدام از انواع زادآوری، رابطه معنی داری با تغییرات سطح روشنه ها و عوامل مرتبط با آن ها نداشتند، اما ارتفاع نهال ها در ارتباط با واحدهای فیزیوگرافی و غنای گونه ای درختان حاشیه بین طبقه های سطحی روشنه ها، تغییرات معنی دار نشان داد. همچنین، ارتفاع خال گروه ها تنها با متغیر سطح روشنه و ارتفاع پایه های پیش به جا فقط با فراوانی درختان حاشیه روشنه ها، همبستگی وارونه معنی دار داشتند (ضریب های همبستگی به ترتیب 34/0- و 7/0-). نتایج این پژوهش نشان داد که مساحت بهینه روشنه ها برای استقرار انواع مراحل زادآوری راش با احتساب ویژگی های فیزیوگرافی، غنای گونه ای و فراوانی درختان حاشیه، شامل طبقه های سطحی کمتر از دو آر تا حداکثر 10 آر است.
کلید واژگان: آشفتگی های طبیعی، تنوع گونه ای، درختان حاشیه روشنه ها، زادآوری راش، واحدهای فیزیوگرافیEstablishment and growth of tree regeneration in association with the canopy gap (CG) and its related parameters such as topography and surrounding tree diversity guarantee turnover and dynamics of forest ecosystems. This research was conducted in the control parcel within the third district of Glandroud forests in Mazandaran province and aimed to clarify influences of gap area with respect to the species diversity of surrounding trees and physiography on the density and height responses for established regeneration of oriental beech (Fagusorientalis Lipsky) in various growth stages, in order to suggest an optimum gap size for the mentioned regenerations. After measuring and calculating area of each CG using radial method, the gap sizes were classified based on full census. The established regeneration was divided into three classes of 1.3–2.5 cm (saplings), 2.5–5 cm (thickets), and > 5 cm (pole- or advanced regenerations). Following statistical tests, results generally showed that the variation of density of saplings, thickets and poles was not significantly correlated with the CG size and other associated parameters. However, significant difference among the CG size classes was observed for height of saplings in relation with physiographic units and frequency of marginally surrounding trees. In addition, height of thickets and pole individuals were significantly affected by gap size and frequency of surrounding trees. The findings indicated that all CG size classes consisting of an area less than 200 m2 and the maximum area of 1000 m2 are the environmentally and ecologically optimum areas for beech regeneration based on establishment proportion of growth stages recruitment in the forest ecosystem, taking account of frequency of surrounding trees and physiographic units.
Keywords: Beech regenerations, gap surrounding trees, natural disturbances, physiographic units, species diversity -
با توجه به اینکه در برنامه ریزی های مربوط به عملیات نشانه گذاری جنگل، طراحی فضای سطح روشنه تاجی امکان پذیر نبوده و نشانه-گذار فقط می تواند بر مبنای تخمین مساحت روشنه گسترش یافته ای که از قطع درخت حاصل می شود اقدام به اجرای عملیات نماید، از این رو با ارایه مدل های محاسباتی دقیق می توان در برآورد نزدیک به واقعیت مساحت روشنه های تاجی قبل از اجرای شیوه های گزینشی در جنگل های هیرکانی اقدام نمود. بر اساس آماربرداری صددرصد در قطعه شاهد جنگل های آمیخته گلندرود برای اندازه گیری مساحت روشنه های تاجی و گسترش یافته با استفاده از روش شعاعی و تفکیک رده های مساحتی، محاسبه شاخص های تنوع گونه ای درختان حاشیه روشنه ها و ثبت ویژگی های فیزیوگرافی با استفاده از تحلیل های خطی و غیرخطی رگرسیون، مدل سازی مساحت روشنه تاجی در قالب متغیر پاسخ اجرا شد. نتایج پژوهش حاضر، مجموع مساحت رویشگاه مورد پژوهش توسط روشنه های گسترش یافته با مساحت 2/7 هکتار را تقریبا یک هکتار بیشتر از مجموع مساحت روشنه های تاجی (با مساحت 1/6 هکتار) نشان داد. تحلیل های مدل سازی رگرسیون با استفاده از روش های تبدیل لگاریتمی و بازتبدیل نمایی نشان داد که مدل خطی چندگانه حاصل از تبدیل لگاریتمی تابع توانی مشتمل بر مساحت روشنه های گسترش یافته و شاخص های تنوع گونه ای هم بسته با درختان حاشیه روشنه ها شامل تنوع شانون وینر و غلبه گونه ای، دارای اعتبار محاسباتی و دقت برآوردی قابل قبول بوده است.
کلید واژگان: آشفتگی های طبیعی، روشنه های گسترش یافته، مدل های پیش بینی، نشانه گذاری درختانDuring the marking operations planning in forest ecosystems, designing the canopy gap size (CGS) is not clearly possible and a marker can only be capable of calculating the expanded gap size (EGS) that will be created by cutting and felling trees. Therefore, the main goal of the current study was to provide a solution to this problem on the basis of accurate prediction for CGS, before applying selection methods, through developing regression models for predicting the CGS in Glandroud forests. On the basis of full inventory for measuring the area of canopy and expanded gaps using radial technique, calculating the species diversity indices and observations of physiographic units, the regression models were developed for estimating the CGS as the response in the research. The results showed that the site fraction occupied by expanded gaps has one hectare more than the fraction occupied by the canopy gaps. Furthermore, the results of correlation tests showed that the CGS had significant relationship with the Shannon diversity and species dominance indices. The results of analyses indicated that multiple linear regression log-transformed from the power function including EGS, correlated species diversity indices of gaps surrounding trees predicted the responses with statistically acceptable certainty and accuracy.
Keywords: Expanded gap, Predictive models, Natural disturbances, Trees marking -
الگوی مکانی و پراکندگی روشنه های ایجادشده در جنگل های طبیعی، یکی از موارد مهمی هستند که می توانند در ارزیابی کیفیت آینده این بوم سازگان ها به کار برده شوند. در این راستا، پژوهش پیش رو در قطعه شاهد سری سه در گلندرود شهرستان نور با هدف معرفی الگوی مکانی روشنه های طبیعی در جنگل های آمیخته راش (Fagus orientalis Lipsky) انجام شد. برمبنای آماربرداری صددرصد، مرکز روشنه های موجود در منطقه مورد مطالعه با استفاده از دستگاه موقعیت یاب ثبت شد. همچنین، سطح هر روشنه با استفاده از روش شعاعی اندازه گیری شد. تحلیل های آماری با کاربرد فرم اصلاح شده تابع K رایپلی در قالب تابع L و نیز تابع تک متغیره همبستگی نشان دار انجام گرفت. از آزمون مونت کارلو به منظور بررسی معنی داری تفاوت الگوهای مشاهده شده نسبت به الگوی تصادفی به عنوان فرض صفر استفاده شد. نتایج نشان داد که روشنه های با مساحت های کوچک (کمتر از دو آر) و متوسط (دو تا پنج آر) به ترتیب 32 و 49 درصد از فراوانی روشنه ها را در منطقه مورد مطالعه به خود اختصاص دادند. پراکنش روشنه های کوچک فقط در شعاع 14 تا 20 متری از نوع کپه ای (تجمعی) بود. به غیراز این مورد، روشنه ها در همه طبقه های سطحی، پراکنش کاملا تصادفی داشتند. با احتساب تمام طبقه های سطحی، الگوی مکانی روشنه ها در جنگل مورد مطالعه به صورت کپه ای به دست آمد. نتایج تحلیل تابع همبستگی نشان دار و شاخصه همبستگی تراکم به ترتیب نشان دادند که استقرار و تعداد انواع طبقه های سطحی روشنه در هر کپه به صورت تصادفی و مستقل از یکدیگر هستند. با استناد به وضعیت و نحوه چیدمان روشنه ها در این پژوهش می توان به ازای شعاع 40 متر، موزاییک هایی را در جنگل مورد مطالعه تفکیک کرد که شامل یک یا چند توده با سنین مختلف و در مراحل مختلف تحولی باشند. از این موزاییک ها می توان به عنوان یکی از شاخصه های سطح مبنا برای اجرای روند بهینه مدیریتی استفاده کرد.
کلید واژگان: تغییر اقلیم، جنگل های حفاظتی، روشنه های طبیعی، موزاییک های جنگلOne of the most prominent issues indicating the future quality and quantity of natural forest ecosystems is spatial pattern and distribution of disturbances consequences manifested as canopy gaps (CGs). The main purpose of this study was to illustrate the CGs distribution pattern in one of the Hyrcanian mixed-beech (Fagus orientalis Lipsky) forests, so-called preserved Glandroud forests. All CGs areas were measured based on full callipering on the basis of the radius method, and the coordinate of each CG was recorded in the forest. The univariate Ripley’s L-function, mark correlation function (MCF), and density function (DC) in turns were used for analyzing the spatial patterns, size correlation, and frequency of the CGs distribution at the observation scale. Furthermore, the statistical significance of all ordination analyses was tested by the Monte Carlo permutation method. The results showed that the frequency of small gaps (0-2 R), medium gaps (2-5 R), and in turns were almost 32%, 49% in the study forest. Only the small CGs distribution was clustered at a specified distance of 14–20 meters, though the other CGs size classes were completely randomly distributed in the forest. Integrating whole CGs size classes on the basis of Ripley’s L-function showed that the CGs spatial pattern in the studied forest was clustered at a distance of 40 m. According to the mark correlation function (MCF) and density correlation (DC) analyses, there in turns were found that the location and number of size classes in each aggregation were totally significantly independent and random based on the specific distance in the forest. Pertaining to these results, it is possible to introduce mosaics consisting of forest stands which may include specified tree stands with various tree species composition, different developmental stages, and structures in the forest. Therefore, each mosaic can be a base area for monitoring disturbances consequences and implementing optimum managements.
Keywords: Climate change, forest mosaics, natural canopy gaps, preserved forests -
تخمین زی توده درختان جنگل با حداقل عدم قطعیت علاوه بر مدیریت بر اساس اصل توسعه پایدار، مبنای مبرم در رابطه با نیاز روز افزون جوامع بین المللی برای آگاهی از میزان ترسیب کربن به منظور رویارویی با بحران گرمایش زمین می باشد. از این رو مدل سازی زی توده تنه پلت با استفاده از معادلات آلومتریک و شبکه عصبی مصنوعی در مطالعه موردی جنگل ساسون سی چمستان نور صورت گرفت تا حداکثر قطعیت برای پیش بینی زی توده مورد مطالعه حاصل شود. برای انجام تحقیق حاضر، پس از قطع 20 پایه از طبقات قطری مختلف درختان، از هر بخش استحصال شده تنه پس از توزین، یک دیسک برداشت شده و با تکه برداری ثابت از هر دیسک، نمونه ها در دمای 105 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت در آون خشک شدند. برای مدل سازی، مدل توانی به عنوان مدل پایه آلومتریک و تابع Log-sigmoid و Tan-sigmoid به عنوان توابع انتقالی نورون ها در توپولوژی های مختلف شبکه عصبی چند لایه FFBP معرفی شدند. نتایج مدل سازی نشان داد که مدل نمایی چندگانه حاوی قطر و ارتفاع با ضریب تصحیح 04/1 =CF به عنوان مدل آلومتریک بهینه محسوب می شود (23/0 = S). با توجه به اینکه علاوه بر میانگین انحراف معیار، حداقل میانگین مربعات خطای آزمون داده های هر مدل در ارتباط با آموزش و اعتبار داده ها در تعداد چرخشهای مختلف مبنای اساسی انتخاب مدل در شبکه عصبی محسوب می شود، مدل حاوی لایه های ورودی قطر و ارتفاع با توپولوژی دو لایه و 10 نورون لایه پنهان با تابع انتقالی Tansig دارای حداکثر قطعیت برآورد زی توده تنه پلت (1/0 = S) در منطقه مورد مطالعه می باشد.کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی، توپولوژی، معادلات آلومتریک، مدل سازی زی توده، ترسیب کربنForest trees biomass estimation with the highest accuracy is the basis of forest management with respect to the sustainable development and that is also one of the most important fundamental issues of C sequestration for international communities to work the global warming out. Modeling bole biomass of maple trees through allometric equations and artificial neural network (ANN) was carried out in Sasunsi forests of Chamestan to achieve the highest accurate prediction of studied biomass. After felling of 20 individual trees from different diameter classes, each part of bole which had been converted was weighed and one disc was taken. Then, the samples with constant volume extracted from each disk were taken to lab and they were oven-dried at 105ú C for 24 hours. To develop the model, power function was basic allometric equation and transfer function of Log-sigmoid and of Tan-sigmoid was introduced in the various topologies of network of FFBP. The results showed that the exponential multiple regression including diameter and height with correction factor of CF = 1.04 was the optimal allometric model (S = 0.23). Pertaining to the least mean squared error of test associated with training and validation of data in the different epoch as well as average standard deviation was the main indicator for selection the best model in ANN. Furthermore, the results showed that the model having input layers of diameter and height with one-hidden layer and number of 10 neurons including tansig function is the best model (S = 0.1) for bole-mass prediction.Keywords: Artificial neural network, Transfer functions, Allometric equations, Biomass modeling, Carbon sequestration
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.