تاٌثير تركيب تاج پوشش توده جنگلي بر چرخه بيوژئوشيميايي گونه راش هيركاني (Fagus orientalis Lipsky) (مطالعه موردي: جنگل آموزشي پژوهشي دانشگاه تربيت مدرس- صلاح الدين كلا)

The effect of canopy composition on biogeochemical cycle of Hyrcanian beech (Fagus orientalis Lipsky) species Case study: Experimental Forest Station of TMU-Salahedin Kala

سابقه و هدف: گونه راش به عنوان يكي از با ارزش‌ترين گونه‌هاي صنعتي ايران با حضور در تركيب‌هاي تاجي گونه‌هاي مختلف اثرات متفاوتي بر حاصل‌خيزي خاك خواهد داشت. مطالعات متعددي به بررسي نقش تركيب تاج پوشش بر چرخه‌هاي بيوژئوشيميايي پرداختند و نتايج متفاوتي حاصل شده‌ است. تركيب‌هاي متفاوت تاج پوشش در مقياس‌هاي مختلفي ناهمگني ايجاد مي‌كنند. اين تفاوتها با تاٌثيري كه بر كميت و كيفيت جريان وروي و خروجي آب و عناصر غذايي دارند بر جريان‌هاي بيوژئوشيميايي نيز اثرات مختلفي خواهند داشت. هدف اين پژوهش تعيين عملكرد تاج پوشش خالص و آميخته راش هيركاني در تغييرات چرخه بيوژئوشيميايي اين گونه است. مواد و روش: چهار تركيب تاج پوشش درخت راش در اشكوب فوقاني، شامل راش- ممرز، راش- افراپلت، راش آميخته (راش- افراپلت- ممرز) و راش خالص در جنگل آموزشي- پژوهشي دانشگاه تربيت مدرس مورد توجه قرار گرفت. براي هر تركيب‌ پنج تكرار مشخص و در مجموع بيست قطعه نمونه در جنگل ايجاد شد. در فصل رويش (تابستان)، نمونه‌هاي لاشبرگ و خاك (10 × 50 ×50 سانتي‌متر) در نزديكترين فاصله به تنه اصلي درختان راش و از چهار سمت آن جمع‌آوري و يك نمونه تركيبي به آزمايشگاه انتقال داده شد. مشخصه‌هاي كربن و نيتروژن لاشبرگ، مشخصه‌هاي فيزيكي- شيميايي خاك شامل وزن مخصوص، بافت خاك، رطوبت، واكنش خاك، كربن آلي، نيتروژن كل و مشخصه‌هاي زيستي و تصاعد گازي شامل زيتوده ميكروبي كربن و نيتروژن، جمعيت و زيتوده كرم خاكي، تصاعد گازي متان، دي‌اكسيد كربن و نيتروزاكسيد اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: تركيب آميخته تاج پوشش بالاترين كيفيت لاشبرگ با بيشترين مقدار نيتروژن و كمترين مقدار كربن را نشان داد. كمترين مقدار چگالي ظاهري و بيشترين مقدار رطوبت خاك در تركيب خالص راش مشاهده‌ شد و بافت خاك تفاوت معني‌داري نشان نداد. بيشترين ميزان pH و نيتروژن خاك در تركيب آميخته و بيشترين مقدار كربن و نسبت كربن به نيتروژن خاك در تركيب خالص راش مشاهده ‌شد. بيشترين مقادير زيتوده ميكروبي كربن (707/80 ميلي‌گرم بر كيلوگرم)، زيتوده ميكروبي نيتروژن (50/79 ميلي‌گرم بر كيلوگرم)، تصاعد دي‌اكسيدكربن (0/54 ميلي‌گرم دي‌اكسيدكربن در مترمربع در روز) و نيتروزاكسيد (38/ ميلي‌گرم نيتروزاكسيد در مترمربع در روز) در تركيب خالص راش و بيشترين تعداد (2/60 تعداد در مترمربع) و زيتوده ‌كرم‌خاكي (11/ 29 ميلي‌گرم در مترمربع) در تركيب آميخته مشاهده ‌شد. تصاعد متان تفاوت آماري معني‌داري در بين تركيب‌هاي مختلف درختي نشان نداد. نتيجه‌گيري: نتايج پژوهش حاضر نشان داد تركيب تاج پوشش خالص راش نسبت به ديگر تركيب‌هاي درختي بر چرخه‌هاي كربن و نيتروژن تاٌثير بيشتري داشته ‌است و اين تاثير با توجه به مقادير به دست آمده وابسته به سطح بالاتر رطوبت خاك و ميزان كربن آلي بوده است. همچنين ساير مشخصه‌هايي كه در مطالعات به تاٌثير مثبت آنها بر چرخه‌هاي مذكور اشاره شده است در اين مطالعه تاثيري نشان ندادند.

Aim and background: Beech is one of the most valuable industrial species in the Iran's Hyrcanian forests that has varieties of crown compositions with different species and soil fertility. Several studies have examined the role of canopy composition on biogeochemical cycles, and different results have been addressed. Different combinations of canopy covers create heterogeneity in different scales. Regarding to quantity and quality of input and output for flow of water and nutrients, the biogeochemical cycles will be so different. The aim of this study is to determine the revenue of the pure and mixed crown of Hyrcanian beech in changes of biogeochemical cycles. Materials and methods: In the above stratum of Experimental Forest Station of TMU, four crown compositions of beech spcies (i.e. beech-hornbeam, beech-maple, mixed beech including beech-hornbeam-maple and pure beech) were considered. Five replicates were selected for each composition and a total of twenty sample plots were set up in the forest. In the growth season (summer), litter and soil samples (50×50×10 cm) were collected from the neasrest location to main stem of beech trees. The samples were taken from four sides of trees and a composite sample was transferred to the laboratory. Litter’s (C and N) and soil (bulk density, texture, water content, pH, organic C, total N, microbial biomass C, microbial biomass N, earthworm density/biomass, emission of carbon dioxide, methane and nitrous oxide) features were measured. Findings: Litter quality differed among the crown compositions, with the highest total N concentration and lowest organic C under mixed crown cover. Soil bulk density and water contents were respectively lower and higher under pure beech when compared with the other crown compositions. Soil texture was not significantly different among studied treatements, whereas greater amounts of pH and total N were detected under mixed crown covers. Soil organic C and C/N ratio were found to be significantly higher under pure beech than in the others. Pure beech showed the highest values of microbial biomass C (707.80 mg kg-1), microbial biomass N (50.79 mg kg-1), emission of carbon dioxide (0.54 mg CO2 m-2 d-1), nitrous oxide (0.38 mg N2O m-2 d-1) and the mixed composition showed the greater amounts of earthworm density (2.60 n m-2) and biomass (11.29 mg m-2). Methane emissions did not differ for the studied sites. Conclusion: Our findings showed that pure beech has more effects on C and N cycles in compred to the other crown compositions. Among different litter and soil characters, the water contens and organic C had more highlights roles in changes of these cycles.