مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

تغییر الگوی مکانی تاج بارش توده‌های طبیعی و دست کاشت در جنگل‌های زاگرس (مطالعه موردی: پارک جنگلی چغاسبز ایلام)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران
2 گروه جنگلداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر، دانشگاه تبریز، اهر، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: در اکوسیستم­های جنگلی، تاج­بارش به­عنوان یکی از اجزای اصلی چرخه هیدرولوژیکی دارای تغییرات مکانی است که به آن کمتر توجه شده است. توزیع مجدد باران در زیر تاج­پوشش جنگل باعث ایجاد الگوهای تاج­بارش می­شود که تغییرات مکانی زیادی را به همراه دارد و از این نظر بین اکوسیستم­های جنگلی مختلف، تفاوت وجود دارد. جنگل‌ها تأثیر مهمی بر بیلان آبی ناحیه رویشی زاگرس دارد. از طرف دیگر، نظر به انجام جنگل‌کاری با گونه‌های مختلف بومی و غیر بومی و ارجحیت بیشتر گونه‌های سریع‌الرشد به خصوص در سال‌های اخیر، لازم است اثر این جنگلکاری‌ها در مقایسه با توده‌های طبیعی بر باران و اجزای آن به عنوان یکی از عوامل مهم مؤثر بر چرخه آب بررسی شود. هدف از این مطالعه، برآورد تغییرپذیری مکانی تاج­بارش در توده طبیعی شاخه­زاد بلوط ایرانی (Quercus brantii) و جنگل‌کاری­های کاج تهران (Pinus eldarica) و سرو نقره­ای (Cupressus arizonica) در ناحیه نیمه‌خشک زاگرس (پارک جنگلی چغاسبز، شهرستان ایلام) با استفاده از زمین­آمار است.
مواد و روش‌­ها: این مطالعه در پارک جنگلی چغاسبز در استان ایلام انجام شد. در این مطالعه، مقدار اجزای باران شامل تاج ­بارش و ساقاب در توده­های بلوط ایرانی، کاج تهران و سرو نقره‌ای اندازه­گیری شدند. میزان بارندگی کل توسط پنج عدد جمع­آوری کننده باران که در فضای باز (خارج از تاج پوشش) مجاور توده­های مورد بررسی نصب شده بودند، اندازه‌گیری شد. اندازه­گیری تاج­بارش به­وسیله 27 عدد جمع­آوری کننده در توده بلوط ایرانی و 36 عدد جمع‌آوری کننده در هر کدام از توده­های کاج تهران و سرو نقره­ای انجام شد. به­منظور کاهش میزان خطا در اندازه­گیری تاج­بارش در سطح توده چهار عدد از جمع­آوری کننده­ها بعد از هر پنج رخداد باران، جابه­جا و در موقعیت دیگر در زیر تاج­پوشش توده به صورت تصادفی قرار داده شدند. سایر جمع­آوری کننده­ها در کل دورۀ مطالعه در نقاط ثابت قرار داشتند. با تغییر مکان برخی از باران­سنج­ها بعد از هر باراندگی، تعداد نمونه­ها افزایش و خطای اندازه­گیری تاج­بارش تقلیل پیدا می­کند. از روش زمین­آمار برای بررسی الگوهای مکانی و چگونگی توزیع تاج­بارش استفاده شد. آنالیزهای آماری در محیط نرم افزار GS+ (version 5.1.1) انجام گرفت.
نتایج و بحث: در طول دوره مطالعه، تعداد 20 رخداد بارندگی اندازه‌گیری شد. مجموع و متوسط رخدادهای باران در طول دوره مطالعه به ترتیب 2/258 میلی­متر و 91/12 میلی­متر به دست آمد. میانگین عمق تاج­بارش برای بلوط ایرانی، کاج تهران و سرو نقره­ای به ترتیب 32/207، 21/129 و 47/152 میلی­متر محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که درصد تاج­بارش بلوط ایرانی، بیشتر از گونه­های کاج تهران و سرو نقره­ای است. میانگین شاخص سطح برگ (LAI) (درصد ضریب تغییرات) و درصد روشنه تاج­پوشش (درصد ضریب تغییرات) توده­های مورد مطالعه به ترتیب برای توده بلوط ­ایرانی 4/1 مترمربع/مترمربع (53 درصد) و 85/43 درصد (14/46 درصد)، کاج تهران 04/1 مترمربع/مترمربع (78/88 درصد) و 04/57 درصد ( 26/46 درصد) و توده سرو نقره­ای 2/1 مترمربع/مترمربع ( 78/80 درصد) و 71/54 درصد (47/52 درصد) برآورد شد. تجزیه‌وتحلیل الگوی مکانی تاج­بارش با استفاده از آنالیز واریوگرام نشان داد که تاج­بارش در زیر تاج­پوشش دو توده بلوط ایرانی (021/0= RSS، 001/0= C0 و 51/0=r2) و سرو نقره­ای (0/0~ RSS، 125/0= C0 و 92/0=r2) همسانگرد با ساختار مکانی قوی و در زیر تاج­پوشش کاج تهران (102/0= RSS، 54/0= C0 و 66/0=r2) ناهمسانگرد با ساختار مکانی متوسط است. مناسب­ترین مدل واریوگرامی برازش داده شده برای توده بلوط ایرانی، کاج تهران و سرونقره­ای به ترتیب از نوع نمایی، خطی و کروی بود.
نتیجه‌­گیری: بر این اساس، محدوده پیوستگی مکانی تاج­بارش در توده کاج­تهران 8/10 متر، سرو نقره­ای 8 متر و در توده بلوط ایرانی 4/2 متر برآورد شد. مرور منابع نشان می‌دهد که نوع جنگل، تراکم درختان و زیست­توده می‌تواند بر تغییر مکانی و ساختار همبستگی تاج­بارش تأثیر بگذارد؛ بنابراین، در نظر گرفتن ویژگی­های خاص نوع جنگل هنگام مطالعه الگوهای مکانی تاج­بارش و پیامدهای اکولوژیکی آنها مهم است. تحقیقات بیشتر برای مقایسه ساختار همبستگی مکانی تاج­بارش در جنگل‌های همیشه‌سبز و خزان­کننده، بینش قطعی‌تری را در مورد این موضوع ارائه می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Cao, Y., Ouyang, Z.Y., Zheng, H., Huang, Z. G., Wang, X.K., & Miao, H. (2008). Effects of forest plantations on rainfall redistribution and erosion in the red soil region of southern China. Land degradation & development, 19(3), 321-330. https://doi.org/10.1002/ldr.812
Chazdon, R.L., Brancalion, P.H.S., Laestadius, L., Bennett-Curry, A., Buckingham, K., Kumar, C., & Wilson, S.J. (2016). When is a forest a forest? Forest concepts and definitions in the era of forest and landscape restoration. Ambio, 45(5), 538-550. https://doi.org/10.1007/s13280-016-0772-y
David, M. (1970). The geostatistical estimation of porphyry type deposits and scale factor problems. In: Proceedings, Pribram Mining Symposium. Pribram.
Dezhban, A., Attarod, P., Zahedi Amiri, Gh., Pypker, T. G., & Nanko, K. (2019). Seasonal variability of throughfall spatial pattern under a natural Fagus orientalis stand using geostatistical method. Iranian Journal of Forest, 11(1), 13-28. (In Persian)
Dezhban, A., Attarod, P., Hölscher, D., & Holder, C.D. (2023). Spatial variability of throughfall in heavily fogged old-growth Fagus orientalis forests is controlled by fog precipitation and stand structural characteristics. Ecohydrology & Hydrobiology, 23(3), 457-468. https://doi.org/10.1016/j.ecohyd.2023.04.003
Fathizadeh, O., Attarod, P., Keim, R.F., Zahedi Amiri, G.H., & Darvishsefat, A.A. (2014). Spatial heterogeneity and temporal stability of throughfall under individual Quercus brantii trees. Hydrological Processes, 28, 1124-1136. https://doi.org/10.1002/hyp.9638
Fathizadeh, O., Sadeghi, S.M.M., Pazhouhan, I., Ghanbari, S., Attarod, P., & Su, L. (2021). Spatial variability and optimal number of rain gauges for sampling throughfall under single oak trees during the leafless period. Forests, 12(5), 585. https://doi.org/10.3390/f12050585
Ford, E., & Deans, J. (1978). The effects of canopy structure on stemflow, throughfall and interception loss in a young Sitka spruce plantation. Journal of Applied Ecology, 15, 905-917. https://doi.org/10.2307/2402786
Gomez, J.A., Vanderlinden, K., Giraldez, J.V., & Fereres, E. (2002). Rainfall concentration under olive trees. Agricultural Water Management, 55, 53-70. https://doi.org/10.1016/S0378-3774(01)00181-0
Herwitz, S.R., & Slye, R.E. (1992). Spatial variability in the interception of inclined rainfall by a tropical rainforest canopy. Selbyana, 13, 62-71.
Hu, X., Fu, Z., Sun, G., Wang, B., Liu, K., Zhang, C., Han, L., Chen, L., & Zhang, Z. (2024). Importance of forest stand structures for gross rainfall partitioning on China’s Loess Plateau. Journal of Hydrology, 631, 130671. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.130671
Jazirei, M.H., & Ebrahimi Rastaghi, M. (2003). Silviculture in Zagros, Tehran University Publications, p. 560 (In Persian)
John, R., Dalling, J.W., Harms, K.E., Yavitt, J.B., Stallard, R.F., Mirabello, M., Hubbell, S.P., Valencia, R., Navarrete, H., Vallejo, M., & Foster, R.B. (2007). Soil nutrients influence spatial distributions of tropical tree species. PNAS, 104, 864–869. https://doi.org/10.1073/pnas.0604666104
Keim, R.F., Skaugset, A.E., & Weiler, M. (2005). Temporal persistence of spatial patterns in throughfall. Journal of Hydrology, 314(1), 263-274. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.03.021
Lark, R. (2000). A comparison of some robust estimators of the variogram for use in soil survey. European Journal of Soil Sciences, 51(1), 137-157. https://doi.org/10.1046/j.1365-2389.2000.00280.x
Levia Jr, D.F., & Frost, E.E. (2006). Variability of throughfall volume and solute inputs in wooded ecosystems. Progress in Physical Geography, 30(5), 605-632. https://doi.org/10.1177/0309133306071145
Levia, D.F., Nanko, K., Amasaki, H., Giambelluca, T.W., Hotta, N., Iida, S.I., & Yamada, K. (2019). Throughfall partitioning by trees. Hydrological Processes, 33(12), 1698-1708. https://doi.org/10.1002/hyp.13432
Llorens, P., Poch, R., Latron, J., & Gallart, F. (1997). Rainfall interception by a Pinus sylvestris forest patch overgrown in a Mediterranean mountainous abandoned area I. Monitoring design and results down to the event scale. Journal of hydrology, 199(3-4), 331-345. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(96)03334-3
Llorens, P., & Domingo, F. (2007). Rainfall partitioning by vegetation under Mediterranean conditions. A review of studies in Europe. Journal of Hydrology, 335(1-2), 37-54. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2006.10.032
Lloyd, C.R., & Marques, F. (1988). Spatial variability of throughfall and stemflow measurements in Amazonian rainforest. Agricultural and Forest Meteorology, 42, 63-73. https://doi.org/10.1016/0168-1923(88)90067-6
Loescher, H.W., Powers, J.S., & Oberbauer, S.F. (2002). Spatial variation of throughfall volume in an old-growth tropical wet forest, Costa Rica. Journal of Tropical Ecology, 18(3), 397-407. https://doi.org/10.1017/S0266467402002274
Loustau, D., Berbigier, P., Granier, A., & Moussa, F. E. H. (1992). Interception loss, throughfall and stemflow in a maritime pine stand. I. Variability of throughfall and stemflow beneath the pine canopy. Journal of Hydrology, 138(3-4), 449-467. https://doi.org/10.1016/0022-1694(92)90130-N
Nanko, K., Onda, Y., Ito, A., & Moriwaki, H. (2011). Spatial variability of throughfall under a single tree: Experimental study of rainfall amount, raindrops, and kinetic energy. Agricultural and Forest Meteorology, 151(9), 1173-1182. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.04.006
Pan, Y., Birdsey, R.A., Phillips, O.L., & Jackson, R.B. (2011). The Structure, Distribution, and Biomass of the World's Forests. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 44(1), 593–622. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110512-135914
Rostami, N., Heydari, M., Uddin, S. M., Esteban Lucas-Borja, M., & Zema, D.A. (2022). Hydrological response of burned soils in croplands, and pine and oak forests in Zagros forest ecosystem (western Iran) under rainfall simulations at micro-plot scale. Forests, 13(2), 246. https://doi.org/10.3390/f13020246
Roy, M.B., Roy, P.K., Halder, S., Banerjee, G., & Mazumdar, A. (2021). Assessment of Stream Flow Impact on Physicochemical Properties of Water and Soil in Forest Hydrology Throughfall Statistical Approach. In India: Climate Change Impacts, Mitigation and Adaptation in Developing Countries (pp. 207-225).
Sadeghi, S.M.M., & P. Attarod. (2017). Estimation of ecohydrological parameters of trunk and canopy of a Pinus eldarica plantation. Journal of Forest Research and Developmet, 3(3), 207-220. (In Persian)
Staelens, J., De Schrijver, A., Verheyen, K., & Verhoest, N.E.C. (2008). Rainfall partitioning into throughfall, stemflow, and interception within a single beech (Fagus sylvatica L.) canopy: Influence of foliation, rain event characteristics, and meteorology. Hydrological Processes, 22, 33-45. https://doi.org/10.1002/hyp.6610
Viville, D., Biron, P., Granier, A., Dambrine, E., & Probst, A. (1993). Interception in a mountainous declining spruce stand in the Strengbach catchment (Vosges, France), Journal of Hydrology, 144(1-4): 273-282. https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90175-9
Voss, S., Zimmermann, B., & Zimmermann, A. (2016). Detecting spatial structures in throughfall data: The effect of extent, sample size, sampling design, and variogram estimation method. Journal of Hydrology, 540, 527–537. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.06.042
Webster, R., & Oliver, M. (2007). Geostatistics for Environmental Scientists. (2n d edn) John Wiley & Sons. Chichester, UK.
Wullaert, H., Pohlert, T., Boy, J., Valarezo, C., & Wilcke, W. (2009). Spatial throughfall heterogeneity in a montane rain forest in Ecuador: Extent, temporal stability and drivers. Journal of Hydrology, 377(1-2), 71-79. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2009.08.001
Zhang, M., Liu, N., Harper, R., Li, Q., Liu, K., Wei, X., & Liu, S. (2017). A global review on hydrological responses to forest change across multiple spatial scales: Importance of scale, climate, forest type and hydrological regime. Journal of Hydrology, 546, 44-59. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.12.040
Zhao, W., Ji, X., Jin, B., Du, Z., Zhang, J., Jiao, D., & Zhao, L. (2023). Experimental partitioning of rainfall into throughfall, stemflow and interception loss by Haloxylon ammodendron, a dominant sand-stabilizing shrub in northwestern China. Science of The Total Environment, 858, 159928. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159928
Zimmermann, A., Germer, S., Neill, C., Krusche, A.V., & Elsenbeer, H. (2008). Spatio-temporal patterns of throughfall and solute deposition in an open tropical rain forest. Journal of Hydrology, 360(1), 87-102. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2008.07.028

  • تاریخ دریافت 13 بهمن 1402
  • تاریخ بازنگری 15 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 19 تیر 1403