شبیه‌سازی اثر افزایش دما و کاهش تاج‎‌‎بارش بر نرخ تجزیه لاشبرگ گونه‌های ممرز و بلندمازو

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری جنگل‌شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران‏

2 دانشیار، گروه جنگل‌شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران‏.

3 دانشیار، گروه گیاهپزشکی، دانشکده علوم زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.‏‎ ‎‏ ‏

4 دانشیار، گروه جنگل‌شناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران‏

5 دکتری بیولوژی خاک جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

چکیده

نرخ تجزیه لاشبرگ تحت تأثیر عوامل مختلفی چون شرایط اقلیمی، کیفیت لاشبرگ و جمعیت تجزیه­کنندگان است. افزایش دمای هوا و تغییر الگوی بارش، مهم­ترین پیامدهای ناشی از تغییر اقلیم است که می‌تواند فرآیند تجزیه لاشبرگ را تغییر دهد. هدف از این پژوهش شبیه­سازی اثر توأم کاهش تاج‌بارش و افزایش دما درروند تجزیه لاشبرگ دو گونه ممرز و بلندمازو در توده بلوط-ممرز است. چهار تیمار شامل دو تیمار ترکیبی کاهش تاج‌بارش 25 و 50 درصد همراه با افزایش دمای هوا، یک تیمار حرارتی (صرفا افزایش دما) و یک تیمار شاهد (شرایط طبیعی) طراحی و در عرصه پژوهش اعمال شدند. نرخ تجزیه لاشبرگ ممرز و بلندمازو هر تیمار در کیسه­های لاشبرگی طی مدت 200 روز بررسی شد. میانگین دمای خاک تیمارها طی مدت پژوهش به‌طور متوسط 2/0-3/0 درجه سانتی‌گراد بیشتر از تیمار شاهد بود که منجر به کاهش 13 درصدی محتوای رطوبت خاک شد. اثر ترکیبی افزایش حرارت و کاهش رطوبت خاک منجر به افزایش معنی‌دار نرخ تجزیه لاشبرگ ممرز به‌ویژه در تیمارهای 25 و 50 درصد نسبت به شاهد شد. باگذشت زمان، نرخ تجزیه تیمار شاهد کاهش اما نرخ تجزیه لاشبرگ بلندمازو در تیمار 25 درصد افزایش یافت. نتایج پژوهش نشان داد نرخ تجزیه لاشبرگ گونه‌های ترموفیل (بلندمازو) در شرایط تغییر اقلیم (افزایش دما و کاهش بارش) افزایش خواهد یافت که منجر به افزایش نرخ تبادل غذایی خواهد شد از این­رو در جنگل­هایی با خاک حاصلخیز امکان کوتاه­شدن دوره برداشت فراهم می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of simulation of throughfall exclusion and increasing ambient temperature on ‎the litter decomposition rate of hornbeam and chestnut-leaved oak species

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Izadi 1
  • Hashem Habashi 2
  • Masoumeh Shayan Mehr 3
  • Ramin Rahmani 4
  • Fatemeh Rafiee Jazi 5
1 Ph.D. Student of Silvicultural and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of ‎Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran‎.
2 Associate Professor, Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan ‎University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran‎
3 Associate Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Crop Sciences, Sari University Agricultural ‎Sciences and Nature Resources, Sari, I.R. Iran. ‎
4 Associate Professor, Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan ‎University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran. ‎
5 Ph.D. of Forest Soil Biology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and ‎Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran. ‎
چکیده [English]

The rate of litter decomposition is influenced by various factors such as climatic conditions, litter quality and population of decomposers. Changes in precipitation patterns and increasing temperatures are the most important consequences of the climate change may change the decomposition rate of leaf litter. Hence, the present study aimed to simulate the effect of throughfall exclusion and increasing temperature on the process of hornbeam and oak leaf litter decomposition in the oak-hornbeam stand. For this purpose, four treatments were considered including two combined treatments consist of 25 and 50% throughfall exclusion and increasing temperature, warming and the control treatment (natural conditions). The hornbeam and oak leaf litter decomposition rate were studied using litter bags for 200 days. The average soil temperature of the treatments during the study period was 0.2-0.3 °C more than the control treatment, which resulted in a decrease in soil moisture content 13%. The combine effect of increasing temperature and decreasing soil water content cause a significant increase in the leaf litter decomposition rate of hornbeam, especially in the treatments of 25 and 50% compared to the control. The decomposition rate of the control treatment was decreased over time; while the decomposition rate of oak increased in the treatment of 25%. The results showed that changing in the climate conditions (i.e., increasing the temperature and decreasing the precipitation) will significantly change the rate of litter decomposition of thermophilic species (oak). It will lead to increase the rate of nutrient exchange in the forest soil ecosystem. Therefore, in forests with fertile soil, it is possible to shorten the exploitation period‎.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Soil temperature
  • Climate Manipulation
  • Soil moisture
  • Litter bag
  • Litter reduction rate

مراجع

Bokhorst, S.; Huiskes, A.; Aerts, R.; Convey, P.; Cooper, E. J.; Dalen, L.; Erschbamer, B.; Gudmundsson, J.; Hofgaard, A.; Hollister, R. D., Variable temperature effects of Open Top Chambers at polar and alpine sites explained by irradiance and snow depth. Global Change Biology 2013, 19 (1), 64-74.
Cheng, C. X.; Guo, K.; Mao, Z. J.; Sun, P. F.; Ma, H.; Wang, C., Effects of soil moisture on litter decomposition of three main tree species in Northeast China. Ying Yong Sheng tai xue bao= The Journal of Applied Ecology 2018, 29 (7), 2251-2258.
Cornelissen, J.; Van Bodegom, P.; Aerts, R.; Callaghan, T.; Van Logtestijn, R.; Alatalo, J.; Chapin, F.; Gerdol, R.; Gudmundsson, J.; Gwynn-Jones, D., Totland 0, Wada N, Welker JM, Zhao X, Team MOL (2007) Global negative vegetation feedback to climate warming responses of leaf litter decomposition rates in cold biomes. Ecol Lett 10, 619-627.
Couˆteaux, M.-M.; Bottner, P.; Berg, B., Litter decomposition, climate and liter quality. Trends in ecology & evolution 1995, 10 (2), 63-66.
Dan, W.; Nianpeng, H.; Qing, W.; Yuliang, L.; Qiufeng, W.; Zhiwei, X.; Jianxing, Z., Effects of temperature and moisture on soil organic matter decomposition along elevation gradients on the Changbai Mountains, Northeast China. Pedosphere 2016, 26 (3), 399-407.
Geethanjali, P.; Jayashankar, M., A review on litter decomposition by soil fungal community. IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences 2016, 11 (4), 1-3.
Jamaludheen, V.; Kumar, B. M., Litter of multipurpose trees in Kerala, India: variations in the amount, quality, decay rates and release of nutrients. Forest ecology and management 1999, 115 (1), 1-11.
Kianmehr, A.; Hojati, S. M.; Kooch, Y.; Ghasemi Agh Bash, F., Effect of canopy composition on litterfall rate, respiration and some Soil properties in pure and mixed stands of beech and hornbeam. Forest Research and Development 2019, 5 (3), 373-386. (In Persian).
Kirwan, M.; Blum, L., Enhanced decomposition offsets enhanced productivity and soil carbon accumulation in coastal wetlands responding to climate change. Biogeosciences 2011, 8 (4), 987-993.
Kumar, R.; Tapwal, A.; da Silva, J. A. T.; Baruah, D. M.; Gogoi, S., Seasonal Dynamics of Leaf Litter Decomposition and Fungal Population in an Undisturbed Dipterocarpus Forest of North East India. Tree and Forestry Science and Biotechnology 2012, 6 (1), 130-134.
Liu, Y.; Liu, S.; Wan, S.; Wang, J.; Wang, H.; Liu, K., Effects of experimental throughfall reduction and soil warming on fine root biomass and its decomposition in a warm temperate oak forest. Science of the Total Environment 2017, 574, 1448-1455.
Margesin, R.; Minerbi, S.; Schinner, F., Litter decomposition at two forest sites in the Italian Alps: a field study. Arctic, Antarctic, and Alpine Research 2016, 48 (1), 127-138.
Marion, G.; Henry, G.; Freckman, D.; Johnstone, J.; Jones, G.; Jones, M.; Levesque, E.; Molau, U.; Mølgaard, P.; Parsons, A., Open‐top designs for manipulating field temperature in high‐latitude ecosystems. Global Change Biology 1997, 3 (S1), 20-32.
Miller, A. E.; Schimel, J. P.; Meixner, T.; Sickman, J. O.; Melack, J. M., Episodic rewetting enhances carbon and nitrogen release from chaparral soils. Soil Biology and Biochemistry 2005, 37 (12), 2195-2204.
Moslehi, M.; Habashi, H.; Rahmani, R.; SAGHEB, Kh., Relationship between soil organic carbon pool and some site variables in the mixed beech-hornbeam stand. Forest Research and Development 2018, 3 (4), 329-345. (In Persian).
Murphy, K. L.; Klopatek, J. M.; Klopatek, C. C., The effects of litter quality and climate on decomposition along an elevational gradient. Ecological Applications 1998, 8 (4), 1061-1071.
Risch, A.C.; Jurgensen, M.F.; Frank, D.A., Effects of grazing and soil micro-climate on decomposition rates in a spatio-temporally heterogeneous grassland. Plant and Soil 2007, 298 (1-2), 191-201.
Salamanca, E. F.; Kaneko, N.; Katagiri, S., Rainfall manipulation effects on litter decomposition and the microbial biomass of the forest floor. Applied Soil Ecology 2003, 22 (3), 271-281.
Santonja, M.; Fernandez, C.; Gauquelin, T.; Baldy, V., Climate change effects on litter decomposition: intensive drought leads to a strong decrease of litter mixture interactions. Plant and Soil 2015, 393 (1-2), 69-82.
Shen, K.P.; Harte, J. Ecosystem climate manipulation. In: Sala O.E., Jackson R.B., Mooney H.A., Howarth R.W(Eds.), Methods in ecosystem science. Springer-Verlag Press, New York, 2000; pp. 353–369.
Sun, S.Q.; Peng, L.; Wang, G. X.; Wu, Y. H.; Zhou, J.; Bing, H. J.; Luo, J., An improved open-top chamber warming system for global change research. Silva Fenn 2013, 47, 960.
Wieder, W. R.; Cleveland, C.C.; Townsend, A.R., Controls over leaf litter decomposition in wet tropical forests. Ecology 2009, 90 (12), 3333-3341.
Yousefi, Z.; Jafarian, Z.; Hojjati, M.; Tayyebi, M., Litter decomposition presses of Prangos ferulacea using litter bag technique in Hossein Abad station of Fars province. Journal of Plant Ecosystem Conservation 2016, 3 (7), 129-144. (In Persian).
Zhang, L.; Jia, R.; Palange, N. J.; Satheka, A. C.; Togo, J.; An, Y.; Humphrey, M.; Ban, L.; Ji, Y.; Jin, H., Large genomic fragment deletions and insertions in mouse using CRISPR/Cas9. PloS one 2015, 10 (3), e0120396.
پژوهش و توسعه جنگل
دوره 8، شماره 1
خرداد 1401
صفحه 1-11

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار