بررسی تغییرات ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک توده‌های شاهد و متاثر از زوال در شهرستان مریوان، استان کردستان

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کردستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سنندج، ایران

2 دانشیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استاد پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 کارشناس ارشد پژوهش،‌ بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

5 کارشناس تحقیقات، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: جنگل‌های زاگرس با تأمین بیش از 40 درصد از آب کشور، از نظر بوم­شناسی دارای اهمیت زیادی هستند، با این حال، در سالیان اخیر سرخشکیدگی و زوال در این جنگل‌ها گسترش داشته ­است. پدیده زوال بلوط در جنگل‌های زاگرس در دو دهه اخیر آغاز شده و سبب آسیب جدی به جنگل‌های این ناحیه رویشی شده است و آگاهی از عوامل مؤثر و تشدیدکننده زوال بلوط، اطلاعات ارزشمندی را در اختیار مدیران منابع طبیعی قرار می‌دهد. عوامل جهت دامنه و مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی خاک می‌توانند بر تشدید این پدیده و خشکیدگی درختان بلوط تأثیر داشته ­باشند. هدف از این پژوهش، بررسی و مقایسه مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی خاک اطراف درختان سالم و دچار زوال تحت­تاثیر شیب و زوال در جنگل‌های شهرستان مریوان (در استان کردستان) بود.
مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش دو رویشگاه گاران (دچار خشکیدگی و زوال) و دوله‌ناو (شاهد) در شهرستان‌ مریوان انتخاب شدند. در رویشگاه‌ گاران در دامنه شمالی پنج درخت سالم و پنج درخت دچار خشکیدگی انتخاب شد، از طرفی در این رویشگاه در دامنه جنوبی نیز 10 درخت دیگر انتخاب شد (پنج درخت سالم و پنج درخت دچار خشکیدگی). در رویشگاه دوله‌ناو (توده شاهد) در هر دامنه، پنج درخت سالم انتخاب شد (درمجموع، 10 درخت در توده شاهد). سپس، در مجاورت تنه هر درخت (در قسمت سایه‌انداز تاج) و با فاصله یک متر از تنه یا جست‌گروه، در عمق 20-0 سانتی‌متری (افق A) اقدام به برداشت نمونه‌ خاک شد. برای هر نمونه خاک مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی اندازه‌گیری شدند. از آزمون تجزیه واریانس دوطرفه برای مقایسه اثر هر عامل و اثر متقابل عوامل مؤثر موردبررسی بر مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده شد و تحلیل داده‌ها در محیط نرم­افزار SPSS نسخه 20 انجام شد. 
یافته‌ها: آزمون تجزیه واریانس یک‌طرفه نشان داد که بین مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در بین نمونه‌های درختان سالم و سرخشکیده در دامنه‌های شمالی و جنوبی اختلاف معنی‌دار وجود داشت. نتایج آزمون تجزیه واریانس دوطرفه نیز تأییدکننده اثر متقابل توده × جهت دامنه برای هدایت الکتریکی و کلسیم و برای جهت دامنه × سلامت درخت در مشخصه‌ درصد آهک بود. دیگر یافته‌ها نشان داد که بیشترین میانگین مشخصه‌های هدایت الکتریکی، فسفر موجود، پتاسیم، کربن آلی، نیتروژن و رطوبت به ترتیب با مقادیر 2/654 (دسی‌زیمنس بر متر)، 1/10 (میلی‌گرم بر کیلوگرم)، 5/869 (میلی‌گرم بر کیلوگرم)، 03/4 درصد، 35/0 درصد و 4/12 درصد در خاک مجاور درختان شاهد در دامنه شمالی مشاهده شد و برای مشخصه‌های منیزیم، کلسیم و آهک درختان سالم دامنه جنوبی با مقادیر 21 (میلی‌اکی‌والان بر ۱۰۰)، 2/42 (میلی اکی‌والان بر ۱۰۰) و 60/13 درصد بیشتر از دیگر تیمارها به‌طور معنی‌دار بود. از طرفی در نمونه خاک مجاور درختان واقع­شده در توده‌های متأثر از زوال، میانگین مشخصه‌های فیزیکی-شیمیایی نسبت به توده شاهد و فاقد زوال (دوله ناو) کمتر بود و این موضوع نشان‌دهنده اهمیت مشخصه‌های فیزیکی-شیمیایی خاک در کاهش یا افزایش مقاومت درختان رو به زوال است. یافته‌های پژوهش نشان داد که بیشترین میانگین عناصر ماکرو (فسفر موجود، پتاسیم و ازت) در خاک مجاور درختان سالم در دامنه شمالی و برای کلسیم و منیزیم، نیز بیشترین مقدار این عناصر در خاک مجاور درختان دامنه جنوبی مشاهده و تأیید شد و در کل مقدار عناصر ماکرو در خاک درختان توده شاهد (دامنه شمالی و جنوبی) بیشتر بود.
 نتیجه‌گیری کلی: نتایج کلی پژوهش تأییدکننده تأثیر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک بر زوال درختان است و اختلاف معنی‌دار این ویژگی‌های خاک در درختان توده سالم و سرخشکیده نیز تأیید کننده این موضوع است. به‌طورکلی، در درختان متأثر از زوال، فقر عناصر غذایی و ماکرو مشاهده شد و مقادیر کمتر مشخصه‌ها در خاک مجاور درختان درگیر با زوال و دچار خشکیدگی مشاهده شد. بر اساس نتایج، برای مدیریت بهینه زوال و درختان  دچار خشکیدگی در منطقه موردپژوهش، افزایش اقدامات حفاظتی، افزایش برنامه‌های احیایی و توسعه جنگل در توده‌های متأثر از زوال و اجرای برش‌های بهداشتی پیشنهاد شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating changes in the physical and chemical characteristics of soil in control and dieback stands in Marivan county, Kurdistan province in Iran

نویسندگان [English]

  • Maziar Haidari 1
  • Mohammad Matinizadeh 2
  • Mehdi Pourhashemi 3
  • Elham Nouri 4
  • Nasim Bagheri Delijani 5
1 Assistant Professor, Forests and Rangelands Research Department, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sanandaj, I. R. Iran
2 Associate Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
3 Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
4 Senior Research Expert, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
5 Research Expert, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I. R. Iran
چکیده [English]

Introduction and Objectives: The Zagros forests vegetation area with an area of more than 5 million hectares and providing more than 40% of the country's water are ecologically very important and the forest covers 256000 hectares of Kurdistan province (8.8% of the province) and in recent years, Oak decline and decay have increase in these forests. Oak decline in the Zagros forests has started in the last two decades and has caused serious damage to the forests of this vegetation area and study of the effective and aggravating factors of Oak decline provides valuable information to natural resource managers. The factors of slope aspect and physical and chemical soil parameters can has an effect on the aggravation oak decline in this forest. The aim of this study was to investigate and compare the physical and chemical soil parameters in around healthy and dieback trees under the influence of slope and dieback in Marivan forests (in Kurdistan province).
Materials and Methods: Deteriorated (Garan) and control (Dolah Naw) stands were selected in the northern and southern slopes aspect. In the Garan habitat (Oak decline) on the northern slope, five healthy trees and five dieback trees were selected (10 trees in total), on the other hand, in this habitat on the southern slope, 10 more trees were selected (five healthy trees and five trees with dieback). In Dolah Naw habitat (control habitat), five healthy trees were selected in each aspect (in total, 10 trees in the control habitat). In total, 30 healthy and dieback trees were selected and numbered (20 healthy trees in the control and dieback trees and 10 trees in the dieback stands). Then, in the vicinity of the trunk of each tree (in the shaded part of the crown), a soil sample was taken at a depth of 0-20 cm (Horizon A) and the samples were transported to the laboratory in plastic bags. Physical and chemical characteristics (moisture percentage, acidity, soil electrical conductivity, absorbable phosphorus, absorbable potassium, nitrogen percentage, organic carbon percentage, lime, calcium and magnesium percentage) were measured for each soil sample. The two-way analysis of variance test was used to compare the effect of each factor and the interaction effect of the investigated factors on the physical and chemical parameters of the soil and data analysis was done in SPSS 20 software.
Results: The one-way analysis of variance test showed that there was a significant difference between the parameters of pH, electrical conductivity, percentage of organic carbon, potassium, nitrogen, moisture, lime, magnesium and calcium among the soil samples of healthy and dieback trees in the northern and southern slopes. The results of the analysis of variance test confirmed the interaction effect of kind of stands × slope aspect for electrical conductivity and calcium and for slope aspect × tree health in the parameter was lime percentage. Other findings showed that the highest average parameters of electrical conductivity, available phosphorus, potassium, organic carbon, nitrogen, and moisture were respectively 2.654 (d s m-1), 1.10 (mg/kg), and 869.5 (mg/kg). ), 4.03%, 0.35% and 12.4% were observed in the soil adjacent to the control trees in the northern slope and for magnesium, calcium and CaCO3 parameters of healthy trees in the southern slope with the values ​​of 21 (meq/100), 42.2 (meq/100) and 13.60% was significantly more than other treatments. On the other hand, in the soil sample adjacent to the trees located in the stands affected by dieback, the average physical-chemical parameters were lower than the control stand (Doleh Naw) and this shows the importance of the physical-chemical parameters of the soil in reducing or increasing the resistance of trees to tree dieback. The findings of the research showed that the highest average macro elements (available phosphorus, potassium and nitrogen) in the soil adjacent to healthy trees in the northern slope and for calcium and magnesium, the highest amount of these elements were observed and confirmed in the soil adjacent to the trees in the southern slope and in the total amount Macro elements were more in the soil of the trees of control (north and south domain); Therefore, the physical and chemical characteristics of the soil (especially macro elements) have an effect on the resistance of oak trees to dieback and other environmental stresses, and the lack of macro elements causes the trees to be weak against the phenomenon of oak dieback.
Conclusion: In general, in the soil adjacent to the dieback trees, the poverty of nutrients and macro elements and lower values ​​of the studied parameters were observed. In general, in the trees affected by Oak decline, the poverty of nutrients and macro elements was observed, and the lower values ​​of the parameters were observed in the soil adjacent to the trees affected by Oak decline. Based on the results, for the optimal management of dieback stands and trees, increase protection measures (control of livestock grazing through grazing and reduction of traditional exploitations), increase restoration programs and forest development in the stands affected by dieback (increase seeding and enrichment operations). In degraded stands and planting with native species in dieback stands) and implementation of health cuts (withered and dieback branches and stems) were suggested.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Available phosphorus
  • Calcium
  • Dieback trees
  • Garan sample plots
  • Soil nutrients
Aazami, A.; Hosseini, A.; Hoseinzadeh, J., The effect of depth and aspect on soil moisture in dieback affected oak forests (Case study: Meleh siah Forest, Ilam Province). Ecology of Iranian Forest 2018, 6 (11), 41-50. (In Persian)
Amir Ahmadi, B.; Zolfaghari, R.; Mirzaei, M.R., Relation between dieback of Quercus brantii Lindl. trees with ecological and sylvicultural factors, (Study area: Dena protected area). Ecology of Iranian Forest 2015, 3 (6), 19-27. (In Persian)
Azimnejad, Z., Badehian, Z., Rezaei Nejad, A., and Bazot, S.  Do soil properties and ecophysiological responses of oak (Quercus brantii Lindl.) correlate with the rate of dieback?. Trees 2020, 35, 1639-1650.
Azimnezhad, Z.; Badehian, Z.; Rezaeinejad, A.; Ahmadi, S., Effect of soil properties on Oak tree dieback (Quercus brantii Lindi.) and its ‌ ecophysiological ‌ responses to different degrees of dieback (case study: Dadabad in ‌ Lorestan province). Forest Research and Development 2021, 2 (7), 263-278. (In Persian)
Bremner, J.M.; Mulvaney, C.S., Nitrogen-total. In A.L. Page, R.H. Miller, and D.R. Keeney (eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2. Agronomy 1982, 9, 595-624.
Emami, A., Methods of plant analysis. Technical Journal of Soil and Water Research Institute 1996, 2 (982), 128p. (In Persian)
Falah, A.; Haidari, M. Studying the diameter growth of Persian oak and its relationship with climatic parameters in Zagros forests (Case study: Sarab-Karzan forests of Ilam). Forest Research and Development 2018a, 3 (4): 361-375.
Fallah, A.; and Haidari, M. Investigating the Oak decline in different crown-dimensions in middle Zagros forests (Case study: Ilam). Ecology of Iranian Forests 2018b, 6 (12), 9-17. (In Persian)
Goodarzi, N.; Zargaran, M.R.; Banj Shafiei, A.; Tavakoli, M. 2016. The effect of geographical directions and location on dispersion of Oak decline, Shurab forest area, Lorestan Province, Iran. Forest Research and Development 2016, 2 (3): 273-287. (In Persian)
Haidari, M.; Matinizadeh, M.; Pourhashemi, M.; Noori, E.; Keneshloo, F., Changes in leaf nutrients of healthy and withered trees in the forests of Garan (in Marivan) and Dezlei (in Sarvabad) in Kurdistan province. Journal of Plant Ecosystem Conservation 2023, 10 (21): 194-206. (In Persian)
Haidari, M.; Pourhashemi, M.; Jahanbazy Goujani, H., Annual changes of oak decline in the forests of Kurdistan province. Iranian Journal of Forests and Rangelands Protection Research 2022b, 20 (2), 235-247. (In Persian)
Haidari, M.; Teimouri, M.; Pourhashemi, M.; Alizadeh, T., and Hedayateypour, SMK. The effect of forest structure on some physical and chemical soil properties in the forests stands of Kurdistan province. Forest and Wood Products 2022a, 74 (4), 469-483. (In Persian)
Hosseini, A., Variability of nitrogen and phosphorous in Persian oak trees and soil of dieback affected stands in Ilam. Forest and Wood Products 2017, 70 (2), 231-240. (In Persian)
Hosseinzadeh, J.; and Pourhashemi, M., An investigation on the relationship between crown indices and the severity of oak forests decline in Ilam. Iranian Journal of Forest, 2015, 7 (1), 57-66. (In Persian)
Jazirehi, M.H.; M. Ebrahimi, M. Silviculture in Zagros. Tehran University Press, Tehran, 2003, 560p. (In Persian)
Kabrick, J.M.; Dey, D.C.; Jensen, R.G.; Wallendorf, M., The role of environmental factors in oak decline and mortality in the Ozark Highlands, Forest Ecology and Management 2008, 255, 1409-417.
Mahdavi, A.; Mirzaei Zadeh, V.; Niknezhad, M.; Karami, O., Assessment and prediction of oak trees decline using logistic regression model (Case study: Bivareh forest, Malekshahi-Ilam). Iranian Journal of Forests and Rangelands Protection Research 2015, 13 (1), 20-33. (In Persian)
Mirzaei, M.; Bonyad, A.E.; Akhavan, R,; Naghdi, R., Decline modelling of Quercus brantii under effects of physiographic factors in Dalab forests of Ilam. Forest Research and Development 2019, 5 (2): 329-342. (In Persian)
 Olsen, S.R.; Sommers, L.E., Phosphorus. In: A.L. Page R.H. Miller and D.R. Keeney (Eds.), Methods of Soil Analysis. Part 2: Chemical and Microbiological Properties. (2nded.). American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin 1982, 403-430 pp.
Rozas, V.; Sampedro, L., Soil chemical properties and dieback of Quercus robur in Atlantic wet forests after a weather extreme. Plant and Soil 2013, 373, 673-685.
Shahrezei, H.; Faramarzi, M.; Heydari, M.; Poorreza, M., Comparison of some soil physico-chemical and microbial characteristics in relation to Oak decline in different elevation classes in southern Zagros forest. Ecology of Iranian Forest 2020, 8 (16), 136-147. (In Persian)
Soleimani, R.; Najafifar, A., Variability of soil chemical characteristics in Oak stands with different dieback. Journal of Plant Ecosystem Conservation 2020, 8 (16), 265-283. (In Persian)
Tofighi, H., A New Method for Determination of Soil Carbonates. Iranian Journal Agriculture Science 2003, 34 (3),517-526. (In Persian)
 Walkley, A.; Black, I.A. An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of chromic acid in soil analysis. 1. Experimental. Soil Science 1934, 79, 459-465.
Zarafshar, M.; Negahdarsaber, M.; Jahanbazi Gojani, H.; Pourhashemi, M.; Bordbar, S.K.;   Matinizedeh, M.; Abbasi, A., Dieback in pure stands of Brant`s oak (Quercus brantii Lindl.) in southern Zagros forests, Kohmareh Sorkhi region of Fars province. Iranian Journal of Forest 2020, 12 (2), 291-303. (In Persian)
Zarafshar, M.; Teimouri, M.; Pourhashemi, M.; Alizadeh, T.; Bordbar, S.K.; Rousta, M.J.; Abbasi, A., 2021. The impact of Brant`s oak (Quercus brantii Lindl.) decline on stand soil characteristics (Case study: Kohmareh Sorkhi, Fars Province). Journal of Forest and Wood Products 2021,74 (1), 97-110. (In Persian)