پژوهش و توسعه جنگل

پژوهش و توسعه جنگل

تغییرات فصلی شاخص‌های سلامت خاک تحت تأثیر گونه‌های پهن‌برگ جنگل‌های هیرکانی در غرب مازندران

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه آزاد اسلامی
10.30466/jfrd.2026.57476.1826
چکیده
مقدمه و هدف: گونه‌های درختی از طریق تفاوت در کیفیت لاشبرگ، بازگردش عناصر غذایی و تغییر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک، بر سلامت خاک که شامل مجموعه‌ای از ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی مؤثر بر عملکرد اکوسیستم است، تأثیر می‌گذارند. با وجود اهمیت این موضوع، تاکنون اثر هم‌زمان گونه‌های درختی و تغییرات فصلی بر شاخص‌های مختلف سلامت خاک در جنگل‌های هیرکانی، به‌ویژه در قالب ارزیابی یکپارچه کیفیت لاشبرگ، ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، زی‌توده ریزریشه، فون و فعالیت میکروبی خاک، کمتر بررسی شده است. ازاین‌رو، در پژوهش حاضر چهار گونه پهن‌برگ بومی جنگل‌های هیرکانی شامل بلندمازو (Quercus castaneifolia C.A.Mey.)، لرگ (Pterocarya fraxinifolia (Lam.) Spach.)، پلت (Acer velutinum Bioss.) و ممرز (Carpinus betulus L.)، به‌عنوان گونه‌های شاخص انتخاب شدند تا تفاوت آن‌ها از نظر کیفیت لاشبرگ و زی‌توده ریزریشه و اثر آن‌ها بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک، فون خاک (کرم‌های خاکی و نماتدها) و فعالیت میکروبی خاک بررسی شود.

مواد و روش‌ها: این پژوهش در جنگل خانیکان در بخش جنوبی شهرستان‌های چالوس و نوشهر اجرا شد. برای هر یک از گونه‌های درختی مورد مطالعه، هشت درخت هم‌قطر (حدود 50 سانتی‌متر) به‌عنوان تکرار انتخاب شد. نمونه‌برداری لاشبرگ و خاک به ترتیب در میکروقطعه نمونه 30×30 سانتی‌متر و 15×30×30 سانتی‌متر در زیرتاج درختان منفرد و در فصل تابستان (مرداد ماه) انجام گرفت. کربن و نیتروژن لاشبرگ، ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک، زی‌توده ریزریشه، جمعیت نماتدها، وفور و زی‌توده گروه‌های اکولوژیکی کرم‌های خاکی (اپی‌ژئیک، آنسئیک و اندوژئیک)، تنفس میکروبی و معدنی‌شدن کربن اندازه‌گیری شد. شاخص‌های زیستی خاک در چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان ارزیابی شدند. داده‌ها با استفاده از تجزیه واریانس (ANOVA)، آزمون دانکن و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) تجزیه و تحلیل شدند.

یافته‌ها: نتایج نشان داد کیفیت لاشبرگ در گونه‌های مختلف مورد بررسی به‌طور معنی‌داری متفاوت بود؛ به‌گونه‌ای که بلندمازو بیشترین کربن و نسبت C/N و کمترین نیتروژن، و ممرز بیشترین نیتروژن و کمترین نسبت C/N را داشت. بیشتر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک نیز بین گونه‌ها اختلاف معنی‌دار نشان دادند؛ به‌طوری که pH، هدایت الکتریکی، نیتروژن و عناصر غذایی قابل جذب در خاک ممرز بیشترین مقدار، اما کربن آلی و نسبت C/N خاک در بلندمازو بیشترین مقدار را داشت. همچنین، بیشترین زی‌توده ریزریشه در توده‌های لرگ و کمترین مقدار آن در بلندمازو مشاهده شد. تمامی شاخص‌های فون و میکروبی خاک به‌طور معنی‌داری (05/0 > p) تحت تأثیر گونه درختی قرار گرفتند و اثر فصل نیز برای اغلب متغیرها معنی‌دار (05/0 > p) بود. بیشترین وفور و زی‌توده کرم‌های خاکی و جمعیت نماتدها در فصل پاییز و بیشترین تنفس میکروبی و معدنی‌شدن کربن در تابستان ثبت شد، در حالی که کمترین مقادیر اغلب شاخص‌ها در زمستان مشاهده شد. در تمامی فصول، ممرز بیشترین و بلندمازو کمترین مقادیر شاخص‌های زیستی خاک را به خود اختصاص داد. نتایج تحلیل مؤلفه‌های اصلی نیز این الگو را تأیید کرد؛ به‌طوری که مؤلفه اول با تبیین 93/66 درصد از تغییرات، ممرز را در ارتباط با عناصر غذایی، فعالیت میکروبی، کرم‌های خاکی و نماتدها و بلندمازو را در ارتباط با کربن و نسبت C/N لاشبرگ و کربن آلی خاک تفکیک کرد.

نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد گونه‌های درختی از طریق تفاوت در کیفیت لاشبرگ و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک، مسیرهای متفاوتی در چرخه مواد آلی، پویایی عناصر غذایی و فعالیت زیستی خاک ایجاد می‌کنند. در میان گونه‌های مورد مطالعه، ممرز با فراهم کردن شرایط مناسب‌تر برای فعالیت موجودات خاکزی، تنفس میکروبی و معدنی‌شدن کربن، بیشترین نقش را در بهبود کیفیت زیستی خاک ایفا کرد، در حالی که بلندمازو با تجمع بیشتر ماده آلی و نسبت بالاتر C/N، موجب کاهش سرعت فرآیندهای تجزیه و چرخه عناصر شد. همچنین، تغییرات فصلی، به‌ویژه شرایط مطلوب پاییز و تابستان، نقش مهمی در تنظیم فعالیت موجودات خاکزی و فرآیندهای میکروبی داشتند. این نتایج اهمیت تأثیر گونه‌های درختی را در حفظ سلامت خاک و مدیریت پایدار جنگل‌های هیرکانی برجسته می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Seasonal Variations in Soil Health Indicators under the Influence of Broad-Leaved Tree Species in the Western Hyrcanian Forests

نویسندگان English

Yahya Kooch 1
Mohammad Yaghoubi Sis 1
Katayoun Haghverdi 2
Seyed Mohsen Hosseini 1
1 Tarbiat Modares University
2 Islamic Azad Unievrsity
چکیده English

Background and Objectives: Tree species influence soil health, which encompasses a set of physical, chemical, and biological properties affecting ecosystem functioning, through differences in litter quality, nutrient cycling, and changes in soil physicochemical properties. Despite the importance of this issue, the combined effects of tree species and seasonal variation on various soil health indicators in the Hyrcanian forests, particularly through an integrated assessment of litter quality, physicochemical properties, fine-root biomass, soil fauna, and microbial activity, have received limited attention. Therefore, in the present study, four native broadleaved tree species of the Hyrcanian forests, including Quercus castaneifolia C.A.Mey., Pterocarya fraxinifolia (Lam.) Spach., Acer velutinum Bioss., and Carpinus betulus L., were selected as representative species to investigate their differences in litter quality and fine-root biomass and their effects on soil physicochemical properties, soil fauna (earthworms and nematodes), and microbial activity.
Materials and Methods: This study was conducted in the Khanikan Forest, located in the southern part of Chalous and Nowshahr counties, northern Iran. For each tree species, eight individual trees with a similar diameter at breast height (approximately 50 cm) were selected as replicates. Litter and soil samples were collected during the summer (August) from beneath the canopy of individual trees using 30 × 30 cm and 30 × 30 × 15 cm sampling plots, respectively. Litter carbon and nitrogen, soil physicochemical properties, fine root biomass, nematode population, the density and biomass of ecological groups of earthworms (epigeic, anecic, and endogeic), soil microbial respiration, and carbon mineralization were determined. Soil biological indicators were evaluated in four seasons (spring, summer, autumn, and winter). Data were analyzed using analysis of variance (ANOVA), Duncan's multiple range test, and principal component analysis (PCA).
Results: The results showed that litter quality differed significantly among the tree species; Quercus castaneifolia had the highest carbon and C/N ratio and the lowest nitrogen content, whereas Carpinus betulus had the highest nitrogen content and the lowest C/N ratio. Most soil physicochemical properties also differed significantly among species; soil pH, electrical conductivity, nitrogen, and available nutrients were highest under Carpinus betulus, whereas soil organic carbon and C/N ratio were highest under Quercus castaneifolia. The highest fine-root biomass was observed under Pterocarya fraxinifolia, while the lowest occurred under Quercus castaneifolia. All soil faunal and microbial indicators were significantly (p < 0.05) affected by tree species, and the effect of season was also significant (p < 0.05) for most variables. The highest abundance and biomass of earthworms and the highest nematode populations occurred in autumn, whereas the highest microbial respiration and carbon mineralization were recorded in summer; the lowest values for most indicators were observed in winter. Across all seasons, Carpinus betulus had the highest and Quercus castaneifolia the lowest values of soil biological indicators. Principal component analysis also supported this pattern; the first principal component, explaining 66.93% of the variation, separated Carpinus betulus in association with nutrient availability, microbial activity, earthworms, and nematodes from Quercus castaneifolia in association with litter carbon, litter C/N ratio, and soil organic carbon.
Conclusion: The findings showed that tree species, through differences in litter quality and soil physicochemical properties, create distinct pathways in organic matter cycling, nutrient dynamics, and soil biological activity. Among the studied species, Carpinus betulus, by providing more favorable conditions for soil organisms, microbial respiration, and carbon mineralization, had the greatest contribution to improving soil biological quality, whereas Quercus castaneifolia, through greater organic matter accumulation and a higher C/N ratio, was associated with slower decomposition and nutrient cycling processes. Seasonal variation, particularly the favorable conditions in autumn and summer, also played an important role in regulating soil organism activity and microbial processes. These findings highlight the importance of tree species effects in maintaining soil health and supporting sustainable management of the Hyrcanian forests.

کلیدواژه‌ها English

Earthworms
Litter quality
Native Hyrcanian tree species
Soil microbial activity
Soil physicochemical properties

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405