مجله جنگل ایران

مجله جنگل ایران

معادلات آلومتری زی‌توده و اندوختۀ کربن دو گونه بادام طاووسی (Prunus arabica (Olivier) Meikle) و بادام برگ‌سنجدی (Prunus elaeagrifolia (Spach) Fritsch) در جنگل‌های کره‌بس چهارمحال و بختیاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه علوم جنگل، دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد
2 دانشیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان
3 پژوهشگر پسادکتری، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شهرکرد
4 استادیار پژوهش، گروه علوم جنگل، دانشکدۀ منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد
10.22034/ijf.2025.495245.2027
چکیده
مقدمه: جنگل‌ها از بوم‌سازگان‌های پیچیده و حیاتی هستند که در فرایند مدیریت تغییرات اقلیمی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای بسیار اثرگذارند. حفظ و مدیریت جنگل‌ها با توجه به اهمیت آنها در ذخیره‌سازی کربن و قرار داشتن در معرض تهدیدهای ناشی از فعالیت‌های انسانی ضروری است. برآورد دقیق زی‌توده و ذخیرۀ کربن، به‌ویژه در جنگل‌های زاگرس، برای طراحی راهبردهای مدیریتی اهمیت دارد. این تحقیق به بررسی و برآورد زی‌توده و ذخیرۀ کربن دو گونۀ مهم جنگلی، بادام طاووسی (Prunus arabica (Olivier) Meikle) و بادام برگ‌سنجدی (Prunus elaeagrifolia (Spach) Fritsch) می‌پردازد و برای نخستین بار مناسب‌ترین مدل‌های آلومتریک را برای این گونه‌ها ارائه می‌دهد. این مدل‌ها با استفاده از ویژگی‌های سنجش‌پذیر درختان، برآوردهای بسیار دقیقی ارائه می‌دهند.
مواد و روش‌ها: این تحقیق در رویشگاه طبیعی بادام جنگلی کره‌بس در شهرستان خانمیرزا در استان چهارمحال و بختیاری انجام گرفت. با پیاده کردن 30 قطعه ‌نمونۀ 1000 متر مربعی در منطقه به روش نمونه‌برداری تصادفی طبقه‌ای، 30 پایه (15 پایه از هر گونه) از طبقات مختلف تاجی انتخاب و پارامترهای کمّی آنها شامل قطر متوسط تاج، قطر قطورترین جست، تعداد جست و ارتفاع کل اندازه‌گیری شد. درختچه‌های انتخاب‌شده، قطع و در عرصه توزین شدند و نمونه‌برداری برای تعیین وزن خشک و درصد کربن انجام گرفت. درصد کربن در آزمایشگاه به روش احتراق اندازه‌گیری شد. مدل‌های یک و چندمتغیره برای ایجاد معادلات آلومتریک استفاده و اعتبارسنجی شدند.
یافته‌ها: نتایج پژوهش نشان داد که در بادام طاووسی، مدل‌های تک‌متغیرۀ توانی با متغیر قطر متوسط تاج دارای بیشترین ضریب تبیین (98/0) و کمترین خطای پیش‌بینی (4/16 درصد) بودند. همچنین مدل‌های دومتغیره با ترکیب قطر متوسط تاج و قطر قطورترین جست و نیز متغیرهای ارتفاع و قطر قطورترین جست نتایج مشابهی ارائه دادند و ضریب تبیین آنها به 93/0 رسید. در مورد بادام برگ‌سنجدی، بهترین مدل معادلۀ تک‌متغیرۀ توانی برمبنای قطر متوسط تاج با ضریب تبیین 93/0 و خطای 1/16 درصد بود. افزون‌بر این، همۀ مدل‌های دومتغیرۀ این گونه نیز با ضریب تبیین حدود 80/0 بودند، اما مقدار خطای برآوردی در آنها زیاد بود.
نتیجه‌گیری: این پژوهش به اهمیت زی‌توده به‌منزلۀ شاخصی اساسی در سنجش بهره‌وری و سلامت بوم‌سازگان‌های جنگلی و نقش آن در ارزیابی ذخایر کربن و مدیریت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تأکید دارد. مدل‌های آلومتریک، به‌ویژه معادلات توانی، برای برآورد دقیق زی‌توده و اندوختۀ کربن در گونه‌های بادام طاووسی و برگ‌سنجدی به‌خوبی استفاده می‌شوند. قطر متوسط تاج و قطر قطورترین جست، بهترین پیش‌بینی‌کننده‌ها برای زی‌توده شناسایی شدند. همچنین معادلات چندمتغیره در بوم‌سازگان‌های خاص، به‌ویژه جنگل‌های زاگرس که تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی قرار دارند توصیه می‌شود. در کل، نتایج نشان‌دهندۀ توان زیاد مدل‌های آلومتریک برای بهبود دقت برآوردهای زی‌توده و کربن در مناطق جنگلی است. نتایج این پژوهش به افزایش دانش علمی دربارۀ دینامیک زی‌توده و کربن کمک می‌کند و می‌تواند در بهینه‌سازی سیاست‌های مدیریتی، حفاظتی و ارزشگذاری این بوم‌سازگان‌ها مؤثر باشد و آسیب‌های ناشی از روش‌های تخریبی را به حداقل برساند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Allometric equations for biomass and carbon stock of Prunus arabica (Olivier) Meikle and Prunus elaeagrifolia (Spach) Fritsch in the Kareh-bas forest of Chaharmahal and Bakhtiari Province

نویسندگان English

S. Ghaffari 1
Y. Iranmanesh 2
M.K. Parsapour 3
H.R. Riahi Bakhtiari 4
1 Ph.D. Student, Dept. of Forestry, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, I. R. Iran
2 Associate Prof., Forests and Rangelands Research Dept. Isfahan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center (AREEO), Isfahan, I. R. Iran
3 Postdoctoral Researcher., Forests and Rangelands Research Dept. Chaharmahal and Bakhtiari Agricultural and Natural Resources Research and Education Center (AREEO), Shahrekord, I. R. Iran
4 Assistant Prof., Dept. of Forestry, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, I. R. Iran
چکیده English

Introduction: Forests play a vital role as ecosystems in combating climate change and reducing greenhouse gases. Due to their high significance in carbon storage and exposure to anthropogenic threats, effective conservation and management of forests are essential. Accurate estimation of biomass and carbon storage, especially in Zagros forests, is crucial for designing management strategies. This study investigates and estimates the biomass and carbon stock of two important forest species, Prunus arabica (Olivier) Meikle and Prunus elaeagrifolia (Spach) Fritsch, and presents suitable allometric models for these species for the first time. The models offer non-destructive and precise estimates using measurable tree characteristics.
Material and Methods: This research was conducted in the natural habitat of the wild almond in Kareh-Bas, Khanmirza County, Chaharmahal and Bakhtiari Province. Thirty sample plots (1000 square meters) were established in the area and 30 individuals (15 individuals of each species) were selected using stratifed random sampling from different crown classes and their quantitative parameters including average crown diameter, diameter of the thickest shoot, number of shoots and total height were measured. The selected shrubs were cut and weighed in the field and sampling was carried out to determine dry weight and carbon percentage. Carbon percentage was measured in the laboratory and by combustion method. Univariate and multivariate models were used to develop allometric equations and their validation was investigated.Results: The results indicated that for Prunus arabica, single-variable (univariate) power models using average crown diameter had the highest coefficient of determination (0.98) and the lowest prediction error (16.4%). Additionally, two-variable models combining average crown diameter with the diameter of the thickest shoot and either height or diameter also yielded similar results, attaining a coefficient of determination of 0.93. For Prunus elaeagrifolia, the best models included univariate power models based on average crown diameter with a coefficient of determination of 0.93 and an error of 16.1%. All multivariate models for this species were also deemed valid, with a coefficient of determination around 0.80 and an approximate error in them is high.
Conclusion: This study emphasizes the importance of biomass as a key indicator in assessing the productivity and health of forest ecosystems and its role in evaluating carbon reserves and management of reduction of greenhouse gases. Allometric models, particularly power equations, are effective for accurately estimating biomass and carbon storage in Prunus arabica and Prunus elaeagrifolia species. Average crown diameter and the diameter of the thickest shoot were identified as the best predictors of biomass. The study also highlights the need for multivariate equations in specific ecosystems, particularly in the Zagros forests, which are influenced by human activities. Overall, the results demonstrate the high potential of allometric models to improve the accuracy of biomass and carbon estimates in forests. The results of this study contribute to a greater scientific understanding of biomass and carbon dynamics, which can inform optimized management and conservation policies, ecosystem valuation, and the minimization of damage from destructive practices.

کلیدواژه‌ها English

Biomass dynamics
Carbon storage
Climate change
Power equations
Single-variable models
 
Ali, H., Mohammadi, J., & Shataee Jouibary, S. (2023). Allometric Models and Biomass Conversion and Expansion Factors to Predict Total Tree-level Aboveground Biomass for Three Conifers Species in Iran. Forest Science69(4), 355-370. https://doi.org/10.1093/forsci/fxad013
Bahrian, J., Firouzan, A.H., Naghdi, R., & Hashemi, S.A. (2024). Estimation and modeling of the biomass and carbon storage in the stump and root of Populus deltoidesEnvironmental Challenges15, 100884. https://doi.org/10.1016/j.envc.2024.100884
Bazrgar, A.B., Thevathasan, N., Gordon, A., & Simpson, J. (2024). Allometric equations for estimating aboveground biomass carbon in five tree species grown in an intercropping agroforestry system in southern Ontario, Canada. Agroforestry Systems98(3), 739-749. https://doi.org/10.1007/s10457-023-00942-z
de Sousa Lopes, L.S., Pauletto, D., Gomes, E.S.C., da Silva, Á.F., de Sousa Oliveira, T.G., da Silva, J.A.G., Baloneque, D.D., & Martorano, L.G. (2023). Dendrometric Relationships and Biomass in Commercial Plantations of Dipteryx spp. in the Eastern Amazon. Forests14(11), 2167. https://doi.org/10.3390/f14112167
Ghafari, S., Iranmanesh, Y., Parsapour, M.K., & Riahi Bakhtiari, H.R. (2025). Comparative analysis of leaf area index and carbon stocks in litter and soil of Prunus arabica (Olive) and Prunus elaeagrifolia  (Spach) in Chaharmahal and Bakhtiari Province. Forest and Wood Products77(4), 423-438. doi: 10.22059/jfwp.2025.387003.1319. (In persian)
Hengl, T., Heuvelink, G.B., & Stein, A. (2004). A generic framework for spatial prediction of soil variables based on regression-kriging. Geoderma120(1-2), 75-93. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2003.08.018
Iranmanesh, Y., Pourhashemi, M., Jahanbazi Goujani, H., Haidari, M., Fani, B., Parsapour, M.K., & Mokhtarpour, T. (2024). Assessment of canopy cover changes in the northern and southern Zagros forests (Case study: Kurdistan and Chaharmahal and Bakhtiari provinces). Forest and Wood Products77(2), 139-152. doi: 10.22059/jfwp.2024.371768.1282. (In persian)
Iranmanesh, Y., & Parsapour, M. (2025). Biomass and carbon stock in deadwood, litter, and soil of Persian oak (.Quercus brantii Lindl) stands in Lordegan County, Iran. Iranian Journal of Forest and Poplar Research32(4), 373-389. doi: 10.22092/ijfpr.2024.365345.2156. (In persian)
Iranmanesh, YG., Jalali, S.G.A., Sagheb-Talebi, K., Hosseini, S.M., & Sohrabi, H. (2012). Allometric equations of biomass and carbon stocks for Quercus brantti acorn and its nutrition elements in Lordegan, Chaharmahal Va Bakhtiari. Iranian Journal of Forest and Poplar Research20(4), 564-551. https://doi: 10.22092/IJFPR.2012.107461. (In persian)
Ketterings, Q.M., Coe, R., van Noordwijk, M., & Palm, C.A. (2001). Reducing uncertainty in the use of allometric biomass equations for predicting above-ground tree biomass in mixed secondary forests. Forest Ecology and management146(1-3), 199-209. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(00)00460-6
Khadivi-Khub, A., & Anjam, K. (2014). Morphological characterization of Prunus scoparia using multivariate analysis. Plant systematics and evolution300, 1361-1372. https://doi.org/10.1007/s00606-013-0967-7
Komiyama, A., Poungparn, S., & Kato, S. (2005). Common allometric equations for estimating the tree weight of mangroves. Journal of tropical ecology21(4), 471-477. https://doi.org/10.1017/S0266467405002476
Losi, C.J., Siccama, T.G., Condit, R., & Morales, J.E. (2003). Analysis of alternative methods for estimating carbon stock in young tropical plantations. Forest ecology and Management184(1-3), 355-368. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(03)00160-9
Lu, C., Xu, H., Zhang, J., Wang, A., Wu, H., Bao, R., & Ou, G. (2022). A Method for Estimating Forest Aboveground Biomass at the Plot Scale Combining the Horizontal Distribution Model of Biomass and Sampling Technique. Forests, 13(10), 1612. https://doi.org/10.3390/f13101612
MacDicken, K.G. (1997). A guide to monitoring carbon storage in forestry and agroforestry projects. WinrockInternationl Institute forAgricultural Development, Forest Carbon Monitoring Program. 87p.
Maghsoudlou nejad, M., bonyad, A.E., & Shataei, Sh. (2020). Determine the most suitable Allometric equations for Estimating Above-ground Biomass of the Juniperus excelsa. Journal of Plant Ecosystem Conservation, 7(15), 89-105.  https://doi://sid.ir/paper/259624/en
Mahmood, H., Siddique, M.R.H., Islam, S.Z., Abdullah, S.R., Matieu, H., Iqbal, M.Z., & Akhter, M. (2020). Applicability of semi-destructive method to derive allometric model for estimating aboveground biomass and carbon stock in the Hill zone of Bangladesh. Journal of Forestry Research31, 1235-1245. https://doi.org/10.1007/s11676-019-00881-5
Mirheidari, F., Khadivi, A., Moradi, Y., & Paryan, S. (2020). Phenotypic characterization of Prunus haussknechtii Bornm., P. elaeagrifolia Spach, and P. orientalis Mill. Scientia Horticulturae265, 109273. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109273
Morhart, C., Sheppard, J.P., Schuler, J.K., & Spiecker, H. (2016). Above-ground woody biomass allocation and within tree carbon and nutrient distribution of wild cherry (Prunus avium L.)–a case study. Forest Ecosystems3, 1-15. https://doi.org/10.1186/s40663-016-0063-x
Niklas, K.J. (1994). Plant allometry: the scaling of form and process. University of Chicago Press.
Nyamukuru, A., Whitney, C., Tabuti, J.R., Esaete, J., & Low, M. (2023). Allometric models for aboveground biomass estimation of small trees and shrubs in African savanna ecosystems. Trees, Forests and People11, 100377. https://doi.org/10.1016/j.tfp.2023.100377
Ordibehesht, M., Matinizadeh, M., Shirvany, A., Ravanbakhsh, H., & Tavakoli Neko, H. (2024). Impact of canopy and seasoning on soil biological characteristics in Haloxylon ammodendron and Tamarix hispida habitats of Qom province. Iranian Journal of Forest, 21(2), 282-267. https://doi: 10.22034/ijf.2024.424128.1953. (In Persian)
Pajtík, J., Konôpka, B., & Lukac, M. (2008). Biomass functions and expansion factors in young Norway spruce (Picea abies [L.] Karst) trees. Forest Ecology and Management256(5), 1096-1103. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2008.06.013
Panahi, P., Pourhashemi, M., & Hasaninejad, M. (2014). Allometric equations of leaf biomass and carbon stocks of oaks in National Botanical Garden of Iran. Journal of Plant Research, 27(1), 12-22.  20.1001.1.23832592.1393.27.1.2.0. (In Persian)
Parsapour, M.K., Sohrabi, H., Soltani, A., & Iranmanesh, Y. (2013). Allometric equations for estimating biomass in four poplar species at Charmahal and Bakhtiari province. Iranian Journal of forest and poplar Research, 21(3),517-528. https:// doi:10.30466/JFRD.2023.54690.1666. (In persian)
Rathore, A.C., Mehta, H., Islam, S., Saroj, P.L., Sharma, N.K., Jayaprakash, J., Gupta, A.K., Dubey, R.K., Ghosh, B.N., Prasad, R., & Kumar, D. (2021). Biomass, carbon stocks estimation and predictive modeling in mango based land uses on degraded lands in Indian Sub-Himalayas. Agroforestry Systems95, 1563-1575. https:// doi. org/ 10. 1007/ s10457- 021- 00660-4
Rawat, D., Sati, S.P., Khanduri, V.P., Riyal, M., Mishra, G. (2021). Carbon Sequestration Potential of Different Land Use Sectors of Western Himalaya. In: Pant, D., Kumar Nadda, A., Pant, K.K., Agarwal, A.K. (eds) Advances in Carbon Capture and Utilization. Energy, Environment, and Sustainability. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-0638-0_12
Saed Mocheshei, A., Pir Bavaghar, M., Shabanian, N., & Fatehi, P. (2019). Possibility of estimating the woody species diversity using Sentinel optical imagery (Case study: Marivan forests). Forest and Wood Products72(2), 101-110. https://doi 10.22059/JFWP.2019.271590.984. (In persian)
Schindler, Z., Seifert, T., Sheppard, J.P., & Morhart, C. (2023). Allometric models for above-ground biomass, carbon and nutrient content of wild cherry (Prunus avium L.) trees in agroforestry systems. Annals of Forest Science, 80(1), 28. https://doi.org/10.1186/s13595-023-01196-6
Sebrala, H., Abich, A., Negash, M., Asrat, Z., & Lojka, B. (2022). Tree allometric equations for estimating biomass and volume of Ethiopian forests and establishing a database. Trees, Forests and People9, 100314. https://doi.org/10.1016/j.tfp.2022.100314
Sharifpoor, R., Jafari, A., & Gojani, H.J. (2016). Effects of aspect on age dependent quality and quantity of mountain almond (Amygdalus arabica Olivier) oil (case study: Karebas, Cheharmahal-va-Bakhtiary).
Sohrabi, H., Parsapour, M.K., Soltani, A., & Iranmanesh, Y. (2015). Early differentiation in biomass production and carbon sequestration of white poplar and its two hybrids in Central Iran. Journal of forestry research26, 65-69. https://doi.org/10.1007/s11676-015-0020-5
Suchomel, C., Pyttel, P., Becker, G., & Bauhus, J. (2012). Biomass equations for sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) and hornbeam (Carpinus betulus L.) in aged coppiced forests in southwest Germany. Biomass and Bioenergy46, 722-730.https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.06.021
Wei, D.D., & Bao, W.K. (2021). Aboveground biomass prediction models for Amygdalus tangutica (Batal.) Korsh. in the arid valley along the Minjiang river.10.19675/j.cnki.1006-687x.2021.01059
Zianis, D., & Mencuccini, M. (2004). On simplifying allometric analyses of forest biomass. Forest ecology and management187(2-3), 311-332. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2003.07.007
دوره 17، شماره 2 - شماره پیاپی 2
تابستان 1404
صفحه 241-258

  • تاریخ دریافت 09 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 30 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 18 بهمن 1403