مجله جنگل ایران

مجله جنگل ایران

تحلیل سهم نسبی ویژگی های خاک در ذخیره کربن زیرزمینی توده های دست‌کاشت جنگل های شرق هیرکانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.
2 استاد دانشکده منابع طبیعی دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری
3 استادیار گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.
10.22034/ijf.2025.556563.2082
چکیده
مقدمه: خاک جنگل مهم‌ترین مخزن کربن در اکوسیستم‌های خشکی است و پایداری کربن آن به ترکیب ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و همچنین نوع پوشش درختی وابسته است. در توده‌های دست‌کاشت، که ساختار و عملکرد آن‌ها تحت تأثیر انتخاب گونه و مداخلات انسانی قرار دارد، الگوهای ترسیب کربن می‌تواند متفاوت از جنگل‌های طبیعی باشد. گونه‌های مختلف از طریق تفاوت در لاشبرگ، کیفیت ریشه، چرخه عناصر غذایی و فرایندهای اکوفیزیولوژیک، سازوکارهای متفاوتی در پویایی کربن خاک ایجاد می‌کنند. ازاین‌رو، شناسایی این تفاوت‌ها برای مدیریت مبتنی بر گونه و افزایش پایداری کربن اهمیت دارد. پژوهش حاضر با هدف تحلیل سهم نسبی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در ذخیره کربن خاک سه توده‌ دست‌کاشت توسکای ییلاقی (Alnus subcordata C.A.Mey)، بلند مازو (Quercus castaneifolia C. A. Mey) و زربین (Cupressus sempervirens L.) در جنگل دارابکلا در استان مازندران انجام شد.
مواد و روش: در هر یک از توده‌های مورد مطالعه، ۱۰ قطعه نمونه با ابعداد ۲۰×۲۰ متر به روش تصادفی–سیستماتیک پیاده شد و نمونه‌های خاک از عمق 20–0 سانتی‌متر برداشت شد. ویژگی‌های فیزیکی شامل درصد رطوبت، درصد اجزای بافت خاک و چگالی ظاهری و ویژگی‌های شیمیایی شامل pH، هدایت الکتریکی، درصد کربن آلی، درصد نیتروژن کل، فسفر قابل جذب، پتاسیم قابل جذب، کلسیم، غلظت نیترات و آمونیوم اندازه‌گیری شد. میزان ذخیره کربن خاک بر اساس درصد کربن آلی، چگالی ظاهری و عمق نمونه‌برداری محاسبه شد. داده‌ها با استفاده از آزمون‌های آماری تجزیه واریانس یکطرفه و تحلیل سهم نسبی در نرم‌افزار R مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که تفاوت معنی‌داری میان برخی ویژگی‌های خاک در توده‌های مختلف وجود دارد. رطوبت خاک در توده توسکای ییلاقی به‌طور معنی‌داری بیش از دو توده دیگر بود (میانگین 47/42 درصد)، در حالی‌که چگالی ظاهری در توده زربین بیشترین مقدار (87/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب) را داشت. از نظر ویژگی‌های شیمیایی، خاک توده زربین دارای مقادیر بالاتری از فسفر (42/10 میلی‌گرم بر کیلوگرم)، پتاسیم (7/608 میلی‌گرم بر کیلوگرم) و کلسیم بود، در حالی‌که نیتروژن کل و آمونیوم در توده توسکای ییلاقی بیشترین مقادیر را نشان دادند. مقدار کربن آلی خاک دربین توده‌ها بین 47/3 تا 88/3 درصد متغیر بود، اما تفاوت معنی‌دار آماری میان توده‌ها مشاهده نشد. همچنین میزان ترسیب کربن خاک نیز از 07/57 تا 27/72 تن در هکتار تغییر داشت، اما تفاوت معنی‌دار آماری میان توده‌ها مشاهده نشد. نتایج تحلیل مؤلفه‌های اصلی نشان داد که چهار مؤلفه نخست شامل فسفر، پتاسیم، هدایت الکتریکی و کربن آلی، 88/73 درصد از واریانس کل داده‌ها را تبیین کردند. مؤلفه اول به‌عنوان شاخص ویژگی‌های تغذیه‌ای و پایداری کربن شناسایی شد. مؤلفه دوم عمدتاً با رطوبت، نیتروژن و آمونیوم همبستگی مثبت داشت که بیانگر نقش فرآیندهای زیستی در پویایی کربن است. بر اساس تحلیل سهم نسبی، در توده توسکای ییلاقی سهم متغیرهای شیمیایی غالب بوده و حدود 95 درصد از تغییرات ترسیب کربن را تبیین می‌دهد. در توده زربین، متغیرهای شیمیایی همچنان اثرگذارترند (80 درصد)، اما نقش متغیرهای فیزیکی نیز قابل‌توجه است. در توده بلند مازو، الگوی متفاوتی مشاهده می‌شود؛ به‌طوری که متغیرهای فیزیکی سهم کمی بیشتری (56 درصد) نسبت به متغیرهای شیمیایی در تبیین ترسیب کربن دارند.
نتیجه‌گیری: یافته‌های پژوهش حاضر موید آن است که ویژگی‌هایی چون آمونیوم، کربن آلی، هدایت الکتریکی و درصد شن و سیلت نقش کلیدی در افزایش پایداری و ذخیره‌سازی کربن خاک دارند. نتایج این پژوهش نشان داد که نوع گونه‌ی جنگلکاری‌شده می‌تواند از طریق تغییر در ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی خاک، مسیرهای متفاوتی را در پایداری و ذخیره کربن خاک رقم بزند. بر این اساس، گونه‌های مختلف با سازوکارهای متفاوتی بر چرخه کربن تأثیر می‌گذارند. بنابراین، انتخاب ترکیب گونه‌ای مناسب و مدیریت خاک در توده‌های دست‌کاشت، می‌تواند راهکاری مؤثر برای ارتقای ظرفیت ذخیره کربن و کاهش اثرات تغییر اقلیم در جنگل‌های هیرکانی باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Relative Contribution of Soil Properties to Soil Carbon Storage in Plantation Stands of Eastern Hyrcanian Forests

نویسندگان English

Tina Khoshtinat 1
Seyed Mohammad Hojjati 2
Hamed Asadi 3
Mahya Tafazoli 3
1 Master Student of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural
2 Sari Agricultural Science and Natural Resources Universitry
3 Assistant Prof., Department of Forest Science and Engineering, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, I. R. Iran.
چکیده English

Introduction and Objective: Forest soil is the most important carbon reservoir in terrestrial ecosystems, and the stability of its carbon depends on the combination of soil physical and chemical properties as well as the tree species composition. In plantation stands, whose structure and function are influenced by species selection and human interventions, carbon deposition patterns may differ from those of natural forests. Different tree species create distinct mechanisms in soil carbon dynamics through variations in litter, root quality, nutrient cycling, and eco-physiological processes. Therefore, identifying these differences is important for species-based management and enhancing carbon stability. The present study aimed to analyze the relative contribution of physical and chemical soil properties to soil carbon storage in three plantation stands of Caucasian alder (Alnus subcordata C.A.Mey), Chestnut-leaved oak (Quercus castaneifolia C.A.Mey), and Italian cypress (Cupressus sempervirens L.) in the Darabkola educational–research forest, Mazandaran Province, northern Iran.
Materials and Methods: In each stand, ten 20 × 20 m plots were randomly selected using a systematic–random sampling design. Soil samples were collected from a depth of 0–20 cm. Physical properties (moisture content, texture, and bulk density) and chemical properties (pH, electrical conductivity, organic carbon, nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, nitrate, and ammonium) were measured. Soil carbon sequestration was calculated based on soil organic carbon percentage, bulk density, and sampling depth. Data were analyzed using ANOVA, principal component analysis (PCA), and variance partitioning through the rdacca.hp package in R software.
Results: Significant differences were observed among the soil properties across plantation stands. Soil moisture was significantly higher in A. subcordata stands (mean 42.47%) compared with the other two species, while bulk density was greatest in C. sempervirens stands (1.87 g cm⁻³). Among chemical properties, soils under C. sempervirens exhibited higher concentrations of phosphorus (10.42 mg kg⁻¹), potassium (608.7 mg kg⁻¹), and calcium, whereas A. subcordata soils had the highest total nitrogen and ammonium levels. Soil organic carbon (SOC) content ranged from 3.47% to 3.88% without significant differences among stands; however, soil carbon sequestration varied from 57.07 to 72.27 t ha⁻¹. PCA results revealed that the first four components explained 73.88% of total variance. The first component (PC1), strongly correlated with phosphorus, potassium, EC, and SOC, represented soil fertility and carbon stability, while the second component (PC2) showed strong associations with soil moisture, nitrogen, and ammonium, highlighting the role of biological processes in carbon dynamics. Variance partitioning analysis indicated that in A. subcordata stands, chemical variables overwhelmingly dominated, explaining about 95% of the variation in soil carbon sequestration. In C. sempervirens stands, chemical variables remained more influential (80%), though physical properties also contributed notably. Conversely, in Q. castaneifolia stands, physical variables accounted for a slightly higher share (56%) compared with chemical variables, suggesting different controlling mechanisms among species.
Conclusion: The findings of this study confirm that properties such as ammonium, soil organic carbon, electrical conductivity, and the percentages of sand and silt play key roles in enhancing soil carbon stability and storage. The results indicate that the type of plantation species can influence soil carbon stability and storage through changes in soil physical and chemical properties. Accordingly, different species affect the carbon cycle through distinct mechanisms. Therefore, selecting appropriate species combinations and implementing intelligent soil management in plantation stands can be an effective strategy to increase soil carbon sequestration capacity and mitigate the impacts of climate change in the Hyrcanian forests.

کلیدواژه‌ها English

Climate change
forest soil carbon dynamics
soil physical and chemical properties
variance partitioning

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 09 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 25 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 22 آذر 1404