Search

سابقه و هدف: تنفس خاک انتشار دی‌اکسید کربن از سطح خاک است که چرخه‌ی کربن اولیه در اکوسیستم‌ها را کنترل می‌کند. اخیراً تنفس خاک به یک فرآیند اکولوژیکی مهم در تعادل جهانی کربن تبدیل شده است و تأثیر مهمی بر تغییرات آب و هوای جهانی دارد. اندازه‌گیری تنفس خاک برای تعیین کمیت شار دی‌اکسید کربن از خاک به اتمسفر مهم است. در جنگل‌های ایران هنوز بر روند نرخ تنفس خاک در ساعات مختلف روز مطالعهای صورت نگرفته است و این بر جنبه‌ی نوآوری این تحقیق تاکید دارد. هدف از این مطالعه مقایسه میزان تنفس خاک در ساعت مختلف روز بین پنج نوع تیپ جنگلی (Pure Quercus infectoria)، (Quercus libani- Quercus infectoria)، (Pure Quercus libani)، (Quercusinfectoria-Quercus libani)، (Quercus libani- Quercus brantii- Quercus infectoria) در چهار فصل سال (بهار، تابستان، پاییز و زمستان) و شناسایی تأثیر عوامل محیطی (دما و رطوبت) بود. همچنین برای تاثیر دما و رطوبت روی تنفس خاک از مدل های مختلف و برای میزان همبستگی بین تنفس و ویژگی‌های شیمیایی خاک از ضریب همبستگی استفاده شد.مواد و روش‌ها: پنج تیپ جنگلی غالب منطقه پس از جنگل گردشی و مرور منابع انتخاب شدند و در هر تیپ قطعه نمونه‌هایی به ابعاد 20×20 مترمربع (به طوری که نماینده تیپ مورد نظر باشد) انتخاب شدند. جهت اندازه‌گیری تنفس خاک 8 لوله PVC با اندازه و قطر مشخص در عمق 5 سانتی‌متری خاک در قطعه نمونه‌ی انتخابی نصب و با استفاده از روش اندرسون در ساعات مختلف روز اندازه‌گیری شد. دما و رطوبت خاک به ترتیب با دماسنج و دستگاه TDR هم‌زمان با اندازه‌گیری تنفس خاک ثبت گردید. جهت انجام آزمایش‌های شیمیایی 5 نمونه خاک از هر تیپ در فصل رشد برداشت و به آزمایشگاه انتقال یافت.یافته‌ها: بیشترین مقدار تنفس خاک در طول روز در ساعت 14 بعدازظهر مشاهده شد، همچنین تیپ Pure Libani بیشترین نرخ تنفس خاک را با میانگین 3550/0 میلی‌گرم کربن در سانتی‌متر مربع در روز برای کل سال نشان داد، اما این مقدار بین تیپ‌های مختلف معنی‌دار نبود. بیشترین همبستگی تنفس خاک با دما و رطوبت در تیپ Libani- Infectoria مشاهده و رطوبت نسبت به دمای خاک همبستگی بیشتری را نشان داد. فصل بهار بیشترین مقدار تنفس خاک را به دلیل حد بهینه دما و رطوبت نشان داد. در بررسی مدل‌های برازش شده تنفس خاک، مدل نمایی در کل نسبت به مدل خطی برازش بهتری نسبت با داده‌های اندازه‌گیری شده نشان داد. در نهایت نیز تنفس با ویژگی‌های شیمیایی خاک همبستگی زیادی را نشان نداد.نتیجه‌گیری: طبق نتایج بدست آمده از این تحقیق، در طول بهار و تابستان تغییرات روزانه تنفس خاک در بعدازظهر به طور چشمگیری بیشتر از زمان‌های دیگر بود و تنفس خاک برای تیپ Pure Libani بیشترین مقدار بود. مطالعه ما همچنین نشان داد که گونه‌های جنگلی می‌توانند بر فسفر وpH خاک تاثیرگذار باشند. همچنین بیشترین ضریب همبستگی تنفس با عناصر اقلیمی و مشخصه‌های شیمیایی خاک به ترتیب با رطوبت و نیتروژن آلی خاک مشاهده شد. یافته‌های ما نشان داد که ترکیبی از ویژگی‌های شیمیایی خاک به جای یک عامل واحد، هم‌راستا با عوامل دما و رطوبت در ساعات و فصول مختلف ممکن است تغییرات تنفس خاک را تعیین کنند و در نهایت تاثیر تیپ‌های مختلف بر مقدار تنفس خاک سبب اختلافات ناچیزی گردید اما در تیپ‌های مختلف بلوط جنگل‌های آرمرده نمی‌تواند معنی‌دار باشد، اگرچه این یافته‌ها به رفع برخی شکاف‌ها در مطالعه تنفس خاک در اکوسیستم‌های جنگلی مختلف تحت شرایط آب‌و‌هوایی فعلی کمک می‌کنند، بااین‌حال، نرخ تنفس خاک در رابطه با تاثیر گونه‌های مختلف در قالب تیپ جنگلی در بیوم‌های متفاوت هنوز هم به طور دقیق مشخص نیست. بنابراین، تحقیقات بیشتر باید بر روی عوامل محرک تنفس اتوتروف و تنفس هتروتروف و بر واکنش میکروارگانیسم‌ها به تغییرات آب و هوایی متمرکز شود.

1-Introduction Carbon dioxide emissions caused by human activities, industrial activities and other sources are increasing day by day. The increase of this gas as an important greenhouse gas can cause fundamental changes in global temperature and climate change. Soil respiration is one of the main natural ways of releasing carbon dioxide into the atmosphere in terrestrial ecosystems, and by studying it, one can gain a lot of knowledge about the global carbon cycle. Tree species can influence soil microbial respiration by affecting biogeochemical processes through the amount of litterfall. On the other hand, the different directions of the trees, due to the changes in the radiation angle, which affects the amount of moisture and temperature, probably cause different responses of soil microbial respiration. 2-Methodology In this research, spatial changes of soil microbial respiration by integrating geographical aspects (north, west, east, south) and five different distances (0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5 meters) from the tree trunk for the study of soil microbial respiration in three different oak species (Quercus infectoria Oliv., Quercus brantii Lindl. and Quercus libani Oliv.) were carried out in Baneh, Armardeh forests. Three oak trees were selected in the types with the dominant percentage of the desired species (almost identical in terms of height, diameter at breast and canopy). Soil microbial respiration was recorded using Anderson method and moisture in the laboratory and the temperature of the soil were also recorded at the same time sampling at the sample site (soil samples were taken from a depth of 0-10 cm). One-way analysis of variance and Tukey's test were used to check the significance of the difference in the measured characteristics between different oak species. 3-Results: The results showed that there was no significant difference in the parameters of microbial respiration and moisture between the different aspects of each of the different oak species. The results of soil temperature also showed a significant difference in Quercus brantii species between different aspects, and no significant difference was observed in Quercus infectoria and Quercus libani species. On the other hand, there were significant differences between different distances from the trunk. Also, the results of comparing the average soil microbial respiration between different species were not significant, but the results of comparing the average between different oak species at different distances showed differences between the three species. The main environmental factors in this study included soil temperature and soil moisture, which were significantly affected by spatial heterogeneity. The average soil temperature related to Quercus brantii species had a significant difference in different aspects, which could be due to the difference in the intensity of lighting during the day and the aspects of the sunlight and the change of shade over time. There was a difference in soil temperature at different distances in all three species, and this could be due to the low canopy density of the Zagros forests. 4-Discussion & Conclusions Single trees affect the substrates on which they grow and may leave their traces on the soil through the influence of the canopy and roots. The "single-tree influence" concept envisions the soil landscape as a mosaic of small patches that are spatially and genetically linked to individual trees. There are two aspects to this concept: first, within the circle of influence of each tree, soil properties vary predictably in relation to distance from the trunk and crown edge, and second, at any location relative to the trunk and crown, the degree of feature development varies as well. Soil properties are different among tree species. In other words, the organic matter produced by any tree species is different and the related grass cover contains different proportions of nutrients, lignin and secondary metabolites, which determine the quality of organic matter and the rate of decomposition. This study also showed that the spatial heterogeneity in soil temperature and moisture content may be intrinsic mechanisms that drive differences in soil microbial respiration. These findings can deepen our understanding of changes in microbial respiration and soil respiration and clarify the ecological role of different species for us. [ABSTRACT FROM AUTHOR]