تغييرات يكسالۀ ميزان تنفس كل خاك، ميكروبي و ريشه در تودۀ آميختۀ راش- ممرز (مطالعۀ موردي: جنگل شصت‌كلاتۀ گرگان)

Annual variability of soil, microbial, and root respiration rates in a mixed oriental beech-hornbeam stand (Case study: Shast-Kalateh forest of Gorgan)

تنفس خاك كه سهم مهمي از تنفس بوم‌سازگان خشكي را به خود اختصاص مي‌دهد، اولين مسير بازگشت دي‌اكسيد كربن تثبيت‌شده در پوشش گياهي به اتمسفر است. اين پژوهش ضمن به‌كارگيري سيستم چمبر ديناميكي بسته و روش خروج ريشه، با هدف بررسي الگوي تغييرات ماهانه و فصليِ تنفس خاك و اجزاي آن (تنفس ميكروبي و ريشه) در يك تودۀ راش آميخته از جنگل‌هاي هيركاني طراحي شده است. به اين منظور، شش قطعه ‌نمونۀ 9 متر مربعي (3 × 3 متر) در روشنه‌هاي طبيعي 400 متر مربعي و منطقۀ زير تاج‌پوشش مجاور روشنه‌ها در جنگل شصت‌كلاتۀ گرگان مستقر شد. اندازه‌گيري ميزان تنفس خاك، تنفس ميكروبي و تنفس ريشه و ديگر عوامل محيطي طي يك سال (از مهر 1395 تا شهريور 1396) و به‌صورت ماهانه انجام گرفت. براساس اندازه‌گيري‌هاي يكساله، در تودۀ تحت بررسي، دامنۀ تغييرات تنفس خاك 81/4-66/0، تنفس ميكروبي 41/3-3/0 و تنفس ريشه 43/1-36/0 ميكرومول دي‌اكسيد كربن بر متر مربع در ثانيه بود. بيشترين مقادير تنفس خاك، ميكروبي و ريشه در فصل تابستان (به‌ترتيب 29/4، 86/2 و 34/1 ميكرومول دي‌اكسيد كربن بر متر مربع در ثانيه) و كمترينِ آنها در فصل زمستان (به‌ترتيب 94/0، 54/0 و 41/0 ميكرومول دي‌اكسيد كربن بر متر مربع در ثانيه) اندازه‌گيري شد. ميزان تنفس ميكروبي در قطعه ‌نمونۀ روشنه بيشتر از زير تاج‌پوشش بود، حال ‌آنكه تنفس ريشه در زير تاج‌پوشش بيشتر از روشنه بود. رابطۀ تنفس خاك و اجزاي آن با عوامل محيطي بيانگر همبستگي مثبت و معني‌دار ويژگي‌هاي زيستي خاك با دماي خاك و همبستگي منفي و معني‌دار با محتواي رطوبت خاك بود. تغييرات دما و رطوبت خاك سبب بروز تغيير در ويژگي‌هاي زيستي خاك و متعاقب آن خصوصيات شيميايي و حاصلخيزي خاك خواهد شد. از اين‌رو پيشنهاد مي‌شود كه در روشنه‌هاي مصنوعي با ابعاد مختلف نيز اندازه‌گيري ويژگي‌هاي زيستي انجام گيرد تا فرايند تغييرات خصوصيات خاك در روشنه مدلسازي شود.

Soil respiration is the first way to return the carbon dioxide fixed in the vegetation into the atmosphere and plays an important role in the respiration of terrestrial ecosystems. This study aims to investigate the monthly and seasonal variability of soil respiration and its components (microbial and root respiration) rates in a mixed oriental beech stand located at Hyrcanian forests using a dynamic closed chamber system and root exclusion method. A total number of six locations with an area of 400 square meters were selected randomly at the canopy gaps and its adjacent closed canopy at Shast-kalateh forest, Gorgan. One sample plot with an area of 9 square meters (3×3) was installed at each location. Soil, microbial, and root respiration rates and some environmental factors were monthly measured during one year (from October 2016 to September 2017). The amount of soil, microbial, and root CO2 efflux ranges were 0.66-4.81, 0.3-3.41, and 0.36-1.43 μmol m-2 s-1, respectively. The highest increase in the soil, microbial, and root respiration rates were in summer (4.29, 2.86 and 1.34 μmol m-2 s-1, respectively), while the lowest rates were observed in winter (0.94, 0.54 and 0.41 μmol m-2 s-1, respectively). We found that the microbial respiration rate in the canopy gaps was greater than that of the closed canopy, but the rate of root respiration under the closed canopy was higher. Soil respiration rate had a positive significant correlation with soil temperature but had a negative significant correlation with soil moisture content. Variation in soil moisture content and soil temperature could change the soil biological characteristics, consequently soil fertility, and chemical properties. Therefore, we suggest the measurement of soil biological properties in the artificial gap with different areas for modeling the process of soil characteristics changes in the gap.