تغییرات روزانه و فصلی تنفس خاک تحت تاثیر فاکتورهای دما و رطوبت در تیپ های مختلف بلوط

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 تاثیر 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 مطالعه ای 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 تاثیر عوامل محیطی (دما و رطوبت) بود. هم چنین 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 بیش ترین نرخ تنفس خاک را با میانگین 0/3550 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 بیش تری 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 پژوهش، 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 هم چنین نشان داد که گونه‌های جنگلی می‌توانند بر فسفر وph خاک تاثیرگذار باشند. هم چنین 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.

daily and seasonal changes of soil respiration under the influence of temperature and moisture factors in different types of oak

background and objectives: soil respiration is the emission of carbon dioxide from soil surfaces that controls the primary carbon cycle in ecosystems. recently, soil respiration has become an important ecological process in the global carbon balance and has an important impact on global climate change. measuring soil respiration is important for quantifying the flux of co2 from soils to the atmosphere. in the forests of iran, no study has been conducted on the process of soil respiration at different times of the day and night, which underlines the innovative aspect of this study. the aim of this study was to compare soil respiration rates at different times of the day between five forest types (pure quercus infectoria), (quercus infectoria-quercus libani), (pure quercus libani), (quercus libani- quercus brantii- quercus infectoria) and (quercus libani- quercus infectoria) in the four seasons of the year (i.e., spring, summer, autumn, and winter) and to identify the effect of environmental factors (i.e., temperature and moisture) that cause changes in soil respiration rates using different models. in addition, the correlation between respiration rates and soil chemical properties was analyzed. materials and methods: five dominant forest types were selected and sample plots of 20×20 meters were delineated within each forest type. in order to measure soil respiration, 8 pvc pipes of specific size and diameter were installed at a depth of 5 cm in the selected sample piece and measured using anderson's method at different times of the day. soil temperature and soil moisture were measured with a thermometer and a tdr device, respectively, simultaneously with soil respiration measurement. in order to perform chemical tests, 5 soil samples of each type were taken during the growing season and transferred to the laboratory. results: the greatest amount of soil respiration was observed at 2:00 p.m., the pure libani type also showed the highest soil respiration rate with an average of 0.3550 mg carbon cm-1 per day for the whole year, but this value was not statistically significant between different forest types. the highest correlation coefficient between soil respiration rates, temperature and moisture found in the libani-infectoria type with a higher value for soil moisture than soil temperature. spring showed the highest amount of soil respiration due to optimum temperature and moisture. looking at the fitted models of soil respiration, the exponential model showed a better fit than the linear model to the measured data. finally, respiration did not show a significant correlation with soil chemical properties. conclusion: according to the results, in spring and summer, the daily changes in soil respiration in the afternoon were significantly higher than at other times, and the soil respiration was the highest value for the pure libani type. our study also showed that forest species can affect soil phosphorus and ph. the highest correlation coefficient of soil respiration with climatic elements and soil chemical properties was observed with soil moisture and organic nitrogen, respectively. our findings showed that a combination of soil chemical properties rather than a single factor, together with temperature and moisture factors at different times and seasons, can determine changes in soil respiration. finally, the effect of different forest types on the soil respiration rate caused slight differences, but it cannot be significant in different oak types of armardeh forests. although these findings help to fill out the gaps in the study of soil respiration in different forest types under current climate conditions. the rate of soil respiration in relation to the effect of different species is not yet precisely known. therefore, further study should focus on factors driving autotrophic respiration and heterotrophic respiration and the response of microorganisms to climate change.