عوامل موثر بر تنش خشکی درختان در جنگل‌های هیرکانی

مقدمه و هدف: پدیده خشکی ناشی از کمبود آب، پویایی جنگل‌ها را کاهش داده و پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که روند آن رو به افزایش است. واکنش جنگل‌ها به خشکسالی بسته به شرایط اقلیمی و ویژگی‌های محیطی متفاوت است. بنابراین، ارزیابی اندازۀ خشکی در جنگل‌ها گام نخست برای مدیریت این بحران است. استفاده از مدل‌های شبیه‌سازی مانند medfate می‌تواند به پیش‌بینی خشکی و برنامه‌ریزی اقدامات مدیریتی کمک کند. این پژوهش با هدف بررسی وضعیت خشکی در جنگل‌های شمال ایران انجام شده و به دنبال شناسایی عوامل موثر بر این پدیده است. متغیرهای ساختاری (ارتفاع، قطر، تراکم)، اقلیمی (دما، بارش)، توپوگرافی (شیب، جهت، ارتفاع) و خاکی (بافت خاک، اسیدیته، نیتروژن، کربن آلی) از جمله عوامل مورد بررسی هستند. تحلیل شاخص خشکی در جنگل‌های هیرکانی، اطلاعات ارزشمندی برای مدیریت منابع آب و اجرای راهبردهای حفاظتی ارائه می‌دهد. این یافته‌ها می‌توانند در پیش‌بینی آینده و تدوین استراتژی‌های سازگاری برای کاهش تاثیر تغییر اقلیم بر جنگل‌ها موثر باشند.مواد و روش‌ها: این پژوهش در کل سطح منطقه جنگل های هیرکانی شمال کشور انجام شد. برای این منظور از بانک داده های آماربرداری جنگل های شمال کشور استفاده شد (اطلاعات موجود شامل موقعیت جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، شیب و جهت، قطر و نوع گونه و ارتفاع درختان برای هر قطعه نمونه است). داده های هواشناسی شامل مقدار بارش و دما از پروژه power مربوط به سازمان ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده آمریکا (nasa power) تهیه شد. پس از تهیه داده ها، ابتدا تعداد در هکتار درختان و سپس سطح مقطع درختان نیز حساب شد. به منظور محاسبه ضریب خشکی از بسته نرم افزاری medfate در نرم افزار r استفاده شد. در نهایت تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از مدل خطی تعمیم یافته و روش ارزیابی متقابل در نرم افزار r و بسته caret انجام شد. در ادامه اهمیت نسبی متغیرهای اثرگذار روی ضریب خشکی محاسبه شد. در نهایت برای تهیه نقشه پهنه بندی ضریب خشکی در جنگل های شمال کشور، ابتدا واریوگرام در نرم افزار gs+ محاسبه شد، سپس با استفاده از روش کریجینگ معمولی نقشه تهیه و در نرم افزار arcgis ویرایش شد.یافته‌ها: به طور کلی بر اساس نتایج به دست آمده، مدل خطی تعمیم یافته ارزیابی بسیار مناسبی (57/0r2=، 06/0mae= و 08/0rmse=) برای پیش بینی مقدار شاخص خشکی داشت. نتایج بررسی نشان داد که متغیرهای شیب، تراکم جنگل، سطح مقطع، درصد شن و نیتروژن خاک و دما با ضریب خشکی رابطه مثبت و معنی دار داشتند. درحالی که متغیرهای ارتفاع از سطح دریا،  قطر برابرسینه، کربن آلی و مقدار بارش رابطه منفی و معنی دار با ضریب خشکی داشتند. نتایج بررسی اهمیت نسبی متغیرها نشان داد که متغیرهای تراکم جنگل، مقدار بارش و سطح مقطع درختان در هکتار مهم ترین عوامل موثر بر ضریب خشکی در جنگل های هیرکانی بود. نتایج مدل کریجینگ نشان داد که متغیر ضریب خشکی دارای ساختار مکانی قوی (64 درصد) است. همچنین نتایج ارزیابی مدل نیز نشان که مدل کریجینگ اریبی بسیار پایین و دقت بسیار مناسبی در برآورد مقدار ضریب خشکی به همراه داشت (85/0r2= ، 09/0mae=  و 01/0rmse= ). بر اساس نقشه پهنه بندی، قسمت های شرق جنگل هیرکانی ضریب خشکی بالاتری نسبت به مناطق غربی داشت.نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش نشان داد که تراکم درختان مهم‌ترین عامل در پیش‌بینی خشکی جنگل‌های هیرکانی است. در مناطق پرتراکم، رقابت برای منابع آبی افزایش می‌یابد و جذب آب بیشتر توسط درختان، رطوبت خاک را کاهش می‌دهد. همچنین، تبخیر و تعرق بالا و باران‌ربایی تاج پوشش موجب کاهش آب در دسترس گیاهان شده و خشکی را تشدید می‌کند. در شرق جنگل‌های هیرکانی، مقدار خشکی بیشتر به دلیل بارندگی کمتر و رطوبت پایین‌تر است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که اجرای برنامه‌های مدیریتی برای کاهش اثرات خشکی ضروری است. یکی از راهکارهای پیشنهادی، تنک کردن جنگل در مناطق حساس به خشکسالی است تا رقابت برای آب کاهش یابد. همچنین، شیب زمین تاثیر مهمی بر مقدار خشکی دارد و اجرای عملیات احیایی در این مناطق ضروری به نظر می‌رسد. یافته‌های پژوهش اهمیت پژوهش بیشتر درباره تاثیر خشکی بر تنوع زیستی، سلامت جنگل و چرخه‌های عناصر غذایی را نشان می‌دهد. این اطلاعات می‌توانند به توسعه راهبردهای حفاظتی و مدیریتی برای مقابله با خشکی در جنگل‌های شمال ایران کمک کنند.

factors affecting tree drought stress in hyrcanian forests

background and objective: drought, driven by water scarcity, disrupts forest dynamics, with projections indicating an upward trend. forest responses to drought vary based on climatic conditions and environmental factors, making it essential to assess drought severity as a first step toward effective management. simulation models like medfate offer valuable insights for predicting drought and informing management strategies. this study evaluates drought conditions in northern iran’s forests, aiming to identify key influencing factors. the analysis incorporates structural (tree height, diameter, and density), climatic (temperature and precipitation), topographic (slope, aspect, and elevation), and soil-related (texture, acidity, nitrogen, and organic carbon) variables. examining drought indices in the hyrcanian forests provides crucial information for water resource management and conservation planning. the findings can support long-term predictions and adaptive strategies to mitigate the impacts of climate change on these forests.material and methods: this research was conducted across the entire hyrcanian forest region in northern iran. data were sourced from the national forest inventory, covering variables such as geographic coordinates, elevation, slope, aspect, tree species, diameter, and height for each sample plot. meteorological data, including precipitation and temperature, were obtained from nasa’s power project. after data collection, tree density per hectare and basal area were calculated. the drought coefficient was estimated using the medfate package in r. generalized linear models (glm) and cross-validation with the caret package were used for data analysis, and the relative importance of drought-influencing variables was determined. to develop a drought severity zoning map, variogram analysis was conducted in gs+, followed by ordinary kriging for spatial interpolation, with final refinements in arcgis.results: the glm model demonstrated strong predictive performance for the drought index (r² = 0.57, mae = 0.06, rmse = 0.08). analysis revealed that the drought coefficient had a significant positive correlation with slope, forest density, basal area, sand percentage, soil nitrogen, and temperature. in contrast, elevation, diameter at breast height, organic carbon, and precipitation showed a significant negative correlation with drought severity. relative importance analysis identified forest density, precipitation, and basal area per hectare as the most influential variables. the kriging model confirmed a strong spatial structure (64%) for the drought coefficient. model validation indicated minimal bias and high accuracy in estimating drought severity (r² = 0.85, mae = 0.09, rmse = 0.01). the zoning map revealed that drought severity was higher in the eastern hyrcanian forests compared to the western regions.conclusion: this study highlights tree density as the most critical factor influencing drought severity in the hyrcanian forests. in high-density areas, intensified competition for water leads to greater uptake by trees, depleting soil moisture. additionally, increased evapotranspiration and canopy interception further reduce available water, exacerbating drought conditions. the eastern hyrcanian forests are particularly vulnerable due to lower precipitation and humidity levels. these findings emphasize the urgency of implementing targeted management strategies to mitigate drought effects. one recommended approach is selective thinning in drought-prone areas to alleviate water competition. additionally, slope plays a significant role in drought severity, underscoring the need for restoration efforts in highly affected regions. the study also underscores the importance of further research on drought’s impact on biodiversity, forest health, and nutrient cycling. the insights gained from this research can guide the development of conservation and management strategies to enhance forest resilience in northern iran.