اثر تغییرات مشخصه‎ های کمی ساختار توده ‎های جنگلی بر روی شاخص سطح برگ در جنگل‎ های هیرکانی، استان گلستان

مقدمه و هدف: شاخص سطح برگ در بین شاخص‎های ساختاری توده، به‎عنوان یک متغیر کلیدی در وضعیت اکوسیستم‎های جنگلی می‎باشد این شاخص از مهم‎ترین شاخص‎های ساختاری جنگل است که در فرآیندهای تبخیر و تعرق و پایش رشد درختان نقش مهمی دارد. نقش شاخص سطح برگ در بررسی تغییرات مشخصه‎های کمی ساختار توده‎های جنگلی بسیار مهم است. ارتباط کلی بین شاخص سطح برگ با مشخصه‎های کمی توده وجود دارد. سطح برگ هر درخت می‎تواند با استفاده از معادلات آلومتریک مشخصه‎های کمی برآورد شود. این پژوهش اثر تغییرات مشخصه‎های کمی حجم در هکتار، تعداد در هکتار، رویه زمینی در هکتار، مساحت تاج در هکتار، حجم تاج در هکتار و میانگین قطر و ارتفاع بر شاخص سطح برگ و تهیه معادلات آلومتریک آن‎ها در جنگل‎های پهن‎برگ استان گلستان را مورد ارزیابی قرار می‎دهد. مواد و روش‎ها: در این مطالعه جهت برداشت اطلاعات زمینی شاخص سطح برگ 227 قطعه‌نمونه دایره‎ای شکل به مساحت 1000 مترمربع با روش نمونه‌برداری سیستماتیک و شبکه 100×100 متر در پنج رویشگاه از غرب به شرق (کردکوی، شصت کلاته، زرین گل، سرخداری و لوه) پیاده شد. در مرکز هر قطعه‌نمونه تله برداشت برگ با ابعاد 60×60 سانتی‎متر برای اندازه‎گیری شاخص سطح برگ استفاده شد. مرکز جغرافیایی هر قطعه‌نمونه با استفاده از دستگاه سیستم موقعیت‌یاب جهانی تفاضلی ثبت شد. در هر قطعه‎نمونه نوع گونه، قطر برابرسینۀ بیشتر از 12/5 سانتی‌متر، ارتفاع درختان،  قطر بزرگ و قطر کوچک تاج اندازه‌گیری شد سپس حجم در هکتار، تعداد در هکتار، رویه زمینی در هکتار، مساحت تاج در هکتار، حجم تاج در هکتار و میانگین قطر و ارتفاع واقع در هر قطعه‌نمونه محاسبه شد. برای محاسبه شاخص سطح برگ ابتدا لازم است سطح ویژه برگ تمامی گونه‎ها در منطقه مورد مطالعه اندازه‎گیری شود. برای محاسبه شاخص سطح برگ نیز از هرگونه‌ی درختی در هر رویشگاه 20 درخت و از هر درخت پنج نمونه برگ در چهار جهت جغرافیایی جدا شد. در پنج رویشگاه در مجموع بیش از15000 نمونه برگ آنالیز و اسکن شد. مساحت هر برگ با استفاده از نرم‌افزار imagej اندازه‌گیری شد. وزن‌تر و خشک و مساحت سطح به‌طور هم‌زمان با استفاده از ترازوی دیجیتالی با دقت 0/01 اندازه‌گیری و سپس با اسکنر با وضوح بالا اسکن شد. برگ‎ها پس از اسکن در دمای 72 درجه سانتی‌گراد به‎مدت 48 ساعت در آون خشک شدند و وزن خشک آن‌ها توزین شدند. جهت بررسی روابط بین شاخص سطح برگ و مشخصه‎های ساختاری توده از مدل‎های غیرخطی رشنال فانکشن، گوسین، هایپر بولیک، هیت کاپاسیتی و نمایی استفاده شد. یافته‎ها: نتایج آنالیز آماره‎های توصیفی نشان داد که میزان حداقل، حداکثر، میانگین و انحراف معیار شاخص سطح برگ برای 227 قطعه‌نمونه به‎ترتیب (1/86، 13/45، 6/33 و 2/33) محاسبه شد. نتایج آنالیز آماره‎های توصیفی همچنین نشان داد که میانگین و انحراف معیار برای مشخصه‎های حجم در هکتار، تعداد در هکتار، رویه زمینی در هکتار، مساحت تاج در هکتار، حجم تاج در هکتار و میانگین قطر و ارتفاع نیز به‎ترتیب (298/96 و 205/18)، (24/05 و 12/82)، (24/05 و 12/82)، (148/51و 155/54)، (781/2 و 95/05)، (36/41 و 9/97) و (25/81و 4/93) محاسبه شد. نتایج بررسی روابط بین شاخص سطح برگ با مشخصه‎های کمی حجم در هکتار، تعداد در هکتار، رویه زمینی در هکتار، مساحت تاج در هکتار، حجم تاج در هکتار و میانگین قطر و ارتفاع میزان ضرایب تبین را بین (0/96 - 0/36r^2 =) و میزان میانگین مربعات خطا را بین (2/06- 0/48= mse) نشان داد. نتایج همچنین نشان داد که در بین مشخصه‎های کمی بررسی شده، مشخصه‎های کمی میانگین ارتفاع، حجم تاج در هکتار و حجم در هکتار بیشترین ضریب تبیین (0/96- 0/9r^2 =) و میانگین مربعات خطا (0/56 – 0/48 = mse) محاسبه شد. با مدل‎های آلومتریک گوسین، ریچارد و هیت کاپاسیتی و مشخصه تعداد در هکتار با مدل آلومتریک گوسین کمترین میزان ضریب تبیین (0/36r^2 =) و میانگین مربعات خطا (2/06 = mse) را در بررسی با شاخص سطح برگ داشتند. نتایج همچنین نشان داد که برای مشخصه‎های حجم تاج در هکتار تا 400 متر مکعب سیر تغییرات شاخص سطح برگ زیاد و سپس بعد از آن سیر یکنواختی دارد. برای مشخصه میانگین ارتفاع تا 40 متر سیر تغییرات شاخص سطح برگ زیاد می‎باشد. برای مشخصه حجم در هکتار نیز تا 800 متر مکعب شاخص سطح برگ با سیر صعودی افزایش می‎یابد و سپس بعد از آن تا 1200 متر مکعب سیر یکنواخت و حتی نزولی دارد. نتیجه‎گیری: نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده شد که سه مشخصه کمی حجم تاج در هکتار، میانگین ارتفاع و حجم در هکتار بیشترین تاثیر را بر روی تغییرات شاخص سطح برگ دارند و این سه مشخصه بهتر می‎توانند شاخص سطح برگ را تبیین کنند. با استفاده از این سه مشخصه حجم تاج در هکتار، میانگین ارتفاع و حجم در هکتار می‎توان شاخص سطح برگ را برآورد نمود. نتایج همچنین نشان داد که بر اساس مشخصه‎های مشخصه حجم تاج در هکتار، میانگین ارتفاع و حجم در هکتار می‎توان شاخص سطح برگ را در مقیاس وسیع تبیین کرد و نتایج برآوردی را می‎توان در مدل‎های اقلیمی و تدوین سیاست‌های مناسب تغییرات اقلیمی مورد بررسی قرار داد. 

the effects of changes in the forest structure’s quantitative traits on the leaf area index in hyrcanian forests, golestan province

background: the leaf area index (lai) is one of the structural indices of forests and a key variable in the state of forest ecosystems. this index is one of the major structural indices of forests that plays an important role in the processes of evaporation and transpiration and in monitoring the growth of trees. the role of lai is very important in the changes in the structural quantitative characteristics of forest stands. there is a general relationship between the lai and the quantitative characteristics of the mass. the leaf area of each tree can be estimated using allometric equations of quantitative characteristics. this research focuses on the effects of changes in the quantitative characteristics, such as tree density (n.ha-1), basal area (m2.ha-1), volume (m3.ha-1), mean height (m), mean diameter at breast height (dbh, cm), crown area (m2.ha-1), and crown volume (m3.ha-1) on the lai and preparation of their allometric equations in the broadleaf forests of golestan province.methods: to collect ground information on lai, 227 circular sample plots with an area of 1000 m2 with a systematic sampling method and a 100 × 100 m grid were dismounted in five habitats from west to east (kordkoy, shasat kalathe, zarrin, gol, sorkhdari, and loveh). in the center of each sample plot, the lai was measured using a leaf harvesting trap with dimensions of 60 × 60 cm. the geographic center of each sample was recorded using a differential global positioning system device. the species type, breast diameter greater than 12.5 cm, the height of trees, large diameter, and small crown diameter are measured, then as tree density (n.ha-1), basal area (m2.ha-1), volume (m3.ha-1), mean height (m), mean dbh (cm), crown area (m2.ha-1), and crown volume (m3.ha-1) located in each sample plot were calculated in each plot. to calculate the lai, it is first necessary to measure the specific leaf area of all species in the study area. to calculate the lai, 20 trees were separated from each tree in each habitat and five leaf samples were separated from each tree in four geographical directions. in total, more than 15,000 leaf samples were analyzed and scanned in five habitats. the area of each leaf was measured using imagej software. the wet and dry weight and surface area were measured simultaneously using a digital scale with an accuracy of 0.01 and then scanned with a high-resolution scanner. after scanning, the leaves were dried in an oven at 72 °c for 48 hours to obtain their dry weights. non-linear rational function, gaussian, hyperbolic, heat capacity, and exponential models were used to investigate the relationship between lai and the structural