بررسی تغییرات برخی ویژگی‌ های شیمیایی و زیستی خاک پس از آتش‎ سوزی در جنگل‌ های زاگرس (مطالعه موردی: گهواره- کرمانشاه)

مقدمه و هدف: آتش ‌سوزی جنگل در تمام اکوسیستم‌های جهان بسیار رایج است. هم روی پوشش گیاهی و هم خاک تاثیر می‌گذارد. همچنین در حفظ تنوع و ثبات اکوسیستم‎ها مفید است. اثر آتش‌سوزی جنگل بر خاک جنگل بسیار پیچیده است. آتش‌سوزی بر مواد آلی خاک، عناصر ماکرو و ریز مغذی، خواص فیزیکی خاک مانند بافت، رنگ، ph، تراکم ظاهری و همچنین جامعه میکروبی خاک تاثیر می‌گذارد. خاک پس از وقوع آتش‎سوزی می‎تواند تغییرات بلندمدت، میان‌مدت و کوتاه‌مدتی را تجربه کند؛ که این تغییرات بسته به نوع ویژگی‌های خاک، شرایط آب و هوایی، مدت، شدت و فراوانی آتش‎سوزی متفاوت است. جنگل‌های زاگرس که بیشتر شاخه‎زاد هستند از خطر آتش‌سوزی در امان نبوده و آتش به‌طور مداوم این جنگل‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با توجه به اینکه پایداری طولانی‌مدت این جنگل‌ها وابسته به حفظ کیفیت خاک است، بررسی اثرات آتش بر خصوصیات خاک بسیار مهم است. این مطالعه جهت بررسی اثر آتش‎سوزی بر تغییرات ویژگی‌های شیمیایی و زیستی جنگل‌های زاگرس در استان کرمانشاه، شهرستان گهواره در منطقه لرینی انجام شد. مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه بخشی از جنگل‌های زاگرس در استان کرمانشاه، شهرستان گهواره، منطقه لرینی با طول جغرافیایی 34 درجه، 10 دقیقه و 35 ثانیه و عرض جغرافیایی 46 درجه، 34 دقیقه و 28 ثانیه که ارتفاع آن از سطح دریا به‌طور متوسط 1468 متر بود. این بررسی در سال 1400 انجام شد و آتش‌سوزی‌های متعددی قبل از آن در وسعت‌های متفاوت در منطقه رخ‌داده است. برای نمونه‎برداری از خاک، نقاط با اندازه‎گیری به‌وسیله متر بر روی ردیف‎ها مشخص شد و به‌صورت منظم و با فواصل زمانی مشخص در ماه‎های مهر، آذر، بهمن، فروردین و خرداد، نمونه‎برداری از خاک صورت گرفت. فاصله نمونه‎ها در هر ردیف 20 متر و فاصله ردیف‎ها از هم 50 متر بود به‌گونه‌ای که 3 ردیف در منطقه سوخته و 3 ردیف در منطقه شاهد (نسوخته) مشخص شدند. برخی از ویژگی‌های خاک مانند، ph و هدایت الکتریکی، کربن آلی، فسفر قابل‌جذب، تنفس خاک، کربن زیست‎توده میکروبی، تنفس برانگیخته با سوبسترا و کسر متابولیک در نمونه‎های خاک اندازه‎گیری شدند. داده‌ها با نرم‌افزار sas 9.4 مورد تجزیه واریانس قرار گرفت و مقایسه میانگین‌ها با آزمون دانکن در سطح احتمال خطا 1 و 5 درصد بررسی شدند. یافته‌ها: ph خاک با گذشت زمان و کاهش دمای هوا در زیر تاج (نسوخته و سوخته) و بیرون تاج نسوخته کاهش یافت و پس از گذر از فصل سرما ph خاک در این سه محل روند صعودی داشت. دامنه ph خاک از مهر ماه تا خرداد ماه در هر 4 تیمار از 7/31 تا 7/66 متغیر بود. نتایج تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که اثرات ساده آتش‌سوزی و محل نمونه‌برداری و اثرات متقابل تیمارها تاثیری بر مقدار هدایت الکتریکی خاک در ماه‌های مختلف نمونه‌برداری نداشت. با وقوع آتش‎سوزی میزان فسفر قابل جذب افزایش یافت. بیشترین مقدار فسفر قابل جذب در زیر و بیرون تاج سوخته و کمترین میزان آن در زیر و بیرون تاج شاهد بود. همچنین دامنه تغییرات کربن آلی بیانگر این است که با گذشت زمان در هر 4 تیمار، کربن آلی خاک افزایش یافته است. بیشترین افزایش در زیر تاج سوخته (1/51 درصد) و کمترین میزان آن نیز در زیر تاج شاهد (نسوخته) مشاهده شد. با بررسی روند تغییرات مشاهده می‌شود تنفس پایه خاک در ابتدای آتش‌سوزی بالا بوده ولی به‌مرور کاهش پیدا می‌کند و سپس در ماه‌های آخر نمونه‌برداری از مقدار اولیه نیز بیشتر شده است. در این پژوهش علی‎رغم بروز آتش‎سوزی و تاثیر منفی بر کربن آلی خاک مقدار تنفس پایه در خاک مناطق سوخته بیشتر از مناطق سوخته نشده است. نتایج نشان داد با گذشت زمان و کاهش دما مقدار تنفس ناشی از سوبسترا در زیر و خارج تاج (سوخته و شاهد) کاهش می‎یابد. در ابتدای نمونه‎برداری زیر تاج سوخته نشده بیشترین میزان تنفس ناشی از سوبسترا (562 میلی‎گرم کربن بر کیلوگرم) و بیرون تاج سوخته کمترین مقدار (513/11 میلی‎گرم کربن بر کیلوگرم) را به‎خود اختصاص داد. با گذشت زمان و کاهش دما مقدار تنفس ناشی از سوبسترا در زیر و خارج تاج (سوخته و شاهد) کاهش می‎یابد. با توجه به نتایج تجزیه واریانس داده‌ها اثرات متقابل آتش‌سوزی و محل نمونه‌برداری بر کسر متابولیکی خاک معنی‌دار شد البته معنی‌داری اثرات متقابل بر کسر متابولیکی در بهمن و خرداد ماه مشاهده نشد. بیشترین مقدار کسر متابولیک در زیر تاج نسوخته (0/94 میلی‌گرم کربن بر میلی‌گرم کربن زیست‌توده در روز) و کمترین مقدار آن در بیرون تاج سوخته نشده (0/26 میلی‌گرم کربن بر میلی‌گرم کربن زیست‌توده در روز) اندازه‎گیری شد. با گذشت زمان و کاهش دما میزان این پارامتر در تیمار زیر تاج منطقه سوخته نشده کاهش و در سه تیمار زیر و بیرون تاج سوخته و بیرون تاج سوخته نشده، افزایش یافت. در پایان دوره بیشترین مقدار کسر متابولیک در زیر تاج منطقه سوخته شده (0/72 میلی‌گرم کربن بر میلی‌گرم کربن زیست‌توده در روز) و کمترین مقدار آن در بیرون تاج منطقه سوخته شده (0/59 میلی‌گرم کربن بر میلی‌گرم کربن زیست‌توده در روز) اندازه‎گیری شد. نتیجه‌گیری: نتایج ‌نشان‌ داد ‌آتش‌‎سوزی‌ در هر دو محل زیر تاج و خارج تاج سطحی بوده و تاثیر چندانی بر ویژگی‌های شیمیایی و زیستی خاک نداشته است. ازاین‌رو در شاخص‎هایی چون کربن آلی و هدایت الکتریکی خاک تغییر قابل‌توجهی دیده نشد و آتش‎سوزی تنها موجب افزایش فسفر در مناطق سوخته نسبت به شاهد شد. به‎دلیل رخ‎داد آتش‎سوزی سطحی، احتراق موجب افزایش چشمگیری در شاخص‎های زیستی نشد. 

analysis of changes in soil chemical and biological characteristics after fire in zagros forests (case study: gahvareh, kermanshah)

background: forest fire is very common in all ecosystems of the world that affects both vegetation and soil and is also helpful in maintaining the diversity and stability of ecosystems. the effect of forest fires and prescribed fires on forest soil is very complex. it affects the organic matter, macro and micronutrients, and physical properties of soil, such as texture, color, ph, and bulk density, as well as soil biota. fire is a natural factor in the forest that temporarily reduces the vegetation on the soil surface. after a fire, the soil can experience long-term, medium-term, and short-term changes, which are different depending on the type of soil characteristics, weather conditions, duration, intensity, and frequency of the fire. the zagros forest ecosystem is generally in the coppice form, and these forests are not safe from fire, which constantly affects them. considering that the long-term stability of these forests depends on maintaining the soil quality, it is essential to investigate the effects of fire on soil properties. this study aimed to investigate the effect of fire on zagros forests in kermanshah province, gahvareh city in the lerini region.methods: the studied area is a part of zagros forests in kermanshah province, gahvareh city, the lerini region located at 34° 10’ 35″ e and 46° 34’ 28″ n, with an average height of 1468 m above sea level. in this research, the points were determined by measuring with a meter on transects, and they were sampled regularly in specific time intervals (october, november, february, april, and june). the distance between the samples in each row was 20 m and the distance between the rows was 50 m, and three rows were determined in each of the burnt and control areas. some soil characteristics, such as ph, electrical conductivity (ec), organic carbon, absorbable phosphorus, soil respiration, microbial biomass carbon, substrate-induced respiration, and metabolic quotient, were measured in soil samples. the effect of the treatments on all measured variables was investigated by the two-way anova. means were compared by duncan’s multiple range test (dmrt). data were analyzed using the windows version of sas (version 9.4, sas institute inc., cary, nc).results: the soil ph decreased with the passage of time and a decrease in air temperature under the crown (unburnt and burned) and outside the unburnt crown. an upward trend in the ph of the soil in these three places occurred after the cold season. the soil ph ranged from 7.31 to 7.66 in all treatments from october to june.