تغییر الگوی مکانی تاج بارش توده‌ های طبیعی و دست کاشت در جنگل ‌های زاگرس (مطالعه موردی: پارک جنگلی چغاسبز ایلام)

مقدمه: در اکوسیستم های جنگلی، تاج بارش به عنوان یکی از اجزای اصلی چرخه هیدرولوژیکی دارای تغییرات مکانی است که به آن کمتر توجه شده است. توزیع مجدد باران در زیر تاج پوشش جنگل باعث ایجاد الگوهای تاج بارش می شود که تغییرات مکانی زیادی را به همراه دارد و از این نظر بین اکوسیستم های جنگلی مختلف، تفاوت وجود دارد. جنگل‌ها تاثیر مهمی بر بیلان آبی ناحیه رویشی زاگرس دارد. از طرف دیگر، نظر به انجام جنگل‌کاری با گونه‌های مختلف بومی و غیر بومی و ارجحیت بیشتر گونه‌های سریع‌الرشد به خصوص در سال‌های اخیر، لازم است اثر این جنگلکاری‌ها در مقایسه با توده‌های طبیعی بر باران و اجزای آن به عنوان یکی از عوامل مهم موثر بر چرخه آب بررسی شود. هدف از این مطالعه، برآورد تغییرپذیری مکانی تاج بارش در توده طبیعی شاخه زاد بلوط ایرانی (quercus brantii) و جنگل‌کاری های کاج تهران (pinus eldarica) و سرو نقره ای (cupressus arizonica) در ناحیه نیمه‌خشک زاگرس (پارک جنگلی چغاسبز، شهرستان ایلام) با استفاده از زمین آمار است.مواد و روش‌ ها: این مطالعه در پارک جنگلی چغاسبز در استان ایلام انجام شد. در این مطالعه، مقدار اجزای باران شامل تاج بارش و ساقاب در توده های بلوط ایرانی، کاج تهران و سرو نقره‌ای اندازه گیری شدند. میزان بارندگی کل توسط پنج عدد جمع آوری کننده باران که در فضای باز (خارج از تاج پوشش) مجاور توده های مورد بررسی نصب شده بودند، اندازه‌گیری شد. اندازه گیری تاج بارش به وسیله 27 عدد جمع آوری کننده در توده بلوط ایرانی و 36 عدد جمع‌آوری کننده در هر کدام از توده های کاج تهران و سرو نقره ای انجام شد. به منظور کاهش میزان خطا در اندازه گیری تاج بارش در سطح توده چهار عدد از جمع آوری کننده ها بعد از هر پنج رخداد باران، جابه جا و در موقعیت دیگر در زیر تاج پوشش توده به صورت تصادفی قرار داده شدند. سایر جمع آوری کننده ها در کل دورۀ مطالعه در نقاط ثابت قرار داشتند. با تغییر مکان برخی از باران سنج ها بعد از هر باراندگی، تعداد نمونه ها افزایش و خطای اندازه گیری تاج بارش تقلیل پیدا می کند. از روش زمین آمار برای بررسی الگوهای مکانی و چگونگی توزیع تاج بارش استفاده شد. آنالیزهای آماری در محیط نرم افزار gs+ (version 5.1.1) انجام گرفت.نتایج و بحث: در طول دوره مطالعه، تعداد 20 رخداد بارندگی اندازه‌گیری شد. مجموع و متوسط رخدادهای باران در طول دوره مطالعه به ترتیب 258.2 میلی متر و 12.91 میلی متر به دست آمد. میانگین عمق تاج بارش برای بلوط ایرانی، کاج تهران و سرو نقره ای به ترتیب 207.32، 129.21 و 152.47 میلی متر محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که درصد تاج بارش بلوط ایرانی، بیشتر از گونه های کاج تهران و سرو نقره ای است. میانگین شاخص سطح برگ (lai) (درصد ضریب تغییرات) و درصد روشنه تاج پوشش (درصد ضریب تغییرات) توده های مورد مطالعه به ترتیب برای توده بلوط ایرانی 1.4 مترمربع/مترمربع (53 درصد) و 43.85 درصد (46.14 درصد)، کاج تهران 1.04 مترمربع/مترمربع (88.78 درصد) و 57.04 درصد ( 46.26 درصد) و توده سرو نقره ای 1.2 مترمربع/مترمربع ( 80.78 درصد) و 54.71 درصد (52.47 درصد) برآورد شد. تجزیه‌وتحلیل الگوی مکانی تاج بارش با استفاده از آنالیز واریوگرام نشان داد که تاج بارش در زیر تاج پوشش دو توده بلوط ایرانی (0.021= rss، 0.001= c0 و 0.51=r2) و سرو نقره ای (0.0~ rss، 0.125= c0 و 0.92=r2) همسانگرد با ساختار مکانی قوی و در زیر تاج پوشش کاج تهران (0.102= rss، 0.54= c0 و 0.66=r2) ناهمسانگرد با ساختار مکانی متوسط است. مناسب ترین مدل واریوگرامی برازش داده شده برای توده بلوط ایرانی، کاج تهران و سرونقره ای به ترتیب از نوع نمایی، خطی و کروی بود.نتیجه‌ گیری: بر این اساس، محدوده پیوستگی مکانی تاج بارش در توده کاج تهران 10.8 متر، سرو نقره ای 8 متر و در توده بلوط ایرانی 2.4 متر برآورد شد. مرور منابع نشان می‌دهد که نوع جنگل، تراکم درختان و زیست توده می‌تواند بر تغییر مکانی و ساختار همبستگی تاج بارش تاثیر بگذارد؛ بنابراین، در نظر گرفتن ویژگی های خاص نوع جنگل هنگام مطالعه الگوهای مکانی تاج بارش و پیامدهای اکولوژیکی آنها مهم است. تحقیقات بیشتر برای مقایسه ساختار همبستگی مکانی تاج بارش در جنگل‌های همیشه‌سبز و خزان کننده، بینش قطعی‌تری را در مورد این موضوع ارائه می‌کند.

spatial variability of throughfall pattern in natural and afforested stands of the zagros forests: a case study in choqasabz forest park, ilam

in forest ecosystems, throughfall, a pivotal component of the hydrological cycle, exhibits spatial variations that have received scant attention. the redistribution of rain beneath the forest canopy gives rise to distinct rainfall patterns, resulting in substantial spatial disparities across diverse forest ecosystems. forests assume a pivotal role in the water balance of the zagros ecosystem. however, the increasing trend of afforestation using both native and non-native species, particularly fast-growing ones, necessitates an assessment of its impact on rainfall and its components compared to natural stands. this assessment is crucial as it affects the water cycle significantly. the present study aims to estimate the spatial variability of throughfall in natural stands of persian oak (quercus brantii) and afforested areas with pinus eldarica and cupressus arizonica in zagros forests, with a specific focus on chaghasbez forest park in ilam county.materials and methods: this study was conducted in chaghasbez forest park in ilam province, with the aim of measuring rain components, including throughfall and stemflow, in stands of persian oak, pinus eldarica (eldar pine) and cupressus arizonica (silver cedar). rainfall was measured using five rain gauges located in the open space (outside the canopy) adjacent to the studied stands. throughfall was measured using 27 collectors in persian oak stands underneath the canopy, and 36 collectors in each eldar pine and silver cedar stand. to minimise measurement errors in throughfall at the stands, after every five rain events, four of the collectors were randomly relocated under the crown of the stand. the remaining collectors were stationed at fixed points throughout the study period. this approach increased the number of samples and reduced the measurement error of throughfall. geostatistical methods were employed to investigate the spatial patterns and distribution of rainfall, and statistical analyses were conducted using gs+ software (version 5.1.1).results and discussion: the mean throughfall depths for oak, eldar pine, and silver cedar were calculated as 207.32 mm, 129.21 mm, and 152.47 mm, respectively. the results indicate that the throughfall percentage of oak is higher than that of eldar pine and silver cedar. the average leaf area index (lai) and the percentage of canopy gap of the studied stands were 1.4 m²/m² (cv= 53%) and 43.85% for persian oak stands, 1.04 m²/m² (cv= 88.78 %) and 57.04% (cv= 46.26%) for eldar pine, and 1.2 m²/m² (cv= 80.78%) and 54.71% (cv= 52.47%) for silver cedar. the spatial pattern analysis of throughfall using variogram analysis revealed that under the canopy of persian oak (rss= 0.021, c0= 0.001, and r²= 0.51) and silver cedar (rss= 0.0, c0= 0.125, and r²= 0.92), the distribution is anisotropic with a strong spatial structure. conversely, under the canopy of eldar pine, the distribution exhibited isotropic characteristics with an average spatial structure (rss= 0.102, c0= 0.54, and r²= 0.66). the analysis identified the exponential, linear, and spherical variogram models as the most suitable for persian oak, eldar pine, and silver cedar, respectively.conclusion: this study found that the spatial continuity range of throughfall was estimated to be 10.8 metres in eldar pine, 8 metres in silver cedar, and 2.4 metres in persian oak. a review of the literature revealed that the type of forest, tree density, and biomass can affect the spatial change and correlation structure of throughfall. consequently, it is imperative to take into account the distinct characteristics of the forest type when investigating the spatial patterns of throughfall and their ecological ramifications. subsequent research, which involves a comparison of the spatial correlation structure of throughfall in evergreen and deciduous forests, is expected to provide a more precise understanding of this subject.