تغییرات یکسالۀ میزان تنفس کل خاک، میکروبی و ریشه در تودۀ آمیختۀ راش-ممرز (مطالعۀ موردی: جنگل شصت‌کلاتۀ گرگان)

تنفس خاک که سهم مهمی از تنفس بوم‌سازگان خشکی را به خود اختصاص می‌دهد، اولین مسیر بازگشت دی‌اکسید کربن تثبیت‌شده در پوشش گیاهی به اتمسفر است. این پژوهش ضمن به‌کارگیری سیستم چمبر دینامیکی بسته و روش خروج ریشه، با هدف بررسی الگوی تغییرات ماهانه و فصلیِ تنفس خاک و اجزای آن (تنفس میکروبی و ریشه) در یک تودۀ راش آمیخته از جنگل‌های هیرکانی طراحی شده است. به این منظور، شش قطعه ‌نمونۀ 9 متر مربعی (3 × 3 متر) در روشنه‌های طبیعی 400 متر مربعی و منطقۀ زیر تاج‌پوشش مجاور روشنه‌ها در جنگل شصت‌کلاتۀ گرگان مستقر شد. اندازه‌گیری میزان تنفس خاک، تنفس میکروبی و تنفس ریشه و دیگر عوامل محیطی طی یک سال (از مهر 1395 تا شهریور 1396) و به‌صورت ماهانه انجام گرفت. براساس اندازه‌گیری‌های یکساله، در تودۀ تحت بررسی، دامنۀ تغییرات تنفس خاک 4.81-0.66، تنفس میکروبی 33.0.41 و تنفس ریشه 1.43-0.36 میکرومول دی‌اکسید کربن بر متر مربع در ثانیه بود. بیشترین مقادیر تنفس خاک، میکروبی و ریشه در فصل تابستان (به‌ترتیب 4.29، 2.86 و 1.34 میکرومول دی‌اکسید کربن بر متر مربع در ثانیه) و کمترینِ آنها در فصل زمستان (به‌ترتیب 0.94، 0.54 و 0.41 میکرومول دی‌اکسید کربن بر متر مربع در ثانیه) اندازه‌گیری شد. میزان تنفس میکروبی در قطعه ‌نمونۀ روشنه بیشتر از زیر تاج‌پوشش بود، حال ‌آنکه تنفس ریشه در زیر تاج‌پوشش بیشتر از روشنه بود. رابطۀ تنفس خاک و اجزای آن با عوامل محیطی بیانگر همبستگی مثبت و معنی‌دار ویژگی‌های زیستی خاک با دمای خاک و همبستگی منفی و معنی‌دار با محتوای رطوبت خاک بود. تغییرات دما و رطوبت خاک سبب بروز تغییر در ویژگی‌های زیستی خاک و متعاقب آن خصوصیات شیمیایی و حاصلخیزی خاک خواهد شد. از این‌رو پیشنهاد می‌شود که در روشنه‌های مصنوعی با ابعاد مختلف نیز اندازه‌گیری ویژگی‌های زیستی انجام گیرد تا فرایند تغییرات خصوصیات خاک در روشنه مدلسازی شود.

Annual variability of soil, microbial, and root respiration rates in a mixed oriental beechhornbeam stand (Case study: ShastKalateh forest of Gorgan)

Soil respiration is the first way to return the carbon dioxide fixed in the vegetation into the atmosphere and plays an important role in the respiration of terrestrial ecosystems. This study aims to investigate the monthly and seasonal variability of soil respiration and its components (microbial and root respiration) rates in a mixed oriental beech stand located at Hyrcanian forests using a dynamic closed chamber system and root exclusion method. A total number of six locations with an area of 400 square meters were selected randomly at the canopy gaps and its adjacent closed canopy at Shastkalateh forest, Gorgan. One sample plot with an area of 9 square meters (3×3) was installed at each location. Soil, microbial, and root respiration rates and some environmental factors were monthly measured during one year (from October 2016 to September 2017). The amount of soil, microbial, and root CO2 efflux ranges were 0.664.81, 0.33.41, and 0.361.43 μmol m2 s1, respectively. The highest increase in the soil, microbial, and root respiration rates were in summer (4.29, 2.86 and 1.34 μmol m2 s1, respectively), while the lowest rates were observed in winter (0.94, 0.54 and 0.41 μmol m2 s1, respectively). We found that the microbial respiration rate in the canopy gaps was greater than that of the closed canopy, but the rate of root respiration under the closed canopy was higher. Soil respiration rate had a positive significant correlation with soil temperature but had a negative significant correlation with soil moisture content. Variation in soil moisture content and soil temperature could change the soil biological characteristics, consequently soil fertility, and chemical properties. Therefore, we suggest the measurement of soil biological properties in the artificial gap with different areas for modeling the process of soil characteristics changes in the gap.