مدلسازی تأثیر خشکدارهای ریز افتاده بر غنای گونههای گیاهی با استفاده از درخت رگرسیون تقویتشده
نویسندگان
1 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران
2 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ساری، ایران
doi
10.30466/jfrd.2023.54751.1670چکیده
مقدمه و هدف: با وجود آنکه خشکدارهای ریز حجم زیادی از بومسازگان جنگلی معتدله در شمال کشور را به خود اختصاص میدهد، نسبت به خشکدارهای بزرگ کمتر مورد توجه قرار گرفته است. خشکدارهای ریز، جزئی از جنگلهای طبیعی هستند که علاوه بر افزایش بهرهوری درختان جنگلی، کمک به زادآوری درختان، حفظ و بالا بردن رطوبت و مواد غذایی خاک و ذخیرهسازی بلندمدت کربن، با تقویت عملکرد زیستگاههای نوظهور، نقشی مهم در غنای گونههای گیاهی زیرآشکوب برعهده دارند. از اینرو، عدم توجه به خشکدارهای ریز، سبب برآورد اشتباه، کل حجم خشکدار و نقش کلیدی آن بر عملکرد بومسازگان جنگل میشود. بنابراین پژوهش پیشرو در نظر دارد از روش درخت رگرسیون تقویتشده برای مدلسازی تغییرات غنای گیاهی در ارتباط با مشخصات خشکدار ریز در یک توده جنگلی کمتر دستخورده استفاده کند.مواد و روشها: بدین منظور، پس از استقرار 30 قطعهنمونه 400 مترمربعی (20 در 20 متر) در توده بلوط – ممرزستان در جنگلهای لوه در شرق استان گلستان، نوع و درصد پوشش علفی برمبنای شاخص براون – بلانکه ثبت شد. در ادامه، تعداد گونههای علفی ثبتشده در هر قطعهنمونه، مبنای محاسبه غنای گونهای قرار گرفت. برای اندازهگیری حجم خشکدارهای ریز، راستای اضلاع قطعهنمونه 400 مترمربعی مبنای محاسبه قرار داده شد. از اینرو، در راستای اضلاع هر قطعهنمونه و در قالب یک خطنمونه با مجموع طولی 80 متر (برابر با محیط هر قطعهنمونه)، خشکدارهای ریز متقاطع با خطنمونه شناسایی شد. نوع گونه درختی هر یک از خشکدارهای ریز مشخص و باتوجه به قطر متقاطع با خطنمونه، خشکدارهای ریز در یکی از سه طبقه قطری 1 تا 5/2 سانتیمتر، 5/2 تا 5/4 سانتیمتر و 5/4 تا 5/7 سانتیمتر قرار گرفت. برای اندازهگیری درصد رطوبت و ماده آلی خاک، نمونه خاک از عمق صفر تا 15 سانتیمتر مرکز هر قطعهنمونه، برداشت شد. درصد رطوبت خاک با استفاده از اختلاف بین وزن تر و خشک خاک و همچنین مقدار ماده آلی خاک با روش والکی-بلاک در آزمایشگاه بهدست آمد. برای برازش مدل درخت رگرسیون تقویتشده از بسته gmb در زبان برنامهنویسی R استفاده شد. ازاینرو در این روش از ترکیب دو الگوریتم "درخت رگرسیون و طبقهبندی" و "تقویت" استفاده شد. در این پژوهش برای رسیدن به تعداد درخت بهینه، عدد ۱۰۰۰ مبنای شروع کار قرار گرفت. در این پژوهش، مقدار غنای گونهای در هر قطعهنمونه بهعنوان متغیر پاسخ و متغیرهای درصد شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریای آزاد، درصد رطوبت خاک، درصد ماده آلی خاک، میانگین کل حجم خشکدار ریز، میانگین حجم خشکدار ریز در درجه اول پوسیدگی، میانگین حجم خشکدار ریز در درجه دوم پوسیدگی و نوع گونه خشکدار ریز بهعنوان متغیرهای پیشگو در نظر گرفته شد.یافتهها: بر اساس نتایج، مدل اولیه برازش دادهشده در تعداد درخت برابر 7700 بالاترین دقت را نشان داد. لیکن، باتوجه به عدم تأثیرگذاری برخی از متغیرها در مدل، متغیرهای شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریا، نوع گونه خشکدار ریز و میانگین حجم خشکدار ریز کلاس پوسیدگی اول، این متغیرها بر اساس تغییرات انحراف بهوجود آمده، از مدل کنار گذاشته و مدل مجدد در تعداد درخت بهینه 7800 برازش داده شد. به استناد مدل نهایی درخت رگرسیون تقویتشده، با افزایش ماده آلی خاک به بیش از 15/2 درصد و در رطوبت خاک بالای 30 درصد، بیشترین اندازه شاخص غنای گونهای ثبت شد. همچنین، اندازه بالای خشکدار از کلاس قطری اول و با درجه دارای پوسیدگی، سبب افزایش غنای گیاهی در منطقه موردبررسی شد. در این پژوهش، ثبت ضریب تببین بالای 992/0 با مجذور میانگین مربعات خطای 039/0، نشاندهنده دقت بالای مدل درخت رگرسیون تقویتشده است.نتیجهگیری کلی: یافتههای تحقیق نشان داد که خشکدارهای ریز با ایجاد شرایط زیستگاهی مطلوب، غنای گیاهان علفی را افزایش داده و حفظ این مؤلفه در افزایش ماده آلی خاک جنگل دارای اهمیت است. نرخ تجزیه بالا در خشکدارهای ریز نسبت به خشکدارهای بزرگ سبب میشود تا ضمن حفظ و افزایش رطوبت خاک، در مدت زمان کوتاهی مواد آلی موجود در چوب در اختیار لایه خاک قرار گیرد. در سالیان اخیر، برخی از کارشناسان حوزه منابع طبیعی، به جمعآوری خشکدارهای ریز و استفاده از آنها در صنایع سلولزی تأکید داشتهاند. بخش بزرگی از این نظرات در سایه کوچکنمایی حجم و نقش خشکدار ریز و نبود اطلاعات کافی در مورد این مؤلفه بسیار مهم، وجاهت علمی نیز پیدا کرده است. درصورتیکه یافتههای این تحقیق بهصورت کاملاٌ مشخص نشان میدهد که جمعآوری و حذف خشکدارهای ریز، حداقل بر رطوبت و ماده آلی خاک و در نتیجه بر غنای گونههای گیاهی تأثیر منفی بر جای خواهد گذاشت. انجام پژوهشهای مشابه و تکمیلی با در نظر گرفتن متغیرهای غذایی خاک و همچنین دیگر شاخصهای پوشش گیاهی، میتواند در تأیید یا رد این نتیجه کمک قابل توجهی نماید.