مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

تأثیر تاج پوشش درختی کنار و رملیک بر تنوع‌ و روابط ‌زیستی پوشش‌علفی در مناطق نیمه‌خشک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری علوم زیستی جنگل، گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
2 دانشیار، گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
3 استادیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.
چکیده
مناطق خشک و نیمه‌خشک از گسترده‌ترین مناطق زمین بوده و به دلیل شرایط نامساعد اقلیمی امکان رشد و استقرار گیاهان حساس به شرایط محیطی در آن‌ها فراهم نیست. در این مناطق حضور گونه‌های درختی و درختچه‌ای به‌عنوان پرستار نقش مهمی در بهبود شرایط استقرار سایر گیاهان دارد. هرچند، اثرات متقابل عوامل محیطی از قبیل شیب و نوع گونه‌های گیاهی مختلف بر تنوع و روابط زیستی گیاهان علفی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. نمونهبرداری از پوشش علفی در زیر تاج گونه‌های کنار و رملیک در سه موقعیت مختلف میانه تصویر تاج، انتهای تصویر تاج و 2 متر خارج از تصویر تاج درختان در دو کلاس شیب کمتر از 10 درصد و بیش از 25 درصد در فصل بهار انجام شد. سپس شاخص‌های تنوع شانون وینر، سیمپسون، غنای مارگالف و یکنواختی پایلو محاسبه گردید. به‌منظور تعیین نوع روابط ‌زیستی (تسهیلی، خنثی یا رقابت)، شاخص نسبی روابط ‌زیستی محاسبه شد. نتایج نشان دادند که در هر دو گونه بالاترین مقادیر تنوع شانون-وینر، سیمپسون و غنای مارگالف در زیر تاج ثبت شد. همچنین نتایج نشان دادند که شیب زمین تأثیر معنیداری بر یکنواختی گونه‌ای دارد (0/05 P <)، به‌طوریکه در گونه کنار، بیشترین مقدار این شاخص در شیب کمتر از 10 درصد مشاهده گردید. علاوه‌بر این، شیب تأثیر معنی‌داری بر شاخص نسبی روابط ‌زیستی نشان دادند، به‌طوریکه در گونه کنار و رملیک بیشترین مقدار این شاخص در شیب کمتر از 10 درصد مشاهده شد. بر اساس نتایج حاصل از مقایسه میانگین‌ها مشاهده گردید که رابطه گونه‌های کنار و رملیک با پوشش علفی زیراشکوب دارای اثر تسهیلی است. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که وجود پوشش کنار و رملیک در مناطق نیمه‌خشک و بیابانی اهمیت ویژه‌ای در حفظ و ایجاد تنوع در پوشش علفی دارد. این نتیجه اهمیت انتخاب گونه مناسب را برای حفظ تنوع زیستی در جنگلکاری خاطرنشان می‌‌سازد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Ziziphus spina-christi and Ziziphus nummularia canopy on the herbaceous plant diversity and biological relationships in semi-arid regions

نویسندگان English

Najmeh Noorbakhsh 1
Javad Mirzaei 2
Jaafar Hoseinzadeh 2
Reza Omidipour 3
1 PhD Student, Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, University of Ilam, Ilam, Iran.
2 Associate Professor, Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, University of Ilam, Ilam, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture, University of Ilam, Ilam, Iran.
چکیده English

Arid and semi-arid regions are among the most extensive terrestrial biomes, and due to their unfavorable climatic conditions the growth and establishment are limitedof plant species sensitive to environmental conditions. In these areas, the presence of tree and shrub species as nurse plants plays an important role in improving the conditions for the establishment of other plants. However, the interactive effects of environmental factors such as slope and type of different plant species on the diversity and biological relationships of herbaceous plants have received little attention. Sampling of herbaceous vegetationbeneath the canopy of Ziziphus spina-christi and Ziziphus nummulariaspecies was carried out in three different positions: midpoint of the canopy, canopy edge, 2 meters beyond the canopy edge, in two slope classes of less than 10% and more than 25% during the spring season. Subsequently, Shannon-Wiener, Simpson, Margalef richness and Pielou evenness indices were calculated .to determine the type of biological interactions (facilitative, neutral or competitive), the relative interaction index was calculated. The results showed that in both species, the highest of Simpson, Shannon–Wiener diversity and Margalef richness was recorded under canopy. The results also showed that earth slope had a significant effect on evenness) P <0.05). So that, in the Z. spina-christi species, the highest value of this index was observed at slopes of less than 10%. In addition, slope showed a significant effect on relative interaction index, such that in the Z. spina-christi and Z. nummularia species, the highest value of this index was observed at a slope of less than 10%. Based on the results of mean comparisons, it was observed that the relationship between the Z. spina-christi and Z. nummularia species and the understory herbaceous vegetation exhibited a facilitative effect. These findings demonstrate that the presence of Z. spina-christi and Z. nummularia cover in semi-arid and desert regions plays a crucial role in maintaining and enhancing herbaceous diversityin herbaceous cover. This result highlights the importance of selecting appropriate species to maintaining biodiversity in plantation projects.

کلیدواژه‌ها English

Vegetation restoration
Facilitation
Competition
Nurse Species
اشرف‌زاده، م.، و عرفانزاده، ر. (1394). اهمیت تاج پوشش تک پایه های درختی در حفظ بانک بذر گیاهان مناطق خشک (مطالعه موردی: زرین دشت, استان فارس). مهندسی اکوسیستم بیابان، (9)4، 10-1.
امیری، س.، عرفانزاده، ر.، و اسماعیل‌پور، ی. (1393). مطالعه تغییرات مولفه‌‌های تنوع گونه‌ای در گرادیان ارتفاع منطقه حفاظت شده گنو با استفاده از روش تقسیم‌بندی افزایشی. پژوهش‌های فرسایش محیطی، (4)4، 77-64.
جعفری، ا. (1392). نقش تسهیل کنندگی گیاه پرستار کنار (Ziziphus spina- christi L.Will.) بر ایجاد جزایر حاصلخیز و اثر آن بر جامعه گیاهی و خصوصیات خاک ناحیه رویشی صحرا-سندی در جنوب فارس. پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی منابع طبیعی (مدیریت مناطق بیابانی)، دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز، شیراز، 133 ص.
خزانی، م. ع.، علیجانپور، ا.، معتمدی، ج.، و شیدای کرکج، ا. (1401). تأثیر تاج پوشش درختان بر تنوع گونه‌ای زیرآشکوب جنگل (مطالعه موردی: ذخیرگاه نژدره، ارومیه، آذربایجان غربی). پژوهش‌های گیاهی (زیست شناسی ایران)، (2)35، 292-294.
داودآبادی فراهانی، ز.، عابدی، م.، و Michalet، R. (1396). مقایسه‌ی روابط زیستی گونه‌ی درختی Juniperus excelsa با چهار گونه‌ی زیر اشکوب آن، اولین همایش ملی صیانت و حفاظت از جنگل‌های ارسباران، تبریز، شهریور 1396، 1560ص.
طالشی، ح.، و اکبری‌نیا، م. (1390). تنوع زیستی گونه‌های چوبی و علفی در رابطه با عوامل محیطی در جنگل‌های پایین بند شرق نوشهر. زیست‌شناسی ایران، (5)24، 766-777.
مظفریان، و. (1387) فلور ایلام. تهران: انتشارات فرهنگ معاصر، 936ص.
Al-Namazi, A. (2019). Effects of plant-plant interactions and herbivory on the plant community structure in an arid environment of Saudi Arabia. Saudi Journal of Biological Sciences, 26(7), 1513-1518.
Al-Namazi, A. A., and Bonser, S. P. (2020). Plant strategies in extremely stressful environments: are the effects of nurse plants positive on all understory species? Journal of Plant Interactions, 15(1), 233-240.
Armas, C., Ordiales, R., and Pugnaire, F. I. (2004). Measuring plant interactions: a new comparative index. Ecology, 85(10), 2682-2686.
Bargali, S. S., Shahi, C., Bargali, K., Negi, B., and Khatri, K. (2022). Energy and monetary efficiencies at the different altitudinal agroecosystems in central Himalaya, India. Heliyon, 8(11).
Bassene, J., Diedhiou, S., Goudiaby, A. O., Sambou, A., Sow, M., Sagna, Y. P., Diatta, Y., Fall, S., Ndoye, I., and Diallo, M. D. (2023). Influence of Parkia biglobosa (Jacq.) R. Br. Ex G. Don on the Herbaceous Vegetation in the Katouré Valley of the Commune of Nyassia (Basse Casamance-Senegal). Asian J. Env. Ecol, 21(3), 38-51.
Bisht, S., Bargali, S. S., Bargali, K., Rawat, G. S., Rawat, Y. S., and Fartyal, A. (2022). Influence of anthropogenic activities on forest carbon stocks—a case study from Gori Valley, Western Himalaya. Sustainability, 14(24), 16918.
Bricca, A., Chelli, S., Canullo, R., and Cutini, M. (2020). The legacy of the past logging: How forest structure affects different facets of understory plant diversity in abandoned coppice forests. Diversity, 12(3), 109.
Camara, A. (2022). Do Woody Plants Facilitate Herbaceous Plants in Dryland New Zealand. Asian Journal of Environment & Ecology. 18(3): 1-13.
Carranza, D. M., Varas-Belemmi, K., De Veer, D., Iglesias-Müller, C., Coral-Santacruz, D., Méndez, F. A., Torres-Lagos, E.,A.Squeo, F., and Gaymer, C. F. (2020). Socio-environmental conflicts: An underestimated threat to biodiversity conservation in Chile. Environmental Science & Policy, 110, 46-59.
Cavieres, L. A., Brooker, R. W., Butterfield, B. J., Cook, B. J., Kikvidze, Z.,Lortie, C. J., Michalet, R., Pugnaire, F. I., Schöb, C., Xiao, S., Anthelme, F., Björk, R. G., Dickinson, K. J. M., Cranston, B. H., Gavilán, R.,Gutiérrez-Girón, A., Kanka, R., Maalouf, J.-P., Mark, A. F., Noroozi,J., Parajuli, R., Phoenix, G.K., Reid,A.M., Ridenour, W.M., Rixen,CH., Wipf, S., Zhao, L., Escudero, A., Zaitchik, B.F., Lingua, E., Aschehoug, E.T., and Callaway, R. M. (2013). Facilitative plant interactions and climate simultaneously drive alpine plant diversity. Ecology Letters, 17(2), 193–202.
Dai, D., Ali, A., Huang, X., Teng, M., Wu, C., Zhou, Z., and Liu, Y. (2020). Soil available phosphorus loss caused by periodical understory management reduce understory plant diversity in a Northern Subtropical Pinus massoniana Plantation Chronosequence. Forests, 11(2), 231.
Dula, G. (2022). Herbaceous Diversity under Indigenous Tree Canopies in Case of Guduru District, Western Oromia, Ethiopia. Journal of Biodiversity Management & Forestry, 2022.
Ellison, A. M. (2019). Foundation species, non-trophic interactions, and the value of being common. Iscience, 13, 254-268.
Erfanzadeh, R., Yazdani, M., and Arani, A. M. (2021). Effect of different shrub species on their subcanopy soil and vegetation properties in semiarid regions. Land Degradation & Development, 32(11), 3236-3247.
Garg, S., Joshi, R. K., and Garkoti, S. C. (2022). Effect of tree canopy on herbaceous vegetation and soil characteristics in semi-arid forests of the Aravalli hills. Arid Land Research and Management, 36(2), 224-242.
Gavini, S. S., Ezcurra, C., and Aizen, M. A. (2019). Plant–plant interactions promote alpine diversification. Evolutionary ecology, 33(2), 195-209.
Ghorbani, A., Porghorban, N., Moameri, M., Ghafari, S., and Taheri Niari, M. (2022). Effects of topographic variables on plant species diversity in rangelands of Hir County, Ardabil Province, Iran. ECOPERSIA, 10(4), 285-295.
Guo, Q., Song, H., Kang, J., Korpelainen, H., and Li, C. (2018). Different responses in leaf-level physiology to competition and facilitation under different soil types and N fertilization. Environmental and experimental botany, 150, 69-78.
Guo, Y., Schöb, C., Ma, W., Mohammat, A., Liu, H., Yu, S.,Jiang, Y., Schmid, B., and Tang, Z. (2019). Increasing water availability and facilitation weaken biodiversity–biomass relationships in shrublands. Ecology, 100(3), e02624.
Hua, F., Bruijnzeel, L. A., Meli, P., Martin, P. A., Zhang, J., Nakagawa, S., Miao, X., Wang, W., Mecvoy, CH., Pena-Arancibia, J.L., Brancalion, P.H.S., Smith, P., Edvards, D.P., and Balmford, A. (2022). The biodiversity and ecosystem service contributions and trade-offs of forest restoration approaches. Science, 376 (6595), 839–844.
Huang, K., Xu, C., Qian, Z., Zhang, K., and Tang, L. (2023). Effects of Pruning on Vegetation Growth and Soil Properties in Poplar Plantations. Forests, 14(3), 501.
Isbell, F., Craven, D., Connolly, J., Loreau, M., Schmid, B., Beierkuhnlein, C., Martijn Bezemer, T., Bonin, C., Bruelheide, H., de Luca, E., Ebeling, A.,  N. Griffin, J., Guo, Q., Hautier, Y., Hector, A., Jentsch, A., Kreyling, J., Lanta, V., Manning, P., T. Meyer, S., S. Mori, A., Naeem, SH., A. Niklaus, P., Wayne Polley, H., and Eisenhauer, N. (2015). Biodiversity increases the resistance of ecosystem productivity to climate extremes. Nature, 526(7574), 574-577.
Jiang, Z., Ma, K., Liu, H., and Tang, Z. (2018). A traitbased approach reveals the importance of biotic filter for elevational herb richness pattern. Journal of Biogeography, 45(10), 2288-2298.
Jankju, M. (2013). Role of nurse shrubs in restoration of an arid rangeland: Effects of microclimate on grass establishment. Journal of Arid Environments, 89, 103-109.
Jucker, T., Bongalov, B., Burslem, D. F., Nilus, R., Dalponte, M., Lewis, S. L.,Oliver, L., Phillips, L.Q., and Coomes, D. A. (2018). Topography shapes the structure, composition and function of tropical forest landscapes. Ecology letters, 21(7), 989-1000.
Kassa, H., Gebrehiwet, K., and Yamoah, C. (2010). Balanites aegyptiaca, a potential tree for parkland agroforestry systems with sorghum in Northern Ethiopia. Journal of Soil Science and Environmental Management, 1(6), 107-114.
Keikha, M., Darzi-Naftchali, A., Motevali, A., and Valipour, M. (2023). Effect of nitrogen management on the environmental and economic sustainability of wheat production in different climates. Agricultural Water Management, 276, 108060.
Kong, C. H., Li, Z., Li, F. L., Xia, X. X., and Wang, P. (2024). Chemically mediated plant–plant interactions: Allelopathy and allelobiosis. Plants, 13(5), 626.
Kumar, M., Verma, A. K., and Garkoti, S. C. (2020). Lantana camara and Ageratina adenophora invasion alter the understory species composition and diversity of chir pine forest in central Himalaya, India. Acta Oecologica, 109, 103642.
Losapio, G., Pugnaire, F. I., O'Brien, M. J., and Schöb, C. (2018). Plant life history stage and nurse age change the development of ecological networks in an arid ecosystem. Oikos, 127(9), 1390-1397.
Losapio, G., Norton Hasday, E., Espadaler, X., Germann, C., OrtizSánchez, F. J., Pont, A., Sommaggio, D., and Schöb, C. (2021). Facilitation and biodiversity jointly drive mutualistic networks. Journal of Ecology, 109(5), 2029-2037.
Lozano, Y. M., Hortal, S., Armas, C., and Pugnaire, F. I. (2020). Complementarity in nurse plant systems: soil drives community composition while microclimate enhances productivity and diversity. Plant Soil, 450, 385–396.
Lozano, Y. M., Armas, C., Hortal, S., Casanoves, F., and Pugnaire, F. I. (2017). Disentangling aboveand belowground facilitation drivers in arid environments: the role of soil microorganisms, soil properties and microhabitat. New Phytologist, 216(4), 1236-1246.
Madrigal-Gonzalez, J., Cano-Barbacil, C., Kigel, J., Ferrandis, P., and Luzuriaga, A. L. (2020). Nurse plants promote taxonomic and functional diversity in an arid Mediterranean annual plant community. Journal of Vegetation Science, 31(4), 658–666.
Maestre, F. T., Bautista, S., and Cortina, J. (2003). Positive, negative, and net effects in grass–shrub interactions in Mediterranean semiarid grasslands. Ecology, 84(12), 3186-3197.
Margalef, R. (1958). Information Theory in Ecology. General Systems, 3, 36-71.
Meng, X., Fan, S., Dong, L., Li, K., and Li, X. (2023). Response of Understory Plant Diversity to Soil Physical and Chemical Properties in Urban Forests in Beijing, China. Forests, 14(3), 571.
Mirzabaev, A., Wu, J., Evans, J., Garcia-Oliva, F., Hussein, I.A.G., Iqbal, M.H., Kimutai, J., Knowles, T., Meza, F., Nedjroaoui, D. and Tena, F., (2019). Desertification. In: P R. Shukla, J. Skea, E. CalvoBuendia, Shukla, P.R., Skeg, J., Calvo Buendia, E., Masson-Delmotte, V., Pörtner, H.-O., Roberts, D.C., Zhai, P., Slade, R., Connors, S., van Diemen, R., Ferrat,M., Haughey, E., Luz, S., Pathak,  M., Petzold, J., Portugal Pereira, J., Vyas, P., Huntley, E., Kissick, K., Belkacemi, M., and Malley, J. (Eds.), Climate change and land: An IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems.
Moeslund, J. E., Arge, L., Bøcher, P. K., Dalgaard, T., and Svenning, J. C. (2013). Topography as a driver of local terrestrial vascular plant diversity patterns. Nordic Journal of Botany, 31(2), 129-144.
Noumi, Z. (2020). Can native shrubs facilitate the establishment of trees under arid bioclimate? A case study from Tunisia. Flora, 263, 151517.
Parajuli, R., O'Brien, M. J., Timilsina, B., Pugnaire, F. I., Schöb, C., and Ghimire, S. K. (2021). Facilitation by a dwarf shrub enhances plant diversity of human-valued species at high elevations in the Himalayas of Nepal. Basic and Applied Ecology, 54, 23-36.
Piacentini, T., Galli, A., Marsala, V., and Miccadei, E. (2018). Analysis of Soil Erosion Induced by Heavy Rainfall: A Case Study from the NE Abruzzo Hills Area in Central Italy. Water, 10(10), 1314.
Pielou, E. C. (1966). The measurement of diversity in different types of biological collections. Journal of theoretical biology, 13, 131-144.
Sanaei, A., Li, M., and Ali, A. (2019). Topography, grazing, and soil textures control over rangelands' vegetation quantity and quality. Science of the Total Environment, 697, 134153.
Shannon ,C.E. and Wiener, W., 1949. The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press, 350p.
Simpson, E. (1949). Measurement of Diversity. Nature, 688p.
Soliveres, S., and Maestre, F. T. (2014). Plant–plant interactions, environmental gradients and plant diversity: a global synthesis of community-level studies. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 16(4), 154-163.Srinivasan, M. P., Bhatia, S., and Shenoy, K. (2015). Vegetation-environment relationships in a South Asian tropical montane grassland ecosystem: restoration implications. Tropical Ecology, 56(2), 201-217.
Tessema, Z. K., and Belay, E. F. (2017). Effect of tree species on understory vegetation, herbaceous biomass and soil nutrients in a semi-arid savanna of Ethiopia. Journal of Arid Environments, 139, 76-84.
Ugarte, R. M., Gavilán, R. G., and Rubio, A. (2024). Assessing the occurrence of soil improvement and its relationship to the dominant life form in the high mountains of Central Spain. Geoderma Regional, 36, e00744.
Valladares, F., Laanisto, L., Niinemets, Ü., and Zavala, M. A. (2016). Shedding light on shade: ecological perspectives of understorey plant life. Plant Ecology & Diversity, 9(3), 237-251.
Wiharto, M., Wijaya, M., and Hamka, L. (2021). The Understory Herbaceous Vegetation at Tropical Mountain Forest of Mount Bawakaraeng, South Sulawesi. Physics: Conference Series, 1899 (1). 012002.
Xu, Y. J., Chen, Y. N., Li, W. H., Fu, A. H., Ma, X. D., Gui, D. W., and Chen, Y. P. (2010). Distribution pattern and environmental interpretation of plant species diversity in the mountainous region of Ili River Valley, Xinjiang, China. Chinese Journal of Plant Ecology, 34(10), 1142-1154.
Xu, L., Xu, X., and Meng, X. (2013). Risk assessment of soil erosion in different rainfall scenarios by RUSLE model coupled with Information Diffusion Model: A case study of Bohai Rim, China. Catena, 100, 74-82.
Yadav, S., Modi, P., Dave, A., Vijapura, A., Patel, D., and Patel, M. (2020). Effect of abiotic stress on crops. Sustainable crop production, 3(17), 5-16.
Zhang, G., Zhao, W., Zhou, H., Yang, Q., and Wang, X. (2018). Extreme drought stress shifts net facilitation to neutral interactions between shrubs and subcanopy plants in an arid desert. Oikos, 127(3), 381-391.

  • تاریخ دریافت 07 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 23 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 26 مهر 1404