بحث
این پژوهش نشان داد که ویژگیهای خاک در جایگاه آتشسوزی نشده، در درون جستگروهها و بیرون از آنها یکسان نیست. به گونهای که اندازه کربن آلی، نیتروژن، هدایت الکتریکی، رطوبت و لاشبرگ در درون جستگروهها به طور معنیداری بیشتر از بیرون از آنها یعنی کف جنگل است. از سویی همانگونه که دیده شد، ماهینقرهای و کرم خاکی تنها در درون جستگروهها دیده شدند. اما با نگرش به گروهبندی اکولوژیک کرمهای خاکی بر پایه جدول Bouche (Edwards & Bohlen, 1996)، کرمهای خاکی برداشت شده همگی مربوط به گروه اکولوژیک اپیژییک بودند. از ویژگیهای این گروه اندازه کوچک آنها و وابسته بودن به منابع غذایی لاشبرگ است، به همین دلیل بیشتر در لایههای رویین خاک و روی لاشبرگها دیده میشوند (Edwards & Bohlen, 1996; Safari-Sinegani, 2011). همچنین دلیل تمرکز ماهینقرهایها در درون خرد زیستگاه جستگروهها میتواند وابستگی تغذیهای آنها به منابع سلولوزی (Tabadakani, 2009) باشد که تجمع زیاد لاشبرگ در درون خرد زیستگاه جستگروهها این منبع غذایی را برای آنها فراهم آورده است. یافتههای آنالیز تطبیق متعارفی نشان داد که نمونههای وابسته به خرد زیستگاه درون جستگروههای نسوخته (Ni) با فاکتورهای خاکی شامل اندازه کربن آلی، نیتروژن، هدایت الکتریکی، رطوبت و لاشبرگ و همچنین ماکروفون خاک مانند ماهینقرهای و کرم خاکی با هم در ارتباط نزدیک هستند.
یافتههای این پژوهش نشان داد که سوختگی ضعیف (بیرون جستگروهها) نسبت به بیرون جستگروهها در جایگاه نسوخته، نه تنها تغییر معنیداری در ویژگیهای خاک نداشت، بلکه بر حضور نوع ماکروفون خاک نیز تأثیر معنیداری نداشت. همچنین در آنالیز تطبیقی متعارفی نیز پراکنش نمونههای مربوط به آتشسوزی ضعیف (L) در هر دو زمان نمونهبرداری همانند نمونههای مربوط به بیرون جستگروهها در جایگاه آتشسوزی نشده بود و در راستای وارونه بردارهای ویژگیهای خاک جای گرفتند. چون اندازه این ویژگیها در درون جستگروهها بیشتر بود. وجود پوشش علفی در کف جنگل گرچه انرژی گرمایی آزاد شده (Fire intensity) زیادی را طی زمان سوختن میتواند داشته باشد ولی چون این گرمایش زودگذر است، ژرفای اثر آن کم بوده و به دیگر سخن شدت آن (Fire severity) ضعیف است (Neary et al., 1999). در تأیید این گفته et al (2010) García-Domínguezنیز در پژوهشی در بررسی آتشسوزی تجویزی (ضعیف) بر ماکروفون خاک و پیوند آن با عوامل محیطی، نشان دادند که آتشسوزی ضعیف تأثیر معنیداری بر تنوع ماکروفون خاک ندارد، گرچه یافتههای آنالیز تطبیقی متعارفی نشان داد که تغییر جمعیت در برخی از ماکروفون خاک به دلیل دگرگونی در متغیرهای محیطی شامل ژرفای لاشبرگ، پوشش گیاهی و چوبهای پوسیده بود. البته یافتههای پژوهش (2006)Ferrenberg et al نشان داد که آتشسوزی با شدت ضعیف، جمعیت بندپایان خاک را افزایش داد.
در مورد سوختگیهای شدید و میانه که درون سیستم درونی خاک رخ میدهد، وابستگی فاکتورهای فیزیکی- شیمایی خاک با ویژگیهای زیستی آن بسیار پیچیده بوده و به سادگی پوشش گیاهی که در بالای خاک پدید میآید نمیتوان در مورد آن نظر داد (Neary et al., 1999). با نگرش به کاهش تأخیری ماکروفون خاک در سوختگی میانه به نظر میرسد که در این شدت سوختگی اثر غیرمستقیم آتش بارزتر بوده است. در این باره پژوهشهای پیشین تأیید میکنند که پاسخ ماکروفون خاک به آتش میتواند بیدرنگ و کوتاهمدت و یا کند و بلندمدت باشد (Abbott, 2003; Underwood & Quinn, 2010) که پیامد اثر مستقیم گرمای ایجاد شده یا غیرمستقیم آن یعنی تغییر در فاکتورهای خاکی و شرایط محیطی خاک است (Bogorodskaya et al., 2010). به دیگر سخن میتوان گفت که در سوختگی میانه 13 ماه پس از آتشسوزی به دلیل وجود بازمانده اجساد سایر جانداران در خاک، منبع تغذیهای برای ماکروفون خاک فراهم بوده و برای مدتی توانستهاند از این منبع استفاده کرده و جمعیت آنها نسبت به جایگاه نسوخته کاهش معنیداری نداشته باشد، ولی کاهش آنها در 20 ماه پس از آتشسوزی، پیامد کاهش منابع تغذیهای بودهاست (Underwood & Quinn, 2010).
آتشسوزی با نگرش به شدت آن، اندازه کربن و نیتروژن خاک را کاهش داده و pH و EC خاک را در دماهای بالا و در کوتاهمدت افزایش میدهد (Certini, 2005). در این پژوهش از یک سو یافتههای سنجش میانگین این فاکتورها نشاندهنده کاهش معنیدار آنها در سوختگی شدید و میانه بود و از سوی دیگر یافتههای آنالیز تطبیق متعارفی (CCA) نیز تأییدکننده این است که نمونههای مربوط به سوختگی شدید و میانه (H و M) با فاکتورهای خاکی شامل کربن، نیتروژن، لاشبرگ و رطوبت خاک، دارای ارتباط منفی هستند. یادآوری میشود که این فاکتورها بهعنوان موثرترین فاکتورها در استخراج محورها در آنالیز CCA بودند.
با جمعبندی یافتههای بدستآمده میتوان گفت که در بررسی آتشسوزی و اثرات آن بر خاک باید شدت آن در نظر گرفته شود، زیرا همان گونه که یافتههای این پژوهش نشان داد شدتهای گوناگون میتواند اثرات گوناگونی بر ویژگیهای زیستی و فیزیکی- شیمیایی خاک بگذارد. با نگرش به یافتههای این پژوهش میتوان گفت که در جنگلهای زاگرس سوختگیهای ضعیف که در کف جنگل با پوشش علفی است، تأثیر منفی معنیداری بر ماکروفون و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک نمیگذارد، ولی درون جستگروهها دارای خرد زیستگاه ویژهای است که از یک طرف به دلیل وجود لاشبرگ و مواد آلی زیاد و همچنین نور کم و رطوبت بیشتر میتواند شرایط مناسبی برای حضور جمعیتهای ماکروفون خاک باشد و از طرف دیگر به دلیل مواد سوختی زیاد به آتشسوزی حساستر بوده و شدت آتشسوزی در آنها میتواند به اندازهای زیاد باشد که اثرات منفی زیادی بر جای بگذارد که حتی تا بیش از یکسال و نیم پس از آتشسوزی نیز ادامه داشته باشد. بنابراین برای بررسی اثرات بلندمدت آتشسوزی در سوختگیهای شدید و میانه نیاز به انجام پژوهشهای بلندمدت میباشد.
سپاسگزاری
بر خورد لازم میدانیم که از آقای مهندس زنگنه، کارشناس محترم اداره کل منابع طبیعی استان کرمانشاه به دلیل شناساندن جایگاه و همچنین آقایان مهندس تقی توحیدی و فرزاد جلیلیان از اعضای هیئت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمانشاه، به علت شناسایی نمونههای ماکروفون خاک نهایت سپاسگزاری را داشته باشیم.
منابع مورد استفاده
References
Abbott, I., Burbidge, T., Strehlow, K., Mellican, A. and Wills, A., 2003. Logging and burning impacts on cockroaches, crickets and grasshoppers, and spiders in Jarrah forest, Western Australia. Forest Ecology and Management, 174: 383–399.
Apigian, K.O., Dahlsten, D.L. and Stephens, S.L., 2006. Fire and fire surrogate effects on leaf litter arthropods in a western Sierra Nevada mixed-conifer forest. Forest Ecology and Management, 221: 110-122.
Ayuke, F.O., Karanja, N.K., Muya, E.M., Musombi, B.K., Mungatu, J. and Nyamasyo, G.H.N., 2009. Macrofauna diversity and abundance across different land use systems in EMBU, Kenya. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 11: 371-384.
Barker, S.C., Richardson, A.M.M., Seeman, O.D. and Barmuta, L.A., 2004. Does clearfell, burn and sow silviculture mimic the effect of wildfire? A field study and review using litter beetles. Forest Ecology and Management, 199: 443-448.
Bogorodskaya, A.V., Krasnoshchekova, E.N., Bezkorovainaya, I.N. and Ivanova, G.A., 2010. Post-fire transformation of microbial communities and invertebrate complexes in the Pine forest soils, Central Siberia. Contemporary Problems of Ecology, 36: 653-659.
Bowman, D.M.J.S., Balch, K., Artaxo Ond, P. W.J., Carlson, J.M. and Cochrane, M.A., 2009. Fire in the earth system. Science, 324: 481-484.
Bremner, J.M., 1996. Nitrogen-Total: 1085–1123. In: Sparks, DL. (ed.). Methods of soil analysis, Part 3-chemical methods. SSSA book series: 5. American Society of Agronomy, Inc. 1309 p.
Brown, G.G., Pasini, A., Benito, N.P., de Aquino, A.M. and Correia, M.E.F., 2001. Diversity and functional role of soil macrofauna communities in Brazilian no-tillage agroecosystems: a preliminary analysis. International symposium on managing biodiversity in agricultural ecosystems, Montreal, Canada, 8-10 Nov. 2001: 1-20.
Burrows, N.D., 2008. Linking fire ecology and fire management in south-west Australian forest landscapes. Forest Ecology and Management, 255: 2394–2406.
Callaham, M.A.Jr., Blair, J.M., Todd, T.C., Kitchen, D.J. and Whiles, M.R., 2003. Macro-invertebrates in North American tallgrass prairie soils: effects of fire, mowing, and fertilization on density and biomass. Soil Biology and Biochemistry, 35: 1079 –1093.
Certini, G., 2005. Effects of fire on properties of forests soils: A review. Oecologia, 143: 1-10.
Dress, W.J. and Boerner, R.E.J., 2004. Patterns of micro-arthropod abundance in oak-hickory ecosystems in relation to prescribed fire and landscape position. Pedobiologia, 48: 1-8.
Edwards, C.A. and Bohlen, P.J., 1996. Biology and ecology of earthworms. 3rd edition. Chapman and Hall, London, 426 p.
Ferrenberg, S.M., Schwilk, D.W., Knapp, E.E., Groth, E. and Keeley, J.E., 2006. Fire decreases arthropod abundance but increases diversity: early and late season prescribed fire effects in a Sierra Nevada mixed-conifer forest. Fire Ecology, 2: 79-102.
García-Domínguez, C., Arévalo, J.R. and Calvo, L., 2010. Short-term effects of low-intensity prescribed fire on ground-dwelling invertebrates in a Canarian pine forest. Forest Systems, 19: 112-120.
Gardner, W.H. 1986. Water Content: 493-544. In: Klute, A. (ed.), Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed. American Society of Agronomy, Soil Science Society of America, Madison, WI.
Gholami, SH., Hosseini, S.M., Mohammadi, J. and Mahini, A.S., 2001. Spatial variability of soil macrofauna biomass and soil properties in riparian forest of Karkhe River. Journal of Water and Soil, 25: 248-257.
González-Pérez, J.A., González-Vila, F., Almendros, G. and Knicker, H., 2004. The fire effect on soil organic matter: a review. Environment international, 30: 855-870.
Hölldobler, B. and Wilson, E.O., 1990. The Ants. Springer, Berlin, 732 p.
James, S.W., 1982. Effects of fire and soil type on earthworm populations in a tallgrass prairie. Pedobiologia, 24: 37- 40.
Kalisz, P.J. and Powell, J.E., 2000. Effect of prescribed fire on soil invertebrates in upland forests on the Cumberland Plateau of Kentucky, USA. Natural Areas Journal, 20: 336 –34 1.
Keeley, J.E., 2009. Fire intensity, fire severity and burn severity: A brief review and suggested usage. International Journal of Wildland Fire, 18: 116-126.
Lal, R., 1988. Effects of macrofauna on soil properties in tropical ecosystems. Agricultural Ecosystem Environment, 24: 101–116.
Lavelle, P., Senapati, B. and Barros, E., 2003. Soil macrofauna: 303-323. In: Schroth, G., Sinclair, F.L. (eds.), Trees, crops and soil fertility: concepts and research methods. CAB International, Wallingford, 437p.
Lavorel, S., Flannigan, M.D., Lambin, E.F. and Scholes, M.C., 2007. Vulnerability of land systems to fire: interactions among humans, climate, the atmosphere, and ecosystems. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 12: 33–53.
McIver, J.D., Parsons, G.L. and Moldenke, A.R., 1992. Litter spider succession after clear-cutting in a western coniferous forest. Canadian Journal of Forest Research, 22: 984–992.
McLean, E.O., 1982. Soil pH and lime requirement: 199-224. In: Page, A.L. (ed.). Methods of soil analysis, Part 2. Chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy, SSSA, Madison, WI, 1159 p.
Mesdaghi, M., 2005. Plant ecology. Jahad Daneshgahi Publishers, Mashhad, 187 p.
Neary, D.G., Klopatek, C.C., DeBano, L.F. and Ffolliott, P.F., 1999. Fire effects on below-ground sustainability: A review and synthesis. Forest Ecology and Management, 122: 51-71.
Pourreza, M., Safari, H., Khodakarami, Y. and Mashayekhi, SH., 2009. Preliminary results of post fire resprouting of manna oak (Quercus brantii Lindl.) in the Zagros forests, Kermanshah. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 17(2): 225-236.
Rousseau, G.X., Santos Silva, P.R.D. and Reis de CaRvalho, C.J., 2010. Earthworms, Ants and other arthropods as soil health indicators in traditional and no-fire agro-ecosystems from eastern Brazilian Amazonia. Acta Zoologica Mexicana, 2: 117-134.
Safari-Sinegani, A.A., 2011. Soil biology and biochemistry (Second edition). Hamedan Bu-Ali Sina University, 520 p.
Sagheb-Talebi, KH., Sajedi, T. and Yazdian, F., 2004. Forests of Iran. Research Institute of Forests & Rangelands, Technical Publication, 29 p.
Sayad, E., Hosseini, S.M., Hosseini, V., Jalali, S.G. and Salehe Shooshtari, M., 2010. Effect of Eucalyptus camaldulensis, Acacia salicina and Dalbergia sisso on soil macrofauna. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 17: 560-567.
Sileshi, G., 2008. The excess-zero problem in soil animal count data and choice of appropriate models for statistical inference. Pedobiologia, 52: 1-17.
Sileshi, G., and Mafongoya, P.L., 2006. The short-term impact of forest fire on soil invertebrates in the miombo. Biodiversity Conservation, 15: 3153–3160.
Tabadakani, S.M., 2009. Insect systematic. Jahad daneshgahi, Tehran, 509 p.
ter Braak, C.J.F. and Šmilauer, P., 2002. CANOCO reference manual and CanoDraw for Windows User’s guide: Software for Canonical Community Ordination (version 4.5). Microcomputer Power, New York, 500 p.
Uetz, G.W., 1979. The influence of variation in litter habitats on spider communities. Oecologia, 40: 29–42.
Underwood, E.C. and Quinn, J.F., 2010. Response of ants and spiders to prescribed fire in oak woodlands of California. Journal of Insect Conservation, 14:359–366.
Villa-Castillo, J. and Wagner, M.R., 2002. Ground beetle (Coleoptera: Carabidae) species assemblage as indicator of forest condition in northern Arizona ponderosa pine forests. Environment Entomology, 31: 242–252.
Walkley, A. and Black, I.A., 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37: 29-38.
Wikars, L. and Schimmel, J., 2001. Immediate effects of fire-severity on soil invertebrates in cut and uncut pine forests. Forest Ecology and Management, 141: 189-200.
1-PhD student, Department of Forestry, Faculty of Natural Resources and Marin Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, I.R. Iran.
2*- Corresponding Author, Associate professor, Department of Forestry, Faculty of Natural Resources and Marin Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, I.R.Iran. Email: Hosseini@modares.ac.ir
3-Professor, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, I.R. Iran.
4-Assistant Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, I.R. Iran.
5-Professor, School of Environment and Natural Resources, Ohio State University, USA.
Received: 29.11.2012 Accepted: 23.07.2013
Regarding the importance of Zagros forest ecosystems and the recent wildfires, interaction between fire severity and soil properties and macrofauna was investigated in this study. For this purpose three burning severity levels including: low (occurred at forest floor or outside oak sprout clumps), moderate and high severity (occurred inside the oak sprout clumps) were considered and compared respectively to control plots inside and outside the oak sprout clumps. Fifteen 0.5 × 0.5× 0.2 m. sample plots were randomly selected for each above-mentioned treatment along transects in the both burned and control blocks. Sampling was performed for two times, including 13 months (autumn) and 20 months (spring) after fire. Soil macrofauna were hand sorted and classified after their determination. Results indicated that low burning level changed neither the soil properties nor the macrofauna total number, whereas high burning level changed significantly both the macrofauna total number and the soil properties. Presence of earthworm and silverfish was positively correlated to litter thickness, soil organic carbon, nitrogen and moisture, based on canonical correspondence analysis (CCA), whereas elimination of earthworm and silverfish was positively correlated to decrease of the soil and litter properties at moderate and high burning levels.