ارائه یک مدل حال و انتقال با استفاده از اطلاعات میدانی و دانش تخصصی (مطالعه موردی: مراتع نیمه استپی غرب اصفهان)

STUDENT

DEGREE

YEAR

Understanding the vegetation dynamics assists range managers to detect changes in rangeland vegetation. State and Transition Model (STM) has the capability to accommodate and organize available knowledge about the influence of environmental and management practices on vegetation changes especially in brittle rangeland vegetation of arid and semi arid areaes. This study aimed to develop a STM for Semi-Steppe rangelands of Freidan- Isfahan and evaluates some physical and chemical properties of top soils in various vegetation conditions. Fifty range places with relatively homogeneous ecological conditions and various management histories were selected including 10, 12 and 14 range places with long term heavy, moderate and slight grazing impacts respectively as well as 10 places with past burning histories and 4 abandoned dry farming places. Frequency data were collected in each range places using step point method along four 30 meters perpendicular transects. Soil samples were collected from 0 to 15 and 15- 30 centimeters. Soil texture, electrical conductivity, pH, saturated percentage, Caco 3 contents, organic matter percentage and soil compactability of one hundred collected soil samples were measured. The collected vegetation and edaphic data were analyzed using various analytical methods and multivariate techniques to explore the the relationships of plant species with studied environmental variables. Similarity of the range places were assessed using Bray- Curtis metrics in PATN software. Semi-Strong Hybrid Multidimensional Scaling method (SSH-MDS) and cluster analysis were used to perform ordination and ) which highlights the effects of grazing impacts on organic matter and physical and chemical soil properties. Developed three dimensions STM mapped four distinct states named “Grassland”, “Shrub- Grass”, “Shrub and Unpalatable Forbs” and “Unpalatable Forbs Annuals” along the grazing impact, soil stability and forage production axes. Eleven possible transitions were identified among these states and their main causes were identified using available literature and experts opinions. According to the STM transition catalogs, using livestock exclosures, prescribed fire, inter-seeding and using appropriate herd composition were identified as the key factors to trigger the transitions to the preferred vegetation states. The grazing frequency, overgrazing and ploughing were also identified to trigger transitions to unprefered vegetation states. Vegetation states in the study area will change to the degraded “Unpalatable Forbs Annuals” states in two years time if they ploughed and leaved uncultivated or abandoned. The proposed STM provides an appropriate framework for rangeland managers to understand the rangeland vegetation dynamics and assist them to adapt their management practices to seize the opportunities and avoid the hazards. The proposed STM also identifies the gaps of knowledge about unknown transitions and suggests some experiments to fill the knowledge gaps. Key words: Succession, State and transition model, Fire, Semi-Stepp rangeland, Isfahan.

داشتن اطلاعاتی در خصوص الگوهای مختلف پویایی پوشش گیاهی بخصوص در اکوسیستم های شکننده مرتعی مناطق خشک و نیمه خشک می تواند مدیران مرتع را از چگونگی تغییرات آگاه ساخته تا ایشان بتوانند پیش بینی های لازم را انجام دهند. مدل حال و انتقال مدلی است که می تواند به طور مناسبی اطلاعات موجود در رابطه با تغییرات پوشش گیاهی در شرایط مختلف مدیریتی و اقلیمی را سازماندهی نماید. این مطالعه با هدف ایجاد یک مدل حال و انتقال برای مراتع نیمه استپی فریدن اصفهان و مقایسه برخی شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک در حالت های مختلف مرتع انجام شد. تعداد 50 سایت با شرایط تقریبا مشابه اکولوژیکی و سابقه مدیریتی متفاوت شامل 10 سایت با سابقه چرای سنگین، 12 سایت چرای متوسط،14 سایت چرای سبک، 10 مکان با سابقه آتش سوزی و 4 سایت با وضعیت دیمزاررهاشده انتخاب شد و داده های فرکانس با روش قدم نقطه در طول ترانسکت های متعامد در هر سایت مطالعه شد. در هر سایت از دو عمق 0-15 سانتی متر و 15-30 سانتی متری سطح خاک نمونه برداری صورت گرفت و بافت خاک، هدایت الکتریکی، اسیدیته، رطوبت اشباع و آهک و همچنین فاکتورهایی که تحت تاثیر چرا تغییر می کنند مانند موادآلی و فشردگی خاک برای 100 نمونه خاک جمع آوری شده اندازه گیری گردید. داده های پوشش گیاهی و ادافیکی بعد از مرتب سازی مورد تجزیه و تحلیل های متفاوتی قرار گرفت. شباهت میان سایت ها با استفاده از نرم افزار PATN وشاخص Bray- Curtis محاسبه و با استفاده از روشSemi-Strong hybrid multidimensional Scaling رج بندی انجام شد. برای بررسی ارتباط بین گونه های گیاهی و متغیرهای محیطی بر روی محورهای رج بندی از روش Principal axis correlation استفاده شد. همچنین آنالیز خوشه بندی نیز در نرم افزار PATN بر روی سایت های مطالعاتی انجام و روابط بین فراوانی گونه های گیاهی و شرایط محیطی و نحوه مدیریت بررسی گردید. تفاوت بین سایت های انتخاب شده از نظر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک با استفاده از آنالیز واریانس(ANOVA) مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام آنالیز واریانس و آزمون مقایسه میانگین توکی از نرم افزار Minitab استفاده شد. با توجه به تجزیه و تحلیل کمی انجام گرفته بر روی پوشش گیاهی منطقه و مطالعه مدل های ارایه شده برای مناطق مشابه ، ابتدا یک شکل شماتیک اولیه از مدل حال و انتقال منطقه مطالعاتی تهیه و با کارشناسان متخصص و آشنا به دینامیک رستنیهای منطقه در کارگاه تخصصی به بحث گذاشته شد و تغییراتی در مدل انجام و مدل حال و انتقال مناسبی در فضای سه بعدی برای منطقه مطالعاتی ارایه گردید. خوشه بندی سایت ها نشان داد که سایت های با سابقه مدیریتی متفاوت به خوبی از هم تفکیک شدند. فراوانی گونه های گیاهی در سایت های با سابقه آتش سوزی به دلیل از بین رفتن بوته ای ها و وفور گندمیان به سایت چرای سبک نزدیک شده بودند و در یک خوشه قرار گرفته و سایت های با سابقه چرای سبک و سنگین که از نظر فراوانی گونه های بوته ای و گراس های چندساله تفاوت زیادی با هم داشتند در فاصله نسبتا زیادی از هم قرار گرفتند. بالاترین میزان مواد آلی سطحی در سایت های با سابقه آتش سوزی مشاهده شد که این بیانگر حجم بالای ریشه گونه های بوته ای در خاک این مناطق می باشد. کمتر بودن میزان مواد آلی در سایت های با سابقه چرای سنگین و متوسط نسبت به سایت های دیمزار رها شده نشاندهنده آن است که اثر چرا بر کاهش مواد آلی بیشتر از تبدیل به دیمزار رها شده می باشد. مدل حال و انتقال ارایه شده شامل 4 حالت "علفزار"، "بوته زار-علفزار"، "بوته زار و فورب غیرخوشخوراک" و "فورب غیرخوشخوراک و یکساله ها" می باشد که موقعیت آنها از لحاظ شدت چرایی، پایداری خاک و تولید دام ارایه گردید. تعداد 11 انتقال محتمل نیز بین این حالت ها شناسایی و دلایل آنها ارایه گردید که در این بین تاثیر قرق، آتش سوزی کنترل شده، کپه کاری و میان کاری و استفاده از ترکیب دامی مناسب گله می تواند در احیای مراتع منطقه مطالعاتی روش های مدیریتی کلیدی محسوب شود. همچنین عواملی نظیر تکرار چرا که باعث کاهش ذخیره کربوهیدراتی گراس های چند ساله شده و همچنین چرای سنگین و شخم اراضی نیز به عنوان عواملی که مراتع منطقه را به سمت حالت های نامناسب تر سوق می دهند شناسایی گردید. هر حالتی از مرتع که شخم خورده و رها شود طی یک تا دو سال به حالت "فورب غیر خوشخوراک و یکساله ها" تبدیل می شود که این انتقال‌ها تهدیدهایی جدی برای گیاه و خاک مراتع منطقه محسوب می‌شوند. مدل حال و انتقال ارایه شده تصویر مناسبی برای مدیران مرتع از چگونگی تغییرات دینامیک رستنیهای منطقه فراهم ساخت که می‌تواند آنها را در راستای مدیریت تطبیقی منطقه کمک نماید. همچنین این مطالعه گپ های علمی از نحوه برخی از انتقالات را مشخص نمود که با مطالعات تحقیقاتی آتی می تواند مرتفع گردد. واژه های کلیدی: توالی، مدل حال و انتقال، دیمزار رهاشده، آتش سوزی، مراتع نیمه استپی، اصفهان