عکس‌العمل جوامع درمنه‌دشتی به برخی تغییرات محیطی در استان مرکزی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Identifying the effects of environmental variables and management practices on plant species distribution and the composition of vegetation communities is important in plant ecology.Exploring the relationships of plant species with these environmental and management variables can assist managers to identify variables responsible for the establishment of a particular vegetation communities in an area. Plant species that occur with each other in plant communities have similar ecological requirements and make particular ecological groups. This study aimed to identify the most important factors influencing Artemisia sieberi ecological group in Markazi province. Systematic random sampling method was used to measure the plant cover and density of the species along 100 meters transects in eleven relatively homogeneous areas.Two soil samples were collected from 0 to 30 cm of soil surface in start and end points of each established transect and their chemical and physical properties were determined.The fifteen years mean precipitation and temperature of the nearest climatology stations were collected from the Markazi province meteorological general office. The altitude and geographic position of all sites were recorded by Geographic Position System. Stocking rate, grazing period and forage production were used to determine the grazing intensities of the sites. Two-Way Indicator Species Analysis (TWIAN) and analysis of similarity were used to analyze the collected vegetation data and six ecological groups including Artemisia-Noaea ، Artemisia-Scariola ، Artemisia-Cousinia-Annuals ، Artemisia-Astragalus-Stipa ، Eurotia-Artemisia-Stipa and Salsola-Artemisia-Stipa were identified accordingly. The species richness conditions of the sites were measured using Margalef and Manhinick indices. The plant diversities of the ecological groups were measured by Simpson, Shannon-Wiener and Brillouin indices. The Pielou index was also used to measure evenness condition in the ecological groups. Kruskal-wallis test indicated that there were significant differences between the diversity, richness and evenness of the Artemisia sieberi ecological groups. Shannon-Wiener diversity index differed between the ecological sites considerably; hence it was identified as an appropriate diversity index. The maximum and minimum plant diversity was identified in Artemisia-Astragalus-Stipa and Artemisia-Noaea ecological groups. Principal Component Analysis (PCA) was used to interpret the influence of environmental and management variable in the ecological groups. According to the results, the ecological groups and soil organic matter, precipitation, climate index, altitude, grazing intensity, pH, electrical conductivity and soil phosphorus percentage were significantly correlated. Results indicated that the soil organic carbon, soil apparent specific weight and grazing intensities had the most influence on Eurotia-Artemisia ecological group. Precipitation, climate index and altitude were the most determinant variables in Artemisia-Noeae ecological group. Artemisia-Astragalus-Stipa and Salsola-Stipa-Artemisia ecological groups were mainly affected by precipitation, pH and soil electrical conductivity. Artemisia-Scariola ecological group was influenced by precipitation, climate index, pH, soil apparent specific weight and grazing intensities. The altitude and soil phosphorus percentage were significantly correlated with Artemisia- Cousinia ecological group. Generalized Additive Model (GAM) was used to produce response curves of indicator species against the measured variable changes. . Keywords: Two-way indicator species analysis, Similarity Analysis, Principal Component Analysis, richness, evenness, diversity, ecological groups, Generalized Additive Models, species response curves, Markazi province.

هدف اصلی اکولوژی گیاهی، شناسایی متغیرهای محیطی و یا مدیریتی است که پراکنش مکانی گونه‌های گیاهی و در نتیجه ترکیب جوامع گیاهی را کنترل می‌کنند. اینکه کدام عامل یا مجموعه‌ای از عوامل مهمترین تاثیر را در استقرار گونه‌ای خاص دارند، از طریق مطالعه ارتباط گونه با عوامل محیطی میسر است. بدیهی است گیاهانی که به‌طور مکرر با یکدیگر در نواحی با ترکیب‌های مشابه از عوامل محیطی حضور می‌یابند دارای نیازهای اکولوژیک مشابهی بوده و تشکیل گروه‌های اکولوژیک را می‌دهند. در این تحقیق به منظور تعیین مهمترین عوامل تاثیر گذار بر ترکیب گیاهی گروه‌های اکولوژیک درمنه دشتی در استان مرکزی، یازده واحد نمونه‌برداری همگن انتخاب گردید. نمونه‌برداری در هر مکان به صورت سیستماتیک-تصادفی انجام شد و در هر مکان، پارامترهای تراکم و درصد تاج پوشش هر گونه گیاهی در امتداد ترانسکت‌های خطی با استفاده از کوادرات، برآورد گردید. در ابتدا و انتهای هر ترانسکت پروفیل حفر شده و از عمق 0-30 سانتی متری سطح خاک نمونه خاک جمع آوری و برای تعیین برخی پارامترهای شیمیایی و فیزیکی خاک به آزمایشگاه منتقل شد. آمار 15 ساله میانگین بارش و میانگین دمای سالانه نزدیک‌ترین ایستگاه، از اداره کل هواشناسی استان مرکزی اخذ و ارتفاع جغرافیایی هر منطقه نیز به وسیله دستگاه Gps ثبت شد. شدت چرای دام در مناطق نمونه‌برداری از طریق دام موجود ومدت چرای دام و ظرفیت مراتع محاسبه گردید. با استفاده از آنالیز گونه‌های شاخص دوطرفه(TWIAN) و آنالیز تشابه، شش گروه اکولوژیک Artemisia-Noaea ، Artemisia-Scariola ، Artemisia-Cousinia ، Artemisia-Astragalus-Stipa ، Eurotia-Artemisia و Salsola-Stipa-Artemisia شناسایی گردید و شاخص‌های غنای گونه‌ای منهینیک و مارگالف، شاخص‌های تنوع سیمپسون، شانون-وینر و بریلوین و شاخص یکنواختی پیلو در این واحدها محاسبه گردید. مقایسه گروه‌ها، توسط آزمون کروسکال-والیس نشان داد که بین گروه‌های اکولوژیک جامعه درمنه دشتی از نظر شاخص‌های تنوع، غنا و یکنواختی تفاوت معنی‌دار وجود دارد. شاخص شانون -وینر به دلیل نشان دادن اختلافات بیشتر بین گروه ها، بهترین شاخص برای بیان تنوع گونه‌ای در بین گروه‌های گیاهی درمنه دشتی در منطقه مورد مطالعه شناخته شد و بر این اساس بیشترین و کمترین شاخص تنوع گونه‌ای را به ترتیب،گروه‌های گیاهی Artemisia-Noaea و Artemisia-Astragalus-Stipa به خود اختصاص دادند. به منظور تعیین تاثیر عوامل محیطی و غیر محیطی موثر بر توزیع و ترکیب گونه‌های گیاهی در گروه‌های اکولوژیک درمنه دشتی، از آنالیز مولفه‌های اصلی (PCA) استفاده گردید. براین اساس، درصد موادآلی خاک، بارندگی، ضریب اقلیمی، ارتفاع از سطح دریا، شدت چرای‌دام، اسیدیته، هدایت‌الکتریکی و درصد فسفر خاک همبستگی معنی‌داری با گروه‌های اکولوژیک تفکیک شده نشان دادند. موثرترین متغیرهای محیطی بر روی ترکیب و توزیع گونه‌های گیاهی گروه اکولوژیک Eurotia-Artemisia ، درصدکربن آلی خاک ، وزن مخصوص ظاهری خاک و شدت چرای دام، برروی گروه Artemisia-Noaea ، بارندگی، ضریب اقلیمی و ارتفاع از سطح دریا، برروی گروه Artemisia-Astragalus-Stipa و Salsola-Stipa-Artemisia ، بارندگی، اسیدیته و هدایت‌الکتریکی خاک، برروی گروه Artemisia-Scariola بارندگی، ضریب اقلیمی، اسیدیته خاک، وزن مخصوص ظاهری خاک و شدت چرای دام، برروی گروه اکولوژیک Artemisia-Cousinia ارتفاع از سطح دریا و درصد فسفر خاک شناسایی شد. پاسخ گونه‌های شاخص به هریک از تغییرات محیطی موثر، با استفاده از مدل تجمعی تعمیم‌یافته (GAM) به‌صورت منحنی پاسخ گونه‌ای ترسیم شد. فراوانی گونه اروشیا ( es ‌ Eurotia ceratoid ) ، علف شور ( Salsola ) و خارگونی ( Noaea mucronata ) با تغییرات متغیرهای محیطی و مدیریتی همبستگی معنی‌داری داشتند. بیشترین فراوانی گونه اروشیا در ترکیب گیاهی درمنه دشتی در استان مرکزی در مناطقی با حدود 170 میلیمتر بارندگی، 65/0 درصد کربن آلی، اسیدیته 5/7 ، هدایت الکتریکی 5/1(ds/m ) ودر ارتفاع جغرافیایی 1480 متر از سطح دریا بود و شدت چرای دام نیز رابطه منفی با فراوانی این گونه نشان داد. به همین ترتیب بیشترین فراوانی گونه‌های جنس سالسولا در ترکیب گیاهی درمنه دشتی در مکان‌هایی با 165 میلیمتر بارندگی، هدایت الکتریکی بیش از 5/2 (ds/m )، اسیدیته بیش از 9/7 ، درصد کربن آلی خاک 8/0 و ارتفاع 1400 متر از سطح دریا بود. فراوانی گونه‌های این جنس نیز با افزایش شدت چرا همبستگی منفی داشتند.گونه خارگونی در دامنه گسترده تری از تغییرات شدت چرا گسترش داشته و بیشترین فراوانی آن در مکان‌هایی با 250 میلیمتر بارندگی، هدایت الکتریکی خاک 4/1(ds/m) و ارتفاع جغرافیایی بیش از 1800 متر در جامعه گیاهی درمنه دشتی در استان مرکزی قرار داشت. کلمات کلیدی: آنالیز گونه‌های شاخص دوطرفه، آنالیز تشابه، آنالیز مولفه‌های اصلی، تنوع گونه‌ای، تنوع، غنا، یکنواختی، مدل تجمعی تعمیم‌یافته، منحنی پاسخ گونه‌ای، استان مرکزی.