SUPERVISOR
پژمان طهماسبی کهیانی (استاد مشاور) مجید ایروانی (استاد مشاور) سیدجمال الدین خواجه الدین (استاد راهنما) حسین بشری (استاد مشاور)
STUDENT
Ali asghar Naghipour borj
علی اصغر نقی پور برج
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389
TITLE
The role of fire and grazing on soil seed bank and vegetation dynamics of semi-steppe rangelands in the Central Zagros region، Iran
The structure and composition of plant communities may be mainly affected by fire and grazing، especially in arid and semiarid rangelands. This study aimed to investigate the role of fire and grazing on vegetation dynamic and soil seed bank characteristics in Semi-Steppe rangelands of Central Zagros. First، a Bayesian belief network () model was built to predict fire occurrence in Isfahan province. The environmental and management data from 250 fire sites and 250 random sites with ‘no fire’ experience in Isfahan province were used to construct and evaluate the model. Twelve biotic، abiotic and anthropogenic variables were used to build a cause and effect model. The sensitivity analysis revealed that land cover، mean annual rainfall، mean annual temperature، elevation and livestock density were the most important influencing factor on fire occurrence. The AUC value of the model was 0.986، indicating its excellent performance to predict fire occurrence. The effects of fire products on seed germination status of seven dominant range plant species were evaluated in the next step of this study. The effects of six treatments including 3 heat levels (60°C، 80°C and 120°C)، 1 of aerosol smoke (10 min)، 1 of ash (10 g/l)، and 1 of control on seed germination of these species were compared. The results indicated that fire products had different effects on the seed germination of the species. The germination percentage of Astragalus adscendens increased following a 60°C heat treatment in comparison with control. The germination of Astragalus verus ، Bromus tectorum ، Bromus tomentellus and Phlomis olivieri ، were increased significantly using smoke treatment (P 0.0001). While the seed germination of B. tomentellus and B. tectorum was promoted by ash treatment، in addition، smoke treatment shortened the overall germination time of B . tectorum . In the next step، the role of fire and grazing on vegetation dynamic and soil seed bank were studied. A stratified random sampling method was used to collect the vegetation data from 30 sites with one and five years after the last fire event with light and heavy grazing history. Soil seed bank were studied in 12 sites، randomly selected from the 30 sites. According to the results، the richness، diversity and contribution of palatable plant species in vegetation composition and soil seed bank were increased by light grazing post fire، but beta diversity was decreased in the sites with different levels of grazing impact. Heavy grazing post fire resulted to decrease litter and vegetation cover percentage and increase the bare soil size in the area. Soil seed bank was decreased significantly due to fire events. Fire also modified the vegetation composition of rangelands، in which the Hemicryptophytes and Therophytes were decreased and increased respectively. The results showed that the fire and grazing did not have significant effects on the functional diversity in vegetation cover and the soil seed banks of deeper soil layers. The similarity between soil seed bank and standing vegetation was low in the study area but this similarity was increased in the sites with fire experience. Overall، it can be concluded that the proper grazing management post uncontrolled fire event has a suitable solution in the semi-steppe rangelands of Central Zagros. Keywords : Isfahan, Chaharmahal and Bakhtiari, Diversity index, Bayesian belief network, Fire products, Modeling
آتش سوزی به همراه چرای علفخواران، دو عامل مهم در تعیین ساختار و ترکیب جوامع گیاهی به ویژه در مراتع خشک و نیمه خشک می باشند. این مطالعه با هدف بررسی اثر آتش سوزی و چرای دام بر پویایی پوشش گیاهی و بانک بذر خاک در مراتع نیمه استپی زاگرس مرکزی انجام شد. ابتدا مدل سازی پیش بینی وقوع آتش سوزی با استفاده از شبکه باور بیزین در استان اصفهان انجام گردید. اطلاعات محیطی و مدیریتی 250 منطقه آتش سوزی شده در سنوات گذشته و 250 منطقه تصادفی بدون آتش سوزی، جمع آوری و بررسی شد. سپس 12 متغیر زنده، غیرزنده و انسانی تأثیرگذار بر وقوع آتش سوزی، انتخاب و وارد مدل بیزین شدند. نتایج نشان داد که از بین عوامل مورد بررسی، به ترتیب عامل پوشش زمین، میانگین بارش سالانه، میانگین درجه حرارت سالانه، ارتفاع و تراکم دام نسبت به سایر عوامل از درجه اهمیت بالاتری جهت وقوع آتش سوزی برخوردار هستند. همچنین نتایج نشان دهنده توانایی عالی مدل در پیش بینی وقوع آتش سوزی در استان اصفهان است (986/0AUC=). بخش بعدی مطالعه با هدف شناخت عوامل مهم مرتبط با آتش بر جوانه زنی بذر هفت گونه گیاهی غالب در مراتع نیمه استپی ایران انجام شد. 6 تیمار شامل تنش حرارت (60، 80 و 120 درجه سانتی گراد)، دوددهی بذور به مدت 10 دقیقه، محلول خاکستر به میزان 10 گرم بر لیتر و شاهد مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان دهنده پاسخ های متفاوت این هفت گونه به محصولات آتش بود. درصد جوانه زنی Astragalus adscendens ، تحت تأثیر تیمار حرارت 60 درجه سانتی گراد به صورت معنی داری افزایش یافت. تیمار دود باعث افزایش معنی داری در جوانه زنی گونه های Astragalus verus ، Bromus tectorum ، Bromus tomentellus و Phlomis olivieri گردید. همچنین جوانه زنی بذر گونه های B. tectorum و B. tomentellus تحت تأثیر تیمار خاکستر افزایش یافت. به علاوه، تیمار دود باعث کوتاه شدن میانگین زمان جوانه زنی در B. tectorum گردید. بخش بعدی تحقیق با هدف بررسی آثار توأم آتش سوزی و چرا بر پویایی پوشش گیاهی و بانک بذر خاک در مراتع نیمه استپی زاگرس مرکزی و در استان های اصفهان و چهارمحال و بختیاری انجام شد. نمونه برداری پوشش گیاهی به روش تصادفی طبقه بندی شده و در 30 مکان حریق مربوط به دوره های 1 تا 5 ساله که تحت چرای سبک و شدید قرار داشتند، انجام شد. نمونه برداری بانک بذر خاک نیز در 12 مکان از مناطق مورد مطالعه در پوشش گیاهی با سابقه آتش سوزی یک و پنج ساله و تحت چرای سبک و شدید انجام گرفت. نتایج نشان داد که آتش سوزی باعث افزایش غنا، تنوع گونه ای و سهم گیاهان خوشخوراک در ترکیب پوشش گیاهی و بانک بذر خاک در مناطق تحت چرای سبک و کاهش تنوع بتا در مناطق مختلف چرایی می شود. چرای شدید پس از آتش سوزی باعث بروز فشار مضاعف بر مناطق سوخته شده و کاهش پوشش گیاهی و لاشبرگ و افزایش چشم گیر سطح خاک لخت را به دنبال دارد. آتش سوزی باعث کاهش معنی دار تراکم بانک بذر خاک و فرم رویشی همی کریپتوفیت و همچنین افزایش سهم تروفیت ها شد. همچنین نتایج نشان داد که آتش سوزی و چرا هیچ گونه اثر معنی داری بر تنوع عملکرد پوشش گیاهی و بانک بذر لایه زیرین خاک ندارند. تشابه ترکیب گونه ای بانک بذر خاک با پوشش گیاهی سرپا در مناطق مختلف مورد مطالعه کم بوده و آتش سوزی باعث افزایش تشابه بانک بذر خاک با پوشش سرپا در منطقه مورد مطالعه گردیده است. به طور کلی، مدیریت چرا پس از وقوع آتش سوزی می تواند یک راهکار مناسب پس از آتش سوزی های کنترل نشده در مناطق نیمه استپی زاگرس مرکزی باشد. واژه های کلیدی : اصفهان، چهارمحال و بختیاری، شاخص های تنوع، شبکه باور بیزین، محصولات آتش، مدل سازی.