اثر منشأ رویشگاهی بر رشد درختان پده با بهره‌گیری از تحلیل‌های خوشه‌بندی و رگرسیون

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار ، پژوهش، مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 دانشیار ، پژوهش، مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: هدف تحقیق حاضر بررسی تأثیر منشأ رویشگاهی بر صفات رشدی درختان پده با استفاده از تحلیل‌های خوشه‌بندی و رگرسیون است تا ضمن تبیین تفاوت عملکرد رویشگاه‌ها، رویشگاه‌های مناسب‌تر برای قلمه‌گیری و تولید نهال برای استفاده در برنامه‌های جنگل‌کاری و احیای رویشگاه‌های طبیعی شناسایی شوند.
مواد و روش‌ها: در فصل خزان، شاخه‌های یک‌ساله از پایه‌های طبیعی درختان منتخب پده در رویشگاه‌های استان مرکزی برداشت شد و از آن‌ها قلمه تهیه گردید. تمامی قلمه‌های جمع‌آوری شده در خزانه نهالستان اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان مرکزی کشت شدند و سپس نهال‌های یک‌ساله تولید شد. پس از تولید نهال در خزانه و آماده‌سازی زمین در بهمن‌ماه 1400، نهال‌های یک‌ساله حاصل از 10 رویشگاه مورد مطالعه در عرصه نهالستان اراک کشت شدند. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد و از هر رویشگاه 9 نهال در هر تکرار کاشته شد. در پایان سال سوم کاشت نهال، مشخصه‌های قطر در ارتفاع برابرسینه و ارتفاع کل درختان اندازه‌گیری و ثبت شدند و حجم درخت سرپا تولیدی محاسبه شد. پس از محاسبه حجم درختان و با احتساب درصد زنده‌مانی، حجم در سطح تیمار با توجه به فاصله کاشت محاسبه و به واحد مترمکعب در هکتار تبدیل شد. تجزیه و تحلیل داده‌های کمی رشد با استفاده از تحلیل واریانس دو طرفه (Two-Way ANOVA) و با در نظر گرفتن اثرات اصلی رویشگاه و بلوک و اثر متقابل آن‌ها انجام شد. همچنین به منظور بررسی الگوی شباهت و تفاوت بین رویشگاه‌ها، تجزیه خوشه‌ای سلسله‌مراتبی (Cluster Analysis) بر اساس داده‌های حاصل از ترکیب رویشگاه و بلوک (به‌عنوان تکرارها) با استفاده از نرم‌افزار JMP و روش Ward انجام شد. علاوه بر این، برای محاسبه شاخص‌های آمار توصیفی صفات رویشی شامل میانگین، انحراف معیار، خطای معیار و ضریب تغییرات از پلتفرم Distribution در نرم‌افزار JMP استفاده شد. همچنین به منظور بررسی روابط بین صفات رویشی، تحلیل رگرسیون (Regression Analysis) با در نظر گرفتن حجم درخت به‌عنوان متغیر وابسته و قطر برابر سینه و ارتفاع به‌عنوان متغیرهای مستقل در نرم‌افزار JMP انجام شد.
یافته‌ها: در سال سوم کاشت نهال‌ها در عرصه نهالستان شهید رجایی اراک، بیشترین قطر برابر سینه، ارتفاع و حجم کل در رویشگاه بازرجان تفرش در بلوک سوم وجود داشت به طوری که حجم کل از حداقل 95/5 مترمکعب در هکتار در بلوک سوم – رویشگاه جفتان تفرش تا حداکثر 48/20 مترمکعب در هکتار در بلوک سوم – رویشگاه بازرجان تفرش متغیر بود. تحلیل خوشه‌بندی سلسله‌مراتبی صفات رشدی درختان پده با استفاده از روش Ward، بر اساس داده‌های استانداردشده صفات قطر برابر سینه، ارتفاع و حجم کل انجام شد. خوشه 1 شامل رویشگاه بازرجان تفرش بلوک‌های 1، 2 و 3، محلات بلوک‌های 1 و 2 و ارجرود ساوه بلوک‌های 2 و 3 و خوشه 5 شامل رویشگاه دزفول بلوک 1، قلعتین ساوه و جلماجرد خمین در بلوک 2، گتوند بلوک‌های 2 و 3، اصفهان بلوک 2، جفتان تفرش و کرمان بلوک 3 است. خوشه‌های ۲، ۳ و ۴ نیز از نظر صفات رشدی در وضعیت میانی قرار گرفتند. نتایج رگرسیون خطی چندگانه نشان می‌دهد که مدل رگرسیونی برآورد حجم درخت بر اساس قطر برابر سینه و ارتفاع در سطح 05/0 معنی‌دار بود. مقدار ضریب تعیین (R²) برابر با 956/0 است که نشان می‌دهد 96 درصد از واریانس متغیر حجم درخت توسط متغیرهای قطر برابر سینه و ارتفاع به‌طور همزمان تبیین می‌شود. بر اساس ضرایب به‌دست‌آمده، معادله رگرسیون چندگانه برای برآورد حجم درخت به صورت V=-20.016+4.605×D+2.328×H به‌دست آمد.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که منشأ رویشگاهی قلمه‌ها بر صفات رشدی درختان پده تأثیر قابل توجهی دارد و برخی رویشگاه‌ها، از جمله بازرجان تفرش، محلات و ارجرود ساوه، در شرایط نهالستان شهید رجایی اراک عملکرد رشدی مطلوب‌تری نسبت به سایر رویشگاه‌ها نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of site origin on the growth of Populus euphratica Oliv. trees using cluster and regression analyses

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Ahmadloo 1
  • Mohsen Calagari 2
1 Assistant Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I.R. Iran
2 Associate Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I.R. Iran
چکیده [English]

Background and objectives: The objective of the present study is to investigate the effect of site origin on the growth traits of P. euphratica trees using cluster and regression analyses in order to clarify differences in site performance and to identify more suitable sites for cutting collection and seedling production for use in afforestation programs and the restoration of natural stands.
Materials and methods: During the leaf-fall season, one-year-old branches were collected from natural bases of selected P. euphratica trees in sites of Markazi Province, and cuttings were prepared from these branches. All collected cuttings were planted in the nursery of the Markazi Natural Resources and Watershed Administration, where one-year-old seedlings were produced. After seedling production in the nursery and land preparation in February 2021, the one-year-old seedlings originating from the 10 studied sites were planted in the Arak nursery field. The experiment was conducted using a randomized complete block design (RCBD) with three replications (blocks), and nine seedlings from each site were planted in each replication. At the end of the third year after planting, DBH and total tree height were measured and recorded, and the standing tree volume was calculated. After calculating tree volume and considering the survival rate, volume per treatment was estimated based on planting spacing and converted to m3 ha-1. Data on quantitative growth traits were analyzed using two-way analysis of variance (Two-Way ANOVA), considering the main effects of site and block as well as their interaction. Furthermore, in order to examine the pattern of similarity and differences among sites, hierarchical cluster analysis (Cluster Analysis) was performed based on the data obtained from the combination of site and block (as replications) using JMP software and Ward’s method. In addition, descriptive statistical indices of growth traits, including mean, standard deviation, standard error, and coefficient of variation, were calculated using the Distribution platform in JMP software. Moreover, to investigate the relationships among growth traits, regression analysis (Regression Analysis) was conducted in JMP software, considering tree volume as the dependent variable and diameter at breast height (DBH) and tree height as independent variables.
Results: In the third year after planting of seedlings in the Shahid Rajaei nursery field in Arak, the highest values for DBH, height, and total volume were observed for the Bazarjan site in Tafresh in block 3. The total volume ranged from a minimum of 5.95 m³ ha-1 in block 3- Joftan site (Tafresh) to a maximum of 20.48 m³ ha-1 in block 3- Bazarjan site (Tafresh). Hierarchical cluster analysis of the growth traits of P. euphratica trees was performed using Ward’s method based on standardized data of DBH, height, and total volume. Cluster 1 comprised the Bazarjan site in Tafresh (blocks 1, 2, and 3), Mahallat (blocks 1 and 2), and Arjrud in Saveh (blocks 2 and 3). Cluster 5 included the Dezful site (block 1), Ghalatein in Saveh and Jelmajerd in Khomein (block 2), Gotvand (blocks 2 and 3), Isfahan (block 2), and Joftan in Tafresh and Kerman (block 3). Clusters 2, 3, and 4 showed intermediate growth performance. The results of multiple linear regression indicated that the regression model for estimating tree volume based on DBH and height was significant at the 0.05 level. The coefficient of determination (R2) was 0.956, indicating that approximately 96% of the variance in tree volume was jointly explained by DBH and height. Based on the estimated coefficients, the multiple regression equation for estimating tree volume was derived as: V=−20.016+4.605×D+2.328×H.
Conclusion: The results of this study showed that the site origin of cuttings has a significant effect on the growth traits of P. euphratica trees.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hierarchical cluster analysis
  • Regression coefficient
  • Seedling production
  • Site origin
  • Vegetative characteristics

مراجع

1.Abdureyim, A., Dai, Y., Shi, Q., Zhang, F., Wan, Y., Shi, H., & Peng, L. (2023). Distinct impact of drought on radial growth at different heights and parts of Populus euphratica in the Oasis at the hinterland of the Taklimakan Desert. Forests. 14, 2338.
2.Ruisheng, Gu., & Dong, P. (2005). Populus euphratica, a tolerant model but endangered arborescent species. Science Foundation in China. 13(1), 51-54.
3.Zhu, L., Wang, J., Liu, H., Zhai, J., & Li, Z. (2024). Community assembly mechanisms of Populus euphratica in Northwest China and their relationship with environmental factors. Plants. 13(23), 3283.
4.Phan, C. T., Jorgensen, J., Jouve, L., Hausman, J. F., Polle, A., & Teichmann, T. (2004). Micropagation of Populus euphratica Olive. Belgian Journal of Botany. 137(2), 175-180.
5.Ling, H. B., Zhang, P., Xu, H. L., & Zhao, X. F. (2015). How to regenerate and protect desert riparian Populus euphratica forest in arid areas. Scientific Reports. 5, 81-89.
6.Ndayambaza, B., Si, J., Deng, Y., Jia, B., He, X., Zhou, D., Wang, C., Zhu, X., Liu, Z., Qin, J., Wang, B., & Bai, X. (2023). The Euphrates poplar responses to abiotic stress and its unique traits in dry regions of China (Xinjiang and Inner Mongolia): What should we know? Genes. 14(12), 2213.
7.Masoumi, A. A., Asadi, M., & Hemmati, A. (2011). Flora of Iran: No. 74, The Willow Family (Salicaceae). Publications of the Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, 92p. [In Persian]
8.Sabeti, H. (2008). Forests, trees, and shrubs of Iran. Yazd University Press, Yazd, 886 p. [In Persian]
9.Batooli, H. (2024). Habits and habitats of Populus euphratica Oliv. woodlands in sand dunes and deserts of Aran and Bidgol. Iran Nature. 9(3), 81-108. [In Persian]
10.Wan, Y., Peng, L., Li, H., Anwaier, A., Li, D., Ma, Y., Dai, Y., & Shi, Q. (2024). Water-use characteristics of Populus euphratica trees in response to flood and groundwater depth in desert oasis. Environmental and Experimental Botany. 226, 105915.
11.Calagari, M., Salehi shanjani, P., & Banj Shafiei, S. (2017). Growth comparison of two poplar species (Populus alba and Populus euphratica) and their hybrid in the saline and non-saline soils. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology). 30(1), 143-154. [In Persian]
12.Rottenberg, A., Nevo, E., & Zohary, D. (2000). Genetic variability in sexually dimorphic and monomorphic populations of Populus euphratica (Salicaceae). Canadian Journal of Forest Research. 30, 482-486.
13.Wiehle, M., Eusemann, P., Thevs, N., & Schnittler, M. (2009). Root suckering patterns in Populus euphratica (Euphrates poplar, Salicaceae). Trees. 23(5), 991-1001.
14.Ottow, E.A., Brinker, M., Teichmann, T., & Kaiser, E. W. 2005. Populus euphratica displays apoplastic sodium accumulation, osmotic adjustment by decreases in calcium and soluble carbohydrates, and develops leaf succulence under salt stress. Plant Physiology. 139, 1762-1772.
15.Chen, Y., Li, W., Zhou, H., Chen, Y., Fu, A., & Ma, J. (2017). Experimental study on water transport observations
of desert riparian forests in the lower reaches of the Tarim River in China. International Journal of Biometeorology. 61(6), 1055-1062.
16.Hesami, S. M., Calagari, M., & Ghorbani e Kahrizsangi, M. (2019). Study of growth and morphological characteristics of Euphrates poplar (Populus euphratica Oliv.) provenances in Shahid Fozveh experimental nursery. Forest Research and Development. 5(3), 483-496. [In Persian]
17.Rouhi-Moghaddam, E., Fakhireh, A., & Shoeibi, M. (2025). Autecology of the Euphrates poplar (Populus euphratica Oliv.) in the Sistan Plain, Iran. ECOPERSIA. 13(2), 153-164.
18.Calagari, M., Ghasemi, R., & Bagheri, R. (2010). Growth comparison of Populus euphratica Oliv. provenances in research station of Karadj, Iran. Iranian Journal of Forest and Poplar Research. 18(1), 76-69.
19.Ahmadloo, F., Goodarzi, G., Salehi, A., & Scandari, S. (2022). Investigating the distribution of Populus euphratica
fields in Markazi Province. Iran Nature. 7(5), 51-62.
20.Hooshangi, N., Rabiei, N., Ghaffari Rezin, M., & Mehri, S. (2021). Investigation of groundwater level changes in Markazi Province (1961–2018). The 3rd Conference on Data Mining in Earth Science, Arak, Iran. [In Persian]
21.Kord, B., Kord, B., & Khademi, A. (2009). Investigation of the effect of site conditions on fiber dimensions and physical properties of poplar wood. Journal of Sciences and Techniques in Natural Resources. 4(2), 83-92.
22.Pliura, A., Yu, Q., Zhang, S. Y., MacKay, J., Périnet, P., & Bousquet, J. (2005). Variation in wood density and shrinkage and their relationship to growth of selected young poplar hybrid crosses. Forest Science. 51(5), 472-482.
23.Kramp, K., Schmitt, T., Lang, P., Jeschke, M., Schafer, P., Kulanek, D., Ximing, Z., Ruide, Y., & Thomas, F. M. (2018). Clones or no clones: genetic structure of riparian Populus euphratica forests in Central Asia. Journal of Arid Land. 10(5), 750-766.
24.Statistical Center of Iran. (2022). Statistical data and information: Statistical yearbook, Markazi province. 58p. [In Persian]
25.Choghaei, M. (2019). Executive plan of Arak nursery. Markazi Natural Resources and Watershed Administration, Forests, Range and Watershed Management Organization, Arak, 115p. [In Persian]
26.Bouyoucos, G. J. (1962). Hydrometer method improved for making particle size analyses of soil. Agronomy Journal. 54(5), 464-465.
27.Nelson, R. E. (1982). Carbonates and Gypsum: 181-197. In: Page, A. L. (Ed.). Methods of Soil Analysis, Part 2- chemical methods. Soil Science Society of America, Inc., American Society of Agronomy, Inc., Madison, Wisconsin, U.S.A., 1390p.
28.Bremner, J. M. (1996). Nitrogen-total: 1085-1121. In: Sparks, D. L., Page, A. L., Helmke, P. A., Loeppert, R.H., Soltanpour, P.N., Tabatabai, M.A., Johnston, G.T. and Sumner, M.E. (Eds.). Methods of Soil Analysis Part 3– Chemical Methods, SSSA Book Series 5.3. Soil Science Society of America, Inc., American Society of Agronomy, Inc., Madison, Wisconsin, U.S.A., 1390p.
29.Helmek, P. A., & Sparks, D. L. (1996). Lithium, sodium potassium, rubidium and cesium: 551-575. In: Sparks D. L. (Ed.). Methods of Soil Analysis. Part 3, chemical methods. Soil Science Society of America, Inc., American Society of Agronomy, Inc., Madison, Wisconsin, U.S.A., 1390p.
30.Rowell, D. L. (1994). Soil science: Methods and applications. Longman Scientific & Technical, Group UK Ltd, Harlow, Essex, UK, 350p.
31.Akhavan, R., Ahmadloo, F., Sadeghzadeh Hallaj, M.H., & Talebi, M. (2025). Development of volume tables for white poplar (Populus alba L.) trees using a non- destructive sampling in the Chaharmahal & Bakhtiari province of Iran. Journal of Wood and Forest Science and Technology. 32(4), 25-46.
32.Abidine, A. Z. E., Bouderrah, M., Lamhamedi, M. S., Mounir, F., & Lascoux, M. (2019). Vegetative propagation via cuttings of the Moroccan Euphrates poplar (Populus euphratica Oliv.) in the context of climate change. Asian Journal of Plant and Soil Sciences. 4(1), 7-15.
33.Gao, C., Chen, C., Liu, N., Liu, F., Su, X., Liu, C., & Huang, Q. (2024). Genetic diversity and association analysis of traits related to water-use efficiency and nitrogen-use efficiency of Populus deltoides based on SSR markers. International Journal of Molecular Sciences. 25(21), 11515.
34.Mohammadi, A., Calagari, M., Ladan-Moqaddam, A. R., & Mirakhori, R. (2013). Investigation on growth
and physiological characteristics of Populus euphratica Oliv. provenances at Garmsar Desert Station. Iranian
Journal of Forest and Poplar Research. 21(1), 115-125. [In Persian]
35.Xie, X., Chen, W., Pan, X., Wang, T., Che, J., Lv, Y., & Ye, M. (2025). Tree-ring-based analysis of Populus euphratica radial growth response to extreme drought across lower tarim river sections, Xinjiang, China. Forests. 16, 1311.
36.King, D. A. (2005). Linking tree form, allocation and growth with an allometrically explicit model. Ecological Modelling. 185 (1), 77-91.
37.Wiehle, M., Vornam, B., Wesche, K., Goenster, S., & Buerkert, A. (2016). Population structure and genetic diversity of Populus laurifolia in fragmented riparian gallery forests of the Mongolian Altai Mountains. Flora. 224, 112-122.
38.Hjelm, B., & Johansson, T. (2012). Volume equations for poplars growing on farmland in Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research. 27(6), 561-566.
39.Aminu, S.A., Daniel, S., & Yakubu, I. (2019). Tree volume equation for Populus deltoides (Poplar) tree under agroforestry based. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 8(2), 1470-1475.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 33، شماره 2
تیر 1405
صفحه 69-96

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار