| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,219 |
| تعداد مقالات | 35,690 |
| تعداد مشاهده مقاله | 53,563,978 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 92,843,858 |
بررسی قابلیت استفاده از درختچههای ازگیل (Crataegus germanica (L.) Kuntze) و ولیک (.Crataegus monogyna (L.) Jacq) در پروژههای زیستمهندسی جنگلهای هیرکانی: قابلیتها و چالشها | ||
| تحقیقات جنگل و صنوبر ایران | ||
| مقاله 12، دوره 34، شماره 1 - شماره پیاپی 103، فروردین 1405، صفحه 82-97 اصل مقاله (1.31 M) | ||
| نوع مقاله: علمی- پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijfpr.2025.371385.2212 | ||
| نویسندگان | ||
| احسان عبدی* 1؛ هانیه پویا2؛ زهرا کریمی3؛ زهرا رستمی2؛ محسن قلندر4 | ||
| 1نویسنده مسئول، استاد، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 2دانشجوی دکتری، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 3دکتری، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 4استادیار، گروه ریاضی و آمار، دانشکده علوم پایه و فنی مهندسی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: پایداری شیبها در نواحی جنگلی و با خاکهای ریزدانه بهشدت تحتتأثیر ویژگیهای زیستفنیِ سیستم ریشه گیاهان قرار دارد. هدف از این پژوهش، ارزیابی و مقایسه نقش دو گونه درختچهای بومیِ جنگلهای هیرکانی شامل ازگیل (Crataegus germanica (L.) Kuntze) و ولیک (Crataegus monogyna Jacq.)، در افزایش مسلحسازی خاک و بهبود پایداری دامنهها بود. این پژوهش بهدنبال کمیسازی پراکنش ریشه، تعیین مقاومت مکانیکی ریشهها و برآورد چسبندگی افزودهشده به خاک ناشی از حضور ریشهها براساس مدل Wu است. مواد و روشها: پژوهش پیشرو در پارسل ۱۱۸ بخش پاتم جنگل آموزشی- پژوهشی خیرود انجام شد. منطقهای با شیب حدود 20 درصد، جهت جنوبی و خاکهای ریزدانه برای مطالعه انتخاب شد. برای تعیین شاخص نسبت سطح ریشه به سطح خاک (RAR)، چهار پایه از هر گونه انتخاب شد. نمونهبرداری ریشه با روش دیواره پروفیل در دو سمت بالادست و پاییندست پایهها و در سه افق ۱۰ سانتیمتری صورت گرفت. همه ریشههای نمایانشده در دیواره اندازهگیری و مقدار RAR محاسبه شد. بهمنظور تعیین مقاومت کششی و نیروی کششی ریشهها، ۱۴۶ نمونه ریشه سالم در دامنه قطر 3/0 تا 5/9 میلیمتر جمعآوری شد. سپس، آزمایشهای کششی با دستگاه یونیورسال STM5 انجام شد. برای برآورد میزان مسلحسازی خاک، مدل Wu بهعنوان یکی از مدلهای کلاسیک مبتنیبر افزودن چسبندگی ریشه به معادله مقاومت برشی مهر– کولمب بهکار گرفته شد. تحلیل آماری دادهها با ANOVA چندراهه، آزمون تعقیبی Bonferroni و تحلیل کوواریانس (ANCOVA) انجام شد. نتایج: شاخص RAR بهطور معنیداری با افزایش عمق و فاصله از یقه کاهش یافت و بیشترین مقدار آن در لایه سطحی صفر تا 10 سانتیمتر مشاهده شد. تأثیر گونه بر RAR معنیدار نبود، اما اثرات متقابل (گونه × موقعیت دیواره) معنیدار شد که بیانگر پاسخ متفاوت گونههای مورد مطالعه به شرایط فیزیکی در دیوارههای مختلف پروفیل است. بررسی رفتار مکانیکی ریشهها نشان داد که نیروی کششی با افزایش قطر ریشه بهصورت تابع توانی مثبت زیاد میشود و مقاومت کششی بهصورت تابع توانی منفی کاهش مییابد. ازگیل، مقاومت کششی بیشتری نسبت به ولیک داشت، اما رفتار هر دو گونه در افزایش نیروی کششی مشابه بود. تحلیلهای مدل Wu نشان داد که بیشترین چسبندگی اضافهشده ناشی از حضور ریشهها در افق سطحی صفر تا 10 سانتیمتر دیده میشود. با افزایش عمق، مقدار آن بهشدت کاهش یافت. همچنین، تأثیر گونه بر میزان چسبندگی افزودهشده معنیدار نبود. نتیجهگیری: نتایج این پژوهش بیانگر آن است که سیستم ریشه دو گونه مورد مطالعه بهویژه در افقهای سطحی در مسلحسازی خاک و افزایش پایداری دامنهها نقشآفرینی میکنند. ازآنجاکه مدل Wu بیشتر به پراکنش ریشه حساس است تا مقاومت مکانیکی، عدم معنیداری تفاوت گونهای در مقدار مسلحسازی قابلانتظار بود. باتوجهبه تفاوت الگوی ریشهدوانی و مقاومت کششی دو گونه، استفاده ترکیبی از ولیک و ازگیل در طرحهای تثبیت شیب توصیه میشود. ولیک برای افزایش چسبندگی لایههای سطحی و کنترل فرسایش سطحی و ازگیل برای تقویت پایداری عمقی خاک مناسب است. البته باید در نظر داشت که این گونهها کندرشد هستند و تأثیر مسلحسازی آنی آنها پس از استقرار زیاد نیست، بنابراین در رویکرد زیستمهندسیِ پیشگیرانه، مفید خواهند بود. واژههای کلیدی: تراکم ریشه، مدل Wu، مسلحسازی خاک، مقاومت مکانیکی ریشه. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تراکم ریشه؛ مدل Wu؛ مسلحسازی خاک؛ مقاومت مکانیکی ریشه. | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the feasibility of using Crataegus germanica (L.) Kuntze and .Crataegus monogyna (L.) Jacq. shrubs in bioengineering projects in Hyrcanian forests, Iran: opportunities and challenges | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ehsan Abdi1؛ Haniyeh Pouya2؛ Zahra Karimi3؛ Zahra Rostami2؛ Mohsen Ghalandar4 | ||
| 1Corresponding author, Prof., Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 2Ph.D. Student, Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 3Ph.D, Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 4Assistant Prof., Department of Mathematics and Statistics, Faculty of Basic Science and Engineering, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: Slope stability in fine-grained forest soils is strongly influenced by the biomechanical characteristics of plant root systems. This study aimed to evaluate and compare the contribution of two native shrub species in the Hyrcanian forests of Iran, medlar (Crataegus germanica (L.) Kuntze) and hawthorn (Crataegus monogyna Jacq.), to soil reinforcement and slope stability. Specifically, the research focused on quantifying root distribution, determining root strength properties, and estimating root-induced additional soil cohesion using the Wu model. Methodology: The study was conducted in compartment number 118 of the Patom managment district in the Kheyrud Forest Research and Educational Station, North of Iran. A site characterized by an approximate slope of 20%, a southern aspect, and fine-textured soils was selected for the study. To determine the root area ratio (RAR), four representative individuals of each species were selected, and root sampling was performed using the profile wall method on both upslope and downslope sides at three successive 10-cm soil depths. All exposed roots were measured, and RAR values were calculated accordingly. For mechanical tests, 146 intact root samples with diameters ranging from 0.3 to 9.5 mm were collected, and tensile force and tensile strength were measured using a universal testing machine (STM5). Root reinforcement was then estimated by incorporating the Wu model into the Mohr–Coulomb shear strength equation. Statistical analyses were performed using multi-way ANOVA, Bonferroni post hoc tests, and analysis of covariance (ANCOVA). Results: The results indicated that RAR values significantly decreased with increasing soil depth and distance from the stem, with the highest values observed in the 0–10 cm surface layer. Although the main effect of species on RAR was not significant, the interaction between species and profile wall position was significant, indicating different root distribution patterns between the two species. Mechanical tests showed that tensile force increased with root diameter following a positive power function, whereas tensile strength decreased according to a negative power relationship. Medlar exhibited higher tensile strength than hawthorn, while both species showed similar trends in tensile force increase. Wu model analysis revealed that maximum root-induced additional cohesion occurred in the surface soil layer (0–10 cm) and sharply declined with depth. Moreover, no significant effect of species on the added cohesion to soil was observed. Conclusion: The results reveal that medlar and hawthorn root systems improve soil reinforcement and slope stability through distinct yet complementary reinforcement mechanisms. Given that the Wu model is more sensitive to root distribution than to root tensile properties, the absence of significant species-level differences in overall soil reinforcement is not unexpected. From a management perspective, the combined use of these two native shrub species is recommended for bioengineering-based slope stabilization projects in the Hyrcanian forests, with hawthorn being particularly suitable for controlling surface erosion and medlar contributing to deeper soil stabilization. Despite their ability to enhance soil shear strength, it should be noted that both medlar and hawthorn are slow-growing native species of the Hyrcanian forests, and their establishment and early growth rates are generally lower than those of fast-growing species. Therefore, their application in bioengineering slope stabilization projects is more appropriate as a long-term preventive strategy rather than as an immediate remedial measure. Keywords: Root density, root mechanical strength, soil reinforcement; Wu model. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Root density, root mechanical strength, soil reinforcement, Wu model | ||
| مراجع | ||
|
- Abdi, E., 2018. Root tensile force and resistance of several tree and shrub species of Hyrcanian forest, Iran. Croatian Journal of Forest Engineering, 39(2): 255-270.
- Abdi, E., 2023. Soil bioengineering in Iran: Lessons from the past and prospects for the future. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 31(3): 257-265 (In Persian with English summary).
- Abdi, E., Majnounian, B., Genet, M. and Rahimi, H., 2010. Quantifying the effects of root reinforcement of Persian Ironwood (Parrotia persica) on slope stability; a case study: Hillslope of Hyrcanian forests, northern Iran. Ecological Engineering, 36: 1409-1416.
- Asgari, M., Javanmiri Pour, A., Abdi, E., Etemad, V., Ahmadaali, K., Zare, S. and Afsharsadr, A., 2023. Evaluation of age and moisture stress on the mechanical properties of Pinus eldarica Medw. seedling roots for plantation. Iranian Journal of Forest, 16(1): 37-53 (In Persian with English summary).
- Burylo, M., Hudek, C. and Rey, F., 2011. Soil reinforcement by the roots of six dominant species on eroded mountainous marly slopes (Southern Alps, France). Catena, 84(1-2): 70-78.
- De Baets, S., Poesen, J., Reubens, B., Wemans, K., De Baerdemaeker, J. and Muys, B., 2008. Root tensile strength and root distribution of typical Mediterranean plant species and their contribution to soil shear strength. Plant and Soil, 305: 207-226.
- Deljouei, A., Abdi, E., Schwarz, M., Majnounian, B., Sohrabi, H. and Dumroese, R.K., 2020. Mechanical characteristics of the fine roots of two broadleaved tree species from the temperate Caspian Hyrcanian Ecoregion. Forests, 11(3): 345.
- Deljouei, A., Cislaghi, A., Abdi, E., Borz, S.A., Majnounian, B. and Hales, T.C., 2023. Implications of hornbeam and beech root systems on slope stability: From field and laboratory measurements to modelling methods. Plant and Soil, 483(1): 547-572.
- Emadi-Tafti, M., Ataie-Ashtiani, B. and Hosseini, S.M., 2021. Integrated impacts of vegetation and soil type on slope stability: A case study of Kheyrud Forest, Iran. Ecological Modelling, 446: 109498.
- Forest management plan of Patom district, 1995. University of Tehran, Karaj, Iran, 170 pp.
- Genet, M., Stokes, A., Salin, F., Mickovski, S.B., Fourcaud, T., Dumail, J.F. and van Beek, R., 2005. The influence of cellulose content on tensile strength in tree roots. Plant and Soil, 278: 1-9.
- Giadrossich, F., Schwarz, M., Cohen, D., Cislaghi, A., Vergani, C., Hubble, T., ... and Stokes, A., 2017. Methods to measure the mechanical behaviour of tree roots: A review. Ecological Engineering, 109: 256-271.
- Hairiah, K., Widianto, W., Suprayogo, D. and Van Noordwijk, M., 2020. Tree roots anchoring and binding soil: Reducing landslide risk in Indonesian agroforestry. Land, 9(8): 256.
- Karimi, Z., Abdi, E. and Deljouei, A., 2025. Mechanical response of Avicennia marina roots to changes in stand density and soil depth in coastal areas. Journal of Forest and Wood Products, 78(3): 223-234 (In Persian with English summary).
- Karimi, Z., Abdi, E., Deljouei, A., Cislaghi, A., Shirvany, A., Schwarz, M. and Hales, T.C., 2022. Vegetation-induced soil stabilization in coastal area: An example from a natural mangrove forest. Catena, 216: 106410.
- Keybondori, S., Abdi, E., Deljouei, A., Cislaghi, A., Shakeri, Z. and Etemad, V., 2025. Soil-bioengineering to stabilize gravel roadside slopes in the steep Hyrcanian forests of northern Iran. Ecological Engineering, 214: 107569.
- Kim, Y., Rahardjo, H. and Tsen-Tieng, L.D., 2020. Stability analysis of laterally loaded trees based on tree-root-soil interaction. Urban Forestry and Urban Greening, 49: 126639.
- Leung, F.T.Y., Yan, W.M., Hau, B.C.H. and Tham, L.G., 2015. Root systems of native shrubs and trees in Hong Kong and their effects on enhancing slope stability. Catena, 125: 102-110.
- Li, C., Jia, Z., Yuan, Y., Cheng, X., Shi, J., Tang, X., … and Zhang, J., 2020. Effects of mineral-solubilizing microbial strains on the mechanical responses of roots and root-reinforced soil in external-soil spray seeding substrate. Science of the Total Environment, 723: 138079.
- Moresi, F.V., Maesano, M., Matteucci, G., Romagnoli, M., Sidle, R.C. and Scarascia Mugnozza, G., 2019. Root biomechanical traits in a montane Mediterranean forest watershed: Variations with species diversity and soil depth. Forests, 10(4): 341.
- Naghdi, R., Maleki, S., Abdi, E., Mousavi, R. and Nikooy, M., 2013. Assessing the effect of Alnus roots on hillslope stability in order to use in soil bioengineering. Journal of Forest Science, 59(11): 417-423.
- Osman, N., Abdullah, M.N. and Abdullah, C.H., 2011. Pull-out and tensile strength properties of two selected tropical trees. Sains Malaysiana, 40(6): 577-585.
- Pimentel, D., 2006. Soil erosion: A food and environmental threat. Environment, Development and Sustainability, 8(1): 119-137.
- Pollen, N. and Simon, A., 2005. Estimating the mechanical effects of riparian vegetation on stream bank stability using a fiber bundle model. Water Resources Research, 41: W07025.
- Pordel, N., Hosseinzadeh, J., Heydari, M. and Omidipour, R., 2025. Assessment of aggregate stability in relation to physiographic characteristics and canopy density in the Zagros Forests, Iran. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 33(3): 191-206 (In Persian with English summary).
- Rahardjo, H., Satyanaga, A., Wang, C.L., Wong, J.L.H. and Lim, V.H., 2018. Effects of unsaturated properties on stability of slope covered with Caesalpinia crista in Singapore. Environmental Geotechnics, 7(6): 393-403.
- Tosi, M., 2007. Root tensile strength relationships and their slope stability implications of three shrub species in the Northern Apennines (Italy). Geomorphology, 87(4): 268-283.
- Wu, T.H., 1976. Investigation of landslides on Prince of Wales Island, Alaska. Geotechnical Engineering Report No. 5, Ohio State University, Columbus, Ohio, USA, 93p. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,031 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 163 |
||