بررسی وقوع خشک‌سالی در اکوسیستم جنگلی زاگرس با توجه به همزمانی آن با زوال جنگل‌های بلوط

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، دانشیار، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور ،سازمان تحقیقات ،آموزش و ترویج کشاورزی ، تهران، ایران پست الکترونیک: dargahian@rifr-ac.ir

2 استاد، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استادیار، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور ،سازمان تحقیقات ،آموزش و ترویج کشاورزی ، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: خشک‌سالی‌های شدید و سیل‌های مهیب ابرچالش‌های ناشی از تغییر اقلیم در اکوسیستم جنگلی زاگرس هستند. ناهنجاری‌های آب‌و‌هوایی مانند موج گرما و خشک‌سالی طولانی می‌تواند زمینه لازم را برای حمله آفات و بیماری‌ها فراهم کند و منجر به زوال جنگل بلوط شود. جنگل‌های بلوط زاگرس در شرایط آب‌و‌هوایی نیمه‌مرطوب و نیمه‌خشک هستند و با توجه به اینکه در کمربند خشک دنیا قرار دارند، با خشک‌سالی‌های پی‌درپی مواجه می‌باشند. تنوع زیستی و نقش بیولوژیکی جنگل‌های زاگرس، به‌عنوان یک کمربند حفاظتی و مانع طبیعی که در غرب کشور و در 11 استان با 6 میلیون هکتار وسعت گسترده شده و 40‌ درصد از مساحت جنگل‌های ایران را تشکیل می‌دهد، اهمیت این بوم‌‌سازگان را بیش‌از‌بیش نشان می‌دهد. مدیریت و برنامه‌ریزی برای آنها به‌دلیل گستردگی و تأثیر عوامل مختلف دشوار است. شناسایی مناطقی از این اکوسیستم جنگلی که با فراوانی، تداوم و شدت بیشتر خشک‌سالی مواجه شده است، به مدیران اکوسیستم جنگلی کمک می‌کند تا آسیب‌ها را کاهش دهند و با تغییرات آب‌و‌هوایی فعلی و آینده سازگارتر شوند.
مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسی رخداد خشک‌سالی در اکوسیستم زاگرس با استفاده از شاخص SPI، توزیع زمانی فراوانی، تداوم و شدت آن در یک دوره آماری 28 ساله در سه ایستگاه منتخب در زاگرس شمالی، میانی و جنوبی بررسی و مقایسه شد. در این تحقیق با توجه به شرایط منطقه و براساس طبقه‌بندی مرکز ملی خشک‌سالی ایران، این شاخص به 9 کلاس تقسیم شد. این شاخص برای ایستگاه‌های سینوپتیک با دوره آماری 28 سال در مقیاس زمانی 3، 6 و 12 ماهه در نرم‌افزار ClimPACT محاسبه شد. با توجه به وسعت زیاد منطقه مورد‌مطالعه، زاگرس به سه قسمت شمالی، میانی و جنوبی تقسیم شد و شدت و مدت خشک‌سالی در قالب نمودار ترسیم گردید. پس از بررسی شدت، مدت و فراوانی خشک‌سالی در تمام ایستگاه‌هایی که بیش از 28 سال طول دوره آماری داشتند، درصد مساحت طبقات خشک‌سالی در سال‌های مختلف در یک دوره مشترک آماری از سال 1992 تا 2019 برای کل محدوده اکوسیستم زاگرس به دست آمد. توزیع مکانی طبقات خشک‌سالی در سال‌های اوج خشک‌سالی پهنه‌بندی و در نرم‌افزارArcGIS  با روش کریجینگ معمولی تجزیه‌و تحلیل شد و به‌این‌ترتیب با بررسی سال‌هایی که کل زاگرس با خشک‌سالی فراگیر همراه بود، مناطقی که دچار خشک‌سالی‌های شدید و بسیار شدید شدند، به‌عنوان مناطق بحرانی برای هر گونه برنامه حفاظتی و تحقیقاتی شناسایی شد.
نتایج و یافته‌ها: نتایج نشان داد، در زاگرس شمالی، میانی و جنوبی از‌نظر شدت خشک‌سالی تفاوت قابل‌ملاحظه‌ای وجود ندارد اما سال رخداد شدیدترین خشک‌سالی متفاوت است. در تمام مقیاس‌های زمانی بیشترین تداوم در سال 1999 تا 2001 همزمان با شروع پدیده زوال در زاگرس است. اما از سال 2007 تا 2017 بیش از 40 درصد مساحت زاگرس با یک دوره خشک‌سالی طولانی مواجه بوده است. خشک‌سالی می‌تواند در منطقه‌ای با وسعت چند صد کیلومتر اتفاق بیفتد، اما در‌عین‌حال امکان دارد، شدت و دوره تداوم آن در سراسر منطقه یکسان نباشد. بررسی وسعت خشک‌سالی در اکوسیستم زاگرس از سال 1992 تا سال 2019 نشان داد، در برخی سال‌های اول دوره و سال 2006 و 2018 در سراسر زاگرس هیچ‌یک از طبقات خشک‌سالی رخ نداده و کل مساحت زاگرس صد‌درصد با ترسالی مواجه بوده است. در برخی سال‌ها هم تنها در کمتر از 10 درصد مساحت زاگرس یک خشک‌سالی در حد خفیف رخ داده است. اما از سال 2007 تا 2017 بیش از 40 درصد مساحت زاگرس با یک دوره خشک‌سالی طولانی مواجه بوده است که در برخی از سال‌های این دوره مانند سال 2008، صد‌درصد اکوسیستم با انواع طبقات خشک‌سالی مواجه بوده است. طی این دوره طولانی، سال 2010 بیش از 80 درصد و سال 2017 بیش از 70 درصد مساحت زاگرس با خشک‌سالی مواجه بوده است. این در حالی است که قبل از این دوره خشک طولانی، یک دوره ترسالی تقریباً 5 ساله بر زاگرس مستولی بوده است.
نتیجه‌گیری: علاوه‌بر عوامل متعدد دیگر که در زوال زاگرس مؤثر بوده‌اند، رخداد خشک‌سالی یکی از عوامل اصلی بوده که زمینه را برای سایر عوامل فراهم نموده است. از‌نظر مدت، یک دوره خشک‌سالی طولانی فرصت جبران خسارت‌های وارده به درختان را سلب کرده است. از‌نظر شدت، سال 2008 شدیدترین و فراگیرترین رخداد خشک‌سالی در زاگرس است، به‌طوری‌که صددرصد زاگرس با انواع طبقات خشک‌سالی مواجه بوده است. رخداد دوره‌های متناوب خشک‌سالی و ترسالی جزو ماهیت اقلیم زاگرس است، اما رخداد یک دوره طولانی خشک‌سالی در زاگرس آسیب‌پذیری آن را افزایش داده است. رخداد خشک‌سالی شدید در‌صورتی‌که سال بعد با ترسالی همراه باشد، اثرهای کمتری نسبت به خشک‌سالی‌های ضعیف و اما مداوم دارد. شناخت مناطقی از اکوسیستم جنگلی که با خشک‌سالی‌‌های شدید و مداوم همراه است، می‌تواند مدیران و برنامه‌ریزان اکوسیستم‌های جنگلی را برای برنامه‌های حفاظتی و احیایی یاری کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the occurrence of drought in the forest ecosystem of Zagros due to its coincidence with the decline of oak forests

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Dargahian 1
  • Mehdi Pourhashemi 2
  • sakineh Lotfinasabasl 3
1 Associate Prof., , Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran Email: dargahian@rifr-ac.ir
2 Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Assistant Prof., , Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Severe droughts and catastrophic floods are major challenges resulting from climate change in the Zagros forest ecosystem. Climatic anomalies such as heat waves and prolonged droughts can create favorable conditions for pest and disease outbreaks, leading to the decline of oak forests. The Zagros oak forests are situated in semi-humid and semi-arid climatic zones and, due to their location in the global dry belt, frequently experience recurrent droughts. The biodiversity and ecological role of these forests, acting as a protective belt and natural barrier, highlight their significance. Spanning 11 provinces and covering an area of 6 million hectares—accounting for 40% of Iran’s forests—the management and planning of this ecosystem is highly complex due to its vast extent and the influence of various environmental factors. Identifying areas that experience more frequent, prolonged, and severe droughts can help forest managers mitigate damage and enhance adaptation to current and future climate changes.
Methodology: To assess drought occurrence in the Zagros ecosystem, the Standardized Precipitation Index (SPI) was utilized to analyze the temporal distribution of drought frequency, duration, and severity over a 28-year period across three selected stations in northern, central, and southern Zagros. Based on regional conditions and classifications from Iran’s National Drought Center, the SPI was categorized into nine classes. The index was calculated for synoptic stations with a 28-year statistical record at 3-, 6-, and 12-month timescales using ClimPACT software. Given the vast study area, the Zagros region was divided into three sections (northern, central, and southern), and drought severity and duration were visualized through graphical representations. After evaluating drought intensity, duration, and frequency across all stations with more than 28 years of data, the percentage of drought-affected areas was calculated for the entire Zagros ecosystem over a common statistical period (1992–2019). The spatial distribution of drought severity during peak drought years was mapped using the ordinary kriging method in ArcGIS software. By identifying years when widespread drought affected the entire Zagros, regions experiencing severe and extreme droughts were classified as critical zones for conservation and research efforts.
Results: The findings indicate no significant difference in drought severity across northern, central, and southern Zagros; however, the timing of the most severe drought events varies. Across all timescales, the longest drought period occurred between 1999 and 2001, coinciding with the onset of forest decline in the Zagros. Notably, from 2007 to 2017, more than 40% of the Zagros region experienced prolonged drought. While droughts can extend over hundreds of kilometers, their intensity and duration are not necessarily uniform across the entire region. Analysis of drought extent from 1992 to 2019 revealed that during certain years, such as 2006 and 2018, no drought events occurred, and the entire Zagros experienced wet conditions. In some years, mild droughts affected less than 10% of the region. However, between 2007 and 2017, more than 40% of the Zagros suffered from prolonged droughts, with certain years, such as 2008, experiencing drought conditions across the entire ecosystem. During this period, in 2010, over 80% of the Zagros region faced drought, and in 2017, this figure exceeded 70%. Notably, before this prolonged dry period, a relatively wet phase lasted for nearly five years.
Conclusion: While multiple factors have contributed to the decline of the Zagros forests, drought has been a primary driver, facilitating the impact of other stressors. The extended duration of droughts has hindered the recovery of trees, while the extreme severity of events—such as the 2008 drought, which affected the entire Zagros—has exacerbated forest decline. Although alternating wet and dry periods are characteristic of the Zagros climate, prolonged drought episodes have heightened ecosystem vulnerability. Severe droughts, when followed by a wet year, tend to have less impact compared to persistent mild droughts. Identifying areas subject to severe and continuous droughts can aid forest managers and policymakers in implementing effective conservation and restoration strategies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • drought persistence
  • Zagros oak decline
  • SPI drought index

مراجع

-Acacio, V., Dias, F.S., Catry, F.X., Bugalho, M.N. and Moreira, F., 2021. Canopy cover loss of Mediterranean oak woodlands: Long-term effects of management and climate. Ecosystems, 24(7): 1775-1791.‏
-Asgari, S., Razi, T., Hosseini, A. and najafifar, A., 2021. Temporal-spatial analysis of drought and oak trees dieback of Zagros forests in Ilam province. Ecology of Iranian Forest, (17): 86-96 (In Persian).
-Asgari, S., Razi, T., Jafari, M. and Noroozi, A.A., 2025. The effects of meteorological drought on the drying up of oak forests in Ilam province. 25(76). 
-Attarod, P., Rostami, F., Dolatshahi, A., Sadeghi, S.M.M., Amiri, G.Z. and Bayramzadeh, V., 2016. Do changes in meteorological parameters and evapotranspiration affect declining oak forests of Iran?. Journal of Forest Science, 62(12): 553-561.‏
-Attarod, P., Sadeghi, S.M.M., Pypker, T.G. and Bayramzadeh, V., 2017. Oak trees decline; a sign of climate variability impacts in the west of Iran. Caspian Journal of Environmental Sciences, 15(4): 373-384 (In Persian).
-Azizi, G., Miri, M., Mohammadi, H. and Pourhashemi, M., 2015. Analysis of relationship between forest decline and precipitation changes in Ilam Province. Journal of Forest and Poplar Research, 23(3): 502-515 (In Persian).
-Aazami, A., Hosseini, A., Soleimani, R. and Maleki, N., 2021 Evaluation of Soil Moisture Changes Using the Balance Model in Zagros Oak Drying Forests (Case study: Melah Siah Forest - Ilam). Ifej, 9 (18):138-146.
-Bedrood, F., Gh., H. and Valipour, A., 2021. Application of the Logical Framework Analysis for planning and evaluation of oak decline’s forest management plan. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 29(1): 53-64.
-Colangelo, M., Camarero, J.J., Borghetti, M., Gentilesca, T., Oliva, J., Redondo, M.A. and Ripullone, F., 2018. Drought and Phytophthora are associated with the decline of oak species in southern Italy. Frontiers in plant science, 9: 1595.‏
-Clatterbuck, W.K. and Kauffman, B.W., 2006. Managing oak decline. Professional hardwood notes, University of Kentucky’s Cooperative Extension Publication FOR-099, University of Tennessee, Knoxville, Tennessee, 6p.
-Conte, A.L., Di Pietro, R., Iamonico, D., Di Marzio, P., Cillis, G., Lucia, D. and Fortini, P., 2019. Oak decline in the Mediterranean basin: a study case from the southern Apennines (Italy). Plant Sociology, 56(2): 69-80.
-Camarero, J.J., Colangelo, M., Gazol, A. and Azorín-Molina, C., 2021. Drought and cold spells trigger dieback of temperate oak and beech forests in northern Spain. Dendrochronology, 66: 125812.‏
-Dargahian, F., Ebrahimikhusfi, Z. and Kazemi, A., 2020. Investigation of drought intensity changes in watersheds leading to dust centers in Khuzestan province. DEEJ, 9(27): 13-24.
-Dolatshahi, A., Attarod, P., Zahedi, G., Sadeghi, M. and Bayramzadeh, V., 2017. Trends of meteorological parameters and reference evapotranspiration in the northern Zagros region. Forest and Wood Products, 70(2), 251-260 (In Persian).
-Fallah, A. and Haidari, M., 2018. Investigating the oak decline in different crown-dimensions in middle Zagros forests (case study: Ilam). Ecology of Iranian Forest, 6(12): 9-17.‏
-Gea-Izquierdo, G., Natalini, F. and Cardillo, E., 2021. Holm oak death is accelerated but not sudden and expresses drought legacies. Science of the Total Environment, 754: 141793.
-Hosseinzade, J. and Pourhashemi, M., 2017. Emergence of desiccation within Zagros forests decline. Nature of Iran, 2(4): 18-21 (In Persian).
-Hosseini, A., 2024. Environmental Challenges Facing Zagros Forests. Strategic Research Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 9(1): 35-50. doi: 10.22047/srjasnr.2024.413377.1075
-Henareh, J., Jahanbazi Goujani, H., Pourhashemi, M. and Hashemi Khabir, Z., 2024. Monitoring the dieback of oak trees and its effect on leaf and acorn characteristics in the Zagros forests of Piranshahr, West Azerbaijan Province. Forest and Wood Products, 76(4): 329-339. doi: 10.22059/jfwp.2024.370039.1273
-Jafari, M. 2025. The effects of meteorological drought on oak forest dieback in Ilam province. Applied researches in Geographical Sciences, 25(76): 308-325.
-Jafari, M. and Hosseini, A., 2019. Identification and zoning of Dieback oak forests in Ilam province using RS and GIS. Geographic Space, 67(19): 43-60 (In Persian).
-Karamian, M. and Mirzaei, J., 2020. The Most Important Factors Affecting Persian Oak (Quercus brantii) Decline in Ilam Province. Ecology of Iranian Forest, 8(15): 93-103 (In Persian).
-Kim, H.N., Jin, H.Y., Kwak, M.J., Khaine, I., You, H.N., Lee, T.Y. and Woo, S.Y., 2017. Why does Quercus suber species decline in Mediterranean areas?. Journal of Asia-Pacific Biodiversity, 10(3): 337-341.
-Mahdavi, A., Mirzaei Zadeh, V., Niknezhad, M. and Karami, O., 2015. Assessment and prediction of oak trees decline using logistic regression model (Case study: Bivareh forest, Malekshahi-Ilam). Iranian Journal of Forest and Range Protection Research, 13(1): 20-33.
-Mozafari, F., Karamshahi, A. and Heydari, M., 2019. Mapping Dieback Intensity Distribution in Zagros Oak Forests Using Geo-statistics and Artificial Neural Network. Iranian Journal of Applied Ecology, 8(3): 31-44.
‏-Maroufzadeh, E. and Attarod, P., 2021. Are changes in forest cover in the North Zagros vegetation area in line with the trend of climatic parameters?. Iranian Forest Journal, 12 (4): 449-466.
‏-Motlagh, M.G. and Kiadaliri, M., 2021. Zoning of Areas with Susceptibility to Oak Decline in Western Iran. Quaestiones Geographicae, 40(1): 75-83.‏
-McKee, T.B.N., Doesken, J. and Kleist, J., 1993. The relationship of drought frecuency and duration to time scales. Eight Conf. On Applied Climatology. Anaheim, CA. American Meteor Society, 179-184
-Naseri, M., Shataee Jooibari, S., Mohammadi, J. and Ahmadi, S., 2020. Investigation on the Amount of Mortality of Iranian Oak Trees (Quercus brantii Lindi) using Satellite Imagery (Case study: Dashte Barm forests of Fars Province). Ecology of Iranian Forest, 8(16): 72-80 (In Persian).
-Najafi Harsini, F., Oladi, R. and Pourtahmasi, K., 2018. The Mutual Relationship between Early wood Vessel Features of Persian oak (Quercus brantii Lindl.) and Tree Mortality. Iranian Journal of Forest, 10(2): 167-179.
-Ostakh, E., Soosani, J., Abdolkhani, A. and Naghavi, H., 2019. Impact of decline on the concentration of chemical elements in the wood of declined and healthy Brant`s oak (Quercus brantii Lindl.). Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 27(4): 413-424.
-Ogaya, R., Liu, D., Barbeta, A. and Peñuelas, J., 2020. Stem mortality and forest dieback in a 20-years experimental drought in a Mediterranean holm oak forest. Frontiers in Forests and Global Change, 2: 89.
-Pourhashemi, M. and Sadeghi, S.M.M., 2020. Review on Ecological Causes of Oak Decline Phenomenon in Forests of Iran. Ecology of Iranian Forest, 8(16): 148-164 (In Persian).
-Pourhashemi, M., Jahanbazi Goujani, H., Hoseinzadeh, J., Bordbar, S., Iranmanesh, Y. and Khodakarami, Y., 2017. The history of oak decline in Zagros forests. Iran Nature, 2(1): 37-30.
-Rostam Zadeh, H., Darabi, S. and Shahabi, H., 2017. Change detection of Oak forests using object-based classification of multitemporal Landsat imageries (Case study: forests of the northern province of Ilam). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 8(2): 92-110 (In Persian).
-Safari, A. and Sohrabi, H., 2019. Effect of climate change and local management on aboveground carbon dynamics (1987–2015) in Zagros oak forests using Landsat time-series imagery. Applied Geography, 110: 102048.‏
-Skiadaresis, G., Schwarz, J., Stahl, K., & Bauhus, J. (2021). Groundwater extraction reduces tree vitality, growth and xylem hydraulic capacity in Quercus robur during and after drought events. Scientific Reports, 11(1): 5149.
-Shehabi, H. and Akbari, E., 2020. Investigation and prediction on Forests Covers Changes Using Fuzzy Object-Based Satellite Image Classification and CA-Markov (case study: City of Romeshkan). Journal of Environmental Research and Technology, 6(6): 103 (In Persian).
‏-Sabernasab, M., Marefat, A. and Abbasi, S., 2020. Pathogenicity evaluation of pathogenic fungi causing of oak tree dieback in Kermanshah province. Iranian Journal of Plant Protection Science, 51(1): 79-92
-Shiravand, H., Khaledi, S., Behzadi, S. and Sanjabi, H.A., 2020 Monitoring and Assessing the Changes in the Coverage and Decline of Oak Forests in Lorestan Province using Satellite Images and BFAST Model. Researches in Geographical Sciences, 20(57): 265-280.
-Sousani, J., Radmeh, A., Ghalebahmani, S., Balapour, S. and Sepahvand, A., 2014. Effects of climate variables (temperature and precipitation) on the width of Rings-growth in Persian coppice oak in the central Zagros (Case study: Khoramabad). Journal of Wood and Forest Science and Technology, 21(2): 43-60.
-Timurzadeh, S., Mirzaei Mohammadabadi, R. and Mohammadi, M., 2019. The application of experimental Bayesian kriging in the zoning of soil contamination with heavy metals (Case study: Esfrain city). Environmental Science and Technology, 21(7): 89-105.
-Waitz, Y. and Sheffer, E., 2021. Dynamics of mixed pine–oak forests. In Pines and Their Mixed Forest Ecosystems in the Mediterranean Basin. Springer, Cham, pp. 345-362.
-Zarafshar, M., Negahdarsaber, M., Jahanbazi Gojani, H., Pourhashemi, M., Bordbar, S., Matinizedeh, M. and Abbasi, A., 2020. Dieback in pure stands of Brant`s oak (Quercus brantii Lindl.) in southern Zagros forests, Kohmareh Sorkhi region of Fars province. Iranian Journal of Forest, 12(2): 291-303 (In Persian).
-Zand, M., Miri, M., Razie, T. and Norouzi, A., 2021. Investigating the effects of meteorological drought on canopy level dieback of oak forests of Lorestan province, western Iran. Journal of Climate Research, 1400(46): 1-16.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری: 08 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش: 29 مهر 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار