بخشی از مقاله
چکیده
مرتع نقش مهمی درکیفیت آب و هوا و اقلیم منطقه، کاهش فرسایش خاک و تهیه علوفه دام دارد. عواملی همچون فعالیت توسعه عمرانی، چرای زودرس و بیرویه دام، بوتهکنی جهت تامین سوخت و آتش سوزی سبب کاهش مساحت و کیفیت مراتع میشوند. برای برنامهریزی و مدیریت در حفظ کیفیت و مساحت مراتع نیاز به داشتن شناخت بیشتر از مراتع است که زمان و هزینه بالا نیاز میباشد. سنجش از دور میتواند تا حدودی این مشکل را حل کند.
در این مقاله هدف تعیین فصل رویش مراتع براساس منحنی سری زمانی شاخص بهبود یافته گیاهی - EVI - ٌ میباشد. سپس معیاری برای تخمین کیفیت مراتع ارائه میشود. شاخص بهبود یافته گیاهی با استفاده از باندهای قرمز، آبی و مادون قرمز نزدیک تصاویر سنجنده MODIS با توان تفکیک مکانی250 و 500 متر محاسبه میشود. معیار بدست آمده در مراتع استان قزوین، در دو سال 2006 و 2010 میلادی پیاده سازی شده است. نتیجه نشان داده است که مراتع محدوده مورد مطالعه، در سال 2010 میلادی نسبت به سال 2006 میلادی از کیفیت بهتری برخوردار بودهاند.
در قسمت کنترل صحت معیار بدست آمده، این معیار برای تعدادی از مراتع استان با مشاهدات زمینی مقایسه شده است که با افزایش مقدار درصد کیفیت مراتع، مقدار معیار مورد نظر نیز افزایش مییابد. به عبارت دیگر مشاهدات زمینی معیار بدست آمده را تایید می-کنند. با بررسی ارتباط زمان شروع رویش مراتع استخراج شده از منحنی سری زمانی شاخص بهبود یافته گیاهی، با دمای هوا و دمای سطح، این نتیجه حاصل شده است که زمان شروع رویش مراتع در دمای مشخصی صورت میگیرد به همین دلیل زمان شروع رویش مراتع در شرایط مختلف، متفاوت میباشد.
-1 مقدمه
مراتع منبع طبیعی وسیعی هستند که درصد قابل توجهی از مساحت خشکیهای زمین را تشکیل می-دهند. از ارزشهای مرتع میتوان تاٌمین علوفه دام، جلوگیری از فرسایش خاک، کنترل سیل و نفوذپذیری آب در خاک را نام برد
وضعیت مرتع عبارتست از سلامت مرتع و یا به عبارت دیگر وضعیت یک مرتع منعکس کننده تاریخچه تاثیر عوامل در گذشته و حال میباشد. عوامل موثر در تعیین وضعیت مرتع، پوشش تاجی، ترکیب پوشش گیاهی، حفاظت خاک، تولید علوفه، تکثیر گیاهان مرتعی و تکرار لاشبرگ میباشد
کیفیت مراتع کشور در حال کاهش است بطوریکه در طبقه بندی انجام شده در دهه 1350 سطح مراتع خوب، متوسط و فقیر به ترتیب معادل 14، 60 و 16 میلیون هکتار برآورد شده بود درحالیکه در سال 1374 مراتع خوب 9/3 میلیون هکتار، مراتع فقیر تا متوسط 37/3 میلیون هکتار و مراتع فقیر تا خیلی فقیر معادل 43/4 میلیون هکتار برآورد شده است
مدیریت و برنامهریزی برای حفظ و استفاده بهینه از مراتع نیاز به شناخت آنها دارد که با روشهای سنتی با صرف نیروی انسانی بالا، کاری زمانبر و پرهزینه است. فناوری سنجش از دور راهی مناسب برای غلبه بر این مشکلات میباشد. از مزایای سنجش از دور میتوان به قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا و تناوب در دادهها جهت بررسی تغییرات اشاره نمود. سنجنده MODIS دارای قدرت تفکیک زمانی دو بار در روز و قدرت تفکیک مکانی متفاوت برای باندها 250 - ، 500 و 1000 متر - است. از بین سنجندههای سنجش از دور، سنجنده MODIS، همزمان قدرت تفکیک زمانی و مکانی را به طور متوسط تامین می کند بنابراین برای بررسی پوشش گیاهی مراتع میتواند مفید باشد
شاخصهای متعددی از ماهوارههای چند طیفی برای ارزیابی کیفیت مراتع محاسبه و ارائه میشوند از جمله: شاخص نرمال شده گیاهی - NDVI1” و شاخص بهبود یافته گیاهی .“EVI” این شاخصها بیانگر میزان پوشش گیاهی در سطح میباشد که از این میزان میتوان به خصوصیاتی از گیاه پی برد.
با افزایش پوشش گیاهی مقدار دو شاخص نرمال شده گیاهی و بهبود یافته گیاهی افزایش مییابند. شاخص نرمال شده گیاهی در پوششهای گیاهی با میزان تراکم بالا، اشباع میشود به طوریکه با افزایش بیشتر تراکم، مقدار آن تغییر نمیکند
مزیت شاخص بهبود یافته گیاهی نسبت به شاخص نرمال شده گیاهی اینست که در پوششهای گیاهی با تراکم بالا حساسیت بیشتری نشان میدهد
همچنین شاخص بهبود یافته گیاهی نسبت به شاخص نرمال شده گیاهی به میزان تاج پوشش - سطح برگ و ظاهر گیاه - حساسیت بیشتری دارد البته شاخص بهبود یافته گیاهی برای تصحیح اتمسفری، در رابطه محاسباتی خود سه ضریب ثابت دارد که در مناطق مختلف براساس ویژگیهای آن منطقه تعیین میشود.
در برآورد و پایش پوشش گیاهی و کیفیت مراتع تحقیقات متعددی در طول سالهای گذشته انجام شده است. به عنوان مثال Yuan و همکاران در سال 2008 پوشش گیاهی شمال فلات تبت را بر اساس دمای سطح زمین و سری زمانی شاخص نرمال شده گیاهی در سال 2004 با روش درخت تصمیمگیری کلاسبندی نمودهاند. با بررسی تفاوت در تغییرات شاخص نرمال شده گیاهی و سری زمانی آن برای پوشش های گیاهی مختلف، به تفکیک پوششهای گیاهی پرداختهاند. با تست روش پیاده سازی شده، دقت کل 84/5 درصد برآورد شده است.
Liwen و همکاران در سال 2008 از سری زمانی شاخص نرمال شده گیاهی تصاویر سنجنده MODIS در بازه سالهای 2001 تا 2006 برای تهیه نقشه پوشش گیاهی Qinghai در چین استفاده نمودهاند. نتیجه حاکی از این بوده است که مساحت شامل پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه از 370047 کیلومتر مربع×در 2001 به 374576 کیلومتر مربع در 2006 افزایش یافته است.
البته پیشتر نیز Yang و همکاران در سال 1998 از سری زمانی شاخص نرمال شده گیاهی برای نشان دادن اثر آب و هوا روی کیفیت مراتع در ایالت Kansas استفاده نمودهاند. تصاویر سنجنده AVHRR از سال 1989 تا 1993 با قدرت تفکیک مکانی یک کیلومتر مورد استفاده قرار گرفته است. نتیجه این تحقیق نشان داده است که از سال 1989 تا 1993 در فصول بهار و تابستان بین سری زمانی شاخص نرمال شده گیاهی با رطوبت ضریب همبستگی مثبت و با تبخیر و تعرق ضریب همبستگی منفی وجود دارد.
Piao و همکاران در سال 2006 به آنالیز تغییرات زمانی شاخص نرمال شده گیاهی و رابطه با پارامترهای هوا برای مراتع متوسط در سالهای 1982 تا 1999در چین پرداختند. دادههای شاخص نرمال شده گیاهی تهیه شده توسط گروه GIMMS از دادههای زمینیNOAA/AVHRR× با قدرت تفکیک مکانی 8 کیلومتر و فاصله زمانی 16 روز بدست آمده است. البته بررسیها نشان دادند که ارتباط بین شاخص نرمال شده گیاهی و تغییرات هوا در پوششها و فصول مختلف متفاوت است.
با توجه به اینکه فصل رویش مراتع متفاوت و هر مرتع دارای تغییرات متناوب سالانه میباشد شاخص گیاهی برای یک زمان در طول سال نمیتواند بیانگر کیفیت آن مرتع باشد و برای بررسی کیفیت مرتع به آگاهی از تغییرات پوشش گیاهی در فواصل منظم در بازه یک سال نیاز میباشد.
Liwen و همکاران در سال 2008 نشان دادند که سه پارامتر طبیعی ارتفاع، دما و درصد رطوبت روی دقت کلاس بندی تاثیر دارند و توزیع مکانی و کیفیت مراتع نیز با توجه به توپوگرافی، دما و رطوبت متفاوت است. Shuan و همکاران در سال 2010 با استفاده از دما، رطوبت، تابش خورشید، شاخص نرمال شده گیاهی و مشخصات مرتع - ارتفاع مرتع، زیست توده و پوشش گیاهی - دو مدل تعیین تغییرات آب و هوا و تعیین آب و هوای مناسب برای رویش گیاهان را بدست آوردهاند. نتایج نشان داده است که تغییرات آب و هوا در جهت بهبود رشد گیاه تغییر کرده است.
سرعت رویش گیاه در زمان بین April و May نسبت به زمان بین June و August بیشتر است. Wen و همکاران در سال 2010 برای تهیه نقشه انواع مرتع در ناحیه Tibet Autonomous از سری زمانی شاخص بهبود یافته گیاهی تصاویر سنجنده MODIS در فصل رویش استفاده نمودند. دادههای شاخص بهبود یافته گیاهی تهیه شده توسط LP DAAC با فاصله زمانی 16 روز و قدرت تفکیک مکانی 250 متر مورد استفاده قرار گرفته است. تصاویر با مراتع را به 6 کلاس استپ، علفزارهای استپی، استپهای سرد، استپهای علفی سرد، استپهای صحرایی و بوتهزارهای خشبی تفکیک نمودند. ابتدا 60 نوع پوشش را تشخیص دادهاند سپس بر اساس شباهت منحنی سری زمانی شاخص بهبود یافته گیاهی، 6 کلاس مرتع را استخراج نمودهاند.
×××××در تحقیقات فوق نتایج حاصل به اقلیم و نوع گیاه مرتع و انتخاب دوره زمانی - فصل - رویش وابستگی دارد. برای مثال در اکثر تحقیقات فوق، فصل رویش گیاه با توجه به شرایط اقلیمی در نظر گرفته شده است سپس بر اساس این پیش فرض، سری زمانی در محدوده فصل رویش تولید و تحلیل شده است. این موضوع سبب میشود که روش استنتاج کیفیت مرتع به اقلیم و نوع گیاه وابسته باشد و نوسانات کوتاه مدت آب و هوا در ارتباط با این وابستگی میتواند سبب بروز خطای جدی در برآورد کیفیت مرتع شود
