بخشی از مقاله
چکیده
در مفهوم مدیریت جنگلها دو اصل مهم شامل فهم و مدیریت فرآیندهای اکوسیستمی و تدوین الگوهایی در مقیاسهای مختلف مکانی و زمانی برای رسیدن به اهداف اکولوژیکی وجود دارد. مدیریت منابع جنگلی نیاز به داشتن اطلاعات کمی و کیفی در مورد پارامترهایی مانند شاخص سطح برگ، نیتروژن، کلروفیل، رطوبت و غیره دارد. طیف سنجی شاخهای از تکنیکهای سنجش از دوری محسوب میشوند که با به کاربردن داده های حاصل از طیف سنجی زمینی، هوابرد ابرطیفی، ماهوارهها و دادههای ماهوارهای چند طیفی از مقیاس محلی تا قارهای امکان برآورد متغیرهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی مانند LAI، بیوماس، کلروفیل، نیتروژن و غیره را فراهم کرده اند. مزیت مهم این روشها غیر مخرب، ساده، سریع و ارزان بودن آنها و از همه مهمتر تکرارپذیری به طور فصلی و سالیانه و نیاز به نیروی انسانی کمتر است. در این پژوهش با استفاده از طیف سنجی زمینی منحنی طیفی دو گونه بلوط - Quercus brantii - و بنه - Pistacia atlantica - برداشت شد. پیشنهاد میشود با اندازهگیری متغیرهای ساختاری، بیوشیمیایی و مولکولی این گونهها به بررسی برآورد متغیرهای گیاهی پرداخت.
واژههای کلیدی: منحنی بازتاب طیفی، طیفسنجی زمینی، بنه و بلوط، جنگلهای زاگرس
-1 مقدمه
تصاویر هوایی و ماهوارهای با وضوح بالا برای اندازهگیری متغیرهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی در سیستمهای کشاورزی و جنگل به کار گرفته میشود . - Hall et al., 2003 - دادههای سنجندههای چند طیفی به طور معمول شامل 4 تا 7 باند طیفی - با وضوح مکانی 60 تا 8 متر - در محدوده های مرئی و مادون قرمز نزدیک طیف الکترومغناطیسی هستند. از جمله سنجندههای چند طیفی که برای مطالعه LAI و متغیرهای بیوشیمیایی - مانند کلروفیل، نیتروژن، رطوبت و غیره - به کار برده شده میتوان به - Broge & Leblance, 2000 - TM، - Houborg & Boegh, 2008 - SPOT، ASTER - Heiskanen, 2006; Shin et al., 2010 - ، - Hall et al., 2003; Lee et al, 2006; Tian et al., 2007 - ETM+ و غیره یا مجموعهای از این سنجندهها - Soudani et al., 2006 - اشاره کرد.
در طول دهههای گذشته، از دو شاخص NDVI و SR سنجندههای چند طیفی با باندهای اندک و ناپیوسته - بیشتر از 50 نانومتر - برای بررسی پوشش گیاهی استفاده میشد. - Franklin, 2001; Fava et al., 2009 - تکنیکهای سنجش از دوری ابر طیفی برای مطالعات گیاه و محیط زیست در طی دهه 1980 توسعه یافت - Green . - et al ., 1998 با توسعه تکنیکهای سنجش از دوری ابر طیفی، محققان از مشخصههای طیفی و مکانی این دادهها برای مطالعه جزئیات گیاه و محیط زیست استفاده کردند. این تکنیکها هزاران باند طیفی باریک و پیوسته بین 400 تا 2500
نانومتر را در سه محدوده مرئی، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز دور ارائه میدهند که با استفاده از ماهواره، هواپیما یا طیف سنجی دستی بدست میآیند . - Adam et al ., 2009 -
این باندهای باریک طیفی در تصاویر چندطیفی با محدوده طول موج نسبتا عریض در یکدیگر ادغام شده و تعداد باندهای کمتری را تشکیل میدهند. بنابراین تصاویر ابرطیفی می-توانند دادههایی را با قدرت تفکیک طیفی مناسب تهیه نمایند که در شناسایی مستقیم مواد سطح زمین مورد استفاده قرار گیرند - درویش صفت، . - 1385 همچنین این تصاویر برای تشخیص و انتخاب طول موجهای مناسب در تعریف شاخصهای طیفی برای حداکثر حساسیت این شاخصها به متغیرهای گیاهی در سطح برگ و تاج اهمیت بسیاری دارند . - Fava et al., 2009; Brantley et al., 2011 - از جمله ابزارها و سنجندههای ابرطیفی میتوان به طیف سنج زمینی، هوابرد Hymap، CASI، AVIRIS یا فضا برد Hyperian، CHRIS اشاره کرد. سنجنده هوایی Hymap مثالی از تصاویر ابر طیفی است که تصاویری با وضوح طیفی و مکانی بالا دارد.
مزیت این تصاویر توانایی آنها در ارائه بیش از 200 باند طیفی با وضوح مکانی کمتر از 5 متر است. سنجنده Hyperion تنها سیستم ماهوارهای ابر طیفی موجود و رایج کنونی است. یکی دیگر از معایب، اثرات شرایط اتمسفری و پس زمینه در تصاویر با وضوح مکانی کمتر است. این مشکل در تصاویر ابرطیفی به دلیل وضوح مکانی بیشتر، کمتر است. به طور کلی سنجندههای ابر طیفی در مقابل سنجندههای چند طیفی تخمین دقیق تری از پارامترهای گیاهی دارند . - Lee et al ., 2006; Goodenough et al ., 2003 - اگر چه از اندازه گیریهای زمینی برای کالیبره کردن و اعتبار سنجی تصاویر سنجش از دوری استفاده می شود، امّا این هدف با مسائلی از جمله مقیاس فضایی، دقت آماربرداری و شدت نمونهبرداری زمینی به چالش کشیده می شود . - Jonckeere et al., 2005 -
طیف سنج زمینی یک ابزار نوری برای اندازه گیری منحنی طیفی از پدیدههای مورد نظر در یک یا چندین طول موج در آزمایشگاه یا عرصه است . - Kumar et al., 2001 - طیف سنجی زمینی برای کنترل اثرات تابش، پس زمینه خاک، خطاهای اتمسفری و غیره به کار میرود . - Govender et al., 2009 - زیرا همانگونه که قبلاً گفته شد فاکتورهای بسیاری از جمله شرایط اتمسفری، ناهمگنی پوشش گیاهی، پس زمینه خاک و غیره بر تصاویر ماهوارهای اثرگذاراند در حالی که دادههای طیفی جمع آوری شده در سطح برگ - به وسیله طیف سنجی زمینی - معمولا دارای کمترین مقدار تغییر پذیریاند و با آزمایشهای زمینی در مقیاس مکانی یکسان مرتبط هستند.
مزیت طیف سنجهای زمینی ازدیاد باندهای طیفی آن در کل قلمرو طیف الکترومغناطیسی و درنتیجه امکان توسعه شاخصهای طیفی بیشتر حساس و مرتبط با متغیرهای مورد بررسی در سطح برگ و تاج است . - Ma et al., 2012; fava et al ., 2009 - در طیف سنجی زمینی به دلیل اینکه برداشت انعکاس طیفی در سطح تاج دشوار است، تودههای برگ از بالا و پایین تاج برداشت میشود و مورد اندازه گیری طیفی قرار میگیرند - شکل . - Coops et al., 2003;Blackburn, 1999; Datt, 1999 - - 1یکی از پر کاربردترین طیف سنجهای زمینی، ASD Fieldspec®3 است. این دستگاه در محدوده طول موجهای 350-2500 نانومتر و با تفکیک طیفی 3 نانومتر - از 350 تا 700 نانومتر - و 10 نانومتر - از 700 تا 2100 نانومتر - و با زمان برداشت هر منحنی طیفی 0/1 ثانیه، بازتاب طیفی پدیدهها را ثبت میکند.
وزن این دستگاه 5/2 کیلوگرم و شامل طیف سنج، حسگر فیبر نوری، نوت بوک و صفحه سفید مبنا است - شکل . - 2 حسگر فیبر نوری با میدان دید 25 درجه است که با قرار گرفتن در موقعیت عمودی نسبت به نمونهها، بهترین برداشت طیفی را انجام میدهد. این حسگر از طریق یک کابل به طول 1/2 متر، بازتاب نوری را به طیف سنج منتقل میکند. به منظور نشانهگیری بهتر، حسگر فیبر نوری در بخشی شبیه تفنگ قرار دارد. نوت بوک برای نمایش و ذخیرهسازی منحنیهای طیفی استفاده میگردد و از صفحه سفید مبنا برای کالیبره کردن دستگاه طیف سنج استفاده میشود - عباسی، . - 1388
-2 منطقه مورد مطالعه
این مطالعه در دو منطقه از جنگلهای استان چهارمحال و بختیاری که بخشی از جنگلهای زاگرس مرکزی هستند انجام شد - شکل . - 3 ویژگی های این دو منطقه به شرح زیر است.ذخیرهگاه جنگلی چهارطاق: مساحت این ذخیرهگاه 400 هکتار و حداکثر ارتفاع آن 3870 متر از سطح دریا و بین 31/27 تا 31/52 درجه عرض شمالی و 50/20 تا 51/09 درجه طول شرقی واقع شده است. متوسط میزان بارندگی سالیانه 400 تا 600 میلیمتر و اقلیم کلی منطقه یک نوع آب و هوای مدیترانهای با زمستانهای سرد است. نمونههای مربوط به دو گونه بلوط و ارس از این منطقه برداشت شد.جنگلهای فلارد: نمونههای بنه از جنگل خالص بنه کوت سیاه وافع در منطقه جنگلی فلارد برداشت شد. این منطقه جنگلی در 150 کیلومتری شهرستان شهرکرد واقع در بخش فلارد شهرستان لردگان واقع شده و دارای 20 هزار هکتار جنگل است. میانگین بارندگی در این منطقه 560/5 میلیمتر در سال و حداقل و حداکثر دما به ترتیب -16 و 47/5 درجه سانتیگراد است - طالبی و همکاران، . - 1385
