بخشی از مقاله
خلاصه
درختان به عنوان مهمترین مؤلفه فضایسبز شهری نقش مؤثری در بهبود کیفیت هوا ایفا میکنند و در عین حال از نظر سلامتی تحت تاثیر قرار می گیرند. امروزه به دلیل افزایش سطح آلایندههای جوی به خصوص درکلان شهرها، آگاهی از عملکرد و وضعیت سلامتی درختان و انتخاب مناسب ترین روش در این زمینه یکی از چالشهای مدیریت شهری است.
بررسی میزان آلودگی با استفاده از روش های سنتی درعین حال که اطلاعاتی با دقت و صحت مناسب در اختیار کاربران قرار میدهد، هزینهبر، زمانبر و مخرب است. در مقابل درطیف سنجی زمینی امکان مطالعه وضعیت کیفی درختان از طریق مطالعه رفتار طیفی آنها با هزینهای کمتر و دقتی مناسب فراهم شده است. طیف سنجی زمینی، شاخهای از علم سنجش از دور ابر طیفی است که در راستای کسب اطلاعات طیفی مربوط به هر پدیده، ایجاد و توسعه یافته است.
مطالعه حاضر به منظور بررسی رفتار طیفی درختان زبان گنجشک در دو مکان متفاوت از نظر میزان آلودگی ترافیکی، اندازهگیری بازتاب طیفی با استفاده از اسپکترورادیومتر ASD Field Spec3 در طول موج 350-2500 نانومتر صورت گرفت.
به منظور بررسی تفاوت احتمالی بازتاب طیفی گونهی زبانگنجشک در دو موقعیت متفاوت، 10 شاخص طیفی مهم و مرتبط با تغییر ساختار سلولی و میزان مواد بیوشیمیایی برگ محاسبه شدند. نتایج آنالیز واریانسها - ANOVA - اختلاف معنیداری را بین بازتاب طیفی زبان گنجشک در دو محیط آلوده و غیرآلوده با سطح اطمینان%95 نشان داد. همچنین شاخصهای PRI، SR1، SR13، SR14، Gitelson، NDI اختلاف معنیداری را نسبت به تغییرات طیفی نمونهها در دو شرایط متفاوت نشان دادند.
مقدمه
امروزه آلودگی هوا به خطر بزرگ محیطزیستی و یک نگرانی جهانی در بهداشت عمومی تبدیل شده است - Ram et . - al., 2015 در بسیاری از کشورهای جهان ترافیک وسایل نقلیه منبع اصلی آلودگی هوا با سهم 75-57 درصد از کل مواد منتشر شده در زمین بوده است . - WHO, 2006 - مدیریت و نظارت بر آلودگی هوا سال هاست که موضوع مطالعات فراوانی شده است ولی مدیریت آلودگی هوا با چالش عدم در دسترس بودن ابزار و تکنیک های مناسب مواجه است.
آلودگی هوای شهری به صورت مستقیم و غیر مستقیم بر متابولیسم گیاهان اطراف خیابان موثر است که در اکثر اوقات علائم ظاهری خاصی در گیاه بروز نمیدهد - . - Viskari et al., 2000 تاثیر آلودگی هوا بر روی گیاهان به صورت کاهش رنگدانههای فتوسنتزی، مهار فرایندهای فیزیولوژیکی خاص، تغییر در عملکرد متابولیک و فعالیت آنزیمها بروز میکند
پاسخ گیاه به فشارهای غیر زیستی، تغییرات مختلف بیوشیمیایی در گیاهان شامل کاهش کلروفیل، کاروتنوئید و افزایش محتوی مالون دیآلدئید را سبب می شود - Pandey et al., 1999; Mashita, . - 2001 علت کاهش کلروفیل گیاه تحت فشار آلودگی را به دلیل واکنشهای شیمیایی مانند اکسیداسیون - Rao and - Leblanc, 1965، آسیب به کلروپلاست - Pandey et al., 1991 - ، مهار تولید زیستی کلروفیل - Ali, 1993 - بیان کرده-اند. شناسایی آلودگی از طریق موجودات حساس میتواند کاهش کیفیت هوا را قبل از آسیب به سلامت گیاه و انسان نشان دهد.
در سنجشازدور اولین مسأله تعامل تابش الکترومغناطیسی و ماده مورد مطالعهاست که توسط طیفسنجی فراهم میشود. دادههای طیفی معمولا در سطح محدود از زمین توسط دستگاه اسپکترورادیومتر بدست میآید که دادههای بسیار دقیقی را در رابطه با اهداف مورد نظر در اختیار کاربر قرار میدهد. این ابزار انرژی بازتابی از یک منطقه یا موضوع خاص را در طولموجهای مختلف برداشت میکند واگر تجهیزات مناسب فاکتور کالیبراسیون موجود باشد، این اندازهگیری میتواند به ارزش بازتاب طیفی تبدیل شود. انعکاسطیفی برگ درهر طولموج تحت تاثیر عوامل متفاوتی ازجمله غلظت و ترکیب مواد بیوشیمیایی و همچنین ساختارسلولیآن و عواملمحیطی است
به عنوان بخشی از اکوسیتم زمین، پوششگیاهی تاثیر مستقیمی بر جوامع اکوسیستم دارد. پوششگیاهی ممکن است تبدیل به یک شاخص مهم برای آلودگی زیستمحیطی انعکاسطیفی باشد زیرا هنگامی که یک گیاه آلوده شود ویژگیهای طیفی در اندامهای مختلف به ویژه برگ تغییر خواهد کرد
استفاده از سنجش از دور برای نظارت بر محصولات از نظر هویت آنها، مرحله رشد، پیشبینی بازدهی - تولید - و سلامت گیاه تلاش بزرگی بوده است. سنجش از دور یک ابزار قوی برای ارزیابی هویت و ویژگیهای رشد بالقوه انواع مختلف گیاهان را فراهم کرده است. رفتار گیاه به ماهیت خود پوششگیاهی، تعامل با تابش خورشیدی و دیگر ویژگیهای آب و هوایی، در دسترس بودن مواد غذایی و آب در محیط میزبان بستگی دارد.
از آنجایی که بسیاری از دستگاه های سنجش از دور در مناطق مادون قرمز نزدیک، سبز و قرمز - طول موج مرئی - طیف الکترومغناطیسی عمل می کنند، میتوانند بین پدیده جذب و بازتاب پوششگیاهی در شرایط مختلف تبعیض قائل شوند
از اطلاعات بدست آمده از دادههای طیفی می توان جهت محاسبه شاخصهای گیاهی استفاده نمود که در بررسی خصوصیات طیفی پوشش گیاهی به صرف هزینه و زمان کمتر به دستیابی به اطلاعات دقیقتر منجر میشود، می تواند به عنوان روشی برای شناسایی آلودگی معرفی گردد. مطالعات گونه های درختی رشد کرده در محیطهای آلوده انتقال محدوده لبهقرمز به سمت طولموجهای کوتاهتر را نشان میدهد که این نتیجه کاهش کلروفیل برگ را تایید میکند . - Datt, 1998 - طول موجهای بکار رفته در شاخصPRI مربوط به جذب طیفی رنگدانه ها از جمله گزانتوفیل هستند بنابراین با تغییرات فتوسنتز گیاه ناشی از تنش و استرس درچرخه رنگدانه فتوسنتز دارای ارتباط مستقیم است
هدف از این مطالعه حاضر دستیابی به شاخص هایطیفی پوششگیاهی جهت تفکیک گونه درختی زبان گنجشک در حالتهای رشدکرده در محیط آلوده و سالم است.
مواد و روشها
هدف اصلی این مطالعه بررسی امکان استفاده از طیف سنجی زمینی برای تفکیک بازتاب طیفی گونههای درختی شهری در شرایط آلودگی و عدم آلودگی میباشد. محدوده مورد مطالعه شهر اصفهان و گونه مورد نظر زبان گنجشک است. همچنین ازآنجایی که انتشار آلودگی در محیط به صورت افقی و عمودی صورت میگیرد، با در نظر گرفتن فاصلههای مختلف از منبع آلودگی - خیابان - و ارتفاع 2-2/5 متری از سطح زمین برای نمونه برداری از درختان، سعی در مطالعه آلودگی در سطوح افقی و عمودی گردید.
بخشی از بزرگراه امام خمینی اصفهان واقع در شمال غرب به عنوان منطقه آلوده و پارک قلمستان به عنوان منطقه شاهد انتخاب شد - شکل . - 1 انتخاب این خیابان با در نظر گرفتن حجم ترافیک بالا و دسترسی مناسب، همجواری با پارک جهت یکسان بودن شرایط ارتفاعی، شرایط آبیاری، خاک یکسان انجام شد. نمونه برداری از برگ زبان گنجشک در چهار جهت تاج صورت گرفت. به منظور کمرنگ کردن متغیر سن در بین پایهها، درختان تقریبا همسال انتخاب گردیدند.
در مجموع 10 نمونه از گونه مورد نظر با حداقل تماس دست، با قیچی فولادی ضد زنگ برداشت شده و بلافاصله در کیسههای پلاستیکی گذاشته و در یخچال به آزمایشگاه طیف سنجی منتقل شدند. اندازهگیری طیفی با استفاده از دستگاه ASD Field Spec با دامنه طول موج 350-2500 نانومتر انجام شد،که بطور خاص برای کسب اطلاعات زمینی سنجش از دور برای دستیابی به طیف مرئی و مادون قرمز طراحی شده است و منحنی بازتاب طیفی مربوط به هر پدیده به عنوان خروجی آن معرفی میگردد.
نمونههای جمع آوری شده در قطری معادل 25 سانتی متر به منظور جذب نور بر روی صفحه ای سیاه رنگ برای جلوگیری از بازتاب ناشی از پدیدههای مجاور قرار گرفتند. انعکاس ثبت شده برای هر پدیده توسط اسپکترورادیومتر، ممکن است تحت تاثیر عوامل درونی مانند ساختار برگ و عوامل بیرونی مانند شرایط جوی و پس زمینه قرار بگیرد و سبب بروز خطا گردد
