مرتع و آبخیزداری
سال:1391 | دوره:65 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

ایران کشوری واقع در کمربند خشک کره زمین است و همواره با مشکل خشکسالی در بخش های مختلف مواجه بوده است. خشکسالی هر ساله خسارت های زیادی را به پوشش گیاهی طبیعی، کشاورزی و جامعه وارد می کند. یکی از راه های پایش خشکسالی استفاده از شاخص های خشکسالی می باشد. در این پژوهش برای ارزیابی اثر خشکسالی روی تولید علوفه گیاهان مرتعی از شاخص های معیار بارش سالانه (SIAP)، بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص شدت خشکسالی پالمر (PDSI) استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه مشتمل بر هشت سایت مرتعی در مراتع استان قم می باشد. در این سایت ها فاکتورهای مربوط به پوشش گیاهی و خاک در زمان آمادگی مرتع در طی سال های 77 - 1376 تا 85 - 1384 هر ساله اندازه گیری شده است. با استفاده از روابط رگرسیون بین شاخص های خشکسالی و تولید کل گیاهان مرتعی و همچنین تولید فرم های رویشی مختلف در هفت پایه زمانی: سالانه، اول اسفند تا آخر تیر ماه (فصل رشد)، اول بهمن تا آخر تیر ماه (فصل رشد و ماه قبل)، اسفند تا خرداد، اسفند تا اردیبهشت، اسفند و فرودین، اسفند (شروع فصل رشد؛ مناسبترین شاخص خشکسالی بر اساس بیشترین ضریب همبستگی و کمترین مقدار خطای استاندارد انتخاب گردید. نتایج نشان داد که مناسبترین شاخص خشکسالی در مراتع استان قم به ترتیب اولویت عبارتند از SPI-3، PDSI،SPI-24  وSPI-6 . بهترین پایه زمانی نیز فصل رشد و بویژه ابتدای فصل رشد می باشد.

فرآیند ارزیابی پوشش گیاهی به وسیله تصاویر ماهواره ای نیازمند استفاده از شاخص های گیاهی است. شاخص گیاهی بطور گسترده ای برای ارزیابی و پایش تغییرهای بوشناختی (اکولوژیک) مانند پوشش گیاهی، بیوماس پوشش سطح خاک و شاخص سطح برگ استفاده می شود. اهداف این مطالعه شامل بررسی قابلیت داده های  ASTERبه منظور برآورد پوشش گیاهی در حوزه آبخیز قره آقاچ و همچنین انتخاب شاخص های گیاهی مناسب در تهیه نقشه پوشش گیاهی منطقه، می باشد. پیش پردازش های مختلف شامل تصحیح هندسی با استفاده از تصاویر موجود مربوط اردیبهشت 1387 با RMSE حدود 0.5 پیکسل انجام شد و تصحیحات اتمسفری و توپوگرافی به ترتیب به کمک روش تفریق عارضه تاریک و مدل لامبرت انجام شد. از شاخص های گیاهی و طبقه بندی نظارت شده برای تهیه نقشه پوشش گیاهی استفاده شد. عملیات برداشت زمینی در اردیبهشت ماه 1387 در سطحی معادل 8962.25 هکتار آغاز شد. تیپ های مختلف گیاهی به روش نمونه برداری سیستماتیک - تصادفی، سطحی که اختلاف مهمی در ترکیب فلورستیک - فیزیونومیک نداشت، به عنوان تیپ گیاهی مستقل و یکنواخت در نظر گرفته شد. در کل منطقه حدود 60 نقطه تصادفی انتخاب و اندازه گیری پوشش گیاهی به روش برآورد انجام گرفت. اطلاعات رقومی و شاخص ها به عنوان متغیر مستقل و اطلاعات زمینی به عنوان متغیر وابسته معرفی شدند. معادلات مختلف با استفاده از شاخص ها بر روی تصاویر اعمال و سپس تصاویر به 5 کلاس پوشش طبقه بندی شد. در نهایت نقشه پوشش و نقاط نمونه برداری برای بررسی صحت نتایج، کنترل گردید. نقشه پوشش منطقه با اعمال پردازش های گوناگون بر روی تصویر تهیه گردید. با بهره گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی تمام لایه های اطلاعاتی با یکدیگر ترکیب و نقشه پوشش اراضی منطقه تهیه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که، شاخص NDVI همبستگی بالایی با درصد پوشش گیاهی داشت (P£0.01). صحت کلی و ضریب کاپا برای نقشه پوشش با شاخص NDVI به ترتیب برابر %68.5 و %72.4 بدست آمد. نتایج این مطالعه نشان داد که پوشش گیاهی با درصد تاج پوشش 40 - 20 درصد، وسیع ترین طبقه تراکمی پوشش این منطقه می باشد. نتایج این پژوهش همچنان نشان داد که تصاویر سنجنده ASTER و شاخص های گیاهی ابزار قدرت مناسبی برای تهیه نقشه پوشش گیاهی می باشد. بنابراین، می توان از نقشه پوشش تهیه شده از داده های ASTER برای برآورد پوشش و تولید و ارزیابی مراتع استفاده کرد.

در بررسی حاضر به منظور ارزیابی توان ترسیب کربن در بخشی از مراتع منطقه نیمه خشک، سه گونه آگروپایرون (Agropyron elongatum)، استیپا (Stipa barbata) و درمنه کوهی (Artemisia aucheri) انتخاب شدند. پس از تعیین منطقه معرف و انتخاب سایت های مطالعاتی، نمونه برداری از پوشش گیاهی و خاک به روش تصادفی نظام مند (سیتماتیک) انجام شد. به طور - مجموع 90 پایه گیاهی و 45 نمونه خاک برداشت شد. پس از جداسازی اندام های مختلف گیاهی در آزمایشگاه، ضریب تبدیل ترسیب کربن هر اندام گیاهی به صورت جداگانه با روش احتراق تعیین شد. سپس میزان ترسیب کربن گونه های مختلف، اندام های مختلف و خاک پای گونه ها مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد؛ میزان ترسیب کربن در سه گونه گیاهی یادشده اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد داشت و گونه درمنه کوهی بیشترین توان ترسیب کربن را در منطقه دارا بود. همچنین ترسیب کربن در بین اندام های سه گانه (ریشه، ساقه و برگ) گونه های مورد مطالعه، تفاوت معنی داری در سطح 5 درصد داشت. بررسی کربن ذخیره شده در خاک گونه های مورد مطالعه نیز نشان داد؛ خاک گونه درمنه کوهی با داشتن 29.445 تن در هکتار کربن بیشتری را نسبت به دو گونه دیگر خود ذخیره کرده است.

هنگاهی می توان قضاوت درستی در ارزیابی پوشش گیاهی مرتع داشت که طرح آماربرداری انتخاب شده باشد و در این میان شکل و اندازه قطعه (پلات) اهمیت زیادی دارد. از این رو تعیین یک اندازه و شکل قطعه مناسب که بتواند دقت و صحت مناسبی در برآورد متغیرهای مرتعی پوشش داشته باشد موجب افزایش کارآیی نمونه برداری می شود. در این مطالعه با لحاظ کردن چندین معیار شامل دقت، زمان، نسبت محیط به مساحت و راحتی و قابل استفاده بودن به دنبال تعیین قطعه خواهیم بود که برآورد قابل قبولی از چندین متغیر شامل درصد پوشش فرم های رویشی مختلف، سنگ و سنگریزه، درصد لاشبرگ و خاک لخت داشته باشد. برای این منظور با استقرار قطعه های با اندازه و شکل های مختلف شامل 1´1، 2´1، 1.4´1.4، 0.5´4، 2´2 و 4´4 متری درصد پوشش شکل های مختلف رویشی و زمان نمونه برداری اندازه گیری در آنها شد. برای انتخاب بهترین قطعه از بین گزینه های فوق از روش تصمیم گیری سلسله مراتبی استفاده شد. همچنین با استقرار 5 قطعه آشیانه ای (تودرتو) با ابعاد 25´25 cm متر تا 16´16 cm و تعیین قطعه های حداقل، کارآیی این روش با قطعه های فوق که چندین معیار را همزمان در خود لحاظ می کند مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج کلی نشان می دهد که دقت برآورد متغیرهای مختلف با افزایش سطح افزایش می یابد. با این وجود افزایش دقت برآورد متغیرهای مختلف با افزایش سطح در قطعه های کوچکتر بسیار چشمگیر بوده و با رسیدن به قطعه 4 مترمربعی تقریبا به سطح ثابتی رسید. نتایج حاصل از تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که با در نظر گرفتن معیارهای دقت، زمان، نسبت محیط به مساحت و راحتی و قابل استفاده بودن، قطعه 4 مترمربعی بهترین گرینه انتخابی برای تخمین متغیرهای پوشش گیاهی است. قطعه های آشیانه ای مستقر شده قطعه حداقلی با مساحت بزرگتر از 32 مترمربع را تعیین کرده اند. نتایج حاصل از این پژوهش موید این موضوع است که 1) در مراتع نیمه استپی برای برآورد متغیرهای پوشش گیاهی قطعه 4 مترمربعی بهترین است. 2) قطعه های حداقلی که در روش آشیانه ای تعیین می شوند نمی تواند در مناطقی که پوشش گیاهی ناهمگنی زیادی دارد بهترین قطعه ها برای برآورد چندین متغیر پوشش گیاهی باشد. 3) بهترین برآورد از متغیرهای بررسی شده در دو برابر حداکثر تاج پوشش گونه های موجود در منطقه مشاهده نشده است و روش استفاده از دو برابر بودن بودن اندازه قطعه از تاج پوشش حداکثر گونه ها برای اندازه قطعه در این مناطق صحیح نیست. 4) برای انتخاب بهترین قطعه، محقق باید با لحاظ کردن چندین معیار تصمیم گیری از بین قطعه های مورد نظر، یکی را که بیشترین کارایی را در برآورد متغیرهای پوشش دارد انتخاب کند.

در برنامه ریزی چرای دام از مراتع باید با توجه به اختلاف در وزن زنده و احتیاج ها متفاوت انرژی واحد دامی، مقدار علوفه مورد نیاز را تعیین کرد. از طرف دیگر باید نیاز روزانه واحد دامی استفاده کننده از مرتع را بر اساس کمیت و کیفیت ترکیب علوفه مصرفی دام برآورد نمود. برای همین منظور بعد از انتخاب بخشی از مراتع منطقه فریدونشهر در استان اصفهان، اقدام به تیپ بندی پوشش گیاهی شد و در هر تیپ از تمامی گونه هایی گیاهی مورد چرای دام 500 گرم علوفه در مرحله گلدهی (فصل چرا) جهت تعیین کیفیت نمونه علوفه نمونه برداری و جمع آوری شد. پروتئین خام، دیواره سلولی منهای همی سلولز (ADF) ماده خشک قابل هضم (DDM) و انرژی متابولیسمی (ME) در سه تکرار به عنوان عوامل تعیین کننده کیفیت علوفه مورد ارزیابی قرار گرفتند. نژاد دامی غالب استفاده کننده از مراتع مورد مطالعه؛ گوسفند نژاد لری است که برای تعیین وزن زنده واحد دامی آن از سه گله موجود در 11 سامان عرفی با دام غالب از نژاد مورد نظر 10 میش بالغ و خشک سه ساله و 10 میش 4 ساله (ترکیب اصلی گله)، 5 راس قوچ سه ساله و 5 راس قوج 4 ساله و نهایتا 5 راس بره 6 ماهه به طور تصادفی انتخاب، علامت گذاری و در دو نوبت وزن شدند. عمل وزن کردن یک بار قبل از شروع چرا (اواسط اردیبهشت) و یک بار بعد از پایان فصل چرا (اوایل شهریور) انجام گرفت. میانگین وزن میش بالغ زنده غیرآبستن و خشک به عنوان وزن دام بالغ مد نظر قرار گرفت و 45 کیلوگرم متوسط وزن زنده به عنوان وزن میش بالغ این نژاد که معادل آن نسبت به واحد دامی کشور برابر 0.92 بدست آمد. نیاز غذایی در شرایط نگهداری و چرا در مرتع (70 درصد بیشتر از حالت نگهداری) با استفاده از رابطه پیشنهادی ماف محاسبه شد. مقدار انرژی متابولیسمی مورد نیاز روزانه دام بر اساس کیفیت علوفه در مرحله گلدهی حدود 1.09 کیلوگرم که با کاهش 30 درصدی کیفیت علوفه مقدارطی دوره چرا تا 1.58 کیلوگرم علوفه خشک در شبانه روز افزایش می یابد با توجه به تفاوت هایی که در ترکیب تیپ های گیاهی و علوفه تامین کننده انرژی متابولیسمی وجود دارد، نمی توان فقط مقادیر ثابت علوفه خشک را بدون توجه به ترکیب گیاهی مبنای محاسبه نیاز غذایی دام قرار داد.

بیش از 30 درصد از مساحت کشور ایران را مناطق کوهستانی تشکیل می دهد، لذا هر ساله حرکات توده ای موجب خسارت به انواع سازه های مهندسی، مناطق مسکونی و جنگل ها در پی آن ایجاد رسوب و سیلاب های گل آلودگی رودخانه ها می شود. لذا برای جلوگیری از این خسارت ها و تعیین حساسیت دامنه ها، به پهنه بندی خطر زمین لغزش در مناطق مختلف می پردازند. هدف از انجام این پژوهش، تعیین ساختار بهینه شبکه عصبی مصنوعی با تعداد عوامل ورودی مختلف برای پهنه بندی خطر وقوع زمین لغزش در بخشی از حوزه آبخیز هراز می باشد. برای انجام این پژوهش ابتدا تعداد تکرار بهینه برای جلوگیری از آموزش بیش از حد شبکه با روش سعی و خطا تعیین شد. سپس تعداد نرون در لایه پنهان 14 نرون تعیین شد. در نهایت تعداد نرون در لایه ورودی از 1 تا 9 تغییر داده شد. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص شد که هر چه تعداد نرون در لایه ورودی افزایش یابد کارایی شبکه برای پهنه بندی حساسیت زمین لغزش بهتر می شود. در این پژوهش ساختار 9 نرون در لایه ورودی، 14 نرون در لایه پنهان و 1 نرون در لایه خروجی با نسبت یادگیری 0.2 به عنوان ساختار بهینه انتخاب شد که ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین به ترتیب برابر 0.051 و 0.9623 بود. نقشه پهنه بندی تهیه شده با این ساختار دارای دقت 92.307 درصد بود. نتایج دیگر پژوهش نشان داد که از کل مساحت منطقه مورد مطالعه، 35.14، 26.73، 14.59، 9.88 و 13.63 درصد، به ترتیب در طبقه پایدار، کم خطر، خطر متوسط، خطر زیاد و خطر خیلی زیاد قرار گرفته است.

حلقه های گیاهی با اندازه های مختلف توسط گونه هایی از تیره زنبق، گندمیان، اویارسلام و بعضی تیره های دیگر در مناطق نیمه خشک تشکیل می شود. مکانیسم تشکیل حلقه نوعی واکنش به خشکسالی و سازش با شرایط کمبود منابع آب است. تا کنون نقش این گیاهان در نفوذ آب به خاک و تاثیر توسعه این گونه ها در هیدرولوژی حوزه های آبخیز کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش نفوذ تجمعی و شدت نفوذ آب در درون حلقه های گیاهی دو گونه Iris songarica و Scripoides holoschoenus اندازه گیری شد. نفوذ تجمعی و شدت نفوذ در خاک بین حلقه های گیاهی نیز به عنوان محدوده فاقد پوشش (شاهد) نیز اندازه گیری شد. اندازه گیری نفوذ تجمعی و شدت نفوذ به کمک استوانه های زوجی انجام پذیرفت. نفوذپذیری در سه تکرار برای هر گیاه که به طور تصادفی انتخاب گردید، تکرار شد. در خاک بین حلقه ها نیز در سه تکرار مقادیر نفوذ تجمعی و شدت نفوذ به دست آمد. در هر اندازه گیری نفوذ فاصله های زمانی، پنج دقیقه در نظر گرفته شد تا زمانی که نفوذ آب به خاک یا درون حلقه گیاهی ثابت گردید. در بیشتر مدل های برآورد عمق و حجم رواناب سطحی در حوزه آبخیز مانند نرم افزار HEC-HMS از معادله های نفوذ استفاده می شود. دانستن اجزاء معادله های نفوذ گرین - آمپت و هورتون داخل حلقه زنبق، حلقه اویارسلام و در خاک منطقه بدون پوشش، کمک می کند تا از داده های ورودی دقیق تر برای اجراء مدل های هیدرولوژی استفاده کرد. کارایی مدل های گرین - امپت و هورتون در برآورد نفوذ با محاسبه ضریب کارایی ناش - ساتکلیف به دست آمد. نتایج حاصل از آزمون t جفت شده نشان داد؛ بین شدت نفوذ آب و نفوذ تجمعی دو تیمار گونه های با پوشش حلقه ای و خاک بین حلقه ها اختلاف معنی داری وجود دارد (p<0.01). مقادیر نفوذ تجمعی پس از یک ساعت برای زنبق، اویارسلام و خاک لخت به ترتیب 56.5±2.8، 89.5±5.4 و 42.7±1.3 میلی متر به دست آمده است. شدت نفوذ اشباع برای زنبق 39.6±2، آویارسلام 54±2.7 و شاهد 27.6±1.4 میلی متر بر ساعت محاسبه شد. این اختلاف به علت نفوذ بیشتر آب در مرکز حلقه گونه های گیاهی، حاکی از اثر مثبت زیتوده ریشه و بافت های مرده در مرکز حلقه می باشد. کارایی مدل های گرین - امپت و هورتون در برآورد شدت نفوذپذیری در الگوی پوشش حلقه ای و شاهد در حد قابل قبول از نظر شاخص ناش ساتکلیف قرار دارد.

خشکسالی هیدرولوژیک به منظور نمایش کاهش جریان های سطحی و افت سطح مخازن آب زیرزمینی، دریاچه ها و رودخانه ها به کار می رود. شاخص جریان پایه به عنوان یکی از شاخص های جریان کمینه به صورت نسبت حجم جریان پایه به حجم جریان کل تعریف و به عنوان شاخصی از خشکسالی هیدرولوژیک توانایی حوزه آبخیز را در ذخیره و رهاسازی منابع آب در دوره های خشکسالی بررسی می نماید. هدف از این بررسی تعیین مقادیر شاخص جریان پایه و بررسی کارایی آن در تعیین نوع رژیم جریان و تحلیل منطقه ای خشکسالی هیدرولوژیک در حوزه آبخیز سفیدرود می باشد. به این منظور ابتدا سه منطقه همگن خشکسالی هیدرولوژیک بر پایه سطح آستانه و تحلیل خوشه ای تعیین شد. سپس شاخص جریان پایه در مقیاس روزانه با استفاده از داده های روزانه دبی در 28 ایستگاه هیدرومتری مناطق همگن محاسبه شد. نتایج نشان داد میانگین منطقه ای شاخص جریان پایه سالانه، با میزان 0.65 با مقدار انحراف معیار 0.19 در دوره آماری بلندمدت ثابت می باشد. محدوده شاخص جریان پایه 0.86 - 0.17 می باشد و بر پایه صدک های 25، 50 و 75 رژیم جریان رودخانه ها به چهار طبقه تقسیم بندی شد که بیش از 50 درصد حوزه های آبخیز منطقه مورد مطالعه دارای رژیم کم پایدار و ناپایدار است. بدین ترتیب تامین جریان آب رودخانه در دوره های خشکسالی با مشکل مواجه است. نتایج این بررسی می تواند در ارزیابی تغذیه آب زیرزمینی، سیستم های تامین آب، مدیریت آبیاری، پایش خشکسالی هیدرولوژیک و ارایه مدل های منطقه ای در برآورد ذخیره منابع آب در مناطق فاقد آمار مورد استفاده قرار گیرد.

این پژوهش به منظور ارزیابی اثرات کشت گونه Haloxylon aphyllum بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک در منطقه ابردژ ورامین انجام شد. ابتدا پس از پیمایش صحرایی در محدوده مورد مطالعه، دو منطقه تاغ کاری و شاهد (بدون پوشش گیاهی) انتخاب و در هر یک از این مناطق به طور تصادفی و نظام مند (سیستماتیک) نسبت به نمونه برداری از دو عمق 20 - 0 و 80 - 20 سانتی متری اقدام شد به طوری که در منطقه جنگل کاری بر روی سه ترانسکت خطی که هر یک به اندازه یکصد متر از هم فاصله داشتند، حفر پروفیل در زیر تاج پوشش پایه های تاغ انجام شد. تعداد پایه های انتخابی بر روی هر ترانسکت 5 پایه بودند. با توجه به دو عمق مورد نظر بر روی هر ترانسکت تعداد 10 نمونه و در سه ترانسکت مجموعا 30 نمونه خاک در منطقه تاغ کاری و به تعداد مشابه در منطقه شاهد از دو عمق مذکور اقدام شد (در مجموع 60 نمونه خاک). از ویژگی های خاک بافت، اسیدیته، هدایت الکتریکی، آهک، گچ، ماده آلی، پتاسیم، سدیم، کلسیم، منیزیم، کلر و بی کربنات اندازه گیری شد. برای تجزیه و تحلیل داده ها از آزمون t مستقل استفاده شد. نتایج نشان داد که هر چند کشت گونه تاغ موجب ایجاد تغییراتی در ویژگی های خاک شده است، اما با اعمال مدیریت مناسب می توان با استقرار گیاه تاغ به عنوان گونه ای مناسب و سازگار با شرایط بیابانی، موجب ایجاد تغییراتی مثبت در ویژگی های خاک و در نتیجه تثبیت خاک و فراهم کرددن محیطی مناسب برای استقرار این گونه به عنوان گونه پیشاهنگ شد و شرایط ورود گونه های مناسب و سازگار با پتانسیل منطقه را ایجاد کرد.