مهندسی اکوسیستم بیابان
سال:1402 | دوره:12 | شماره:41 |تعداد مقالات:7

خشکسالی یکی از بلایای طبیعی است که ممکن است در هر اقلیمی رخ دهد. در دهه های اخیر، کشور ایران به طور پیاپی تحت تأثیر خشکسالی های شدید و گسترده قرار داشته و آثار زیان باری بر بخش های مختلف اقتصادی ازجمله بخش کشاورزی، محیط زیست و منابع آب کشور تحمیل کرده است. امروزه برای شناسایی و تحلیل خشکسالی های هواشناسی از شاخص های پوشش گیاهی که به کمک فناوری سنجش از دور به دست می آیند، استفاده می شود. هدف پژوهش حاضر بررسی میزان همبستگی بین شاخص SPI و شاخص تفاضل پوشش گیاهی نرمال شده (NDVI) و پوشش گیاهی بهبودیافته (EVI) حاصل تصاویر مودیس طی سال های 2011 تا 2020 به منظور پایش خشکسالی در مناطق مرکزی ایران است. در این راستا، با بهره گیری از تصاویر ماهوارۀ مودیس سنجندۀ ترا و داده های بارش ایستگاه های سینوپتیک واقع در منطقۀ مورد مطالعه، آشکارسازی تغییرات رخ داده در بازۀ زمانی 10 ساله محاسبه شد. بدین منظور ابتدا با بررسی داده های ایستگاه های موجود و با استفاده از مدل شاخص بارش استانداردشده (SPI) چهار ماه (فروردین، اردیبهشت، خرداد و تیر) به عنوان نمونه انتخاب شد. در این مطالعه با توجه به دقت زمانی، پوشش طیفی بالا، سهولت دسترسی، عدم نیاز به تصحیح اتمسفری و زمین مرجع نمودن، تصاویر با کد (MOD13A2) از محصولات ماهواره مودیس سنجندۀ ترا مربوط به سال های 2011 تا 2020 به دلیل اطمینان از وجود پدیدۀ ترسالی و خشکسالی استفاده شد و سپس شاخص SPI با شاخص های NDVI و EVI مورد مقایسه قرار گرفت. برای تعیین میزان همبستگی بین شاخص خشکسالی هواشناسی SPI و شاخص های سنجش از دور، از ضریب همبستگی پیرسون استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان همبستگی بین شاخص خشکسالی SPI با NDVI و EVI به ترتیب برابر با 832/0 و 149/0- است. به طورکلی، نتایج این تحقیق نشان داد که در مناطقی با داده های باران سنجی ناکافی و پراکنش نامناسب برای پایش خشکسالی می توان از داده های سنجش از دور و همچنین شاخص پوشش گیاهی NDVI برای پایش تغییرات پوشش گیاهی استفاده کرد. نتایج پایش خشکسالی نشان داد که طی این دورۀ ده ساله در برخی از سال ها خشکسالی شدید وجود داشته است. برای مثال در سال 2020 این خشکسالی بسیار شدید بوده است و در سال 2011 ترسالی بسیار شدیدی را نشان داد. نتایج حاصل از همبستگی بین شاخص SPI و شاخص های سنجش از دوری نشان داد که شاخص SPI بالاترین همبستگی را با شاخص NDVI در سطح 01/0 دارد که مشخص شد تصاویر MODIS و شاخص ساخته شده دارای قابلیت لازم برای پایش خشکسالی است. نتایج این تحقیق می تواند گزینۀ مناسبی برای تصمیم گیران به منظور نظارت، بررسی و حل وفصل وضعیت خشکسالی مؤثر باشد.

با توجه به قرارگیری ایران در کمربند خشک و بیابانی دنیا لزوم توجه به شاخص های مرتبط با فرسایش بادی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. یکی از شاخص های کلیدی در مطالعات محیط های بادی، شاخص پتانسیل حمل ماسه است که درک مناسبی را از فرایندهای حرکت ماسه های روان ایجاد می کند. هدف این پژوهش پایش رژیم بادی و همچنین ارزیابی روند تغییرات شاخص پتانسیل حمل ماسه در بیابان های ساحلی جنوب شرق ایران (کنارک و چابهار) که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. مطالعات رژیم بادی در مقیاس سالانه نشان داده که جهت جنوب شرق (5/15%) در چابهار و جنوب غرب (5/11%) در کنارک از بیشترین فراوانی وزش باد برخوردار است. یافته های مطالعات بادهای فرساینده (بیشتر از سرعت آستانۀ فرسایش بادی) نیز بیان نمود که درصد فراوانی متوسط سالانه در چابهار و کنارک به ترتیب معادل 37/1 و 23/2 است. ارزیابی های پتانسیل حمل ماسه برآورد نمود که این شاخص در کنارک (100=, RDP170=DP) بیشتر از چابهار (21=, RDP66=DP) است و ازسویی جهت حرکت ماسه های روان در هر دو منطقه به سمت شمال شرق است. نتایج تجزیه و تحلیل های پتانسیل حمل ماسه در مقیاس سالانه با توجه به آزمون من-کندال و شیب سینس بیانگر روند منفی (42/3-, β= 21/4-Z=) در چابهار و روند مثبت (14/4, β= 16/2Z=) در کنارک است. در پایان پیشنهاد می شود که مدیران حوزۀ اجرا به منظور کنترل حرکت ماسه های روان در این مناطق روندهای تغییرات را در نظر بگیرند و ارائۀ راه حل به منظور کنترل حرکت ماسه های روان مبتنی بر توالی زمانی باشد.

گونه های درمنه به دلیل توانایی منحصربه فرد خود در تخصیص منابع به اندام های دیگر برای حفظ بقا، مقاومت خوبی در برابر چرای دام دارند. ازاین رو، با توجه به نقش کلیدی آن ها در ترکیب گیاهی رویشگاه های مرتعی و کاربردهای دارویی و خوراکی آن ها، در این پژوهش، توزیع منابع در اندام های هوایی و زیرزمینی چهار گونه درمنه شامل Artemisia fragrans، Artemisia Aucheri، Artemisia austriaca و Artemisia melanolepis در دامنۀ جنوب شرقی سبلان، در فصل رویش سال 1393 مورد بررسی قرار گرفت. به منظور برآورد تولید کل و سهم گونۀ مورد نظر، در مرحلۀ اول در هر سایت 10 پلات 1 مترمربعی به صورت تصادفی در امتداد ترانسکت ها مستقر گردید. در مرحلۀ دوم، برای بررسی تخصیص منابع اندام های گیاهی، سه ترانسکت به صورت تصادفی به ترانسکت های مرحلۀ اول در هر سایت اضافه شد و نمونه ها به صورت تصادفی-سیستماتیک در امتداد ترانسکت ها جمع آوری شدند. برای تعیین رابطه بین پارامترهای طول ریشه، ارتفاع هوایی، وزن ریشه و بیوماس هوایی از روش های تحلیل همبستگی استفاده شد. یافته ها نشان دهندۀ وجود ارتباط معنی داری بین متغیرهای مورد بررسی (P<0.01) بود. برای مقایسۀ میانگین طول و وزن اندام های گیاهی در شرایط مختلف مرتعی از آزمون های واریانس و دانکن استفاده شد. نتایج حاصل از این بررسی، بیانگر وجود تفاوت معنی داری بین شرایط مختلف مرتعی (P<0.01) بود. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین طول و وزن ریشه و اندام های هوایی در گیاهان مربوط به شرایط مطلوب مرتعی و کمترین آن در شرایط نامطلوب مرتعی مشاهده می شود.

هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پروژه های مدیریتی و احیایی بیابان زدایی در بهبود برخی شاخص های پایداری خاک و ویژگی های پوشش گیاهی است. این مطالعه در 4 سایت واقع در دشت یزد-اردکان شامل سایت نهال کاری، سایت مدیریت هرزآب، سایت مالچ پاشی شده و سایت قرق انجام شد. در هریک از سایت ها شاخص های گیاهی مانند درصد تاج پوشش، تراکم، زادآوری و شادابی گونۀ سیاه تاغ (Haloxylon aphyllum) اندازه گیری شد. پس از جمع آوری داده ها با استفاده از نرم افزار Spss تحلیل آماری انجام شد. نتایج تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آزمون t مستقل نشان داد که در تمام سایت های مطالعاتی ازنظر درصد پوشش گیاهی و تراکم ازنظر آماری در سطح خطای 1% دارای اختلاف معنادارند. همچنین مقایسۀ میانگین بین تیمارها (سایت ها) به روش آزمون دانکن نشان داد که میانگین درصد پوشش گیاهی (72/5)، تراکم گیاهی (75/4)، زادآوری (542/0) و شادابی (33/61) به عنوان بیشترین میانگین و مربوط به تیمار هرزآب، و میانگین درصد پوشش گیاهی (68/1)، تراکم گیاهی (2)، زادآوری (111/0) و شادابی (24/12) به عنوان کمترین میانگین و مربوط به تیمار قرق بود. در سایت مدیریت هرزآب به دلیل فراهم شدن نفوذپذیری آب و در دسترس قرار گرفتن رطوبت مورد نیاز برای استقرار و توسعۀ پوشش گیاهی باعث افزایش درصد پوشش و تراکم پوشش گیاهی آن می گردد. با توجه به نتایج تحقیق پیشنهاد می شود که در پروژه های مدیریتی و احیایی بیابان زدایی در دشت یزد-اردکان بهترین روش ها به ترتیب تیمارهای مدیریت هرزآب، مالچ پاشی، نهال کاری و قرق مد نظر قرار گیرد.

تدوین استراتژی های مناسب برای ارزیابی کمی فرسایش بادی با دقت بالا اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق 50 نقطه شواهد زمینی انتخاب شدند؛ سپس 8 شاخص سرعت باد، کاربری اراضی، شوری خاک، رطوبت خاک، بافت سطحی خاک، تراکم پوشش گیاهی، مقدار بارش و مدل رقومی ارتفاعی که با داده های میدانی همبستگی داشتند، برای مدل سازی انتخاب شدند. چهار روش یادگیری ماشین به ترتیب  SVM, GBM, GLM و  RF برای مدل سازی خطر فرسایش بادی در منطقۀ مورد مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ارزیابی عملکرد مدل ها، از 3 شاخص ضریب کاپا، منحنی تشخیص عملکرد (ROC) و آمار واقعی مهارت مرتبط با آستانه (tss) استفاده شد. درنهایت از میانگین وزنی مدل ترکیبی در بستۀ آماری SDM، برای کاهش عدم قطعیت در مدل سازی منطقه استفاده شد. براساس نتایج به دست آمده، مدل SVM با 95/0AUC = ، 97/0TSS =  و 87/0kappa= بهترین عملکرد را داشته است. براساس مدل ترکیبی منطقۀ مورد مطالعه ازنظر شدت فرسایش بادی 44% در کلاس کم، 16% در کلاس متوسط، 15% در کلاس شدید و 25% در کلاس بسیار شدید قرار گرفته است. بنابراین با در نظر گرفتن نتایج مدل ترکیبی (به عنوان مدلی با کمترین عدم قطعیت)، می توان از پیشروی فرایند تخریب سرزمین و فرسایش بادی کاست.

حوضه های آبریز به موازات رخداد پدیدۀ خشکسالی به دو روش عرضه و تقاضامحور مدیریت می شوند. در یک سامانۀ مدیریتی، پرداختن به اجزا و متغیرهای بازخوردی و تأثیر سامانه از تمام پارامترها، نقش تعیین کننده ای در تصمیم های آینده دارد. تحقیق حاضر شبیه سازی جریان خروجی از سد و نیز شبیه سازی خشکسالی در حوضۀ قروه دهگلان را که دیدگاهی تقاضامحور داشته، به صورت دینامیکی، طی سال های 1370 تا 1401 انجام داد. مدل اولیه با متوسط ارقام RMSE، MAE و R2 به ترتیب معادل 144/0، 140/0 و 989/0 تأیید گردید؛ سپس در سطوح  شدید و بسیار شدید خشکسالی دینامیکی شبیه سازی شد. نتایج با توجه به اولویت تقاضا در منطقه نشان داد که در ایستگاه سنگ سیاه کمبود جریان، منجر به خشکسالی (MCM 006/0) با تداوم بالا (172 روز) و در ایستگاه گلبلاغ خشکسالی با تداوم 216 روزه در کمبود MCM 122/0 طی سال 1392 ثبت شده است. ایستگاه سورال نیز دارای شرایطی مشابه بوده است؛ اما درخصوص ایستگاه شادی آباد، که ارقام دبی تمایز و تفاوت قابل ملاحظه ای را ثبت نکرده اند، ماکزیمم تداوم خشکسالی (215 روز) با ماکزیمم کمبود جریان منجر (MCM 73/0) در سال 1393 رخ داده است. ایستگاه های حسن خان و دهگلان که تحت تأثیر سدهای بالادست خود قرار دارند، قبل از سطح 75% به خشکسالی شدید رسیده، به گونه ای که ایستگاه دهگلان در سطح خشکسالی 22% با رقم دبی MCM 032/0 و ایستگاه حسن خان در سطح 28% با دبی معادل MCM 22/0 خشکسالی را تجربه نموده اند. درنهایت نتایج نشان داد سطحی که منطقه قابلیت تحمل آن را دارد، به طور متوسط سطح خشکسالی 25% است.

یکی از اجزای مهم ساختار پوشش گیاهی، پراکنش گونه های گیاهی است و آگاهی از نوع الگوی پراکنش برای ارزیابی پوشش گیاهی و اقدامات مدیریتی و اصلاحی بسیار حائز اهمیت است. هدف از پژوهش حاضر، تعیین الگوی پراکنش 10 گونۀ هالوفیت براساس روش های کوادراتی و توزیع های احتمال در اکوسیستم های بیابانی شرق کشور است. بدین منظور، در منطقۀ معرف هر رویشگاه، 60 کوادرات 4×4 متر مستقر شد و تراکم گونه های غالب به روش شمارشی و سپس شاخص های کوادراتی براساس میانگین و واریانس محاسبه شد. همچنین از قانون تیلور (Taylor) و مدل رگرسیونی ایوا (Iwao)، شاخص های معکوس K توزیع دوجمله ای منفی و انحراف از توزیع پواسون (ID) به همراه برازش داده های تراکم بر سه توزیع احتمال پواسون، دوجمله ای مثبت و دوجمله ای منفی استفاده شد. نتایج شاخص های کوادراتی و توزیع های احتمال نشان داد که گونه های Salsloa tomentosa، Suaeda monoica، Salsloa kali، Aeluropus littoralis و Tamarix stricta دارای الگوی کپه ای، گونه های Sedilitzia rosmarinus و Haloxylon ammodendron دارای الگوی تصادفی و گونه های Salsola richteri، Hammada salicornica و Tamarix aphylla دارای الگوی یکنواخت هستند. براساس رابطۀ خطی بین لگاریتم میانگین و لگاریتم واریانس (R2adj=0.94, P<0/0001) و رابطۀ خطی بین میانگین ( ) و شاخص میانگین تجمع (IMC) داده های تراکم (R2adj=0.94, P<0/0001)، الگوی کلی پراکنش گیاهان هالوفیت مورد مطالعه، کپه ای تعیین شد.