مهندسی اکوسیستم بیابان
سال:1394 | دوره:4 | شماره:7 |تعداد مقالات:10

یکی از مهم ترین پیامدهای خشکسالی، کاهش منابع آب، کاهش تولیدات کشاورزی، تغییر در پوشش گیاهی و تسریع در بیابان زایی مناطق است. در ارزیابی بیابانزایی اثرات خشکسالی روی پوشش گیاهی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این رابطه، استفاده از روش های سنجش از دور و داده های زمینی برای ارزیابی اثرات خشکسالی از کار آمد ترین روش های شناخته شده است. در این پژوهش، به منظور بررسی اثر خشکسالی روی پوشش گیاهی در استان خراسان رضوی، از داده های هواشناسی و سنجش از دور، برای برآورد شاخص بارش استانداردشده (SPI)، از آمار بارش 10 ایستگاه سینوپتیک استان طی سال های 2001، 2005، 2009، 2013 استفاده شد. همچنین بر اساس تصاویر گرفته شده از سنجنده TERRA/MODIS هشت روزه در ماه های (می، جون، جولای) شاخص نرمال شده اختلاف پوشش گیاهی محاسبه شده که از میانگین سه ماه به عنوان NDVI سالانه استفاده شده و بر این اساس، پوشش گیاهی استان به چهار گروه طبقه بندی و مساحت هرکدام از طبقات محاسبه شد. در نهایت دو شاخص SPI و NDVI با آزمون پیرسون مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که شاخص SPI در سال 2009 با مقدار 0.882 وضعیت مرطوب و بیشترین مساحت پوشش گیاهی متراکم را دارد، درحالی که سال 2005 دارای -0.081 SPI است و نیز پوشش گیاهی در طبقه معمولی حدود 7.1 درصد نسبت به سال 2009 افزایش یافته است. مقدار ضریب هبستگی دو متغیر در سطح خطای کمتر از یک درصد برابر با 0.90 که نشان دهنده هم تغییری زیاد دو متغیر است و مقدار ضریب تبیین و ضریب تعیین تعدیل شده نیز به ترتیب برابر با 0.81 و 0.78 می باشد که در معادله رگرسیونی حاکی از این است که متغیر مستقل شاخص SPI توانسته 0.78 از تغییرات میزان متغیر وابسته NDVI را برآورد سازد. بر این اساس، با توجه به معادله حاصل از رگرسیون خطی به ازای یک واحد تغییر در شاخص بارش استاندارد شده، NDVI به میزان 0.024 تغییر می پذیرد.

درخت پده (Populus euphratica olive.) گونه ای است که به صورت طبیعی در حاشیه رودخانه های مناطق خشک و نیمه خشک رویش دارد که جایی که طغیان های فصلی و غرقابی خاک باعث پیشروی این درخت می شود. هدف از این تحقیق، بررسی زنده مانی، مشخصه های رویشی و تخصیص بیوماس نهال های پده تحت تنش ترکیبی غرقابی- شوری در 5 سطح شاهد (بدون شوری- غرقابی)، غرقابی (4 سانتی متر بالای سطح خاک) با غلظت شوری 0، 50، 100 و 150 میلی مولار NaCl در قالب طرح کاملا تصادفی به مدت 120 روز در محیط گلخانه بود. در پایان دوره آزمایش، درصد زنده مانی نهال های غرقاب شده با غلظت 0 و 50 میلی مولار NaCl به ترتیب برابر با 100 و 88.88 و با غلظت های 100 و 150 میلی مولار 11.1 NaCl و صفر بود. غرقابی با سطوح مختلف شوری باعث کاهش زنده مانی، مشخصه های رویشی و بیوماس نهال های پده نسبت به شاهد شد. این کاهش در سطح غرقابی با غلظت 100 و 150 میلی مولار NaCl بیشتر از دیگر سطوح بود. همچنین میزان بیوماس کل و تعداد ریشه نابجا در غرقابی با غلظت 0 و 50 میلی مولار بیشتر از سطح غرقابی با غلظت 100 و 150 میلی مولار بود. با توجه به نتایج این تحقیق می توان گفت این گونه، توانایی زنده ماندن و رشد در مناطق ساحلی، جلگه ای و حاشیه رودخانه های خشک و نیمه خشک کشور را که با آب های شیرین و شور تا 50 میلی مولار NaCl غرقاب می شوند، دارد و می تواند برای احیای این مناطق مورد استفاده قرار گیرد. به منظور بررسی سازگاری کامل تر این گونه در محیط غرقابی- شوری، ادامه پژوهش توسط سایر محققان در دوره های طولانی تر و نیز در شوری بین 50 و 100 میلی مولار پیشنهاد می شود.

گونه های جنس سالسولا در ایران گسترش وسیعی در اقالیم خشک و نیمه خشک دارند. جهت بررسی امکان احیای اراضی شور با گونه Salsola imbricata این تحقیق برخی از خصوصیات اکولوژیکی این گونه را در منطقه طبس مورد ارزیابی قرار می دهد. نمونه برداری از لایه های خاک مطابق روش استاندارد انجام و خصوصیاتی نظیر بافت، شوری، اسیدیته، آهک، گچ، نسبت جذب سدیم و ماده آلی اندازه گیری شد. شرایط اقلیمی، بیومتری گونه، اثر تنش شوری بر جوانه زنی و میزان سدیم و پتاسیم اندام های هوایی نیز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد گونه مورد بررسی طالب خاک های سبک نظیر لومی- شنی دارای گچ و آهک نسبتا زیاد،pH کمی قلیایی تا قلیایی متوسط (7.8 تا 8) می باشد. وجود درصد تاج پوشش بسیار کم حاکی از شرایط رطوبتی ضعیف و کمبود شدید مواد آلی در خاک است. اقلیم حاکم بر رویشگاه گونه دارای بارندگی بسیار کم (84.9 mm)، اختلاف دمایی زیاد در فصول تابستان و زمستان و فصل خشک بسیار طولانی (12-10 ماه) است. درباره خصوصیات اقلیمی تعداد روزهای یخبندان در رویشگاه و شرایط تنش سرما کمتر مشهود می باشد. بیشترین و کمترین درصد جوانه زنی به ترتیب در تیمار شاهد و 22.8 گرم در لیتر به میزان 65 و 22.5 درصد اندازه گیری شد. مقایسه میزان سدیم و پتاسیم در اندام هوایی دو گونه سالسولا نشان داد که میزان سدیم به طور معنی داری بیشتر از پتاسیم بود. نتایح این تحقیق نشان داد که این گونه شور پسند بوده و بنابراین برای اصلاح خاک های با شوری 7 دسی زیمنس بر متر و قلیائیت (meq/lit) 18 پیشنهاد می شود.

یکی از راه های اصولی که بشر را در حفظ و بهره برداری علمی از منابع و محیط زیست یاری می کند، مطالعات اکولوژیکی است. در این تحقیق، بوم شناسی فردی گونه Bromus kopetdaghensis از عناصر اصلی اکوسیستم های مرتعی استان خراسان رضوی، بررسی شد. برای این گونه، ویژگی های رویشگاهی شامل پستی بلندی، اقلیم و خاک مورد مطالعه قرار گرفت. گونه های همراه، چگونگی حضور گونه در پوشش گیاهی، سیستم ریشه و فنولوژی گیاه نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که رویشگاه های این گونه در دامنه ارتفاعی بین 1300 تا 2600 متر واقع شده اند. گونه مورد مطالعه در شیب های 20 تا 75 درصد مشاهده گردید. میانگین بارندگی رویشگاه های آن از 325.8 در ایستگاه تبخیرسنجی شمخال تا 351.3 میلی متر در ایستگاه زشک ثبت شده است. همچنین متوسط دمای سالانه 8.6 درجه سانتی گراد است. محدوده اسیدیته بین 6.5 تا 7.8 متغیر بوده. خاک های رویشگاه ها لومی شنی، لومی و لومی سیلتی بوده است. میزان پروتئین خام در این گونه، در مرحله رشد رویشی 72 درصد بیشتر از مرحله رشد زایشی بوده است. مطالعه فنولوژی گونه نشان داد که رشد رویشی از اواخر اسفندماه شروع می شود و تا اواخر اردیبهشت ادامه دارد. پس از آن مرحله گلدهی از اواخر اردیبهشت آغاز شده و تا اواخر خرداد ماه به طول می انجامد. بذردهی و رسیدن بذر نیز تا اواسط تیرماه ادامه دارد. از اواسط تیر بذرها ریزش نموده و خواب گیاه شروع می شود. وزن هزار دانه بذرهای جمع آوری شده بین 7.88 تا 3.4 گرم است. درجه حرارت بهینه جوانه زنی 20 درجه سانتی گراد است و قوه نامیه آن تا 95% ثبت شده است. بذرهای این گیاه قادرند به خوبی قوه نامیه خود را حفظ نمایند و با مهیا گشتن شرایط مطلوب جوانه بزنند. بررسی فیتوماس این گونه نشان داد که نسبت ریشه به اندام هوایی گیاه بیشتر بوده است و این نسبت در سال های خشک افزایش می یابد. شناخت جامع و کامل از ویژگی های اکولوژیکی گیاهان اصلی مرتع یا بوم شناسی فردی آن ها جهت مدیریت صحیح مراتع و برنامه ریزی اصلاح، توسعه و بهره برداری ضروری خواهد بود.

ازجمله مهم ترین تنش های محیطی که گیاهان مناطقی کم باران نظیر بخش های جنوبی و مرکزی ایران با آن مواجه اند، تنش های کم آبی و نبود آب کافی در طی مراحل رویش محسوب می شود. گیاه استبرق یکی از گونه های ارزشمند با موارد استفاده صنعتی (تولید الیاف با کیفیت) و دارویی فراوان است که مقاومت نسبتا خوبی به شرایط خشک جنوب کشور دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر تنش آبی بر صفات ریختی و فیزیولوژیکی نهال های استبرق (Calotropis procera Ait.) در شرایط گلخانه انجام شد. این آزمایش در شش سطح تنش آبی (دوره های آبیاری 3، 6، 9، 12، 15 و 18 روزه) در قالب طرح کاملا تصادفی در مدت شش ماه صورت گرفت. میزان زنده مانی در دوره های آبیاری سه، شش و نه روز برابر با 100% و در 12 روز 75% بود، اما در تنش های آبی 15 و 18 روز، هیچ نهالی زنده نماند. بزرگ ترین میزان طول ریشه، نسبت ریشه به ساقه، سطح ریشه، حجم ریشه و تراکم طول ریشه در تنش آبیاری دوره ای نه روز مشاهده شد. پتانسیل آبی با افزایش تنش آبی افزایش یافت. بیشترین مقادیر فتوسنتز، هدایت روزنه ای، تعرق و دمای سطح برگ، وزن تر و خشک ساقه و ریشه، ارتفاع نهال، قطر یقه و تعداد برگ به سطح آبیاری سه روز تعلق داشت. به طور کلی، یافته های این تحقیق آشکار ساخت که در شرایط مورد مطالعه، نهال های استبرق از نظر ویژگی های ریختی و فیزیولوژیکی پاسخ نسبتا خوبی به دور آبیاری سه تا نه روز نشان داده است. این در حالی است که به دلیل شرایط خوب نهال ها و زنده مانی 100 درصدی آن ها در دوره آبیاری 9 روزه، می توان جهت استفاده این گونه در جنگل کاری ها و فضای سبز، دوره آبیاری 9 روز را پیشنهاد نمود که به لحاظ اقتصادی و مدیریتی نسبت به دوره 3 روزه اهمیت بیشتری دارد.

جهت تشخیص آمادگی مرتع برای ورود دام و زمان خروج آن از مرتع، جمع آوری داده هایی از قبیل آگاهی از خصوصیات پوشش گیاهی، رفتار چرایی دام چراکننده روی گیاهان، میزان رطوبت خاک و دمای محیط لازم است. به همین انگیزه در این پژوهش برررسی مراحل فنولوژیکی گیاهان مهم، جمع آوری داده های دما و بارندگی عرصه در هر ماه، برآورد رطوبت خاک در مراتع ندوشن یزد به عنوان الگویی از مراتع استپی استان یزد در دوره 4 ساله (1386-1389) مورد مطالعه قرار گرفته است. اطلاعات مربوط به مراحل فنولوژی گیاهان شاخص عرصه در مقاطع زمانی 15 روزه در مرحله رویشی و 7 روزه در مرحله زایشی اندازه گیری شد. رطوبت خاک به صورت ظاهری ارزیابی گردید. جهت دستیابی به زمان مناسب ورود و خروج دام، دیگر داده های مورد نیاز که حاصل تجارب گذشته از پژوهش های مرتبط با موضوع در مراتع استپی استان یزد بوده نیز مرور و مورد استفاده قرار گرفته است. زمان ورود و خروج دام پیشنهادی در این سایت تحقیقاتی و مناطق مشابه آن در کشور حاصل نتایج این پژوهش و جمع بندی منابع مرور شده در دسترس مرتبط با موضوع بوده است. بر اساس نتایج حاصل، آغاز فصل چرا در ترسالی ها مقارن با دهه اول فروردین ماه و در خشکسالی ها که گیاهان یک ساله در عرصه حضور ندارند، زمان ورود دام در اواخر اردبیهشت ماه پیشنهاد می شود. مصادف با زمان بروز بارندگی پاییزه و با کاهش دمای محیط حداکثر تا پایان آبان ماه خروج دام از مرتع الزامی است.

یکی از فرایندهای مهم و تعیین کننده در تخریب اراضی و بیابان زایی، شور شدن خاک است. در این تحقیق، تحمل پذیری گونه Salsola tomentosa نسبت به تنش شوری در مرحله رشد در شرایط آزمایشگاه موردبررسی قرار گرفت تا بهتر بتوان نسبت به انتخاب و معرفی گونه مناسب در اراضی شور اقدام نمود. به منظور اعمال تیمارهای شوری، نمک NaCl در شش سطح شوری (0، 100، 200، 300، 400، 500 میلی مولار) با سه تکرار مورد استفاده قرار گرفتند. وزن تر و خشک، محتوای نسبی آب، پتانسیل آب برگ، محتوای پرولین، قندهای محلول و محتوای کلروفیل اندازه گیری شدند. آنالیز آماری داده ها با نرم افزار SPSS (16) و به روش چند دامنه ای دانکن انجام پذیرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، با افزایش سطح شوری تا 200 میلی مولار، وزن تر و خشک اندام ها، افزایش و با افزایش شوری بیش از این مقدار کاهش یافت. همچنین با افزایش شوری تا 500 میلی مولار محتوای کلروفیل و پتانسیل آب برگ به طور معنی داری کاهش و محتوای نسبی آب برگ، پرولین و قندهای محلول با به طور معنی داری افزایش یافتند. در نهایت، باید اشاره کرد که طبیعت غیرقابل پیش بینی است و مشاهده روندهای غیرمنتظره تحت شرایط خاص غیرممکن نیست.

با توجه به ارزش حفاظتی پارک ملی بمو، کاربری هایی در داخل و محدوده اطراف پارک وجود دارند که دارای اثرات و پیامد های مستقیم و غیرمستقیم بر پارک است. ضرورت دارد تا با بررسی تغییرات این کاربری ها، برنامه مدیریتی مناسب بر منطقه ارائه شود. به منظور بررسی تغییرات کمی و کیفی رخ داده در اکوسیستم پارک ملی بمو و حفاظت و مدیریت محیط زیستی این منطقه، تصاویر ماهواره ای Landsat مربوط به سه دوره زمانی 1366، 1388 و 1390 تهیه و مورد استفاده قرار گرفت. در همین راستا، بعد از اعمال تصحیحات هندسی و مکانی و اجرای بارزسازی تصاویر، با بهره گیری از روش طبقه بندی نظارت نشده و روش طبقه بندی نظارت شده، الگوریتم حداکثر احتمال همانندی تغییرات کاربری ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. درستی نقشه های تولیدی با آزمون صحت کلی و آماره کاپا محاسبه شد. تغییرات پوشش گیاهی با شاخص پوشش گیاهی (NDVI) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به درصد پوشش گیاهی، نقشه های ایجادشده در سه کلاس درجه سرسبزی ضعیف، متوسط و خوب طبقه بندی شد. نتایج نشان داد که کاربری های انسان ساخت طی بازه زمانی 1987 تا 2011 رشد چشمگیری داشته است. همچنین نتایج نشان داد پوشش طبیعی منطقه افزایش و اراضی بایر منطقه کاهش یافته است.

اکوسیستم های مرتعی در مناطق خشک و نیمه خشک به شدت تحت تاثیر عوامل اقلیمی و نوع مدیریت بهره برداری از آن ها قرار دارند. پویایی پوشش گیاهی مرتع دربرگیرنده همه فرایندهای تغییر در اکوسیستم مرتعی است. این تغییرات معمولا در ترکیب و ساختار پوشش گیاهی در طول زمان رخ می دهد. ازآنجاکه شناخت پویایی مرتع می تواند به انتخاب روش های مدیریتی متناسب و صحیح آن کمک نماید، روند تغییرات پوشش گیاهی در اکوسیستم بیابانی منطقه جاجرم به روشی جدید متکی بر عوامل اقلیمی و پایش رطوبت خاک در یک بازه زمانی چهارساله (1391-1388) مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق، با استقرار تعداد سه ترانسکت ثابت و پلات گذاری به روش تصادفی سیستماتیک به تعداد ده عدد در هر ترانسکت، عملیات پایش و اندازه گیری پوشش گیاهی و رطوبت خاک در سطح 120 پلات در کل دوره بررسی دنبال شد. نتایج نشان داد که در سایت مورد مطالعه، گونه های بوته ای با قابلیت زادآوری بالا نظیر Artemisia sieberi و Salsola orientalis به همراه گونه های یک ساله کم زی، روند تغییرات پوشش گیاهی را تعیین می کنند و این در حالی است که تغییرات کربن آلی خاک روندی کند داشته و متقابلا رطوبت خاک متناسب با تغییرات بارندگی، فاکتوری تغییرپذیر نشان داده است و پوشش خاک با توجه به ثبات نسبی پوشش سنگ و سنگریزه و لاشبرگ، تابع تغییرات پوشش تاجی کل بوده است. بنابراین لازمه مدیریت علمی مراتع مناطق خشک و بیابانی، پایش مداوم پوشش گیاهی متناسب با تغییرات رطوبت خاک، مقدار و پراکندگی بارش، خصوصیات فیزیولوژیک گونه های غالب و مدیریت بهره برداری حاکم با ملحوظ داشتن زمان اندازه گیری متغیرهای گیاهی و خاک است.

پیش بینی میزان مصرف آب کمک موثری به مدیران و بهره برداران سیستم های آب زیرزمینی است تا بتوانند نسبت به مدیریت صحیح مصرف اقدام کنند. هدف از انجام این پژوهش، پیش بینی میزان برداشت از آب های زیرزمینی شرق جلگه اصفهان با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی (Artificial Neural Networks) به عنوان ابزاری توانمند در مدل سازی فرایندهای غیرخطی و نامعین است. داده های استفاده شده در این مطالعه برای تحلیل وضعیت منابع آب زیرزمینی و پیش بینی وضعیت آینده، برداشت از آن با استفاده از روش شبکه عصبی، میزان تخلیه هریک از چاه های موجود در روستاهای منطقه مورد مطالعه به تفکیک سال های مختلف در فاصله زمانی 1382 تا 1390 و به تعداد 16222 حلقه چاه است. نتایج به دست آمده از مدل با 7 لایه ورودی و خطای کمتر از 0.001 در نمونه یادگیری و 0.02 در نمونه آزمون، موید آن است که تا سال 1394 میزان برداشت از آب های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه به میزان 519 میلیون متر مکعب افزایش خواهد یافت. این مساله با توجه به ناپایداری وضعیت منابع آب سطحی در منطقه لزوم طراحی برنامه ریزی مدیریت بحران را دوچندان می کند.