بررسی تغییرات NDVI حاصل از تیپ پوشش گیاهی یکسان در طبقات مختلف دمایی کوهستان (مطالعه موردی: کوهستان شیرکوه استان یزد)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

2 دانشجوی دکتری آمایش محیط‌زیست، گروه محیط زیست، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گلستان، ایران. *(مسوول مکاتبات)

3 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

چکیده

کوهستان شیرکوه در استان یزد به وسیله نواحی گرم و خشک احاطه شده است. این کوهستان سردترین مناطق استان را به خود اختصاص داده است. موقعیت جغرافیایی این منطقه سبب شده که اکوسیستم آن بسیار حساس بوده و پوشش گیاهی نقش به سزایی در آب و هوا و معیشت مردم داشته باشد.
در مطالعه حاضر جهت بررسی تغییرات اقلیمی از تصاویر ماهواره­ای، تکنولوژی سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی استفاده شد.  در این راستا با استفاده از نمونه­گیری­ها، داده­های اقلیمی و داده­های ماهواره­ای رابطه‌ی میان تغییرات دما( به عنوان شاخص اقلیم) و تغییرات میزان پوشش گیاهی در دو ماه گرم و سرد به دست آمد.
نتایج حاصل از مطالعه نشان داد که در ماه آوریل از دمای کم به دمای زیاد میزان NDVI افزایش می­یابد و در ماه ژوئن تا دمای 11 درجه با افزایش دما، میزان NDVI افزایش و پس از آن کاهش می­یابد.
NDVI تیپ های گیاهی یکسان در طبقات مختلف دمایی منطقه دارای اختلاف بود و این اختلاف در شاخص NDVI در طبقات دمایی مختلف در ماه‌ گرم‌تر مثل ژوئن کم­تر و در ماه‌ سرد مثل آوریل بیش­تر می‌باشد. از نتایج این مطالعه می­توان این­گونه استنباط کرد که تغییرات NDVI تیپ های گیاهی یکسان در ماه­های مختلف سال  با افزایش ارتفاع و تغییر طبقات دمایی بین رویشگاه‌های سرد و گرم در یک منطقه‌ی کوهستانی می­تواند تحت تاثیر افزایش دمای محیط کم­تر شود. بنابراین این عامل می تواند به عنوان شاخص مناسبی برای ارزیابی تغییرات اقلیم به کار رود.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 


 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 44، بهار 97

 

بررسی تغییرات  NDVI حاصل از تیپ پوشش گیاهی یکسان در طبقات مختلف دمایی کوهستان (مطالعه موردی: کوهستان شیرکوه استان یزد)

حسان اخوان  [1]

سولماز عموشاهی [2]*

Solmazamooshahi@gmail.com

احد ستوده[3]

تاریخ دریافت: 03/02/1395

تاریخ پذیرش:15/10/1395

چکیده

کوهستان شیرکوه در استان یزد به وسیله نواحی گرم و خشک احاطه شده است. این کوهستان سردترین مناطق استان را به خود اختصاص داده است. موقعیت جغرافیایی این منطقه سبب شده که اکوسیستم آن بسیار حساس بوده و پوشش گیاهی نقش به سزایی در آب و هوا و معیشت مردم داشته باشد.

در مطالعه حاضر جهت بررسی تغییرات اقلیمی از تصاویر ماهواره­ای، تکنولوژی سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی استفاده شد.  در این راستا با استفاده از نمونه­گیری­ها، داده­های اقلیمی و داده­های ماهواره­ای رابطه‌ی میان تغییرات دما( به عنوان شاخص اقلیم) و تغییرات میزان پوشش گیاهی در دو ماه گرم و سرد به دست آمد.

نتایج حاصل از مطالعه نشان داد که در ماه آوریل از دمای کم به دمای زیاد میزان NDVI افزایش می­یابد و در ماه ژوئن تا دمای 11 درجه با افزایش دما، میزان NDVI افزایش و پس از آن کاهش می­یابد.

NDVI تیپ های گیاهی یکسان در طبقات مختلف دمایی منطقه دارای اختلاف بود و این اختلاف در شاخص NDVI در طبقات دمایی مختلف در ماه‌ گرم‌تر مثل ژوئن کم­تر و در ماه‌ سرد مثل آوریل بیش­تر می‌باشد. از نتایج این مطالعه می­توان این­گونه استنباط کرد که تغییرات NDVI تیپ های گیاهی یکسان در ماه­های مختلف سال  با افزایش ارتفاع و تغییر طبقات دمایی بین رویشگاه‌های سرد و گرم در یک منطقه‌ی کوهستانی می­تواند تحت تاثیر افزایش دمای محیط کم­تر شود. بنابراین این عامل می تواند به عنوان شاخص مناسبی برای ارزیابی تغییرات اقلیم به کار رود.

کلمات کلیدی: کوهستان شیرکوه، NDVI، تغییر دما، تغییر اقلیم.

مقدمه

 

اطلاع از سبزینگی گیاهان در هر مرحله از رشد، نتایج مهمی در زمینه چگونگی تامین آن گیاه و نیز مدیریت بهینه‌ منطقه مورد مطالعه به همراه دارد. میزان سبزینگی در واقع بیانگر عواملی است که در رشد گیاه موثر بوده و از آن جمله می­توان به  متغیرهای هواشناسی، فیزیولوژیکی و نهاده­های زراعی اشاره کرد(1). از طرف دیگر می­توان گفت که عوامل هواشناسی مهم‌ترین تاثیر را در عملیات کشاورزی دارند. این امر به گونه­ای است که حتی پراکنش گونه­های گیاهان طبیعی و زراعی در عرض­ها و ارتفاعات مختلف یک منطقه تحت تاثیر عوامل هواشناسی و به خصوص بارندگی و دما قرار می­گیرد(2). در سال­های اخیر تغییرات اقلیمی تاثیر زیادی بر روی سیستم­های زیستی جهان داشته است (3، 4، 5). این تغییرات از عواملی است که سالیانه تاثیرات بسیار گوناگونی بر روی گیاهان دارد. به دست آوردن این تغییرات می­تواند روش مناسبی برای یافتن راه حل مناسب در کنترل مکانیسم­ها و بهبود اکوسیستم­های خشکی مهم باشد(6). این تغییرات و تاثیر آن­ها امروزه به خصوص در کوهستان­ها بسیار مشهود بوده و بر فون و فلور این اکوسیستم­های حیاتی تاثیر به سزایی داشته است. از این رو تلاش در جهت شناخت و مدیریت بهینه اکوسیستم­های کوهستانی یکی از اولویت­های مهم مباحث محیط­زیست و مدیریت آن می­باشد. از طرف دیگر، با توجه به قابلیت­های بالای تصاویر ماهواره­ای نظیر به هنگام بودن، چند طیفی بودن، تکراری بودن، پوشش وسیع و افزایش روز افزون قدرت تفکیک مکانی می­توان از این ابزار جهت مطالعه و بررسی عوامل مختلف مانند تغییرات اقلیمی استفاده کرد. لایه­های اطلاعاتی دقیق و مطمئن را می­توان توسط فناوری سنجش از دور [4](RS) تهیه نموده و با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)[5] (به عنوان یک فناوری رایانه­ای با استفاده از لایه های اطلاعاتی موجود) موارد مربوط به مدیریت لایه ها و تلفیقشان برای نیل به اهداف مورد نظر و نیز توسعه منابع­طبیعی را به انجام رساند(1و7). در مطالعه حاضر با استفاده از دو تکنیک سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی بر آن شدیم که با استفاده از تکنولوژی سنجش از دور و نیز سیستم اطلاعات جغرافیایی و با بهره­گیری از تصاویر ماهواره لندست، سنجنده ETM+ ارتباط بین پوشش­گیاهی منطقه و طبقات دمایی موجود در ارتفاعات گوناگون را به دست آوریم.

سوابق تحقیق

در این مقاله سعی شده است تا اختلاف رویش گیاهی در طبقات دمایی کوهستان مطالعه و از نتایج آن در بررسی روند تغییرات اقلیمی استفاده شود. تحقیقات مشابهی در ایران و نیز در جهان بر مبنای تاثیر اقلیم بر روی پوشش گیاهی صورت گرفته است:  در تحقیقی که فرج زاده و همکاران در 1389، در ناحیه زاگرس به انجام رساندند، این گونه بیان شد که تراکم پوشش گیاهی بر اساس ارتفاع بوده و توزیع فضایی پوشش گیاهی با شرایط اقلیمی ارتباط زیادی دارد. توزیع و تراکم پوشش گیاهی از عناصر اقلیمی هر منطقه متاثر است که مهم­ترین آنها بارش و دما است. داده­های سنجش از دور از موثرترین داده­ها در ارتباط بین گیاه و اقلیم است، زیرا تصاویر از توالی مقیاس­های فضایی و زمانی برخوردارند. همچنین مطالعه تصاویر ماهواره­ای نیازمند شاخص هوایی برای پوشش گیاهی است و مهم­ترین شاخص در این زمینه، شاخص اختلاف گیاهی نرمال شده است. طاهرزاده در سال 1385،  با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده[6]، [7]NDVI و شاخص حرارت سطحی[8]دریک دورة هجده ساله، به بررسی خشکسالی درحوضة آبریز میناب پرداخت. نتایج این مطالعه‌ نشان داد که شاخص بارش استاندارد شده با NDVI همبستگی مثبت داشته و با افزایش مقادیر بارش استاندارد شده مقادیر NDVI  افزایش می­یابد. میزان همبستگی بین این دو شاخص درفصلهای کم باران کمتر شده و پس از شروع بارش ودورة شروع رویش گیاهی همبستگی فضایی افزایش می­یابد. همچنین بین  شاخص حرارت سطحی و شاخص بارش استاندارد شده همبستگی منفی وجود دارد. مرادزاده در 1383 با استفاده ازتصاویرماهوارهای لندست در دو دوره زمانی 1989 و 2000 ترسالی­ها وخشکسالی‌ها را مورد مطالعه قرار داد و با بررسی مساحت پوشش­گیاهی به دست آمده ازشاخص­های گیاهی به این نتیجه رسید که شاخصARVI[9] ترسالی سال 1989 وخشکسالی سال 2000 رابهتر نشان داده است. نیتی میشرا و گارگی چادوری در سال 2015 در مطالعه­ای بر روی کوهستان هیمالیا با استفاده از ابزار سنجش از دور به بررسی روند رشد فصلی گیاهان منطقه و NDVI این گیاهان در طول ماه­های مختلف بر اساس ارتفاع پرداختند. در این بررسی از تصاویر ماهواره MODIS  استفاده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که در مناطق با ارتفاع کم­تر از 800 متر روند منفی در میانگین سالیانه سبزینگی وجود داشت. همچنین این روند برای ارتفاع بین 800 تا 1600 در اغلب مناطق مثبت و برای ارتفاعات بیش­تر از 1600 نیز منفی به دست آمد. از طرف دیگر،  نتایج NDVI فصلی در کوهستان مورد مطالعه نشان داد که در اکثر مناطق سبزینگی زودرس به چشم می­خورد. در بررسی‌ای که وانگ و همکاران در سال 2015 بر روی تاثیر تغییرات اقلیمی و فعالیت­های انسانی بر روی پوشش گیاهی مناطق  تپه­ای جنوبی چین انجام دادند میزان NDVI با استفاده از تصاویر ماهواره MODIS در منطقه مورد مطالعه به دست آمده و آن­گاه با استفاده از این داده­ها و داده­های اقلیمی سال های 2000 تا 2010 مشخص شد که میزان NDVI در طول فصل رشد تا 3/0% افزایش می­یابد. همچنین مشخص شد که تغییرات اقلیمی و آب و هوایی می­تواند نقش به سزایی در میزان پوشش گیاهی در قسمت­های مختلف منطقه مورد مطالعه ایفا کند. هولمس و همکاران در سال 2015 به تلاش برای ایجاد راهکاری در راستای پیش­بینی تغییرات توزیع پوشش گیاهی موجود در آینده پرداختند. در این مقاله با استفاده از داده­های سنجش از دوری و همچنین با استفاده از تصاویر سنجنده AVHRR سال­های 1987 تا 2007 مدلی برای پیش­بینی پوشش گیاهی بسط داده شد. در نتیجه با استفاده از داده­های موجود و مدل به وجود آمده راهکاری برای پیش­بینی آینده پوشش گیاهی و تغییرات اقلیمی ایجاد شد. فوکه و همکاران در سال 2014 به بررسی روند زمانی و مکانی توالی پوشش گیاهی در منطقه­ای در جنوب غربی چین بر اساس تکنولوژی سنجش از دور پرداختند. این مطالعه در چهار منطقه مختلف( شمال شرقی، جنوب شرقی، شمال غربی و جنوب غربی)، چهار ارتفاع مختلف ( 1500 تا 1800، 1800 تا 2100، 2100 تا 2400)، در چهار رده دمایی گوناگون( 0-8، 8- 15، 15- 25، 25- 35) و در چهار جهت متفاوت( جهت آفتابی، نیمه آفتابی، نیمه ابری و ابری) انجام شد. نتایج مطالعه مورد بررسی نشان داد که پوشش گیاهی ثانویه منطقه مورد مطالعه به طور جدی در معرض خطر بوده و در نتیجه در این منطقه خطری بالقوه برای امنیت اکولوژیکی مشاهده می­شود. در مطالعه­ای که ژیمینگ و همکاران در سال 2013 بر روی تغییرات پوشش گیاهی کوهستان با استفاده از روش  SL[10]در چین به انجام رساندند نشان دادند که روش مذکور گاها نسبت به سایر روش­های برآورد پوشش گیاهی نتایج بهتری را ارایه می­دهد. در این مطالعه، تجزیه زیستگاه مناطق جنگلی در دو منطقه کوهستانی مختلف با گذشت زمان به طور معناداری افزایش یافت. در این تحقیق هر دو رده پوشش گیاهی (مناطق کشاورزی و مناطق جنگلی با تراکم کم) در مناطق شمالی نسبت به مناطق جنوبی از انبوهی بیش­تری برخوردار بود. بر طبق مطالعه­ای که پی جون و همکاران در سال 2010 بر روی پوشش مناطق شهری کوهستانی شهر Xuzhou با استفاده از تصاویر ماهواره لندست بین سال­های 1987 تا 2007 به انجام رسانید مشخص شد که پیشرفت مناطق شهری در این ناحیه، سبب از بین رفتن پوشش گیاهی کوهستان گردیده است. این تغییرات و کاهش پوشش گیاهی در دوره زمانی مورد مطالعه به خوبی مشهود است. دیوداتو و بلوچی در سال 2007 همبستگی سبزینگی گیاه به تغییر­پذیری بارش و دما را در تپه مونته پنیو[11] بررسی کردند. براساس این تحقیق بین سبزینگی گیاه و الگوهای آب و هوا همبستگی قوی وجود دارد. قابل ذکر است که در عرض­های متوسط به بالا فعالیت­های گیاهی با افزایش دما بیشتر شده ولی با کاهش بارش به 250 میلی­متر، ارتباط بین NDVI و بارش در فصل رشد درحواشی بیابان مانند ساحل آفریقا غیر قابل پیش­بینی است. همچنین همبستگی بین NDVI و بارش در اوایل فصل رشد به علت تراکم بیش­تر است. آبراهام جی میلر- راشینگ و همکاران در سال 2006 از تاخیر گل­دهی گیاهان برای مطالعه تغییرات اقلیمی در آمریکا استفاده کردند. در این تحقیق مشخص شد که میانگین دما در ماه­های مختلف می­تواند در زمان گل­دهی گیاهان مختلف تغییراتی را ایجاد کند. این تفاوت زمان گل­دهی در گیاهانی که گلدهی تابستانه دارند مشهود­­تر است. تفاوت روش استفاده شده در مقاله اخیر در آن است که برای بررسی رویش گیاهان علاوه بر داده­های میدانی و ایستگاه­های سینپتیک از تصاویر ماهواره­ای و روش­های سنجش از دور نیز استفاده شده است. طی مطالعه­ای که در سال 2004 در کشور چین بر روی ارتباط بین میزان NDVI و تغییرات دمایی ناشی از گرمایش جهانی در علفزارهای معتدل این کشور بین سال­های 1982 تا 1999 انجام گرفت، مشخص شد که این شاخص در منطقه مورد مطالعه سالانه به میزان 5/0% برای هر فصل رویش(آوریل تا اکتبر)، 61/0% در فصل بهار(آوریل تا می)، 49/0% برای فصل تابستان( ژوئن تا آگوست)، 6/0% برای پائیز( سپتامبر تا اکتبر) در دوره مورد بررسی افزایش داشته است. در نتیجه مشخص شد که علفزارهای مناطق معتدل جزو گیاهان نسبتا سازگار به تغییرات اقلیمی هستند. همچنین بیان شد که تغییرات اقلیمی برروی گیاهان بر حسب نوع گیاه و فصل مورد مطالعه متفاوت است. در تحقیقی که پی. ای. شالتز در سال 1993 بر روی ارتباط بین NDVI و بارش و دمای جهانی انجام دادند، پس از بررسی داده­های ماهیانه به این نتیجه رسیدند که در مناطقی که فصل مرطوب به طور ناگهانی ظهور می­کند، رویش گیاهان بلافاصله پس از اولین بارش رخ می­دهد. در مناطق سرد نیز رویش گیاهان به واسطه دما کنترل شده و در نواحی گرم این رویش توسط هر دو عامل بارش و دما اداره می‌شود. به عبارت دیگر مناطق گرم نقش کم­تری در الگوی فصلی پوشش گیاهی ایفا می­کنند، چون در این مناطق نیاز زیادی به افزایش دما و یا بارش مشاهده نمی­شود.

مواد و روش ها

-     منطقه مورد مطالعه

محدوده‌ مورد نظر مطالعه حاضر (شکل 1) در کوهستان شیرکوه قرار دارد. کوهستان شیرکوه با مساحتی در حدود 1500کیلومترمربع و دامنه ارتفاعی بین 1500 تا 4075 متر در بین شهرستان‌های تفت، مهریز و نیر در عرض جغرافیایی 54 درجه و 5 دقیقه و 20 ثانیه تا 54 درجه و 27 دقیقه و 35 ثانیه شرقی و طول جغرافیایی 31 درجه و 27 دقیقه تا 31 درجه و 46 دقیقه و 30 ثانیه شمالی قرار گرفته است. کوهستان شیرکوه جزو سلسله کوه‌های مرکزی ایران محسوب می‌شود و در بخش­های جنوبی و جنوب غربی استان یزد، با جهت شمال غربی-جنوب شرقی قرار گرفته است، بلندترین نقاط ارتفاعی استان یزد در این کوهستان قرار دارد که به نام قله شیرکوه با ارتفاع 4075 متر شناخته شده است (18). براساس آمار موجود متوسط بارندگی سالانه منطقه 3/133 میلی­متر، میانگین دمای سالیانه 4/13 و اقلیم حاکم بر منطقه نیمه­خشک و تنها در برخی نقاط اقلیم نیمه­مرطوب حاکم است (19).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 


شکل 1- موقعیت جغرافیایی محدوده‌ی مورد مطالعه در کوهستان شیرکوه

 

 

بر طبق آخرین مطالعات در خصوص فلور استان یزد، مظفریان در سال 1379، 875 گونه گیاهی را در استان یزد شناسایی کرد. با شناسایی 610 گونه در شیرکوه به عبارتی نزدیک به  70 درصد فلور استان یزد در کوهستان شیرکو مشاهده می‌شود. این نسبت بالا در سطحی بسیار محدود  نسبت به کل سطح استان، نشان از غنای بالای گونه‌ای در منطقه دارد (18). از لیست 610 گونه‌ شناسایی شده در منطقه، تعداد 91 گونه دارای ارزش­های حفاظتی ویژه بوده و در فهرست سرخ قرار دارد.


 

 

 

 

جدول 1- تیپ­های پوشش گیاهی موجود در کوهستان شیرکوه

ردیف

عنوان علمی تیپ

عنوان فارسی تیپ

1

Artemisia- Noaeae mucronata- Lactuca orientalis

تیپ درمنه- خارگونی- کاهوی وحشی

2

Artemisia siberi- Gymnocarpus decander- Stipa barbata

تیپ درمنه- کروج- استیپا

3

Artemisia siberi- Acantholimon spp- Stipa barbata

تیپ درمنه- کلامیرحسن- استیپا

4

Artemisia aucheri- Stipa barbata

تیپ درمنه کوهی- استیپا

5

Artemisia aucheri- Stipa barbata- Astragalus spp

تیپ درمنه کوهی- استیپا- گون

6

Artemisia aucheri - Astragalus spp-  Stipa barbata

تیپ درمنه کوهی- گون- استیپا

7

Artemisia aucheri - Astragalus spp-  Acantholimon spp

تیپ درمنه کوهی- گون- کلاه میرحسن

ردیف

عنوان علمی تیپ

عنوان فارسی تیپ

8

Acantholimon spp- Acanthophyllum

تیپ کلاه میرحسن- چوبک

9

Acantholimon spp- Acanthophyllum- Astragalus

تیپ کلاه میرحسن- چوبک- گون

10

Amygdalus scoparia- Artemisia- Astragalus

تیپ بادام کوهی- درمنه- گون

11

Phragmites australis

تیپ نی

12

Tamarix ramosissima

تیپ گز

13

Bareland

اراضی بدون پوشش

14

Cultivated

اراضی کشاورزی

 

 

باتوجه به همبستگی سبزینگی گیاه و عوامل اقلیمی مثل دما و بارش و ارتباط بین اقلیم و شاخص NDVI که تا پیش از این در بررسی­های گرمایش جهانی و تغییر اقلیم مورد استفاده قرار گرفته است، در این مطالعه سعی شده است تا با استفاده از روشی جدید اقلیم کوهستان شیرکوه و تاثیر آن بر پوشش گیاهی مورد بررسی قرار گیرد. در این رابطه توجه به این نکته ضروری به نظر می­رسد که در مناطق کوهستانی رویش در رویشگاه­های گوناگون با اختلاف زمانی صورت می­گیرد، به طوری که در یک زمان خاص با حرکت از ارتفاعات پایین دست به ارتفاعات خنک­تر بالایی و یا حرکت از دامنه­های روبه دشت به دامنه­های مرتفع­تر و دره­های  خنک­تر با تاخیر رشد در گیاهان مواجه می­شویم، این تاخیر رشد سبب می­شود که در یک تصویر ماهواره­ای از یک تیپ گیاهی یکسان در دو نقطه گرم­تر و خنک­تر شاهد دو مقدار متفاوت ازNDVI  باشیم. بنابراین در مطالعه حاضر میزان NDVI به دست آمده در طول دوره مورد مطالعه با داده­های دما ( به عنوان معرفی از ارتفاع منطقه و نیز داده­های اقلیم) مقایسه شده و میزان همبستگی بین میزان NDVI و پارامتر دما بررسی ­شود.

 روش کار

برای تعیین تغییرات NDVI  در طبقات دمایی مختلف مراحل زیر انجام شد:

-  ابتدا تصاویر سنجده ETM+ موجود برای ماه­های آوریل (شروع رشد گیاهان در کوهستان شیرکوه)، و ژوئن( پایان سبزینگی گیاهان در منطقه مورد مطالعه) سال 2002   تهیه شد.

داده­های مورد نیاز منطقه مورد مطالعه ازجمله اطلاعات تیپ و تراکم پوشش گیاهی منطقه شکار ممنوع شیرکوه، داده­های دما و بارش ایستگاه­های سینوپتیک (شکل 2) مستقر در کوهستان شیرکوه و ­نقشه DEM سازمان جغرافیایی ارتش تهیه گردید.

 

 

شکل 2- ایستگاه­های سینوپتیک اطراف منطقه‌ی مورد مطالعه

 

جدول 2- اطلاعات اقلیمی به دست آمده از ایستگاه­های سینپتیک منطقه شیرکوه

ارتفاع

دمای متوسط سالیانه

نام ایستگاه

2251

1/11

طزرجان

2720

3/12

ده بالا

2500

8/13

نیر

2295

1/13

علی آباد

1529

6/17

تفت

2230

1/14

بنادک سادات

 

 

در این مرحله با توجه به اطلاعات پوشش گیاهی (شکل 3) منطقه، نقشه‌ طبقات پوشش گیاهی به دست آمده و با توجه به آن تیپ درمنه کوهی – گون – استیپا (Ar.a-As-St) به عنوان تیپ غالب منطقه برای  مطالعه انتخاب شد. تیپ مذکور دارای سازگاری بالا در رویشگاه‌های نسبتا سرد مرتفع و نیز مناطق کم ارتفاع و گرم­تر بود و در ارتفاعات و طبقات دمایی مختلف دیده شده و امکان استفاده از NDVI را به ما می‌داد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 3- نقشه تیپ پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه

 


-    ساخت نقشه‌ NDVI در دو ماه سرد و گرم رویش گیاه،   با استفاده از تصاویر ماهواره­ای و نیز با توجه به نقشه طبقات پوشش در نرم افزار ERDAS.

-  ساخت نقشه‌ طبقات دمایی منطقه مورد نظر با توجه به اطلاعات گرادیان دما-ارتفاع ایستگاه­های سینوپتیک در نرم­افزار
Arc GIS.

-  پس از آن 2500 موقعیت تصادفی برای نمونه برداری از تیپ مورد مطالعه انتخاب شد. شکل 4 نشان دهنده‌ موقعیت نقاط نمونه برداری از تیپ مورد مطالعه می‌باشد.


 


 

شکل 4- نقشه نقاط نمونه­برداری تصادفی از منطقه مورد مطالعه

 

 

 

 

 

 


در این مرحله داده های دما و NDVI ماه‌های آپریل (ماه سرد)  و ماه ژوئن (ماه گرم) را با استفاده از نرم افزار Hawths tools  در محیط GIS در موقعیت نقاط تصادفی نمونه برداری  استخراج شده و در مرحله‌ی بعد داده ها وارد محیط Excel شده و نمودار آن ها ترسیم گردید.  نمودار تغییرات NDVI برحسب دما در دو ماه آوریل و ژوئن رسم گردید و همبستگی و رگرسیون تغییرات NDVI برحسب دما برای هر یک از دو ماه بدست آمد.

نتایج

تیپ درمنه کوهی – گون – استیپا (Ar.a_As_St) به عنوان
تیپ مناسب جهت مطالعه انتخاب شد. تیپ مورد مطالعه دارای دو ویژگی اصلی بود. اول این که دارای پراکنش وسیع در محدوده­ی مطالعه بود و دوم این که دارای سازگاری بالا    به طبقات دمایی مختلف در سردترین و مرتفع‌ترین رویشگاه­های محدوده‌ی مطالعه با میانگین دمایی 85/4 سانتی‌گراد و گرم­ترین و کم‌ارتفاع‌ترین رویشگاه­ها با دمای 5/16 درجه سانتی گراد بود (شکل 5 و 6). این ویژگی‌های تیپ گیاهی مذکور امکان مطالعه‌ی اختلاف شاخص گیاهی پوشش نرمال شده در طبقات دمایی مختلف در ماه­های گرم و سرد سال را به ما می­داد.

 

 


 

شکل 5- نقشه رویشگاه سرد و گرم تیپ مورد مطالعه بر روی NDVIمنطقه در ماه آوریل

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 6- نقشه رویشگاه سرد و گرم تیپ مورد مطالعه بر روی نقشه NDVI منطقه در ماه ژوئن

 

با استفاده از دادهای ایستگاه‌های سینوپتیک، تابع گرادیان  
دما- ارتفاع محاسبه گردید (نمودار 1).

 


 


نمودار 1- نمودار گرادیان دما بر اساس ارتفاع منطقه مورد مطالعه

 

 

نقشه‌ی طبقات دمایی منطقه‌ی مورد مطالعه با استفاده از نقشه‌ی رقومی ارتفاع منطقه (DEM) و گرادیان دما – ارتفاع
مطابق شکل 7 در محیط Arc GIS بدست آمد.

 

 

 

 

 

 


 

شکل 7- نقشه طبقات دمایی منطقه مورد مطالعه

 

 

 

نتایج نشان داد که شاخص گیاهی نرمال شده (NDVI) برای تیپ مورد مطالعه در طبقات دمایی مختلف در یک ماه خاص دارای اختلاف بوده و پس از به دست آمدن تابع رگرسیون (جدول3) و منحنی حاصل از دما و NDVI (نمودار 2) در  ماه­های گوناگون می‌توان به نتایج زیر دست یافت:

- شیب تغییرات کلی از سردترین تا گرم ترین نقاط حضور  تیپ مورد مطالعه در هر دو ماه روند مثبت را نشان داد به طوری که با کاهش ارتفاع و افزایش دما  شاخص گیاهی نرمال شده نیز افزایش داشت. این روند برای  ماه آوریل با افزایش دما به طور پیوسته افزایش یافته و برای  ماه ژوئن تا دمای 5/10- 11 افزایش و پس از آن به دلیل خشک شدن گیاهان در اثر آفتاب بیش از حد کاهش داشت.

- در ارتفاعات سردتر و دمای بین 5- 5/10 ،درجه تغییرات NDVI ماه ژوئن و آوریل با کاهش ارتفاع و افزایش دما  عکس یکدیگر می­باشد به گونه­ای که در این محدوده طبقات دمایی که NDVI  در ماه ژوئن با افزایش همراه است در ماه آوریل با کاهش همراه بوده است که خود حاکی از سردی کلی ماه آوریل نسبت به ماه ژوئن و تاخیر رشد شدیدتر گیاهان در ارتفاعات سرد، در محدوده دمایی ذکر شده نسبت به ارتفاعات گرم­تر پایین دست است.

- شیب تغییرات ماه گرم­تر (ژوئن) از ارتفاعات بالای سرد­تر به ارتفاعات پایین گرم­تر بسیار ملایم­تر و تغییرات NDVI  این ماه نسبت به ماه آوریل(سردتر) با شدت کم­تری همراه است. به زبان دیگر تاخیر رشد گیاهان در ارتفاعات کوهستان نسبت به مناطق پست­تر کوهستان در ماه­های سردتر نسبت  به ماه­های گرم­تر بیش­تر می­باشد.

 

جدول 3- رگرسیون و همبستگی دما و پوشش گیاهی در ماه­های ژوئن و آوریل

ماه

رگرسیون

R2 (همبستگی)

آوریل

y = 0122/0x - 2293/0

2757/0

ژوئن

y = 0025/0x - 1191/0

0494/0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

                نمودار 3- نمودار مقایسه تغییرات NDVI بر اساس تغییرات دما در دو ماه آوریل( سرد) و ژوئن( سرد)

 

بحث و نتیجه­گیری

 

همبستگی به دست آمده بین تغییرات اقلیمی و    تغییرات پوشش گیاهی به دست آمده در این تحقیق در نتایج مطالعه محققان دیگری ازجمله وانگ و همکاران در سال 2015، فرج زاده و همکاران در سال 1389، طاهرزاده در 1385 و دیوداتو و بلوچی در سال 2007 مشاهده شد. از سوی دیگر نتایج نشان دهنده­ی تاخیر در رویش تیپ­های گیاهی یکسان در محدوده‌ی مطالعه در رویشگاه های با میانگین دمایی مختلف در مناطق سرد و گرم نسبت به یکدیگر بود. این نتایج در مطالعه نیتی میشرا و گارگی چادوری در سال 2015 نیز به دست آمد. در این مورد می­توان گفت که ماه ژوئن به عنوان ماه گرم با میانگین دمایی بالاتر اختلاف و تغییرات کم تری در شاخص گیاهی نرمال شده از رویشگاهای سرد مرتفع تا رویشگاه‌های گرم کم ارتفاع نشان داد و ماه آوریل دارای میانگین دمای پایین­تر بود اختلاف بیش­تری در شاخص گیاهی نرمال شده از رویشگاه‌های سرد تا رویشگاه‌های گرم نسبت به ماه گرم‌تر ژوئن بود. نتایج این مطالعه نشان داد که میزان تغییرات شاخص گیاهی نرمال شده بین رویشگاه‌های سرد و گرم با میانیگن دمای محیط ارتباط معکوس دارد. به نحوی که با گرم‌تر شدن زیستگاه‌های کوهستانی در ماه‌های گرم، این اختلاف کاهش پیدا می‌کند و نمودار تغییرات شاخص گیاهی نرمال شده نسبت به طبقات دمایی شیب میانگین کم‌تری پیدا می‌کند.

همچنین نتایج به دست آمده در پژوهش حاضر حاکی از آن است که میزان اختلاف شاخص گیاهی نرمال شده بین تیپ های یکسان در رویشگاه‌های سرد و گرم مناطق کوهستانی در بازه­های زمانی طولانی و در مناطق وسیع می‌تواند به عنوان شاخص و معیاری برای بررسی اثرات گرمایش جهانی مورد استفاده قرار گیرد و روندی از اثرات گرمایش جهانی و تاثیرات آن بر اکوسیستم‌های کوهستانی را نشان دهد.

کوهستان شیرکوه با توجه به قرار گیری در مجاورت بیابان­های مرکزی ایران مانند دشت گرم و خشک یزد و اردکان همواره مورد تهدید بیابان­زایی و تغییر اقلیم روبرو است. مطالعاتی این چنین می­تواند ما را در فهم بهتر تغییرات اقلیمی مانند گرم شدن اقلیم و تاثیراتی که پیش­روی وگسترش بیابان بر اقلیم کوهستان می­گذارد آگاه کند.

پیش­بینی شرایط رویش گیاهی شیرکوه در صورت گرم شدن اقلیم کوهستان شیرکوه

براساس نتایج، این­گونه استنباط می­شود که در صورتی که اقلیم کوهستان شیرکوه به تدریج رو به گرمی رود اختلاف رویش گیاهی در ارتفاعات و مناطق پست کم­تر شده و شیب تغییرات NDVI نسبت به ارتفاع یا تغییرات دمای محلی کاهش می­یابد.

همچنین پیشنهاد می­شود که از این روش در مقیاس­های وسیع­تر و برای بررسی­هایی در سطح کلان استفاده شود. 

منابع

1-   پهلم عباسی، امیر، « تعیین رویشگاه بالقوه ی سه گونه ی صنعتی و نیمه صنعتی مدیترانه ای در جنگل های تخریب یافته ی لردگان با استفاده از تکنیک GIS  RS»، پایان نامه ی کارشناسی ارشد بیابان زدایی، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده­ی منابع طبیعی،1381.

2-   امانی، شبنم، «بررسی تنوع ژنتیکی توده­های گندم ایرانی بر اساس صفات مورفولوژیک و فنولوژیک در شرایط آب و هوایی اهواز»، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، 1393.

3-      Wang, J., Wang, K., Zhang, M., Zhang, Ch., 2015. Impacts of climate change and human activities on vegetation cover in hilly southern China. Ecological engineering, Vol. 81, pp. 451- 461.

4-      DU, P., LI, X., CAO, W., LUO, Y., ZHANG, H., 2010. Monitoring urban land cover and vegetation change by multi- temporal remote sensing information. Mining Science and Technology (China), Vol. 20., Issue 6, pp. 922- 932.

5-      EC, U., SL, U., CM, Ramirez., 2007. A comparison of spatial and spectral image resolution formapping invasive plants in coastal California. Journal of Environmental Management, Vol. 39(1), pp. 63-83.

 

6-      کاویانی، محمد رضا  و علیجانی، بهلول، «مبانی آب و هوا شناسی» ، انتشارات سمت، 1381، چاپ هشتم.

7-   چیت ساز، رضا، «تهیه ی نقشه ی شوری و قلیائیت در منطقه ی شرق اصفهان با استفاده از داده های رقومی TM»، پایان نامه ی کارشناسی ارشد بیابان زدایی. دانشگاه صنعتی اصفهان. دانشکده ی منابع طبیعی، 1381.

8-   فرج زاده اصل، منوچهر و همکاران، «تحلیل آستانه های اقلیمی برای رشد مراتع با استفاده از داده های سنجش از دور ( مطالعه ی موردی زاگرس)»، برنامه ریزی و آمایش فضا، 1389، دوره 4، شماره 3،  ص 177-202.

9-   طاهر زاده، علی، «تحلیل خشکسالی با استفاده از تکنولوژی GIS و سنجش از دور در حوضه ی آبریز میناب»، پایان نامه ی کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، 1385.

10- مرادزاده، نسترن، «بررسی وضعیت پوشش گیاهی دشت تبریز( آذربایجان شرقی) جهت تعیین روند دوره های خشکسالی یا ترسالی با استفاده از تصاویر ماهواره ای» ، پایان نامه ی کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، دانشکده کشاورزی، 1383.

11-  Niti B, Mishra ., Chaudhuri, G., 2015. Spatio- temporal analysis of trends in seasonal vegetation productivity across Uttarakhand, Indian Himalayas, 2000-2014. Applied Geography, Vol. 56, pp. 29-41.

12-  R. Holmes, K., C. Coops, N., A. Nelson, T., M.A. Fontana, F., A. Wulder, M., 2015. Indicators of vegetation productivity under a changing climate in British Columbia, Canada. Applied Geography, Vol. 56, PP. 135-144. 

13-  Yu, F.K., Hung, XH., Yuan, H., Ye, J.X., Yao, P., Qi, D.H., Yang, G.Y., Ma, J.G., Shao, H.B., XIONG, H.Q., 2014. Spatial- temporal vegetation succession in Yao’an County., Yunnan Province, Southern China during 1976- 2014: A case survey based on RS technology for mountains eco- engineering. Ecological Engineering, Vol. 73, pp. 9-16.

14-  Zhang, Zh., VanCoillie, F., M. De Clercq, E., Ou, X., De Wulf, R., 2013. Mountain vegetation change quantification using surface landscape metrics in Lancang watershed, China. Ecological Indicators, vol. 31, pp. 49- 58.

15-  J.Miller-Rushing, A., B. Primack,R. 2006. Global Warming and Flowering Times In Thoreaus Concord: A Community Perspective.

16-  Mao, D., Wang, Z., Luo, L., Ren, Ch,. 2012. Integrating AVHHR and MODIS data to monitor NDVI changes and their relationships with climatic parameters in Northeast China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Vol. 18, pp. 528- 536.

17-  Strand, H., Hoft, R., Strittholt, J. 2007. Sourcebook on remote sensing and biodiversity indicators, prepared by NASA- NGO Biodiversity Working Group and UNEP- WCMC to support implementation of the cinvention on biological diversity.

18-  ایران نژاد پاریزی، محمدحسین، «پروژه کارشناسی دانشجویان مرتع و آبخیزداری دانشگاه یزد، بررسی جامع حوزه آبخیز ده‌بالا»، 1391.

19- ایران نژاد پاریزی، محمدحسین، «بررسی و پهنه بندی زیستگاههای منطقه شکارممنوع شیرکوه از دیدگاه پوشش گیاهی دارای ارزش­های حفاظتی و ارائه راهکارهای احیاء زیستگاه»، اداره کل حفاظت محیط زیست استان یزد، 1389.

20-  زبیری، محمود و مجد، علیرضا، «آشنایی با فن سنجش از دور و کاربرد آن در مناطق طبیعی»، دانشگاه تهران، چاپ یازدهم، 1383.

21- ضوابط و دستورالعمل پردازش رقومی تصاویر ماهواره ­ای ETM+در استخراج نقش  کاربری و پوشش اراضی مطالعات ساماندهی دشت پاییز، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور،وزارت جهاد کشاورزی،موسسه پژوهش های برنامه ریزی و اقتصاد کشاورزی، 1385.

22-    Jonson, D.E,. 1999. Surveying, Mapping and monitoring noxious weeds on rangelands. Pages 19-35 in R.L.Sheley., J.K. Petroff, Editors. Biology and management of noxious rangeland weeds Oregon State University Press, Corvallis, Oregon.

 

 

 


 


 

 



1- دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی  و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

2- دانشجوی دکتری آمایش محیط­زیست، گروه محیط زیست، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گلستان، ایران. *(مسوول مکاتبات)

[3]- استادیار گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران.

[4]-Remote Sensing

[5]-Geographic Information System

[6]-Standard Precipitation Index (SPI)

4-Normalized Difference Vegetation Index

[8]-Land Surface Temperature (LST)

[9]-Atmospheric Resistant Vegetation Index

[10]-Surface Landscape

[11]- Monte Pino

1-   پهلم عباسی، امیر، « تعیین رویشگاه بالقوه ی سه گونه ی صنعتی و نیمه صنعتی مدیترانه ای در جنگل های تخریب یافته ی لردگان با استفاده از تکنیک GIS  RS»، پایان نامه ی کارشناسی ارشد بیابان زدایی، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده­ی منابع طبیعی،1381.

2-   امانی، شبنم، «بررسی تنوع ژنتیکی توده­های گندم ایرانی بر اساس صفات مورفولوژیک و فنولوژیک در شرایط آب و هوایی اهواز»، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، 1393.

3-      Wang, J., Wang, K., Zhang, M., Zhang, Ch., 2015. Impacts of climate change and human activities on vegetation cover in hilly southern China. Ecological engineering, Vol. 81, pp. 451- 461.

4-      DU, P., LI, X., CAO, W., LUO, Y., ZHANG, H., 2010. Monitoring urban land cover and vegetation change by multi- temporal remote sensing information. Mining Science and Technology (China), Vol. 20., Issue 6, pp. 922- 932.

5-      EC, U., SL, U., CM, Ramirez., 2007. A comparison of spatial and spectral image resolution formapping invasive plants in coastal California. Journal of Environmental Management, Vol. 39(1), pp. 63-83.

 

6-      کاویانی، محمد رضا  و علیجانی، بهلول، «مبانی آب و هوا شناسی» ، انتشارات سمت، 1381، چاپ هشتم.

7-   چیت ساز، رضا، «تهیه ی نقشه ی شوری و قلیائیت در منطقه ی شرق اصفهان با استفاده از داده های رقومی TM»، پایان نامه ی کارشناسی ارشد بیابان زدایی. دانشگاه صنعتی اصفهان. دانشکده ی منابع طبیعی، 1381.

8-   فرج زاده اصل، منوچهر و همکاران، «تحلیل آستانه های اقلیمی برای رشد مراتع با استفاده از داده های سنجش از دور ( مطالعه ی موردی زاگرس)»، برنامه ریزی و آمایش فضا، 1389، دوره 4، شماره 3،  ص 177-202.

9-   طاهر زاده، علی، «تحلیل خشکسالی با استفاده از تکنولوژی GIS و سنجش از دور در حوضه ی آبریز میناب»، پایان نامه ی کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، 1385.

10- مرادزاده، نسترن، «بررسی وضعیت پوشش گیاهی دشت تبریز( آذربایجان شرقی) جهت تعیین روند دوره های خشکسالی یا ترسالی با استفاده از تصاویر ماهواره ای» ، پایان نامه ی کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، دانشکده کشاورزی، 1383.

11-  Niti B, Mishra ., Chaudhuri, G., 2015. Spatio- temporal analysis of trends in seasonal vegetation productivity across Uttarakhand, Indian Himalayas, 2000-2014. Applied Geography, Vol. 56, pp. 29-41.

12-  R. Holmes, K., C. Coops, N., A. Nelson, T., M.A. Fontana, F., A. Wulder, M., 2015. Indicators of vegetation productivity under a changing climate in British Columbia, Canada. Applied Geography, Vol. 56, PP. 135-144. 

13-  Yu, F.K., Hung, XH., Yuan, H., Ye, J.X., Yao, P., Qi, D.H., Yang, G.Y., Ma, J.G., Shao, H.B., XIONG, H.Q., 2014. Spatial- temporal vegetation succession in Yao’an County., Yunnan Province, Southern China during 1976- 2014: A case survey based on RS technology for mountains eco- engineering. Ecological Engineering, Vol. 73, pp. 9-16.

14-  Zhang, Zh., VanCoillie, F., M. De Clercq, E., Ou, X., De Wulf, R., 2013. Mountain vegetation change quantification using surface landscape metrics in Lancang watershed, China. Ecological Indicators, vol. 31, pp. 49- 58.

15-  J.Miller-Rushing, A., B. Primack,R. 2006. Global Warming and Flowering Times In Thoreaus Concord: A Community Perspective.

16-  Mao, D., Wang, Z., Luo, L., Ren, Ch,. 2012. Integrating AVHHR and MODIS data to monitor NDVI changes and their relationships with climatic parameters in Northeast China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Vol. 18, pp. 528- 536.

17-  Strand, H., Hoft, R., Strittholt, J. 2007. Sourcebook on remote sensing and biodiversity indicators, prepared by NASA- NGO Biodiversity Working Group and UNEP- WCMC to support implementation of the cinvention on biological diversity.

18-  ایران نژاد پاریزی، محمدحسین، «پروژه کارشناسی دانشجویان مرتع و آبخیزداری دانشگاه یزد، بررسی جامع حوزه آبخیز ده‌بالا»، 1391.

19- ایران نژاد پاریزی، محمدحسین، «بررسی و پهنه بندی زیستگاههای منطقه شکارممنوع شیرکوه از دیدگاه پوشش گیاهی دارای ارزش­های حفاظتی و ارائه راهکارهای احیاء زیستگاه»، اداره کل حفاظت محیط زیست استان یزد، 1389.

20-  زبیری، محمود و مجد، علیرضا، «آشنایی با فن سنجش از دور و کاربرد آن در مناطق طبیعی»، دانشگاه تهران، چاپ یازدهم، 1383.

21- ضوابط و دستورالعمل پردازش رقومی تصاویر ماهواره ­ای ETM+در استخراج نقش  کاربری و پوشش اراضی مطالعات ساماندهی دشت پاییز، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور،وزارت جهاد کشاورزی،موسسه پژوهش های برنامه ریزی و اقتصاد کشاورزی، 1385.

22-    Jonson, D.E,. 1999. Surveying, Mapping and monitoring noxious weeds on rangelands. Pages 19-35 in R.L.Sheley., J.K. Petroff, Editors. Biology and management of noxious rangeland weeds Oregon State University Press, Corvallis, Oregon.