تیپ بندی و ارزیابی مراتع با استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (GIS) و شاخص پوشش گیاهی (NDVI )(مطالعه موردی: تحت واحد شهرآباد زیرحوزه آبخیز حبله رود)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد محیط زیست- ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشگاه پیام نور، تهران *(مسئول مکاتبات).

2 استادیار، گروه منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه پیام نور، تهران.

چکیده

ارزیابی میزان تاج پوشش گیاهی، وضعیت و گرایش مراتع با توجه به نقش مراتع در حفاظت آب و خاک، اهمیت بسزایی دارد. پژوهش حاضر، با هدف تیپ‏بندی و ارزیابی اراضی مرتعی و تعیین درصد پوشش گیاهی  با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و شاخص پوشش گیاهی (NDVI) در بخشی از حوزه آبخیز حبله رود انجام شد. بدین منظور، تیپ بندی پوشش گیاهی با پیمایش عرصه‏های مرتعی، به روش فیزیونومیک- فلورستیک با نمونه برداری از تیپ‏های گیاهی به روش طبقه‏بندی تصادفی صورت گرفت. برای تعیین وضعیت و گرایش مراتع به ترتیب از روش چهار عاملی و ترازو استفاده گردید. به منظور افزایش دقت در تفکیک مرز نهایی تیپ‏های گیاهی، از نقشه واحد شکل زمین و ترکیب آن با نقشه شاخص پوشش گیاهی NDVI)) در محیط GIS استفاده شد و مرز تیپ‏های مرتعی اصلاح گردید. نقشه کاربری اراضی به روش فازی در محیط نرم افزار ERDAS IMAGINE تهیه گردید و سپس، با استفاده از شاخص پوشش گیاهی (NDVI) و عملیات صحرایی، مراتع از نظر درصد تراکم تاج پوشش گیاهی طبقه بندی گردید.  نتایج، حاکی از تفکیک چهار تیپ گیاهی بود. همچنین مراتع به سه طبقه با تاج پوشش مناسب، متوسط و ضعیف تقسیم شدند. تیپ درمنه-  گون دارای وضعیت متوسط و سه تیپ دیگر از وضعیت ضعیف برخوردار بودند. گرایش هر چهار تیپ در منطقه مورد مطالعه منفی برآورد گردید. استفاده از GIS و شاخص پوشش گیاهی، می تواند ابزار مؤثری در تیپ بندی و طبقه بندی پوشش گیاهی با دقت بالا باشد.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 33، تابستان  94

 

تیپ بندی و ارزیابی مراتع با استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (GIS) و شاخص پوشش گیاهی (NDVI )(مطالعه موردی: تحت واحد شهرآباد زیرحوزه آبخیز حبله رود)

 

خدیجه ابوالفتحی[1]*

khadijeabolfathi@yahoo.com

مرضیه علی خواه اصل[2]

محمد رضوانی2

 

چکیده

ارزیابی میزان تاج پوشش گیاهی، وضعیت و گرایش مراتع با توجه به نقش مراتع در حفاظت آب و خاک، اهمیت بسزایی دارد. پژوهش حاضر، با هدف تیپ‏بندی و ارزیابی اراضی مرتعی و تعیین درصد پوشش گیاهی  با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و شاخص پوشش گیاهی (NDVI) در بخشی از حوزه آبخیز حبله رود انجام شد. بدین منظور، تیپ بندی پوشش گیاهی با پیمایش عرصه‏های مرتعی، به روش فیزیونومیک- فلورستیک با نمونه برداری از تیپ‏های گیاهی به روش طبقه‏بندی تصادفی صورت گرفت. برای تعیین وضعیت و گرایش مراتع به ترتیب از روش چهار عاملی و ترازو استفاده گردید. به منظور افزایش دقت در تفکیک مرز نهایی تیپ‏های گیاهی، از نقشه واحد شکل زمین و ترکیب آن با نقشه شاخص پوشش گیاهی NDVI)) در محیط GIS استفاده شد و مرز تیپ‏های مرتعی اصلاح گردید. نقشه کاربری اراضی به روش فازی در محیط نرم افزار ERDAS IMAGINE تهیه گردید و سپس، با استفاده از شاخص پوشش گیاهی (NDVI) و عملیات صحرایی، مراتع از نظر درصد تراکم تاج پوشش گیاهی طبقه بندی گردید.  نتایج، حاکی از تفکیک چهار تیپ گیاهی بود. همچنین مراتع به سه طبقه با تاج پوشش مناسب، متوسط و ضعیف تقسیم شدند. تیپ درمنه-  گون دارای وضعیت متوسط و سه تیپ دیگر از وضعیت ضعیف برخوردار بودند. گرایش هر چهار تیپ در منطقه مورد مطالعه منفی برآورد گردید. استفاده از GIS و شاخص پوشش گیاهی، می تواند ابزار مؤثری در تیپ بندی و طبقه بندی پوشش گیاهی با دقت بالا باشد.

 

کلمات کلیدی: تیپ بندی مرتع، روش نمونه برداری، قطعه برداری تصادفی، شاخص پوشش گیاهی، وضعیت مرتع، GIS.

 

 

 

مقدمه

 

بررسی پوشش گیاهی مراتع در فواصل زمانی معین و آگاهی از روند وضعیت آن یکی از موارد مهم جهت برنامه ریزی و اعمال مدیریت صحیح بهره برداری مراتع و به عبارتی دیگر تفکیک میزان تأثیر گذاری دو عامل انسانی یا مدیریتی و اقلیمی بر روی وضعیت مراتع است(1). اکوسیستم‏های مرتعی از اجزای زنده (پوشش گیاهی، حیوانات) و غیرزنده (توپوگرافی، خاک و...) تشکیل شده‏اند که آگاهی از آن‏ها نقش مهمی در مدیریت اکولوژیک مراتع دارد (2). فاکتورهای فیزیکی مانند ارتفاع، شیب، جهت، موقعیت جغرافیایی و شکل زمین با توزیع، الگو و فراوانی گونـه‏ها و جوامع گیاهی مرتبط است. همچنین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک‏ها به نحو مؤثری در استقرار، رشد و پراکنش گونه های گیاهی نقش دارند(3). امروزه با استفاده از تکنیک GIS در واقع مسیر مطالعه پوشش گیاهی در جهتی است که بتواند اطلاعات بیش‏تری  از رستنی‏ها بر روی نقشه منعکس سازد. در مطالعه گیاهان  با کمک تصاویر ماهواره‏ای می توان با استفاده از باندهای مختلف، شاخص‏های گیاهی را محاسبه و از آن‏ها برای اهداف ارزیابی و پایش استفاده کرد(4). تعیین وضعیت مراتع از جمله مسایل تعیین کننده سلامت مراتع بوده که توجه به آن امروزه از جمله موارد با اهمیت در مدیریت صحیح اکوسیستم‏های مرتعی است به همین دلیل مطالعات مختلفی در زمینه انتخاب بهترین روش و بر اساس شاخص‏های مختلف گیاهی که مهم‏ترین عنصر تأثیر گذار بر آن می باشد انجام شده است(5). محمدی گلرنگ و همکاران(1) در بررسی تغییرات پوشش گیاهی حوزه آبخیز سد امیر کبیر به این نتیجه رسیدند که از 20 تیپ تفکیک شده، سه تیپ در کل، در اثر فشار چرای دام از بین رفته اند. ارزانی و همکاران (6) در ارزیابی مراتع استان مرکزی در طی مدت 5 سال به این نتیجه رسیدند که مراتع منطقه مورد مطالعه دارای پوشش تاجی و تولید کم می‏باشند و گونه‏های مرغوب به دلیل فشار شدید چرای دام کاهش یافته یا از بین رفته‏اند.

Joshi (7) به بررسی ارزیابی عملکرد شاخص‏های گیاهی با استفاده از داده های سنجش از دور پرداخت. وی بیان نمود شاخص پوشش گیاهی NDVI بهترین عملکرد را در بین شاخص‏ها نشان می‏دهد. از آن جا که ارزیابی مرتع، یکی از اساسی‏ترین امور به منظور مدیریت و برنامه ریزی مرتع در جهت توسعه پایدار محیط زیست می‏باشد، در این پژوهش، سعی بر آن است تا با بهره گیری از GIS و سنجش از دور، موجبات بالا بردن دقت ارزیابی را فراهم گردد. هدف از این پژوهش، تیپ بندی و ارزیابی مراتع (براساس وضعیت و گرایش) و تعیین درصد تراکم تاج پوشش گیاهی، با استفاده از سامانه‏های اطلاعات جغرافیایی (GIS)و شاخص پوشش گیاهی (NDVI) در تحت واحد شهرآباد زیر حوزه آبخیز حبله رود می‏باشد. و سؤالات زیر بررسی خواهد شد.

  1. آیا با استفاده از اندکس پوشش گیاهی (NDVI)، می‏توان نقشه تیپ‏بندی پوشش گیاهی را به طور دقیق‏تری تولید کرد؟
  1. آیا با استفاده از اطلاعات کمکی نظیر نقشه شیب و مدل رقومی ارتفاع (DEM) و تولید پلی گون‏های همگن، می توان مرزهای تیپ ها را با دقت بالاتری جدا نمود؟  
  2. وضعیت و گرایش مرتع در منطقه مورد مطالعه، چگونه است ؟

منطقه مورد مطالعه

تحت واحد شهرآباد زیرحوزه آبخیز حبله رود واقع در شمال گرمسار و غرب فیروزکوه بوده و در محدوده طول جغرافیایی "10 و '35  و º52 تا "24 و '44 و º52 و عرض جغرافیایی " 06 و '43  و º35 تا "53 و '52 و º35 واقع شده است (شکل1). مساحت منطقه مورد مطالعه 22/3128 هکتار و دامنه ارتفاعی آن از 1900 تا 3200 متر از سطح دریا می باشد. میانگین بارندگی سالانه 4/354 میلی‏متر، میانگین دمای سالانه 3/7 درجه سانتی‏گراد و اقلیم منطقه با روش آمبرژه به سه ناحیه خشک سرد، نیمه خشک سرد و ارتفاعات کوهستانی تقسیم می شود(8).  در این پژوهش جامعه آماری شامل مراتع تحت واحد شهرآباد زیر حوزه آبخیز حبله رود می‏باشد.

روش تحقیق

در این تحقیق از نقشه های توپوگرافی 1:25000 سازمان جغرافیایی کشور و تصویر ماهواره ی لندست 8 (سنجنده OLI[3] ) مربوط به سال 2013 استفاده گردید. تجزیه و تحلیل و پردازش اطلاعات در محیط GIS با استفاده از نرم افزار ARC GIS 9.3 و نرم افزار ERDAS IMAGINE9.2  انجام شد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


  

شکل1- موقعیت منطقه مورد مطالعه در سطح کشور و استان تهران

 


تیپ بندی مرتع و تهیه نقشه پوشش گیاهی

 

با استفاده‌ از نقشه‌ کاربری اراضی که‌ در آن‌، مراتع‌ از سایر منابع‌ تفکیک‌ شده‌ بود و همچنین، پیمایش ‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏‏عرصه‌های‌ مرتعی‌، و با استفاده از روش کوچلر و زونولد[4] (9) نسبت‌ به‌ تشخیص‌ و تفکیک ‌تیپ‏های‌ گیاهی‌ بر اساس‌ غلبه‌ و درجه‌ چیرگی‌ یک، دو و یا سه ‌گونه و سیمای‌ ظاهری آن‏ها اقدام‌  شد. واحدهای‌ گیاهی‌ نسبتاً متجانس‌ مشخص‌ و کد‌ گذاری‌ شد. پس‌ از تشخیص‌ مقدماتی‌ و نام‌ گذاری‌ تیپ‏ها، با پیمایش‌ عرصه، مرزهای‌ تقریبی‌ آن ها برروی‌ نقشه‌های‌ 25000 : 1 ترسیم‌ گردید. که در نهایت این واحدهای تفکیک شده با اطلاعات استخراج شده از ارتفاع، جهت، شیب در مرحله اول و سپس با اطلاعات زمین شناسی، ژئومرفولوژی و خاک از نظر مرز واحد های تفکیک شده هماهنگ شده است (10و9). این‌ شیوه‌ که‌ در واقع‌ متکی‌ به‌ نمود ظاهری‌ و گونه‏ها در  جوامع‌ گیاهی‌ بوده است‌ خود نوعی‌ مطالعه‌ و شناسایی‌ جوامع‌ گیاهی‌ بر اساس روش فیزیونومیک[5] -  فلورستیک[6] می‌باشد(9). مرزهای‌ تعیین‌ و تفکیک شده‌ برای‌ تیپ‏ها، مرزهای‌ تقریبی‌ است‌. زیرا تغییر جوامع‌ گیاهی‌ و عبور از یک‌ جامعه‌ به‌جامعه‌ دیگر تدریجی‌ بوده‌ و هرگز نمی‌توان‌ مرز مشخص‌ و قطعی‌ بین‌ دو جامعه‌ مجاور تعیین‌ نمود(منطقه اکوتون). بلکه‌ همیشه‌ بین‌ دو جامعه‌، منطقه‌ عبور وجود دارد که‌ در برگیرنده‌ عناصری‌ از هر دو جامعه‌ می‌باشد(11و9). جهت تدقیق مرز نهایی تیپ‏های مرتعی منطقه مورد مطالعه نقشه واحد شکل زمین (شکل2) با نقشه شاخص پوشش گیاهی ((NDVI، (شکل 3) ترکیب گردید، با توجه به مقیاس نقشه توپوگرافی 1:25000، واحدهای کمتر از 5 هکتار ادغام گردید و نقشه مرز اصلاح شده تیپ های گیاهی تهیه گردید(شکل 4). با توجه به درصد تاج پوشش  گیاهی گونه‏های گیاهی موجود در مراتع تحت واحد شهرآباد زیرحوزه آبخیز حبله رود، این اراضی از نظر درصد پوشش (5)، به طبقات کم تراکم (با پوشش 50-25 درصد) و مرتع نیمه متراکم (با پوشش 50-25 درصد) و مرتع متراکم (با پوشش بالای 50 درصد) تقسیم شدند. جهت تفکیک مراتع به سه طبقه، پس از کنترل مرز پدیده ها در پیمایش‏های صحرایی، با استفاده از سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) اطلاعات مختصات جغرافیایی، نوع کاربری اراضی و نوع گونه گیاهی ثبت گردید.


 

 

شکل2- نقشه واحد شکل زمین

 


نمونه ‌برداری‌ و برآورد پارامترهای‌ کمی‌ (پوشش‌ و وزن‌)

 

در سطح حوزه با توجه به همگنی نسبی پوشش گیاهی از نظر فرم رویشی (بوته‏زار و علف‏زار) پلات‏هایی‌ با ابعاد 1×1 متر به‏علت وجود گراس‏ها و گونه‏های علفی (12) در جهت بلندترین دامنه از پایین دامنه به بالا مستقر گردید. پلات‏ها در نقاط‌ معرف[7] و با تاکید بر گونه‏های معرف[8] هر تیپ تعریف و تعیین گردید (13و12و14). ‌در هر پلات‌ اطلاعات‌ مربوط‌ به‌ درصد تاج‌ پوشش‌ گیاهی،‌ گونه‌های ‌غالب، درصد پوشش‌ سنگ‌ و سنگریزه‌، درصد لاشبرگ‌ گونه‌های‌ گیاهی‌ یادداشت‌ گردید (جدول 1). برای اندازه گیری تاج پوشش گیاهی از پلات‏های 1×1 متر با توجه به تنوع پوشش گیاهی و فرم ظاهری گیاهان استفاده گردید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


جدول1- میانگین درصد عوامل مختلف در تیپ های گیاهی

کد تیپ

تاج پوشش گیاهی

سنگ و سنگ ریزه

خار و خاشاک

خاک لخت

T1

27

6/40

4/3

29

T2

18

9/3

1/3

75

T3

24

3

27

46

T4

35

2/4

8/3

57


 


تعیین وضعیت و گرایش مرتع

 

وضعیت مرتع یکی از فاکتورهای مهم در ارزیابی سلامت اکوسیستم‏های مرتعی به شمار می‏رود (15). در بین روش‏های متداول برای تعیین وضعیت مرتع با توجه به شرایط مراتع کشور به نظر می‏رسد روش 4 عامله (1) برآورد مناسب‏تری را نسبت به سایر روش‏ها داشته باشد. این روش بر پایه اطلاعات مربوطه به پوشش گیاهی و خاک استوار است. جهت تعیین وضعیت مرتع در منطقه مورد مطالعه از روش چهار فاکتوری در هر تیپ گیاهی مورد استفاده قرار گرفت، در این روش 4 عامل خاک ( فرسایش و بقایای گیاهی) با امتیاز صفر تا 20، پوشش گیاهی ( درصد تاج پوشش زنده) با امتیاز 1 تا 10، ترکیب گیاهی با امتیاز 1 تا 10 و بنیه و شادابی گیاهان با امتیاز 1 تا 10 مورد ارزیابی قرار گرفت. با اندازه گیری درصد امتیازهای هر تیپ وضعیت مراتع منطقه مورد مطالعه به صورت مـراتع خوب (45-38 امتیاز)، مراتع متوسط (37-31 امتیاز)، مراتع ضعیف (30-20 امتیاز) طبقه بندی می‏شود (جدول3). برای‌ تعیین‌ گرایش‌ وضعیت‌ تیپ‌های‌ مرتعی‌ از روش‌ امتیاز دادن‌ به‌ خصوصیات‌ مرتع‌ که‌ به‌ روش ‌ترازوی‌ گرایش‌ موسوم‌ است، استفاده‌ شده‌ است (12 و 13).‌ در این‌ روش‌ به‌ هر یک‌ از عوامل‌ پوشش‌ گیاهی‌ و خاک‌ در هر یک‌ از درجات‌ وضعیت‌ مرتع‌ امتیاز داده‌ شده است . عوامل‌ مورد ارزیابی‌ بسته‌ به‌ درجه‌ وضیعت‌ مرتع، به‌ عوامل مثبت‌، ثابت‌ و منفی‌ تقسیم‌ می‌شوند که‌ با جمع‌ امتیازات ‌مثبت‌ و منفی‌ جهت‌ گرایش‌ مرتع‌ مشخص‌ می‌گردد.

 

شاخص پوشش گیاهی

اطلاعات از داده‏های سنجش از دور است (16). در این پژوهش از شاخص پوشش گیاهی NDVI استفاده شد. این شاخص از معروف‏ترین، ساده‏ترین و کاربردی‏ترین شاخص‏هایی است که در زمینه ی مطالعات پوشش گیاهی شناخته شده است (17). فرایند محاسباتی ساده دارد و در مقایسه با دیگر شاخص‏ها دارای بهترین توان دینامیک می باشد .این شاخص بیش‏ترین حساسیت را به تغییرات پوشش گیاهی داشته و در مقابل اثرات جوی و زمینه ی خاک، به جز در مواردی که                 پوشش گیاهی کم باشد، حساسیت کم‏تری دارد (18). این شاخص با استفاده از فرمول (2) محاسبه شده و مقدار آن بین اعداد 1+ و 1- تغییر می‏کند. مقادیر منفی در این شاخص حاکی از عدم حضور پوشش گیاهی است (19). شاخص نرمال شده اختلاف پوشش گیاهی(NDVI)، ابتدا با استفاده از تصویر ماهواره‏ای منطقه مورد مطالعه در محیط نرم افزار ERDAS IMAGINE9.2 ساخته شد، سپس در محیط نرم افزار  ARC GIS 9.3به سه کلاس تفکیک گردید (شکل 3).

(2)         NDVI = (NIR - Red)/( NIR + Red) 

NIR و RED به ترتیب بازتابندگی در باندهای مادون قرمز نزدیک و قرمز می باشد. در این پژوهش، با استفاده از شاخص گیاهی NDVI)) و برداشت‏های صحرایی، مراتع به سه طبقه با تاج پوشش مناسب با مساحت 178 هکتار، مرتع با تاج پوشش متوسط با مساحت 63/1844 هکتار و مرتع با تاج پوشش ضعیف با مساحت 2/789 هکتار تقسیم شدند.

 


شاخص پوشش گیاهی یک روش معمول و ساده برای استخراج

 

شکل3- نقشه ی شاخص پوشش گیاهی ( NDVI)

 

شکل 4- نقشه ی مرز نهایی تیپ های مرتعی

 

تیپ‏های گیاهی مورد مطالعه

 

تیپهای گیاهی مورد مطالعه بر اساس گونه غالب و به روش فیزیونومیک- فلورستیک تفکیک شد (20). در این روش با توجه به ترکیب گیاهان منطقه و ساختار آن ها ،طبقه بندی انجام می شود(شکل4). تیپ های گیاهی مورد مطالعه به شرح زیر بودند:

  گون_ درمنه ((Astragalus spp_ Artemisia sieberi: این تیپ، 16/5 درصد  وسعت منطقه مورد مطالعه را در بر گرفته، و اغلب از گونه‏های کلاس I، II،  III تشکیل شده است  و گونه‏هایی مثل آویشن، سرسیوم، جو وحشی و چمن پیازی به صورت محدود و پراکنده در آن دیده می‏شود. این تیپ از نظر مرتعی و به روش چهار فاکتوری، وضعیت ضعیف دارد.

گون_ گراس های یکساله (Astragalus spp_ Annula grasses): این تیپ غالباً از گونه‏های کلاس   IIو  III، تشکیل شده است و از نظر مرتعی، وضعیت ضعیف دارد.  در بین دیگر تیپ های مرتعی با 73/65 درصد بیش‏ترین وسعت را دارا می‏باشد.

آگروپایرون_ گون (Agropyron spp_ Astragalus spp): این تیپ بعد از گونه های غالب اغلب از گونه های همراه همچون جو (Hordeum) و کلاه میرحسن (Acantholimon) تشکیل شده است و از نظر مرتعی، وضعیت ضعیف دارد.

درمنه_ گون (Artemisia sieberi_ Astragalus spp): این تیپ 01/14 درصد وسعت تیپ‏های مرتعی را دارا می‏باشد و عمدتاً از گونه‏های کلاس I ، II،  III،  تشکیل شده و از گونه‏های همراه آن می‏توان به آویشن اشاره کرد. از نظر مرتعی دارای وضعیت متوسط نسبت به سه تیپ دیگر است.نمودار (1) درصد مساحت تیپ‏های مرتعی منطقه مورد مطالعه را نشان  می‏دهد. سایر قسمت‏های منطقه شامل کشاورزی دیم، کشاورزی آبی و باغات و مناطق مسکونی می‏باشد که درصد مساحت آن ها در نمودار (1) نمایش داده نشده است.

 


 

 

نمودار 1- درصد مساحت تیپ های مرتعی تحت واحد شهرآباد زیرحوزه آبخیز حبله رود


 


از بین تیپ‏های موجود، تنها تیپ درمنه- گون دارای وضعیت متوسط بود و سه تیپ دیگر دارای وضعیت ضعیف بودند. همچنین چهار تیپ مرتعی مورد نظر دارای گرایش  منفی بودند (جدول 3). نمودار (2) مساحت هر کدام از تیپ‏های مرتعی را قبل و پس از اصلاح مرز تیپ ها، را نشان می دهد. بیش‏ترین مساحت تیپ مرتعی مربوط به تیپ گون- گراس های یکساله با مساحت 77/2073 هکتار قبل از اصلاح و مساحت 79/2173 هکتار پس از اصلاح، و کم‏ترین مساحت متعلق به تیپ آگروپایرون- گون با مساحت 01/93 هکتار قبل از اصلاح و مساحت 71/145 هکتار پس از اصلاح می باشد. در شکل (6) نقشه تیپ‏های مرتعی و کاربری‏های موجود در منطقه مطالعاتی ارایه شده است. دو تیپ گیاهی Annual grassesAstragalus spp و Artemisia siberi- Astragalus spp جزء بزرگترین تیپ های گیاهی منطقه ( به ترتیب 73/63 درصد و 01/14 درصد از وسعت مراتع) هستند. بیش‏ترین درصد مساحت تاج پوشش گیاهی مربوط به تیپ گیاهی Artemisia siberi- Astragalus spp با 3/35 درصد و کم‏ترین درصد مساحت تاج پوشش گیاهی مربوط به تیپ گیاهی Annual grasses- Astragalus spp  با 5/18 درصد تاج پوشش می باشد.

 


 

جدول 2- وضعیت و گرایش تیپ‏های مرتعی

کد تیپ

تاج پوشش گیاهی

درصد

مساحت

ترکیب گیاهی

بنیه و شادابی

امتیاز

وضعیت

گرایش

کلاسI

کلاس II

کلاس III

T1

5/5

5/27

*

*

*

5

5/29

ضعیف

منفی

T2

5/3

5/18

-

*

*

5

5/21

ضعیف

منفی

T3

8/4

7/24

-

*

*

5

8/22

ضعیف

منفی

T4

2/7

3/35

*

*

*

7

2/34

 متوسط

منفی

 

 

نمودار 2- مساحت تیپ‏های مرتعی قبل و پس از اصلاح مرزهای نهایی هر تیپ

 


با توجه به شکل(5) قسمت اعظم اراضی منطقه را اراضی مرتعی و در مرحله بعدی اراضی کشاورزی آبی و باغات تشکیل می‏دهند که این موضوع خود اهمیت بررسی اراضی مرتعی را نشان می دهد. مزارع کشاورزی شامل دو نوع کشاورزی آبی و دیم هستند. اراضی کشاورزی آبی و باغات با مساحت 3/171 هکتار و 4/5 درصد و اراضی کشاورزی دیم با مساحت 03/143 هکتار و 05/1 درصد از کل مساحت منطقه مورد مطالعه را        در بر گرفته‏اند. در این پژوهش، از روش طبقه بندی فازی برای تعیین کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه استفاده شد. برای ارزیابی دقت و صحت نقشه‏ی طبقه‏بندی شده، ماتریس خطا تشکیل شد و بر اساس آن دقت کلی برابر با 16/92 و ضریب کاپا معادل 7841/0 محاسبه گردید. در جدول 3 مساحت انواع کاربری اراضی آورده شده است.

 

 

شکل 5- نقشه کاربری اراضی و درصد تراکم تاج پوشش گیاهی

 

 

جدول3- مساحت انواع کاربری اراضی تهیه شده به روش فازی سال 2013

 درصد مساحت

مساحت (هکتار) سال 2013

کلاس کاربری

49/5

02/171

زراعت آبی و باغات

57/4

03/143

زراعت دیم

69/5

178

مرتع با تاج پوشش مناسب

96/58

63/1844

مرتع با تاج پوشش متوسط

22/25

2/789

مرتع با تاج پوشش ضعیف

0.07

34/2

مسکونی

100

22/3128

جمع کل

 


بحث و نتیجه گیری

 

امروزه، استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (GIS)، در جهت تفکیک تیپ‏های مرتعی و تدقیق مرز این تیپ‏ها از یکدیگر نقش مؤثری دارد و می‏تواند موجب افزایش دقت و سرعت عمل در امر ارزیابی مراتع گردد. با استفاده از ادغام نقشه واحد شکل زمین و شاخص پوشش گیاهی (NDVI)، در جهت تعیین مرز صحیح تیپ‏های مرتعی نتایج مناسبی حاصل گردید که در نمودار(2)، مساحت تیپ‏های مرتعی، قبل و پس از اصلاح مرز تیپ‏ها آورده شده است. در این منطقه، نمونه گیری با استفاده از روش طبقه بندی تصادفی انجام شد. این روش با مطالعات محققینی مانند سپهری و متقی (21) و موسوی و همکاران (1) و علیخواه و فروتن (22) مطابقت دارد. همچنین در این مطالعه با استفاده از شاخص پوشش گیاهی (NDVI)، مراتع به سه طبقه مرتع با تاج پوشش نسبتاً مناسب، مرتع با تاج پوشش متوسط و مرتع با تاج پوشش ضعیف تقسیم بندی شدند. به طور مثال جینگ و همکاران (23) و پتوریل و همکاران (24 ) و  امیری و همکاران (25 )  از این شاخص برای مطالعات پوشش اراضی استفاده نمودند. یمانی و مزیدی (26) تغییرات سطح و پوشش گیاهی کویر سیاهکوه یزد را با استفاده از پنج شاخص گیاهی مورد بررسی قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که شاخص پوشش گیاهی ( NDVI)، بهترین شاخص برای تهیه نقشه پوشش گیاهی می باشد. برای تعیین وضعیت مرتع از روش چهار عامله (1) استفاده شد. با توجه به اینکه بخش اعظم مرتع پوششی معادل 5/21 درصد تا 5/29 درصد دارا می‏باشد، بنابراین می‏توان چنین نتیجه گرفت که مرتع در وضعیت مناسبی قرار ندارد، از این رو  می‏توان با استفاده از نقشه پوشش وضعیت مرتع را برآورد نمود. به دلیل اینکه میزان پوشش یکی از عوامل مهم در تعیین وضعیت مرتع می باشد. اکبر زاده (27) در مطالعه تهیه نقشه پوشش گیاهی منطقه سیراچال به این نتیجه رسیده است که عدم مدیریت صحیح و دام بیش از حد منجر به تخریب مراتع شده و وضعیت مراتع فقیر و گرایش آن منفی می‏باشد، که با نتیجه این تحقیق مطابقت دارد. در این تحقیق زمان نمونه برداری صحرایی زمانی انتخاب شد که گیاهان غالب تیپ‏های گیاهی در اوج سبزینگی و در مرحله رویشی بودند، علاوه بر این استفاده از جدیدترین داده های ماهواره‏ای لندست 8 جهت تهیه نقشه شاخص پوشش گیاهی ((NDVI، موجب شد که نتایج قابل قبولی در مطالعه پوشش گیاهی و شناخت وضعیت مرتع بدست آید. سنای و الیوت (28) ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ دادهﻫﺎی AVHRR  را در ﺗﺸﺨﻴﺺ ﺗﺮﻛﻴب‏های ﭘﻮﺷﺶ ﻣﺮﺗﻌﻲ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻗﺮار داده و ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻧﻤﻮدﻧﺪ ﻛﻪ دادهﻫﺎی AVHRR  ﻗﺎدر ﺑﻪ ﺗﺸﺨﻴﺺ ﻋﺮﺻﻪﻫﺎی ﻣﺮﺗﻌﻲ ﺑﺎ تیپ‏های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﮔﻮﻧﻪﻫﺎی درﺧﺘﻲ و ﺑﻮﺗﻪای ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ.   بر اساس نتایج به دست آمده در این پژوهش، استفاده از GIS و شاخص پوشش گیاهی، می‏تواند ابزار مؤثری برای بالا بردن دقت در تیپ‏بندی و طبقه‏بندی پوشش گیاهی باشد.

 

منابع

  1. محمدی گلرنگ، بهرام و همکاران، »بررسی تغییرات پوشش گیاهی حوزه آبخیز سد امیرکبیر در یک دوره 20 ساله«، فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران ، 1386،جلد 14، شماره 2، 203-185.    
  2. عسکریزاده، دیانا و حشمتی، غلامعلی، »بررسی تأثیر عوامل محیطی بر فرم های رویشی گیاهان (مطالعه موردی: مراتع ییلاقی جواهرده رامسر) «، مجله منابع طبیعی، 1390، دوره ی 65، شماره 4، 540-529.  
  3. Toranjzar, H., Jafari, M., Azarnivand, H., & Ghanadha, M., 2005. Investigation on Relationship Betweensoil Characteristics and Vegetation Properties in Voshnaveh Rangeland in Qom Province; Iranian Journal of Desert, 10(2), 349-360.
  4. هادیان، فاطمه و همکاران، »بررسی گروه های مختلف شاخص های گیاهی سنجش از دور در مطالعه تیپ های مرتعی مطالعه موردی: سمیرم اصفهان«، مجله علمی- پژوهشی مرتع، 1390، سال پنجم، شماره4، 429-420.
  5. دفتر فنی مرتع، »کد گیاهان مرتعی ایران«، سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور، 1361،نشریه شماره 24.
  6. ارزانی، حسین و همکاران، »روند تغیرات پوشش گیاهی و تولید مراتع در استان مرکزی طی یک دوره 5 ساله(1377-1381) «، فصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان، 1384، جلد 12، شماره 4، 437-409.
  7. Joshi, P. C., 2011. Performance evaluation of vegetation indices using remotely sensed data; International Journal of Geomatics and Geosciences, 2(1), 231-240.
  8. سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور، مدیریت یکپارچه آب و خاک در بخش شمالی از حوزه آبخیز رودخانه حبله رود، 1384.
  9. Kuchler, A. W. & Zonneveld, L.S., 1988. Vegetation Mapping; Kluwer Academic pub; Amesterdam, 551pp.
  10. مخدوم، مجید، » شالوده آمایش سرزمین«،چاپ هفتم،تهران: انتشارات دانشگاه تهران، 1385، 289ص.
  11. اردکانی، محمد رضا، »اکولوژی«، چاپ دوازدهم، تهران: انتشارات دانشگاه تهران، 1388،340 ، 340ص.
  12. مقدم، محمدرضا،  »مرتع و مرتعداری«،  چاپ سوم، تهران: انتشارات دانشگاه تهران ،1384، 470 ص.
  13. مصداقی، منصور، »مرتع داری در ایران«، چاپ اول، آستان قدس رضوی: انتشارات دانشگاه امام رضا(ع)،1372.
  14. Friedel, M. H., Laycock, W. A., & Bastin, G. N., 2000. Assessing rangeland condition and trend; Field and laboratory methods for grassland and animal production research, 227-261.
  15. تمرتاش، رضا،  »ارزیابی وضعیت مرتع بر اساس شاخص های گیاهی در مراتع ییلاقی  لاسم هراز«. فصلنامه تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 1391،جلد 19، شماره 2، 232-221.
  16. علوی پناه، سیدکاظم، »کاربرد سنجش از دور در علوم زمین(چاپ اول) «، تهران: انتشارات دانشگاه تهران، 1369.
  17. Kassa, A., 1990. Drought risk monitoring for Sudan using NDVI, 1982-1993. A Dissertation submitted to the University College London.
  18. Kogan, F.N., 1993.United States droughts of late 1980's as seen by NOAA polar orbiting satellites. International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 1:197-199
  19. Pettorelli, N., Vik, J. O., Mysterud, A., Gaillard, J. M., Tucker, C. J., & Stenseth, N. C. , 2005. Using the satellite-derived NDVI to assess ecological responses to environmental change; Trends in ecology & evolution, 20(9), 503-510.
  20. Azarnivand, H., & Zare Chahouki, M.A., 2011. Rangeland ecology; University of Tehran, 345p (In Persion).
  21. سپهری، عادل  و متقی محمد رضا،  »کاربرد داده های ماهواره لندست  TMدر برآورد محصول خشک سرپا در مراتع حفاظت شده جهان نما. «  مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 1380، سال هشتم، شماره اول، 99-77.
  22. علی خواه اصل، مرضیه، فروتن، الهام. استفاده از روش طبقه بندی فازی برای تهیه نقشه کاربری اراضی (مطالعه موردی: زیرحوزه آبخیز حبله رود)، فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 24، بهار 1392.
  23. Jing, X., Yao, W. Q., Wang, J. H., & Song, X. Y., 2011. A study on the relationship between dynamic change of vegetation coverage and precipitation in Beijing’s mountainous areas during the last 20 years; Mathematical and Computer Modelling, 54(3), 1079-1085.
  24. Pettorelli, N., Vik, J. O., Mysterud, A., Gaillard, J. M., Tucker, C. J., & Stenseth, N. C. , 2005. Using the satellite-derived NDVI to assess ecological responses to environmental change; Trends in ecology & evolution, 20(9), 503-510.
  25. Amiri, F., & Shariff, A. R. B. M., 2010. Using remote sensing data for vegetation cover assessment in semi-arid rangeland of center province of Iran; World Applied Sciences Journal, 11(12), 1537-1546.
  26. یمانی، مجتبی و مزیدی احمد، » بررسی تغییرات سطح و پوشش گیاهی کویر سیاهکوه با استفاده از داده های سنجش از دور«، مجله پژوهش های جغرافیایی، 1387، (64 ) : 12-1 .
  27. اکبر زاده، مرتضی، »تهیه نقشه پوشش گیاهی به روش فلورستیک-. فیزیونومیک (منطقه سیراچال) «، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی تهران، دانشگاه تهران، 1369.
  28. Senay, G. B., & Elliott, R. L., 2002. Capability of AVHRR data in discriminating rangeland cover mixtures; International Journal of Remote Sensing, 23(2), 299-312.


 


 


Range classification and evaluation using Geographic Information System (GIS) and Normalized Difference Vegetatiosn Index (NDVI)  

(Case study:  Hablehrood subwatershed of shahrabad basin)

 

Khadijeh abolfathi[9]*

Marzieh Alikhah-Asl[10]

Mohammad Rezvani3

Abstract

Evaluation of canopy rate, production, condition and trends of rangeland is important because of their role in preservation of water and soil resources. The aim of this research is to range classification and evaluation of rangelands of some part of Hable rood catchment using Geographical Information System (GIS (and Normalized Difference Vegetation Index .To do it, range classification was done using field work with Physiognomic- Floristic method along with vegetation sampling in a Stratified random sampling form. To define the condition and trends of the rangelands, the methods named four-factor and orientations were used in row. In this research, to increase the accuracy of the border of final vegetation types, land form unit map and composition of land form unit map with Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) map were used in ArcGIS 9.3 surrounding and the border of  vegetation types were corrected. Land use map is provided using fuzzy method in the ERDAS IMAGINE software, and then, using Normalized Difference Vegetation index and field work, with respect to the canopy density the rangeland were divided to the three classes named dense range, semi dense range and low dense range. The results indicated the separation of for vegetation types. Also, rangeland was divided to the three categories named good, moderate and weak rangeland with respect to the vegetation canopy. The type named Astragalus spp_ Artemisia sieberi has a moderate condition while the 3 other types have weak condition. Also, all of the 4 vegetation types in the studied area have minus trend.  Using GIS and vegetation index can be an effective tool in vegetation type and classification with high accuracy.

 

Key words: Range classification, Stratified random sampling, NDVI, range condition, GIS

 

 

 

 

 

 

 


 



[1]- دانشجوی کارشناسی ارشد محیط زیست- ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشگاه پیام نور، تهران *(مسئول مکاتبات).

[2]- استادیار، گروه منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه پیام نور، تهران.

[3] - Operational Land Imager

[4] - Kuchler & Zonneveld

[5] - Physiognomic

[6] - Floristic

[7] - Key areas

[8] - Key species  

[9]- MSc. Student in Assessment and Land use Planning, Department  of Natural Resources and Environmental Engineering, Agricultural Science Faculty, Payame Noor University, Tehran, Ira.(Corresponding Author(

2,3- Assistant Professor, Department of Natural Resources and Environmental Engineering, Faculty of Agricultural Science, Payame Noor University, Tehran, Iran.

  1. محمدی گلرنگ، بهرام و همکاران، »بررسی تغییرات پوشش گیاهی حوزه آبخیز سد امیرکبیر در یک دوره 20 ساله«، فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران ، 1386،جلد 14، شماره 2، 203-185.    
  2. عسکریزاده، دیانا و حشمتی، غلامعلی، »بررسی تأثیر عوامل محیطی بر فرم های رویشی گیاهان (مطالعه موردی: مراتع ییلاقی جواهرده رامسر) «، مجله منابع طبیعی، 1390، دوره ی 65، شماره 4، 540-529.  
  3. Toranjzar, H., Jafari, M., Azarnivand, H., & Ghanadha, M., 2005. Investigation on Relationship Betweensoil Characteristics and Vegetation Properties in Voshnaveh Rangeland in Qom Province; Iranian Journal of Desert, 10(2), 349-360.
  4. هادیان، فاطمه و همکاران، »بررسی گروه های مختلف شاخص های گیاهی سنجش از دور در مطالعه تیپ های مرتعی مطالعه موردی: سمیرم اصفهان«، مجله علمی- پژوهشی مرتع، 1390، سال پنجم، شماره4، 429-420.
  5. دفتر فنی مرتع، »کد گیاهان مرتعی ایران«، سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور، 1361،نشریه شماره 24.
  6. ارزانی، حسین و همکاران، »روند تغیرات پوشش گیاهی و تولید مراتع در استان مرکزی طی یک دوره 5 ساله(1377-1381) «، فصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان، 1384، جلد 12، شماره 4، 437-409.
  7. Joshi, P. C., 2011. Performance evaluation of vegetation indices using remotely sensed data; International Journal of Geomatics and Geosciences, 2(1), 231-240.