مدل‌سازی پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین درسطح فرم‌های رویشی گیاهی در مراتع استان اردبیل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق ادربیلی، اردبیل، ایـران

2 گروه علوم گیاهی و گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی مشگین‌شهر، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایـران

چکیده

هدف: با توجه به این‌که مراتع تحت تأثیرات عوامل محیطی قرار خواهند گرفت، از این رو پیش‌بینی پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین برای رویارویی با تنش‌ها و مدیریت حالت توازن کربن و هم‌چنین تعادل بین عرضه و تقاضای محصولات مرتعی ضروری خواهد بود. هدف اصلی این مطالعه، تهیه نقشه پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین فرم‌های رویشی گیاهی با استفاده از متغیر مستقل پستی و  بلندی بود در مراتع استان اردبیل بود.
روش و داده: ابتدا با در نظر گرفتن تیپ‌های گیاهی و عوامل‌محیطی، نمونه‌برداری در مرحله اوج رویش گیاهان از سال ۱۳۹۵ تا ۱۳۹۹ با استفاده از پلات‌های یک متر مربعی برداشت شد. برای تعیین مؤثرترین عامل محیطی در تغییرات پارامترهای گیاهی ذکر شده، از هم‌بستگی بین متغیرهای وابسته و مستقل استفاده شد. برای مدل‌سازی توسط مؤثرترین عامل نیز از معادله رگرسیونی خطی استفاده شد و نقشه‌ها شبیه‌سازی شد. صحت معادلات نیز با خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) محاسبه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان‌داد عامل ارتفاع بیش‌ترین هم‌بستگی با متغیرهای وابسته را داشت. اختلاف میانگین برآورد شده از مدل با مقادیر اندازه‌گیری شده برای پوشش تاجی گندمیان برابر با ۱+٪، پهن‌برگان علفی ۱ ـ ٪، بوته‌ای‌ها ۱ ـ ٪، و کل ۲ ـ ٪ و این مقادیر برای تولید اولیه سطح زمین گندمیان ۱۱+ کیلوگرم در هکتار، پهن‌برگان علفی برابر با صفر، بوته‌ای‌ها ۱۳- و کل برابر با ۱۵۰+ کیلوگرم در هکتار بود.
نتیجه‌گیری: پیش‌بینی پارامترهای مورد مطالعه برای مدیریت تعادل بین عرضه و تقاضای محصولات مرتعی دارای اهمیت است. می‌توان با در درست داشتن این معادلات برای مراتع استان اردبیل، در سال‌های آتی بدون تخریب مرتع (قطع و توزین) و تنها با اندازه‌گیری پوشش تاجی از عرصه، به پیش‌بینی دقیقی از تولید اولیه سطح زمین فرم‌های رویشی و کل دست یافت.
نوآوری، کاربرد نتایج: در این مطالعه با استفاده از عوامل فیزیوگرافیک به عنوان متغیرهای مستقل، پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین مربوط به فرم‌های مختلف رویشی گیاهان مدل‌سازی شده است. نقشه‌ها و مدل‌های ارائه شده می‌تواند برای پیش‌بینی و مدیریت تعادل بین عرضه و تقاضای تولید علوفه استفاده شود و در مدیریت پایدار پوشش گیاهی کمک نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling the Canopy Cover and Aboveground Net Primary Production of Plant Life forms in Rangelands of Ardabil Province

نویسندگان [English]

  • Farid Dadjou 1
  • Ardavan Ghorbani 1
  • Mehdi Moameri 2
  • Hosein Arzani 3
  • Raoof Mostafazadeh 1
  • Zeinab Hazbavi 1
1 Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agricultural and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Department of Plant Sciences and Medicinal Plants, Meshgin Shahr Faculty of Agricultre, University of Mohaghegh Ardabibli, Ardabil, Iran
3 Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Aim: The main purpose of this study was to mapping the canopy cover (CC) and the aboveground net primary production (ANPP) of plant life forms by the independent factor of physiographic in the rangelands of Ardabil province.
Material & Method: First, according to plant types and environmental factors, sampling was taken at the peak stage of plant growth from 2016 to 2020 using one square meter plots. To determine the most effective environmental factor in the changes of plant parameters, the correlation between dependent and independent variables was used. Linear regression equation was used for modeling by the most effective factor and the maps were simulated. The accuracy of the equations was also calculated by RMSE. Then, the correlation between CC and ANPP of life forms and the total was obtained.
Finding: The results showed that the elevation factor had the highest correlation with the dependent variables. The difference between the estimated average of the model with the measured values for CC of grasses equal to +1%, forbs –1%, shrubs -1%, and total CC +2%; and these values for the ANPP of grasses equal to +21 kg/ha, forbs was equal to zero, shrubs were -13 and the total ANPP was +274 kg/ha.
Conclusion: Predicting the studied parameters will be necessary to manage the balance between supply and demand of rangeland products.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Simulation
  • physiography
  • prediction equation
  • grasses
  • forbs
  • shrubs
ارزانی، حسین؛ نوری، سهیلا؛ کابلی، سید حسن؛ مرادی، حمیدرضا؛ قلیچ نیا، حسن (1387). معرفی شاخص های مناسب ارزیابی پوشش و تولید گیاهی در مراتع ییلاقی جنوب استان مازندران. منابع طبیعی ایران، 61 (4)، 1016-997.
پورنعمتی، اردشیر (1393). برآورد تولید اولیه با استفاده از داده‌های سنجش از دور در مراتع سبلان. پایان­نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
پورنعمتی، اردشیر؛ قربانی، اردوان؛ شریفی نیارق، جابر؛ میرزایی آقچه قشلاق، فرزاد؛ امیرخانی، معصومه؛ گودرزی، محمود (1396). بررسی اثرات ارتفاع، شیب و جهات جغرافیایی بر تولید علوفه گروه‌های گیاهی مراتع سبلان در استان اردبیل. تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 1 (24)، 125-110.
جعفریان، زینب؛ امیدی‌پور، رضا؛ زندی، لیلا (1400). تأثیر ارتفاع از سطح دریا و خصوصیات خاک بر تنوع آلفا و بتای مراتع پلور مازندران. بوم‌شناسی کاربردی، ۱۰ (۱)، ۹۲-۷۹.
دادجو، فرید. (1396). بررسی اثر عوامل مؤثر بر میزان تولید در ارتفاعات هیر و نئور با استفاده از روش‌های زمینی و سنجش از دوری. پایان­نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
دادجو، فرید؛ قربانی، اردوان؛ معمری، م؛ مصطفی‌زاده، رئوف؛ حزباوی، زینب (1400). مدل‌سازی پارامترهای تولید و پوشش تاجی به منظور معرفی مؤثرترین عامل محیطی در مراتع نیمه‌استپی باغرو، استان اردبیل ایران. بوم‌شناسی کاربردی، ۱۰(۳)، ۱۵-۱.
دادجو، فرید؛ قربانی، اردوان؛ معمری، مهدی؛ بیدارلرد، محمود (1397). اثر دما و بارندگی بر تولید روی زمین مراتع هیر و نئور استان اردبیل. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 25 (3)، 593-577.
زارع حصاری، بهارک؛ قربانی، اردوان؛ عظیمی مطعم، فرزانه؛ هاشمی مجد، کاظم؛ اصغری، علی (1393). عوامل بوم‌شناختی مؤثر بر پراکنش گونهArtemisia fragrans Willd.  در دامنه‌های جنوب شرقی سبلان. مرتع، ۸(۳)، ۲۵۰-۲۳۸.
سیدی کلیبر، سید ابوالفضل (1397). ارزیابی تغییرات تولید اولیه سطح زمین مراتع در گرادیان ارتفاعی قزل اوزن - ارتفاعات شهرستان کوثر. پایان­نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
غفاری، سحر. (1398). ترکیب، تنوع و غنای گونه‌ای در مراتع گرادیان ارتفاعی مغان. پایان­نامۀ دکتری، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
قربانی، اردوان؛ دادجو، فرید؛ معمری، مهدی؛ بیدارلرد، محمود؛ هاشمی‌مجد، کاظم (1397). بررسی رابطه بین تولید اولیه مرتع با خصوصیات فیزیوگرافیکی در مراتع هیر و نئور استان اردبیل. مرتع، 12(1)، 87-73.
کاکه ممی، آزاد؛ معمری، مهدی؛ قربانی، اردوان؛ غفاری، سحر؛ (1399). تحلیل تغییرات کاربری/پوشش اراضی استان اردبیل با استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 11 (3)، 86-66.
محمدی مقدم، سمانه. (1400). مدل‌سازی و تخمین تولید خالص اولیه سطح زمین مراتع شمال استان اردبیل. پایان­نامۀ دکتری، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
محمدی مقدم، سمانه؛ قربانی، اردوان؛ ارزانی، حسین؛ عزیزی مبصر، جوانشیر؛ مصطفی‌زاده، رئوف (1401) مدل‌سازی تولید خالص اولیه سطح زمین مراتع سبلان با استفاده از شاخص‌های گیاهی و رگرسیون غیرخطی. مرتع، ۱۶(۱)، 33-51.
محمدی، ودود (1399). بررسی تولید اولیه سطح زمین در مراتع سیاهپوش و گنجگاه استان اردبیل. پایان­نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
مولائی شام اسبی، م. (1394). بررسی برخی از عوامل اکولوژیکی مؤثر در تغییرات مکانی، تراکم، تولید و پوشش تاجی گونه Artemisia aucheri و Artemisia melanolepis در دامنه‌های جنوب‌شرقی سبلان. پایان­نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل.
Abdolalizadeh, Z., Ghorbani, A., Mostafazadeh, R., & Moameri, M. (2020). Rangeland canopy cover estimation using Landsat OLI data and vegetation indices in Sabalan rangelands, Iran. Arabian Journal of Geosciences, 13, 1-13. https://doi.org/10.1007/s12517-020-5150-1 
Beers, T.W., Dress, P.E., & Wensel, L.C. (1966). Aspect transformation in productivity research. Journal of Forestry, 64, 691-692. https://doi.org/10.1093/jof/64.10.691
D’Odorico, P., Bhattachan, A., Davis, K.F., Ravi, S., & Runyan, C.W. (2013). Global desertification: drivers and feedbacks. Advances in Water Resources, 51, 326–344. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2012.01.013
Derner, J.D., Augustine, D.J., Ascough, J.C., Ahuja, L.R., Derner, J.D., Augustine, D.J., Ii, J.C.A., & Ahuja, L.R. (2012). Opportunities for increasing utility of models for rangeland management. Rangeland Ecology and Management, 65, 623–631. https://doi.org/10.2111/REM-D-11-00122.1
GASL, (2014). Towards sustainable livestock-global agenda for sustainable livestock. GASL, Rome, Italy, p 14. https://www.livestockdialogue.org/en/
Ghorbani, A., Dadjou, F., Moameri, M., & Biswas, A. (2020a). Estimating aboveground net primary production (ANPP) using landsat 8-based indices: a case study from Hir_Neur rangelands, Iran. Rangeland Ecology & Management, 73(5), 649-657. https://doi.org/10.1016/j.rama.2020.06.006
Ghorbani, A., Moameri, M., Dadjou, F., Seyedi Kaleybar, S.A., Pournemati, A., & Asghari, Sh. (2020b). Determinization of Environmental Factors Effects on Plants Production in QezelOzan-Kosar Rangelands, Ardabil Province. ECOPERSIA, 8(1), 47-56. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23222700.2020.8.1.7.6
Ji, Y., Zhou, G., Luo, T., Dan, Y., Zhou, L., & Lv, X. (2020). Variation of net primary productivity and its drivers in China’s forests during 2000–2018. Journal of Forest Ecosystem, 7(15), https://doi.org/10.1186/s40663-020-00229-0
Jiao, W., Chen, Y., Li, W., Zhu, Ch., & Li, Z. (2018). Estimation of net primary productivity and its driving factors in the Ili River Valley, China. Journal of Arid Land, 10(5), 781-793. https://doi.org/10.1007/s40333-018-0022-1
Mohammadi Moghaddam, S., Gordon Lamb, E., Ghorbani, A., Arzani, H., Azizi Mobaser, J., & Mostafazadeh, R. (2022) Interactions among climate, topography, soil structure and rangeland aboveground net primary production. The Rangeland Journal, https://doi.org/10.1071/RJ21013 
Moore, I.D., Grayson, R.B., & Ladson, A.R. (1991). Digital terrain modelling: A review of hydrological, geomorphological, and biological applications. Journal of Hydrological Processes, 5, 3-30. https://doi.org/10.1002/hyp.3360050103
Piñeiro, G., Perelman, S., Guerschman, J. P., & Paruelo, J. M. (2008). How to evaluate models: observed vs. predicted or predicted vs. observed?. Ecological modelling, 216(3-4), 316-322. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2008.05.006
Reid, R.S., Fernández-Giménez, M.E., & Galvin, K.A. (2014). Dynamics and resilience of rangelands and pastoral peoples around the globe. Annual Review in Environmental Resources, 39, 217–242. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-020713-163329
Sircely, J., Conant, R.T., & Boone, R.B. (2019). Simulating rangeland ecosystems with G-Range: model description and evaluation at global and site scale. Rangeland Ecology and Management, 72, 846-857. https://doi.org/10.1016/j.rama.2019.03.002
Wang, X., Li, F., Gao, R., Luo, Y., & Liu, T. (2014). Predicted NPP spatiotemporal variations in a semiarid steppe watershed for historical and trending climates. Journal of Arid Environments, 104, 67-79. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2014.02.003
White, R.P., Tunstall, D., & Henninger, N. (2002). An ecosystem approach to dry lands: building support for new development policies. World Resources Institute (WRI), Washington, DC, USA, p 14. http://pdf.wri.org/drylands_ecosystem_approach_old.pdf
Yuan, Z., Wang, Y., & Xu, J. (2021). Effects of climatic factors on the net primary productivity in the source region of Yangtze River, China. Scientific Reports, 11, 1376. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80494-9