Journal of Rangeland
مرتع
مرتع
Agriculture
http://rangelandsrm.ir
1
admin
2008-0891
2676-5039
fa
jalali
1400
12
1
gregorian
2022
3
1
16
1
online
1
fulltext
fa
مدلسازی تولید خالص اولیه سطح زمین مراتع سبلان با استفاده از شاخصهای گیاهی و رگرسیون غیرخطی
Modelling Above ground net primary production of Sabalan rangelands using vegetation index and non-linear regression
تخصصي
Special
پژوهشي
Research
<span style="font-size:12pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><b><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">سابقه و هدف: </span></span></b><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">امروزه با پیشرفت سنجندههای ماهوارهای، نقش آنها در کسب اطلاعات و بررسی عوارض و پدیدههای زمین اهمیتی روز افزون یافته است. یکی از این اطلاعات ارزشمند که مبنای بسیاری از برنامهریزیها و تصمیمگیریها را در مراتع تشکیل میدهد تولید خالص اولیه سطح زمین است. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">روش سنتی برآورد تولید، استفاده از اندازهگیری زمینی است. هزینه بالا، زمانبر و طاقتفرسا بودن جمعآوری دادههای زمینی از محدودیتهای روش سنتی می</span></span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">‎</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">باشد و این روش را برای برآورد تولید مناطق با وسعت بالا فوق</span></span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">‎</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">العاده مشکل و پرهزینه مینماید. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> از اینرو هدف این تحقیق مدلسازی تولید خالص اولیه سطح زمین با استفاده از شاخصهای گیاهی است.</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""></span></span></span></span></span></span><br>
<span style="font-size:12pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><b><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">مواد و روشها: </span></span></b><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">نمونهبرداری از پوشش گیاهی در مراتع ارتفاعات سبلان در استان اردبیل و محدوده ارتفاعی 1500 تا 3300 متر در سال 1395 انجام گرفت. در مجموع 9 سایت در منطقه انتخاب و در هر سایت 3 ترانسکت 100 متری با فاصله 50 متر از یکدیگر قرار گرفت. در امتداد هر ترانسکت 5 پلات 1 متر مربعی با فاصله 20 متر از یکدیگر مستقر و در هر پلات تولید خالص اولیه به تفکیک فرم رویشی شامل بوتهها، گندمیان و پهنبرگان علفی برداشت شد. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">نمونههای تولید خالص اولیه سطح زمین به مدت 24 ساعت در آون و در دمای 70 درجه سلسیوس قرار داده شد و سپس بهمنظور تعیین وزن خشک آنها، توزین شدند. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">همچنین شاخصهای گیاهی شامل </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">NDVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">، </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">PVI3</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">، </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">RVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">SAVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8، سنجنده </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">OLI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> مربوط به سال 1394 محاسبه شد. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">با توجه به اینکه حداکثر رشد گیاهان در منطقه در ماه خرداد است، </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">تصاویر برای ماه خرداد انتخاب شدند. سپس با</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">استفاده</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">از</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">مدل</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">جمعی</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">تعمیم</span></span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">‎</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">یافته</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">در نرم افزار </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">R</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">، رابطه تولید خالص اولیه کل و فرمهای رویشی با شاخصهای گیاهی بهصورت انفرادی و ترکیبی بهدست آمد. در نهایت تولید خالص اولیه سطح زمین با استفاده از روش رگرسیون غیرخطی مدلسازی شد.</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""></span></span></span></span></span></span><br>
<span style="font-size:12pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><b><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">نتایج: </span></span></b><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">بهکارگیری</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">مدلهای</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">جمعی</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">تعمیمیافته</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">برای</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">هر</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">یک</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">از شاخصهای گیاهی و تولید خالص اولیه کل و فرم رویشی بهصورت</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">انفرادی</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">نشان</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">میدهد که شاخصهای گیاهی </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">NDVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">، </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">PVI3</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">RVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> دارای رابطه غیرخطی با تولید کل و فرمهای رویشی هستند. اما شاخص </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">SAVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> با تولید خالص اولیه سطح زمین کل و گندمیان دارای رابطه خطی است. همچنین همه شاخصهای گیاهی دارای رابطه معنیدار با تولید خالص اولیه هستند. رتبهبندی</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">شاخصهای گیاهی</span></span> <span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">اثرگذار بر تولید خالص اولیه براساس ضریب تبیین نشان میدهد که با اهمیتترین و کم اهمیتترین شاخص گیاهی بهترتیب برای بوته </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">SAVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">PVI3</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">، گندمیان، پهنبرگان علفی و کل </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">PVI3</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">SAVI</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> هستند.<b> </b></span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">در تحقیق حاضر بر خلاف انتظار شاخص پوشش گیاهی</span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">NDVI </span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">، که در زمینه مطالعات پوشش گیاهی کاربردهای فراوانی دارد و افزایش مقادیر آن بیانگر وجود پوشش گیاهی بیش</span></span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">‎</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">تر در منطقه است، در مدل جمعی تعمیمیافته و بررسی توامان رابطه شاخصهای گیاهی و </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">ANPP</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> رابطه معنیداری را نشان نداد. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">نتایج مدلسازی نشان داد که رگرسیون غیرخطی بهطور قابل توجهی باعث افزایش صحت برآورد </span></span><span dir="LTR" style="font-size:9.0pt">ANPP</span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin""> با استفاده از شاخصهای گیاهی شده است</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">. </span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">میزان ضریب تبیین برای تولید کل (80/0) بیش</span></span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">‎</span></span><span lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="font-family:"B Nazanin"">تر از بوتهها (74/0)، گندمیان (75/0)، پهنبرگان علفی (56/0) است و از میان فرمهای رویشی پهنبرگان علفی کمترین مقدار ضریب تبیین را دارند. </span></span> </span></span></span></span><br>
<b><span dir="RTL" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"B Nazanin"">نتیجهگیری: </span></span></span></b><span dir="RTL" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"B Nazanin"">براساس نتایج شاخص گیاهی مناسب بهمنظور برآورد تولید فرمهای رویشی مختلف متفاوت است. همچنین برآورد </span></span></span><span style="font-size:9.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"Calibri",sans-serif">ANPP</span></span></span><span dir="RTL" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"B Nazanin""> با استفاده از شاخصهای گیاهی در سطح کل دقیقتر از فرمهای رویشی است. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق، تصویر </span></span></span><span style="font-size:9.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"Calibri",sans-serif">OLI</span></span></span><span dir="RTL" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"B Nazanin""> و استفاده از مدلهای رگرسیونی غیرخطی توانستند به مقدار مناسبی </span></span></span><span style="font-size:9.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"Calibri",sans-serif">ANPP</span></span></span><span dir="RTL" lang="FA" style="font-size:11.0pt"><span style="line-height:115%"><span style="font-family:"B Nazanin""> را در منطقه پژوهش برآورد کنند. از اینرو در صورت کسب نتایج مشابه در دیگر مناطق اردبیل، امکان تعمیم نتایج و زمینه برآورد این شاخص اکولوژیکی مهم با صرف زمان و هزینۀ کمتر فراهم خواهد شد. همچنین از این ابزار میتوان جهت تأمین اطلاعات از میزان تولید علوفه و در نتیجه تعیین ظرفیت و میزان دام و همچنین میزان تخریب مرتع، استفاده کرد.</span></span></span>
<span style="font-size:12pt"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><b><span style="font-size:11.0pt"><span style="color:black">Background and objectives: </span></span></b><span style="font-size:11.0pt"><span style="color:black">Alongside with the p</span></span><span style="font-size:11.0pt"><span style="color:black">rogresss in satellite sensors, their role on obtaining information and study of the environmental events and phenomena have become increasingly important. One of these precious data which is the basis for many planning and decision making in rangelands, is the above ground net primary production assements. </span></span><span lang="EN" style="font-size:11.0pt">The traditional method of estimating ANPP is </span><span style="font-size:11.0pt">clipping and weighing</span><span lang="EN" style="font-size:11.0pt">.</span> <span lang="EN" style="font-size:11.0pt">The high cost, time compseation and difficulty in </span><span style="font-size:11.0pt">cliping</span><span lang="EN" style="font-size:11.0pt"> are the limitations of the traditional method, which makes it extremely difficult and expensive to estimate the ANPP of large areas.</span><span style="font-size:11.0pt"><span style="color:black"> Thus, the aim of this study was to estimate above ground net primary production (ANPP) using vegetation indices.</span></span><span dir="RTL" style="font-size:11.0pt" lang="FA"></span></span></span><br>
<span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Calibri",sans-serif"><b><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black">Methodology: </span></span></b><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black">Sampling of vegetation was performed in rangelands of Sabalan elevations in Ardabil province in altitude ranges from 1500 to 3300 meters in 2016. Nine sites were selected in study area and in each site three 100 m transects were placed with 50 m interval. Along each transect 5 plots (1 square meter) with 20 m from each other was placed and in each plot, total production and life forms including shrubs, grasses and forbs ANPP were measured. </span></span><span lang="EN" style="font-family:"Times New Roman",serif">The initial net production samples were placed in an oven at 70 ° C for 24 hours and then weighed to determine their dry weight.</span><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black"> Furthermore, veg/etation indices including NDVI, PVI3, RVI and SAVI were calculated using data of Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) images for 2015. </span></span><span lang="EN" style="font-family:"Times New Roman",serif">Due to the fact that the maximum growth of vegetation in the region is in June, the images were also selected at the same time.</span> <span style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black">Then using general additive model in software R, curve of relationship between ANPP and vegetation was analyzed in two way Individual and Combined data. Finally, ANPP was modeled using non-linear regression.</span></span><span dir="RTL" style="font-family:"Times New Roman",serif" lang="FA"></span></span></span></span></span><br>
<span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Calibri",sans-serif"><b><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black">Results: </span></span></b><span lang="EN" style="font-family:"Times New Roman",serif">The application of generalized additive models for each of the vegetation indices with total ANPP and life forms separately shows that NDVI, PVI3 and RVI have a nonlinear relationship with total ANPP and life forms. However, the SAVI index has a linear relationship with the ANPP of total and grasses. Also, all vegetation indices have a significant relationship with ANPP. The ranking of vegetation indices affecting the ANPP based on the coefficient of determination shows that the most important and least important plant indices are SAVI and PVI3 for shrubs, and PVI3 and SAVI for grasses, forbs and total ANPP. In the present study, contrary to expectations, NDVI vegetation index, which has many applications in the vegetation studies and its increase indicates the presence of more vegetation in the region, in the generalized additive model and the combined study of vegetation index and ANPP show a nonsignificant relationship. Results showed that nonlinear regression significantly increased the accuracy of ANPP estimation using vegetation indices. The coefficient of determination for total ANPP (0.80) is more than shrubs (0.74), grasses (0.75), and forbs (0.56) and among the life forms, forbs have the lowest coefficient of determination.</span> <b><span dir="RTL" lang="FA" style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black"></span></span></b></span></span></span></span><br>
<span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Calibri",sans-serif"><b><span style="font-family:"Times New Roman",serif"><span style="color:black">Conclusion: </span></span></b><span lang="EN" style="font-family:"Times New Roman",serif">Based on the results</span><span style="font-family:"Times New Roman",serif">,</span><span lang="EN" style="font-family:"Times New Roman",serif"> suitable vegetation index for estimate the ANPP of life forms are different. Also, ANPP estimation using vegetative indices at the total level is more accurate than life forms. According to The results, the OLI image and the use of nonlinear regression models were able to adequately estimate the ANPP in the study area. Therefore, if similar results are obtained in other areas of Ardabil, it will be possible to generalize the results and estimate this important ecological indicator with less time and cost. This tool can also be used to provide information on the amount of forage production and thus determine the stocking rate, as well as the degree of pasture degradation.</span><span style="font-family:"Times New Roman",serif"></span></span></span></span></span><br>
تولید مراتع, داده ماهوارهای, NDVI, RVI, PVI3, SAVI
Rangeland folage production, Remote sensing data, NDVI, PVI3, RVI, SAVI
33
51
http://rangelandsrm.ir/browse.php?a_code=A-10-312-2&slc_lang=fa&sid=1
samaneh
mohammadi moghaddam
سمانه
محمدی مقدم
moghadam.samaneh@ymail.com
100319475328460013906
100319475328460013906
No
Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agricultre and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil
گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل
Ardavan
Ghorbani
اردوان
قربانی
a_ghorbani@uma.ac.ir
100319475328460013907
100319475328460013907
Yes
Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agricultre and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil
گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل
Hossein
Arzani
حسین
ارزانی
harzani@ut.ac.ir
100319475328460013908
100319475328460013908
No
Department of Arid and Mountains Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj
گروه احیا مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج
Javanshir
Azizi Mobser
جوانشیر
عزیزی مبصر
j.azizi@uma.ac.ir
100319475328460013909
100319475328460013909
No
Department of water engineering, Faculty of Agricultre and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil
دانشگاه محقق اردبیلی
Raoof
Mostafazadeh
رئوف
مصطفی زاده
raoofmostafazadeh@uma.ac.ir
100319475328460013910
100319475328460013910
No
Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agricultre and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil
گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل