نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری

چکیده گلابی خاردار‌ به دلیل توانایی بالا در تحمل شرایط نامساعد آب و هوایی و حفاظت از خاک نقش بسیار مهمی در اکوسیستم‌های شور، خشک و نیمه خشک را ایفا می‌کند. هدف این مطالعه بررسی برخی خصوصیات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی بخش ‌های مختلف گیاه Opuntia stricta در دو منطقه نکا و انبارآلوم می‌باشد. نمونه برداری از اندام‌های مختلف به صورت تصادفی در سال 1399 انجام شد. برخی ویژگی های گیاه شامل اندازه میوه و کلادود، ویتامین ث و اسیدیته، اندازه گیری پکتین از پوست و گوشت میوه، اندازه گیری کلروفیل و کاراتنوئید، آنتوسیانین پوست و گوشت، اندازه‌گیری مواد جامد محلول(Tss) از اندام‌های گیاه با استفاده از دستگاه کولیس، اسپکتوفتومتر و رفرکتومتر اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که میزان وزن خشک بذر، میزان هدایت الکتریکی کلادود و میوه‌ها (EC)، تعداد پایه، تعداد میوه و تعداد کلادود در سطح 5 و 1 درصد معنی دار هستند و میزان وزن خشک بذر در منطقه نکا (71/1) گرم بیشتر از انبارآلوم (3/1) گرم است. همچنین میزان هدایت الکتریکی آب‌میوه (EC) در منطقه نکا (78/3) دسی‌سیمنس بر سانتی‌متر بیشتر از انبارآلوم (34/6) دسی‌سیمنس بر سانتی‌متر اندازه گردید. از طرفی تعداد پایه، تعداد میوه و تعداد کلادود در واحد سطح در منطقه نکا (7/1، 51، 16/111) بیشتر از انبارآلوم (33/1، 03/11، 4/36) اندازه‌گیری شد. می‌توان بیان کرد شرایط اقلیمی بر روی پارامترهای رشدی و تولید میوه آن تاثیر گذار است و مهمترین عامل نیز دسترسی به آب است. انتخاب منطقه مناسب جهت بهره‌وری بیشتر از این گیاه حائز اهمیت است و توصیه می‌گردد که در احداث و گسترش این گیاه از ویژگی‌های منطقه‌ای و پاسخ گیاه اطلاعات لازم را جمع آوری نمود.

چکیده مقیاس متغیرهای محیطی یکی از مهمترین ویژگی‌هایی است که هنگام انتخاب داده برای نقشه برداری رقومی خاک باید در نظر گرفته شود. با توجه یه پیچیدگی های عوامل موثر بر تشکیل خاکها، استفاده از مقیاس مناسب به دلیل نقش مهمی که در انتخاب ویژگی و تعمیم اطلاعات دارد، بسیار حائز اهمیت می‌باشد. هدف از این مطالعه انتخاب مقیاس بهینه برای پیش‌بینی شش ویژگی خاک شامل کربن‌آلی (SOC)، کربنات کلسیم معادل (CCE)، pH، شن، سیلت و رس در دشت سیلاخور استان لرستان است. برای این منظور تعداد 100 نمونه خاک سطحی ( 30-0 سانتی‌متری) بر اساس الگوی نمونه‌برداری تصادفی برداشت گردید. متغیرهای محیطی توپوگرافی و سنجش از دور از مدل رقومی ارتفاع (DEM) و ماهواره لندست 8 استخراج شدند. سپس متغیرهای محیطی بهینه توسط روش حذف ویژگی برگشتی در منطقه انتخاب گردید. مدل‌سازی ویژگی‌های خاک توسط مدل‌های یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، کوبیست (CB) و مدل‌سازی ترکیبی اجرا شدند. نتایج مدل‌سازی نشان داد، مدل RF برای پیش‌بینی CCE، pH، Sand و Silt با R2 به ترتیب برابر با 64/0، 65/0، 59/0 و 7/0 بهترین عملکرد را داشت. همچنین مدل SVR با 62/0R2= برای پیش‌بینی SOC و مدل CB با 66/0R2= برای پیش‌بینی Clay بیشترین دقت را نشان دادند. مناسب‌ترین اندازه سلول برای CCE، pH، Sand و Silt 30 *30 متر، برای SOC 60 *60 متر و برای Clay 90 *90 متر شناخته شد. به طور کلی نتایج نشان داد که در مناطقه مطالعاتی استفاده از مقیاس‌های میانی (اندازه سلول 30 *30 متر تا 90 *90 متر) منجر به پیش‌بینی ویژگی‌های خاک با دقت بالاتر شد.

چکیده هدایت هیدرولیکی اشباع خاک سطحی (Ks) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فیزیکی خاک، نقشی کلیدی در توزیع آب و مواد مغذی در محیط خاک ایفا می‌کند و در مدیریت منابع آب و خاک اهمیت ویژه‌ای دارد. این پژوهش با هدف مدل‌سازی رقومی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک سطحی با استفاده از رویکردهای یادگیری ماشین در حوزه آبخیز کیلانه واقع در استان کردستان با مساحت 12 هزار هکتار انجام شد. سه الگوریتم یادگیری ماشین شامل: درخت تصمیم تقویت شده با گرادیان (XGBoost)، جنگل تصادفی (RF) و مدل نزدیکترین -k همسایگی (k-NN) با بهره‌گیری از تعدادی متغیرهای محیطی از مدل رقومی ارتفاع و تصاویر ماهواره سنتینل-2 شامل فاصله از کانال آبراهه، عمق دره، موقعیت نسبی شیب، سطح پایه کانال آبراهه، شاخص روشنایی، شاخص اثر باد، شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی، باند 12، شاخص سبزینگی، انحنای سطح و پارامترهای خاک شامل ماده آلی، آهک، جرم مخصوص ظاهری، میانگین هندسی قطر ذرات، بافت خاک و داده‌های طیف سنجی نزدیک خاک در طول موج 2450-400 نانومتر به عنوان نمایندگان عوامل خاکسازی برای مدل‌سازی Ks مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که مدل XGBoost برای پیش‌بینی Ks با R2 برابر 65/0 و nRMSE برابر 25/0 نسبت به سایر مدل‌ها دارای صحت بالاتری بودند. داده‌های طیفی، متغیرهای توپوگرافی و پارامترهای خاک، به‌عنوان ورودی مدل، نقش مهمی در پیش‌بینی تغییرپذیری مکانی Ks داشتند و مدل XGBoost با استفاده از این داده‌ها توانست پیش‌بینی دقیقی ارائه دهد. نتایج نشان داد که Ks تحت تأثیر متغیرهای توپوگرافی، فیزیکی و طیفی قرار دارد؛ ماده آلی، بافت خاک و شاخص‌های توپوگرافی مانند شیب و موقعیت نسبی بیشترین تأثیر را داشتند. نقشه‌های تولیدشده از این رویکرد تغییرپذیری مکانی می‌توانند در مدیریت منابع آب و خاک و مدل‌های هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند.

چکیده استفاده بهینه از عوامل تولید، یکی از ارکان اساسی توسعه پایدار محسوب می‌شود. فشار روز افزون بر منابع خاک ناشی از افزایش جمعیت، توسعه مناطق صنعتی و محدود شدن اراضی کشاورزی، نیاز به استفاده بهینه و پایدار از خاک را ضروری می‌نماید. استان کردستان به‌‌عنوان یکی از قطب-های کشاورزی، مستعد توسعه باغات است. هدف این پژوهش، ارزیابی تناسب اراضی برای توسعه باغات گردو، بادام، سیب، گلابی، انگور و گیلاس در 3000 هکتار از اراضی پایاب سد آزاد به‌منظور تعیین الگوی کشت بهینه می‌باشد. برای این منظور، از روش استاندارد فائو برای ارزیابی تناسب سرزمین استفاده شد. ویژگی‌های اقلیمی، شیب، سیلگیری، زهکشی، بافت و ساختمان خاک، سنگ و سنگریزه، عمق خاک، کربنات کلسیم، واکنش خاک، قابلیت هدایت الکتریکی و کربن آلی در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. براساس نتایج به‌دست آمده، در کلاس تناسب نسبتا مناسب (S2)، بادام با 4/561 هکتار، در کلاس تناسب بحرانی (S3)، گردو با 4/679 هکتار و در کلاس نامناسب (N)، گلابی با 1/2751 هکتار بیشترین سطح را به خود اختصاص داده‎اند. این محصولات از لحاظ شوری و قلیائیت محدودیتی ندارند. حداقل و حداکثر محدودیت‌های اقلیمی به ترتیب مربوط به بادام و گلابی است. مهمترین ویژگی‎های محدودکننده برای اکثر محصولات در این اراضی شامل شیب، عمق خاک و بافت می‌باشد. در اراضی شیب‌دار منطقه به شرط عمق مناسب خاک و اجرای اصول حفاظت خاک، امکان کاهش محدودیت‌های ناشی از شیب و بهبود کلاس تناسب اراضی وجود دارد.

چکیده اندازه‌گیری میدانی میزان هدررفت خاک ناشی از فرسایش‌ خندقی، بسیار زمان‌بر و هزینه‌بر بوده بنابراین اندازه‌گیری مستقیم فرسایش خندقی در سطوح وسیع فرآیندی زمان‌بر، هزینه‌بردار و طاقت‌فرسا است. به این منظور، پژوهش حاضر، نسبت به انجام این مهم از طریق مدل‌سازی هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشینی جنگل تصادفی و ماشین‌بردار پشتیبان و ارزیابی کارایی آنها در حوزه آبخیز ماهورمیلاتی واقع در جنوب‌غرب استان فارس اقدام کرد. در طی چهار سال (1399 لغایت 1402)، اندازه‌گیری‌های میدانی پارامترهای ابعادی 70 خندق انجام شد. در فرآیند مدل‌سازی، 15 عامل محیطی، به‌عنوان متغیرهای مستقل و میزان هدررفت خاک خندق‌ها به‌عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شدند و مدل‌سازی با رویکرد اعتبارسنجی متقاطع انجام شد. دقت مدل‌ها با استفاده از معیارهای کمی خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، ضریب تعیین (R2)، ریشه مربعات خطا (RSR) و همبستگی تطابق (d) مورد بررسی قرار گرفت. میزان هدررفت خاک خندق‌ها در دوره مورد مطالعه 15300/94 تن بود. نتایج ارزیابی دقت پیش‌بینی مدل‌ها نشان داد مدل جنگل تصادفی از نظر معیارهای ارزیابی، نسبت به مدل ماشین‌بردار پشتیبان از عملکرد بهتری برخوردار بود و به‌عنوان مدل برتر برای پیش‌بینی میزان هدررفت خاک ناشی از فرسایش خندقی معرفی شد. یافته‌ها نشان داد "مدل‌سازی" می‌تواند در صرفه‌جویی وقت و هزینه، خدمات ارزنده‌ای به مدیریت حفاظت آب و خاک ارائه دهد. به این منظور پیشنهاد می‌شود استفاده از مدل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی و ساختار یادگیری ماشینی در پژوهش‌های آینده مورد توجه بیشتری قرار گیرد.

چکیده در این مطالعه تاثیر تاج گونه چوبی پرند (Pteropyrum aucheri) بر بانک بذر خاک در جنوب استان کرمان، مراتع روستای سه‌چاه بررسی شد. با مطالعه بانک بذر در دو عمق 0-5 و 5-10 سانتی‌متر در زیر و بیرون تاج این گونه بوته ای، پتانسیل بانک بذر خاک در حفظ و احیا گونه ارزشمند داروئی کشتوک (Pergularia tomentosa) مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور 15 پایه از گونه پرند، بطوریکه در زیراشکوب آن گونه کشتوک نیز مشاهده شود، انتخاب شد. نمونه‌برداری از خاک از زیر و بیرون تاج از هر دو عمق صورت گرفت. در زیر تاج (و همچنین بیرون تاج) 10 اوگر به شعاع 5 سانتی‌متر تا عمق 10 سانتی‌متری برداشت و خاک اوگرها برای هر عمق مخلوط و تشکیل یک نمونه خاک را دادند. نمونه‌های خاک به گلخانه دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت‌مدرس منتقل و با استفاده از روش جوانه‌زنی بذر، گونه‌های موجود در خاک شناسایی شدند. در کشت گلخانه، مجموعا 2164 بذر جوانه زدند. از این تعداد، 1486 بذر متعلق به زیر تاج (1156 بذر در عمق بالایی و 330 بذر در عمق زیرین) و 678 بذر متعلق به خارج از تاج (341 بذر در عمق بالایی و 337 بذر در عمق زیرین) بودند. تراکم بانک بذر در عمق بالایی بطور معنی‌داری در زیر تاج بیشتر از بیرون تاج بود. میانگین تراکم و غنا گونه‌ای بانک بذر خاک در عمق 5-0 به طور معنی‌داری بیشتر از عمق 5-10 سانتی متر بود. این مطالعه نشان داد که گونه ارزشمند کشتوک نه تنها دارای بانک بذری در زیر تاج بلکه در فضای خارج تاج پرند ایجاد نمی‌کند. بنابراین جهت حفظ و احیا این گونه ارزشمند داروئی نمی‌توان بر بانک بذر خاک آن تکیه نمود.

چکیده آزمایش، با نه دمای ثابت (5، 10، 15، 20، 25، 30، 35 ، 40 و 45 درجه سانتی‌گراد) جهت بررسی جوانه‌زنی و تعین دمای کاردینال گیاه کلمو در سال 1399 در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان در قالب طرح کاملاً تصادفی در 8 تکرار انجام گرفت. بیشترین درصد جوانه‌زنی معادل 86 درصد در دمای 25 درجه سانتی‌گراد به دست آمد. درصد جوانه‌زنی در دماهای 10، 15، 20، 30 ، 35 و 40 درجه سانتی-گراد به ترتیب 77، 83، 85، 85، 34 و 13 درصد بود. در دو دمای 5 و 45 درجه سانتی‌گراد جوانه‌زنی مشاده نگردید. رابطه بین زمان آبنوشی و درصد جوانه‌زنی تجمعی از معادله سه پارامتره سیگموئیدی پیروی نمود. بر اساس این معادله، کمترین زمان لازم برای رسیدن به 50 درصد جوانه ‌زنی (T50) در دمای 25 و 30 درجه سانتی‌گراد (33 و 34 ساعت) و بیشترین در دو دمای 10 و 40 درجه سانتی‌گراد (106 و 141 ساعت) مشاهده گردید. T50 برای دماهای 15، 20 و 35 نیز به‌ترتیب 76،37 و 51 ساعت پیش‌بینی گردید. بر اساس مدل دندانه مانند دمای پایه، دمای مطلوب تحتانی، دمای مطلوب فوقانی و دمای سقف به‌ترتیب 16/5، 91/22، 52/29 و43/45 درجه سانتی‌گراد پیش‌بینی گردید. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که این گیاه با توجه به شرایط محل رویش در ماه‌های آبان تا دی‌ماه می‌تواند بیشترین درصد جوانه‌زنی را داشته باشد و از این رو در این ماه‌ها برنامه برای مدیریت این گیاه مرتعی (پراکنش بذر و احیای مراتع) و همچنین مسایل مربوط به مدیریت چرای دام بایستی مدنظر قرار گیرد.

چکیده ارزیابی سلامت مراتع به دلیل تأثیر آن بر پایداری اکوسیستم‌ها، از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش به بررسی ارتباط بین معیارهای ارزیابی سلامت مرتع و شاخص‌های تنوع عملکردی در بخشی از مراتع منطقه حفاظت‌شده سبزکوه (استان چهارمحال و بختیاری) پرداخته است. برای این منظور، چهار مکان مرتعی با شدت چرای متفاوت (مرجع، چرای سبک، متوسط و سنگین) انتخاب شد. در هر مکان، دو منطقه معرف با سه ماکروپلات ۳۰×۳۰ مترمربعی نمونه‌برداری شد. ویژگی‌های عملکردی گیاهی از جمله ارتفاع گیاه، صفات مختلف برگ، میانگین قطر تاج و فرم رویشی اندازه‌گیری شدند. شاخص‌های تنوع عملکرد شامل غنا، یکنواختی، پراکندگی عملکرد، آنتروپی رائو و میانگین وزنی صفات با استفاده از بسته آماری FD در نرم‌افزار R4.4.2 محاسبه شد. همچنین، سه معیار ارزیابی سلامت مرتع شامل پایداری خاک و رویشگاه، عملکرد هیدرولوژیک و سلامت موجودات زنده بررسی شدند. داده‌ها با آزمون ANOVA، همبستگی و رگرسیون تک متغیره به ترتیب با استفاده از تابع aov و duncan.test و بسته‌های آماری ggcorrplot، dplyr، reshape2، ggpubr و ggpmisc برای 21 جفت داده تحلیل گردید. نتایج نشان داد که پایداری خاک و رویشگاه، عملکرد هیدرولوژیک و سلامت موجودات زنده ارتباط مثبت معنی‌داری با برخی ویژگی‌های عملکردی مانند وزن خشک برگ (R2= 0.6)، سطح برگ (R2= 0.5)، طول برگ (R2= 0.5)، فرم رویشی پهن‌برگ چندساله (R2= 0.3) و گندمی چندساله (R2= 0.5) نشان دادند، درحالی‌که با برخی دیگر مانند واگرایی عملکرد (R2= 0.5)، پراکندگی عملکرد (P < 0.05)، قطر تاج (P < 0.05)، فرم رویشی گندمی یکساله (P < 0.05) و بوته‌ای (R2= 0.5) رابطه منفی داشتند. این یافته‌ها بر اهمیت استفاده از شاخص‌های کمی تنوع زیستی در کنار ارزیابی‌های کیفی برای بهبود مدیریت مراتع و استخراج یک پروتکل ارزیابی کمی تأکید می‌کند.