نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری

چکیده ایران کشوری واقع در کمربند خشک کره زمین است و همواره با مشکل خشکسالی در بخش های مختلف مواجه بوده است . خشکسالی هر ساله خسارت های زیادی را به پوشش گیاهی طبیعی، کشاورزی و جامعه وارد میکند. یکی از راه‌های پایش خشکسالی استفاده از شاخص‌های خشکسالی می‌باشد. در این پژوهش برای ارزیابی اثر خشکسالی روی تولید علوفه گیاهان مرتعی از شاخص‌های معیار بارش سالانه (SIAP)، بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص شدت خشکسالی پالمر (PDSI) استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه مشتمل بر هشت سایت مرتعی در مراتع استان قم می‌باشد. در این سایت‌ها فاکتورهای مربوط به پوشش گیاهی و خاک در زمان آمادگی مرتع در طی سال‌های 77-1376 تا 85-1384 هر سال‌هاندازه‌گیری شده است. با استفاده از روابط رگرسیون بین شاخص‌های خشکسالی و تولید کل گیاهان مرتعی و همچنین تولید فرم‌های رویشی مختلف در هفت پایه زمانی: سالانه، اول اسفند تا آخر تیر ماه (فصل رشد)، اول بهمن تا آخر تیر ماه (فصل رشد و ماه قبل)، اسفند تا خرداد، اسفند تا اردیبهشت، اسفند و فرودین، اسفند (شروع فصل رشد؛ مناسبترین شاخص خشکسالی بر اساس بیشترین ضریب همبستگی و کمترین مقدار خطای استاندارد انتخاب گردید. نتایج نشان داد که مناسبترین شاخص خشکسالی در مراتع استان قم به ترتیب اولویت عبارتند از SPI-3، PDSI،SPI-24 و SPI-6. بهترین پایه زمانی نیز فصل رشد و بویژه ابتدای فصل رشد می‌باشد.

چکیده Assessment process of vegetation cover by remote-sensing images should be based on understanding of the vegetation indices. Vegetation indices are widely used for assessing and monitoring ecological variables such as vegetation cover, above-ground biomass and leaf area index. The aim of the present research was to study of the ASTER data capabilities to estimate the vegetation cover percentage on Ghareh Aghaj Watershed as well as selecting proper vegetation indices for vegetation cover procurement. Various preprocessing, including image rectification was applied with geo-referencing of the image to a registered image with RMSE of 0.5 pixel. The atmospheric and topographic corrections were applied using subtraction of dark object's method and the Lambert method accordingly. Image processing, including vegetation indices and supervised classification were employed to produce the vegetation cover map. Field data collection was started on June 2008 on 8962.25 ha and prolonged about two months. Various vegetation types were sampled using the stratified random sampling method. Sixty random sampling points were selected, and the vegetation cover percentage was estimated with estimation of checking method. Digital data and the Indices maps were used as independent data and the field data as dependent variables. The resulted models were processed on, and the resulted images were categorized in five classes. Finally, the produced maps were controlled for their accuracy. The results confirmed that the NDVI vegetation indices were significantly correlated with field cover data (P?0.01), the strongest relationships explaining relatively 78% of the variance in the field measurements (R2=0.38). Other vegetation indices were not significantly related to vegetation cover percentage of the field data. The total validity and the Kappa coefficient for this map are 68.5% and 72.4%. On these sites, the R square was exceeded to 85%. Most of the produced maps had higher accuracies with NDVI indices, and their Kappa was very high. During the growing seasons, the most rangeland products changes, belongs to class 5 and 2 in the NDVI and SAVI indices map. The outcoming results of this study prove that the ASTER data estimates the plant production very well. Through this tool, one can monitor the hay production that is very useful for resources management as well as decision making for logic rangeland utilization. Generally introduced indices, provided accurate quantitative estimation of the parameters. Therefore, it is possible to estimate cover and production as important factors for rangeland monitoring using ASTER data.

چکیده در بررسی حاضر به‌منظور ارزیابی توان ترسیب کربن در بخشی از مراتع منطقة نیمه‌خشک, سه گونه آگروپایرون (Agropyron elongatum)، استیپا (Stipa barbata) و درمنه کوهی (Artemisia aucheri) انتخاب شدند. پس از تعیین منطقة معرف و انتخاب سایت‌های مطالعاتی، نمونه‌برداری از پوشش گیاهی و خاک به روش تصادفی نظام‌مند (سیتماتیک) انجام شد. به‌طور‌مجموعً 90 پایة گیاهی و 45 نمونه خاک برداشت شد. پس از جدا‌سازی اندام‌های مختلف گیاهی در آزمایشگاه، ضریب تبدیل ترسیب کربن هر اندام گیاهی به‌صورت جداگانه با روش احتراق تعیین شد. سپس میزان ترسیب کربن گونه‌های مختلف، اندام‏های مختلف و خاک پای گونه‌ها مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار‌گرفت. نتایج نشان داد؛ میزان ترسیب کربن در سه گونة گیاهی یاد‌شده اختلاف معنی‌داری در سطح 5 درصد داشت و گونة درمنه کوهی بیشترین توان ترسیب کربن را در منطقه دارا بود. همچنین ترسیب کربن در بین اندام‌های سه‏گانه (ریشه، ساقه و برگ) گونه‌های مورد مطالعه، تفاوت معنی‌داری در سطح 5 درصد داشت. بررسی کربن ذخیره شده در خاک گونه‌های مورد مطالعه نیز نشان داد؛ خاک گونة درمنه کوهی با داشتن 445/29 تن در هکتار کربن بیشتری را نسبت به دو گونه دیگر خود ذخیره کرده است

چکیده Proper judgement on rangeland state needs appropriate sampling plan and accurately estimation of plant characteristics. Sample shape and size are critical issues in vegetation measurement. Thus, decision on appropriate quadrate shape that enables us to determine several parameters accurately and timely would increase sampling efficiency. Several criterias including accuracy, perimeter/area ratio, spent time for measurement, usability and ease of use as well as three variance and or covariance dependent criterias were used to decide on proper plot size to determine multi-variables of rangelands, i.e. different life forms composition, sand and gravels, litter and bare soil coverage. Different quadrate sizes including 1×1, 1×2, 1.4×1.4, 0.4×4, 2×2, 2.8×2.8 and 4×4m were established along a 640 m long transect within a homogeneous vegetation type. Within each quadrate, species canopy cover, litter, sand and gravel coverage in addition to spent time for measurement were estimated and recorded. Life forms composition in each plot was calculated by summing each life form species. An Analytical Hierarchical Process (AHP) was performed to find out appropriate sampling quadrate from aforementioned quadrate sizes. Moreover, 5 repeats of nested quadrates from 25×25cm to 16×16m were established to determine sampling minimal area. Efficacy of minimal area method with this multi criteria method that synchronously incorporated a number of criteria was compared. Results showed that accuracy of multi-variable estimation raises with increasing sampling quadrate size (area) until reaches a 4 square meter quadrate (2×2m) but after that more or less stabilized. Also, on a constant sample size (area), efficiency of square plots is higher than rectangles for estimation of objective variables. AHP results showed that based on accuracy, time, perimeter/area ratio, and usability and ease of application criteria a 4 square meter (i.e., 2×2m) plot is the most appropriate alternative for synchronic measurement of multi-variables. Repeated nested plots showed at least a 32×32m plot for minimal area that is not applicable in practice. We can conclude that 1) minimal area that is estimated using nested plots are not necessarily the most appropriate minimal quadrate size in heterogeneous vegetations for multi-variable measurement, and 2) by considering multi criteria and choosing the best option (alternative) from different quadrates, researcher will increase sampling efficiency.

چکیده در برنامه ریزی چرای دام از مراتع باید با توجه به اختلاف در وزن زنده و احتیاج ها متفاوت انرژی واحد دامی، مقدار علوفه مورد نیاز را تعیین کرد. از طرف دیگر باید نیاز روزانه واحد دامی استفاده کننده از مرتع را بر اساس کمیت و کیفیت ترکیب علوفه مصرفی دام برآورد نمود. برای همین منظور بعد از انتخاب بخشی از مراتع منطقه فریدونشهر در استان اصفهان، اقدام به تیپ بندی پوشش گیاهی شد و در هر تیپ از تمامی گونه‌هایی گیاهی مورد چرای دام 500گرم علوفه در مرحله گلدهی(فصل چرا) جهت تعیین کیفیت نمونه علوفه نمونه برداری و جمع آوری شد. پروتئین خام، دیواره سلولی منهای همی سلولز (ADF) ماده خشک قابل هضم (DDM) و انرژی متابولیسمی (ME) در سه تکرار به عنوان عوامل تعیین کننده کیفیت علوفه مورد ارزیابی قرار گرفتند. نژاد دامی غالب استفاده کننده از مراتع مورد مطالعه؛ گوسفند نژاد لری است که برای تعیین وزن زنده واحد دامی آن از سه گله موجود ‌در 11 سامان عرفی با دام غالب از نژاد مورد نظر 10 میش بالغ و خشک سه ساله و 10 میش 4 ساله (ترکیب اصلی گله)، 5 راس قوچ سه ساله و 5 راس قوج 4 ساله و نهایتا 5 راس بره 6 ماهه به طور تصادفی انتخاب، علامت گذاری و در دو نوبت وزن شدند. عمل وزن کردن یک بار قبل از شروع چرا (اواسط اردیبهشت) و یک بار بعد از پایان فصل چرا (اوایل شهریور) انجام گرفت. میانگین وزن میش بالغ زنده غیرآبستن و خشک به عنوان وزن دام بالغ مد نظر قرار گرفت و 45 کیلو گرم متوسط وزن زنده به عنوان وزن میش بالغ این نژاد که معادل آن نسبت به واحد دامی کشور برابر 92/0 بدست آمد. نیاز غذایی در شرایط نگهداری و چرا در مرتع (70 درصد بیشتر از حالت نگهداری) با استفاده از رابطه پیشنهادی ماف محاسبه شد. مقدار انرژی متابولیسمی مورد نیاز روزانه دام بر اساس کیفیت علوفه در مرحله گلدهی حدود 09/1 کیلوگرم که با کاهش 30 درصدی کیفیت علوفه مقدارطی دوره چرا تا 58/1 کیلو گرم علوفه خشک در شبانه روز افزایش می‌یابد با توجه به تفاوت‌هایی که در ترکیب تیپ‌های گیاهی و علوفه تامین کننده انرژی متابولیسمی وجود دارد، نمی توان فقط مقادیر ثابت علوفه خشک را بدون توجه به ترکیب گیاهی مبنای محاسبه نیاز غذایی دام قرار داد.

چکیده بیش از 30 درصد از مساحت کشور ایران را مناطق کوهستانی تشکیل می‌دهد، لذا هر ساله حرکات توده ایموجب خسارت به انواع سازه‌های مهندسی، مناطق مسکونی و جنگل‌ها در پی آن ایجاد رسوب و سیلاب‌های گل‌آلودگی رودخانه‌ها می‌شود. لذا برای جلوگیری از این خسارت‌ها و تعیین حساسیت دامنه‌ها، به پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش در مناطق مختلف می‌پردازند. هدف از انجام این پژوهش، تعیین ساختار بهینه شبکه عصبی مصنوعی با تعداد عوامل ورودی مختلف برای پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لغزش در بخشی از حوزه آبخیز هراز می‌باشد. برای انجام این پژوهش ابتدا تعداد تکرار بهینه برای جلوگیری از آموزش بیش از حد شبکه با روش سعی و خطا تعیین شد. سپس تعداد نرون در لایه پنهان 14 نرون تعیین شد. در نهایت تعداد نرون در لایه ورودی از 1 تا 9 تغییر داده شد. با توجه به نتایج به‌دست آمده مشخص شد که هر چه تعداد نرون در لایه ورودی افزایش یابد کارایی شبکه برای پهنه‌بندی حساسیت زمین‌لغزش بهتر می‌شود. در این پژوهش ساختار 9 نرون در لایه ورودی، 14 نرون در لایه پنهان و 1 نرون در لایه خروجی با نسبت یادگیری 2/0 به‌عنوان ساختار بهینه انتخاب شد که ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین به‌ترتیب برابر 051/0 و 9623/0 بود. نقشه پهنه‌بندی تهیه شده با این ساختار دارای دقت 307/92 درصد بود. نتایج دیگر پژوهش نشان داد که از کل مساحت منطقه مورد مطالعه، 14/35، 73/26، 59/14، 88/9 و 63/13 درصد، به‌ترتیب در طبقه پایدار، کم خطر، خطر متوسط، خطر زیاد و خطر خیلی زیاد قرار گرفته است

چکیده حلقه‌های گیاهی با اندازه‌های مختلف توسط گونه‌هایی از تیره زنبق، گندمیان، اویارسلام و بعضی تیره‌های دیگر در مناطق نیمه‌خشک تشکیل می‌شود. مکانیسم تشکیل حلقة نوعی واکنش به خشکسالی و سازش با شرایط کمبود منابع آب است. تا‌کنون نقش این گیاهان در نفوذ آب به خاک و تاثیر توسعة این گونه‌ها در هیدرولوژی حوزه‌های آبخیز کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش نفوذ تجمعی و شدت نفوذ آب در درون حلقه‌های گیاهی دو گونة Iris songarica وScripoides holoschoenus اندازه‌گیری شد. نفوذ تجمعی و شدت نفوذ در خاک بین حلقه‌های گیاهی نیز به عنوان محدودة فاقد پوشش (شاهد) نیز اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری نفوذ‌ تجمعی و شدت نفوذ به کمک استوانه‌های زوجی انجام پذیرفت. نفوذپذیری در سه تکرار برای هر گیاه که به‌طور تصادفی انتخاب گردید ,تکرار شد. در خاک بین حلقه‌ها نیز در سه تکرار مقادیر نفوذ تجمعی و شدت نفوذ به‌دست آمد. در هر اندازه‌گیری نفوذ فاصله‌های زمانی، پنج دقیقه در نظر گرفته شد تا زمانی که نفوذ آب به خاک یا درون حلقه گیاهی ثابت گردید. در بیشتر مدل‌های برآورد عمق و حجم رواناب سطحی در حوزة آبخیز مانند نرم‌افزار HEC-HMS از معادله‌های نفوذ استفاده می‌شود. دانستن اجزاء معادله‌های نفوذ گرین-آمپت و هورتون داخل حلقة زنبق، حلقة اویارسلام و در خاک منطقة بدون پوشش، کمک می‌کند تا از داده‌های ورودی دقیق‌تر برای اجراء مدل‌های هیدرولوژی استفاده کرد. کارایی مدل‌های گرین-امپت و هورتون در برآورد نفوذ با محاسبة ضریب کارایی ناش- ساتکلیف به‌دست آمد. نتایج حاصل از آزمون t جفت شده نشان داد؛ بین شدت نفوذ آب و نفوذ تجمعی دو تیمار گونه‌های با پوشش حلقه‌ای و خاک بین حلقه‌ها اختلاف معنی‌داری وجود دارد (01/0p<). مقادیر نفوذ تجمعی پس از یک ساعت برای زنبق، اویارسلام و خاک لخت به ترتیب 8/2±5/56، 4/5±5/89 و3/1±7/42 میلی‌متر به‌دست آمده است. شدت نفوذ اشباع برای زنبق2 ±6/39، آویارسلام 7/2±54 و شاهد 4/1±6/27 میلی‌متر بر ساعت محاسبه شد. این اختلاف به علت نفوذ بیشتر آب در مرکز حلقة گونه‌های گیاهی، حاکی از اثر مثبت زیتوده ریشه و بافت‌های مرده در مرکز حلقه می‌باشد. کارایی مدل‌های گرین-امپت و هورتون در برآورد شدت نفوذپذیری در الگوی پوشش حلقه‌ای و شاهد در حد قابل قبول از نظر شاخص ناش ساتکلیف قرار دارد.

چکیده خشکسالی هیدرولوژیک به‌منظور نمایش کاهش جریان‌های سطحی و افت سطح مخازن آب زیرزمینی، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها به کار می‌رود. شاخص جریان پایه به‌عنوان یکی از شاخص‌های جریان کمینه به صورت نسبت حجم جریان پایه به حجم جریان کل تعریف و به عنوان شاخصی از خشکسالی هیدرولوژیک توانایی حوزة آبخیز را در ذخیره و رهاسازی منابع آب در دوره‌های خشکسالی بررسی می‌نماید. هدف از این بررسی تعیین مقادیر شاخص جریان پایه و بررسی کارایی آن در تعیین نوع رژیم جریان و تحلیل منطقه‌ای خشکسالی هیدرولوژیک در حوزة آبخیز سفیدرود می‌باشد. به این منظور ابتدا سه منطقة همگن خشکسالی هیدرولوژیک بر پایه سطح آستانه و تحلیل خوشه‌ای تعیین شد. سپس شاخص جریان پایه در مقیاس روزانه با استفاده از داده‌های روزانه دبی در 28 ایستگاه هیدرومتری مناطق همگن محاسبه شد. نتایج نشان داد میانگین منطقه‌ای شاخص جریان پایه سالانه, با میزان 65/0 با مقدار انحراف معیار 19/0 در دوره آماری بلندمدت ثابت می‌باشد. محدودة شاخص جریان پایه 86/0-17/0 می‌باشد و بر پایه صدک‌های 25، 50 و 75 رژیم جریان رودخانه‌ها به چهار طبقه تقسیم‌بندی شد که بیش از 50 درصد حوزه‌های آبخیز منطقة مورد مطالعه دارای رژیم کم پایدار و ناپایدار است. بدین ترتیب تامین جریان آب رودخانه در دوره‌های خشکسالی با مشکل مواجه است. نتایج این بررسی می‌تواند در ارزیابی تغذیة آب زیرزمینی، سیستم‌های تامین آب، ‌مدیریت آبیاری، پایش خشکسالی هیدرولوژیک و ارایة مدل‌های منطقه‌ای در برآورد ذخیرة منابع آب در مناطق فاقد آمار مورد استفاده قرار گیرد.