شبیه سازی بازتاب طیفی و تخمین کلروفیل و رطوبت برگ بنه Pistacia mutica بر اساس مدل PROSPECT4

 جنگل های زاگرس به عنوان وسیع ترین زیست بوم جنگلی ایران عمدتا از گونه های بلوط و بنه تشکیل یافته است. گونه Pistacia mutica اگر چه توانایی سازگاری با شرایط نامطلوب محیطی را دارد، اما مانند سایر گونه ها برای استقرار و رویش بهینه، نیازمند شرایط محیطی متناسب با نیاز اکولوژیکی خود است. به دلیل شرایط اقلیمی و شاخه زاد بودن، رشد قطری و ارتفاعی در این درختان بطیی است. بنابراین بررسی وضعیت کمی و کیفی جنگل از طریق اندازه گیری و پایش مشخصات کمی با نتایج دقیق همراه نخواهد بود. در مقابل بررسی ویژگی های بیوشیمیایی و بیوفیزیکی برگ و تاج پوشش این درختان می تواند روش مناسب تری برای مطالعه و پایش آن ها در اختیار قرار دهد. کلروفیل و رطوبت گیاه، پارامتر های مهمی در تعیین وضعیت فیزیولوژیکی، شرایط سلامت و تعیین وضعیت استرس درختان هستند. برآورد این پارامتر ها از داده های سنجش از دور و نزدیک سنجی با استفاده از مدل های انتقال تابشی که براساس قوانین فیزیک و نحوه تعامل امواج با درختان کار می کنند، امکان پذیر است. مدل PROSPECT برای تخمین مقدار کلروفیل، مقدار آب و ماده خشک برگ در واحد سطح براساس اندازه گیری های بازتاب طیفی ارایه شده است. در سال های اخیر آتش سوزی، آفات و بیماری ها تغییرات آب و هوایی و خشکسالی به تدریج رشد و کیفیت این گونه را تحت تاثیر قرار داده است. از آنجا که اولین نشانه های تنش در درختان، در برگ آن ها ظاهر می شود، از این رو در این تحقیق ضرورت بررسی وضعیت کمی و کیفی این گونه بر اساس پارامترهای بیوشیمیایی برگ آن از طریق روش های غیر مخرب نزدیک سنجی مطرح شد.

20 درخت بنه به طور تصادفی در جنگل کود سیاه بخش فلارد استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شدند و میزان پارامتر های کلروفیل، مقدار آب معادل و مقدار ماده خشک برگ در آزمایشگاه محاسبه شد. بازتاب طیفی نمونه برگ ها به وسیله طیف سنج SVC HR-1024 اندازه گیری شد. اطلاعات حاصل از داده های طیف سنجی و مقادیر پارامتر های بیوفیزیکی و بیوشیمیایی برگ در جعبه ابزار ARTMO وارد شد. سپس از مدل انتقال تابشی PROSPECT4 برای شبیه سازی بازتاب طیفی و تخمین رطوبت و کلروفیل برگ گونه Pistacia mutica استفاده شد. از ترکیب شبیه سازی ها با رگرسیون حداقل مربعات بخشی، عملکرد مدل PROSPECT4 در تخمین میزان کلروفیل و رطوبت برگ این گونه ارزیابی شد.

به منظور ارزیابی مدل در تخمین میزان کلروفیل و رطوبت برگ از شاخص های R2 و RMSE بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل PROSPECT4 در ترکیب با رگرسیون PLS دقت مناسبی در تخمین رطوبت (0028/0= ,RMSE73/0=R2) و کلروفیل برگ (61/2=,RMSE72/0=R2) دارد. نتایج آزمون t جفتی از شاخص های طیفی نشان داد که شاخص های ARI، ARI2، DWSI، NDWI و p550 تفاوت معنی داری بین طیف اندازه گیری شده و شبیه سازی شده نداشتند.

براساس نتایج این تحقیق، ترکیب مدل های انتقال تابشی با روش های رگرسیونی مانند PLS قدرت زیادی در پیش بینی پارامتر های گیاهی دارند. بکار گیری سایر مدل های انتقال تابشی با چندین گونه گیاهی با دامنه مقادیر بیشتری از پارامترها، همچنین تکنیک هایی مانند اطلاعات قبلی، راه حل های چندگانه و سایر روش های رگرسیونی در شبیه سازی بازتاب طیفی و تخمین پارامتر های معرف وضعیت کیفی جنگل قابلیت بررسی در جنگل های زاگرس را داشته و می تواند در سطوح گسترده از طریق داده های ماهواره ای بررسی شود.