برآورد میزان پتانسیل ترسیب کربن در مزارع سویا با استفاده از شاخص های گیاهی سنجش از دور (مطالعه موردی شهرستان گرگان، استان گلستان)

 نگرانی های ناشی از مقدار کربن وارد شده به جو و اثرات آن روی اقلیم، روز به روز در حال افزایش است. در رویکرد جدید مدیریت بوم نظام های کشاورزی، خدمت ترسیب کربن بجای انتشار کربن در حال جایگزین شدن است. از این رو، تهیه اطلاعات دقیق از توزیع مکانی میزان زیست توده و پتانسیل ترسیب کربن کشت بوم ها، یک عامل ضروری است. بنابراین، هدف از این پژوهش، استفاده از شاخص های گیاهی سنجش از دور، برای برآورد میزان پتانسیل ترسیب کربن در زیست توده گیاهی سویا (Glycine max L.) در زمین های زراعی شهرستان گرگان بود.

این مطالعه در کشت بوم های سویای شهرستان گرگان واقع در استان گلستان در سال زراعی 1396-1395 انجام شد. به منظور انجام این مطالعه، از تصاویر ماهواره سنتینل 2 تاریخ 17/9/2017 استفاده شد. با استفاده از 250 نقطه کنترل زمینی، دقت تصاویر بعد از انجام تصحیحات هندسی و رادیومتری مورد بررسی قرار گرفت. در بخش مزرعه ای از 150 مزرعه نمونه های گیاهی در مرحله حداکثر رشد رویشی گیاه سویا به صورت تصادفی با استفاده از کوادرات 5/0 × 5/0 تهیه و به آزمایشگاه تحقیقات زراعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان منتقل گردید. سپس وزن خشک نمونه های گیاهی محاسبه و با استفاده از روش احتراق میزان کربن موجود در زیست توده هوایی تعیین شد. برای تهیه نقشه سطح زیر کشت سویا، از طبقه بندی نظارت شده با استفاده از الگوریتم حداکثر و حداقل احتمال اطمینان استفاده گردید. دقت این طبقه بندی با واقعیت زمینی بر اساس مقدار صحت کلی و ضریب کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه شاخص های گیاهی شاخص نرمال شده اختلاف پوشش گیاهی ((NDVI، شاخص پوشش گیاهی تفاضلی (DVI)، نسبت شاخص پوشش گیاهی (RVI) و شاخص پوشش گیاهی با اصلاح انعکاس خاک (SAVI) محاسبه شد. سپس رابطه رگرسیونی بین شاخص های گیاهی و میزان زیست توده و پتانسیل ترسیب کربن در نرم افزار SPSS 16، برقرار شد. بعد از انتخاب برترین شاخص گیاهی، در گام بعدی نقشه های زیست توده گیاهی و میزان پتانسیل ترسیب کربن با استفاده از نرم افزار 10.6 Arc GIS تهیه شد. سپس با استفاده از روش های گروه بندی، میزان زیست توده و میزان پتانسیل ترسیب کربن در چهار طبقه تفکیک گردید.

در این مطالعه سطح زیرکشت سویا در شهرستان گرگان 71/12333 هکتار برآورد گردید. نتایج نشان داد که مقدار ضریب صحت کلی در روش طبقه بندی حداقل فاصله از میانگین، 87 درصد و در روش حداکثر احتمال 92 درصد و مقدار ضریب کاپا نیز به ترتیب برابر با 79/0 و 93/0 بدست آمد. براساس تجزیه رگرسیونی، شاخص DVI برای تهیه نقشه زیست توده و پتانسیل ترسیب کربن بخاطر داشتن بیشترین ضریب تبیین (86/0) و کمترین مقدار RMSE انتخاب شد. براساس نتایج، بیشترین مقدار پتانسیل ترسیب کربن از 78/1924 تا 18/2526 کیلوگرم در هکتار، در نواحی مرکزی و شرقی شهرستان، به دست آمد و کمترین مقدار آن از 43/919 تا 83/1313 کیلوگرم در هکتار در نواحی غرب و جنوب غربی شهرستان مشاهده شد.

در این آزمایش شاخص DVI توانست برآورد بهتری از پتانسیل ترسیب کربن در مزارع سویا نشان دهد. با توجه به داشتن دقت بالا، سهولت و کم هزینه بودن فناوری سنجش از دور از جمله محاسبه شاخص های گیاهی، می توان از این فناوری برای تخمین زیست توده و برآورد پتانسیل کربن گیاهان زراعی در کشت بوم ها استفاده نمود.