فهرست مطالب

مدیریت بیابان - پیاپی 21 (بهار 1401)

مجله مدیریت بیابان
پیاپی 21 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/24
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فرهاد ذوالفقاری*، وحیده عبداللهی صفحات 1-14
    پوشش گیاهی یکی از مهمترین مولفه های کلیدی در مناطق خشک برای کاهش تاثیر فرسایش و شناخت شدت بیابان زایی به حساب می آید. کاهش پوشش گیاهی منجر به افزایش سپیدایی (آلبدوی) سطحی می شود. تهیه نقشه شدت بیابان زایی در سریع ترین زمان و کمترین هزینه یکی از دغدغه های دولت ها برای شناخت سریع مناطق بحرانی و تخریب شده می باشد. در پژوهش حاضر برای شناسایی بهترین شاخص پوشش گیاهی برای تهیه نقشه شدت بیابان زایی در منطقه خشک سیستان از داده های MSIL-1C ماهواره سنتینل 2 استفاده شده است. برای این هدف رابطه بین میزان سپیدایی سطح زمین و هر یک از شاخص های مختلف پوشش گیاهی از جمله NDVI، RVI، DVI، PVI، SAVI و TSAVI مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از تعیین رابطه رگرسیون خطی بین سپیدایی و هریک از شاخص های مذکور رابطه شدت بیابان زایی مربوطه استخراج و نقشه شدت بیابان زایی منطقه مورد بررسی در پنج کلاس طبقه بندی گردید. نتایج نشان داد که در منطقه مورد مطالعه قوی ترین رابطه بین دو شاخص Albedo و NDVI وجود دارد به طوری که ضریب همبستگی برابر با 0.63 بود. کمترین میزان همبستگی بین دو شاخص سپیدایی و PVI  به مقدار 0.372 بدست آمد. بر اساس پژوهش حاضر بهترین شاخص پوشش گیاهی از بین شاخص های مورد ارزیابی برای تهیه نقشه های شدت بیابان زایی در منطقه سیستان شاخص NDVI بود. بر اساس این شاخص 20.3% منطقه در کلاس شدید و 32.92% منطقه در کلاس متوسط بیابان زایی طبقه بندی گردید.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، طبقه بندی، سپیدایی، سیستان، شاخص پوشش گیاهی
  • هادی زارع پور، عباسعلی ولی*، حمید قربانی، سید جواد ساداتی نژاد، سید حسن علوی نیا صفحات 15-36
    خشکسالی هواشناسی رخدادی طبیعی، پیچیده ومخرب است که در کل کره زمین مشاهده می شود. پیش بینی وقوع و شدت خشکسالی می تواند در مدیریت بحران آب و خسارت ناشی از آن موثر باشد. هدف از پژوهش حاضر انتخاب مناسب ترین مدل، از بین مدل های آماری و هوش مصنوعی برای پیش بینی خشکسالی در ایستگاه همدیدی اصفهان در دوره آماری 1990 تا 2020، با استفاده از شاخص معیار استاندارد (ZSI) می باشد. در این مطالعه قابلیت و کارآیی مدل خطی تصادفی SARIMA و سه مدل پیشرفته ماشین یادگیری؛ شبکه عصبی مصنوعی پیش خور (FNNs)، پرسپترون چندلایه (MLP)، ماشین های یادگیری افراطی (ELM)، بر اساس معیار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین مجذور خطای مطلق (MASE) و میانگین قدر مطلق خطاها (MAE) مورد ارزیابی قرار گرفت، نتایج نشان داد که از بین انبوه مدل های ساخته شده مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش خور (FNN) با مقادیر RMSE برابر 0.33، MASE برابر 0.02 و MAE برابر 0.22 بهترین مدل پیش بینی است. با استفاده از مدل برتر، بارش 60 ماه آینده ایستگاه همدیدی اصفهان از سال 2021 تا سال 2025 پیش بینی شد. سپس، شدت خشکسالی داده های بارش پیش بینی شده بر اساس شاخص خشکسالی ZSI در مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 12، 18 و 24 ماهه محاسبه شد. نتایج ارزیابی شدت خشکسالی های پیش بینی شده نشان داد، در مقیاس های زمانی 3 و 6 ماهه در سال های 2021 و 2023 و در مقیاس های زمانی 9 و 18 ماهه در سال 2024 خشکسالی شدید، خشکسالی متوسط در همه مقیاس های زمانی در سال 2024 و خشکسالی ضعیف در مقیاس های زمانی 3 ، 6 و 24 ماهه در سال های 2024 و 2025 اتفاق خواهد افتاد. در مجموع نتایج نشان داد که استفاده از مدل شبکه عصبی پیش خور دارای کارآیی  بیشتری است. از آن جا که پیش بینی انجام شده در همه مقیاس های زمانی می تواند خشکسالی را با وضوح بیشتری آشکار کند، این پیش بینی به نوبه خود برای تسهیل در توسعه راهبردهای مدیریت منابع آب موثر است.
    کلیدواژگان: شاخص معیار استاندارد، مدل ساریما، شبکه عصبی مصنوعی پیش خور، پرسپترون چندلایه، ماشین های یادگیری افراطی
  • ابوالفضل توسلی* صفحات 37-52
    کمبود آب یکی از عوامل محدود کننده کشاورزی در نواحی خشک و بیابانی کشور است. کشت گیاهان متحمل به خشکی نظیر گلرنگ (.Carthamus tinctorius L) و به کارگیری روش هایی مانند بهره گیری از متانول برای افزایش مقاومت به خشکی این گیاهان راه حل مناسبی برای توسعه کشاورزی در این مناطق است. بدین منظور آزمایشی به صورت کرت های خردشده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1399-1398 در شهرستان ایرانشهر به اجرا درآمد. فاکتور اصلی شامل تیمارهای تنش در سه سطح بدون تنش، تنش ملایم و تنش شدید بود؛ فاکتور فرعی نیز از چهار سطح متانول شامل بدون محلول پاشی به عنوان شاهد و محلول پاشی 10، 20 و 30% حجمی متانول تشکیل شد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدارهای صفت های مورد بررسی از تیمار بدون تنش و محلول پاشی 30% حجمی متانول به دست آمد. البته برای صفت های وزن هزار دانه، عملکرد دانه و روغن بین محلول پاشی 30 و 20% حجمی متانول تفاوت آماری معنی داری مشاهده نشد. همچنین برای تمامی صفت های مورد بررسی بین تیمار بدون تنش و عدم استفاده از متانول یا شاهد، با تیمار تنش ملایم و محلول پاشی 30% حجمی متانول تفاوت آماری معنی داری ملاحظه نشد. کمترین مقدار صفت های مورد بررسی نیز از تیمار تنش شدید و بدون محلول پاشی حاصل شد.
    کلیدواژگان: بلوچستان، تنش خشکی، عملکرد، گیاه روغنی
  • وحید عظیمی، حسین پیری صحراگرد*، پیمان کرمی، مرتضی صابری صفحات 53-66
    پژوهش حاضر با هدف شناخت نیاز های محیطی گونه Prosopis farcta (L.) و تهیه نقشه پراکنش بالقوه آن با بهره گیری از روش های درخت طبقه بندی و رگرسیون، جنگل تصادفی و مدل تجمعی تعمیم یافته در مراتع حاشیه رودخانه نیاتک منطقه سیستان انجام شد. برای این منظور، داده های حضور گونه طی بازدید میدانی و اطلاعات عوامل محیطی با استفاده از نمونه برداری میدانی و مدل رقومی ارتفاع تهیه شد. در آغاز مدل سازی رویشگاه با بهره گیری از مدل دامنه اجرا و نقشه پیش بینی حاصل از این روش برای تهیه نقاط شبه عدم حضور استفاده شد. مدل سازی پراکنش گونه با روش های جنگل تصادفی، درخت طبقه بندی و رگرسیون و روش تجمعی تعمیم یافته انجام شد. ارزیابی دقت مدل های با معیار سطح زیر منحنی انجام شد. نتایج نشان داد که مدل جنگل تصادفی با مقدار سطح زیر منحنی 0.98 دارای بیشترین دقت پیش بینی است. پس از این روش، به ترتیب مدل های جمعی تعمیم یافته و درخت طبقه بندی و رگرسیون قرارگرفت. بیشترین و کمترین مقدار تطابق با شاخص کاپا به ترتیب مقدار 0.75 و 0.43 به مدل جنگل تصادفی و مدل جمعی تعمیم یافته اختصاص دارد. نتایج بررسی اهمیت متغیرها نشان داد که در مقیاس مورد بررسی، عوامل مرتبط با خاک و فاصله از رودخانه در مقایسه با دیگر عوامل، تاثیر بیشتری در پراکنش گونه مذکور دارند، به نحوی که در تمامی مدل های مورد استفاده متغیرهای درجه اسیدیته و هدایت الکتریکی به عنوان متغیرهای مهم تر شناسایی شد. در مجموع، با توجه به اینکه قسمت های مرکز و حاشیه رودخانه نیاتک دارای بیشترین مطلوبیت برای انتشار گونه کهورک هستند، پیشنهاد می گردد طرح های توسعه رویشگاه های گونه Prosopis farcta در این مناطق برنامه ریزی شود.
    کلیدواژگان: جنگل تصادفی، حد آستانه، فاصله از رودخانه، مدل سازی پراکنش، ویژگی های خاک
  • سارا میر احمدی، عباس احمدی*، سید زین العابدین حسینی، نورالله عبدی، حمید ترنج زر صفحات 67-76

    هدف از مطالعه حاضر، بررسی صفات فیزیولوژیکی و فنولوژیکی و تعیین روابط بین عناصر موجود گیاه مریم گلی بیابانی .Salvia eremophila Boiss به عنوان یک گونه مرتعی بومی و دارویی در سه رویشگاه مرتعی استان یزد می باشد. بدین منظور در سه رویشگاه دامگاهان، تنگ چنار و قوام آباد و در سه ایستگاه مختلف، میزان عناصر غذایی شامل قند محلول، میزان کلروفیل، کاروتنویید و پرولین موجود در اندام هوایی گیاه مریم گلی بیابانی در دو مرحله فنولوژیکی گلدهی و بذر دهی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه برداری از گیاهان به روش تصادفی- سیستماتیک و با استفاده از پلات های یک متر مربعی در طول ترانسکت های 50 متری انجام گرفت. همچنین پس از بازدیدهای منظم میدانی، دیاگرام مراحل رشد فنولوژیکی مریم گلی بیابانی در محدوه مورد مطالعه ترسیم گردید. داده ها پس از جمع آوری و در سطح خطای 5% تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که اثر متقابل مرحله فنولوژیکی، منطقه و ایستگاه اثر معنی داری بر روی متغیرهای مورد بررسی (0.05>p) داشت. بدین صورت که ایستگاه شماره 1 تنگ چنار در مرحله گلدهی از نظر میزان کلروفیل a، b بالاتر از سایر ایستگاه ها و مناطق مورد بررسی بوده و تفاوت معنی داری با آنها داشت. ایستگاه شماره 1 تنگ چنار در مرحله گلدهی و ایستگاه شماره 3 دامگاهان در مرحله بذر دهی، بشترین میزان کاروتنویید را دارا بودند. همچنین میزان پرولین در مناطق مختلف، مراحل فنولوژیکی و ایستگاه های سه گانه، تفاوت معنی داری نشان داد. ایستگاه شماره 2 منطقه دامگاهان در زمان گلدهی بیشترین میزان پرولین را دارا بود. از نظر میزان قند محلول نیز اختلاف بین ایستگاه ها و مرحله فنولوژیکی (به غیر از مرحله گلدهی)، معنی دار بود. در مجموع، به دلیل تشابه شرایط اقلیمی ایستگاه های مورد بررسی در هر منطقه و نیز تیپ مرتع و ارتفاع از سطح دریا، این موضوع می تواند بر بروز تغییرات اندک در عناصر غذایی گیاه موثر باشد.

    کلیدواژگان: مراتع خشک، قند محلول، پرولین، کلروفیل، کاروتنوئید
  • محمد منصورمقدم، نگار نقی پور، ایمان روستا*، حمیدرضا غفاریان مالمیری صفحات 77-98

    گرد و غبار به عنوان مهمترین رکن آلودگی هوا است که در سا ل های اخیر غلظت آن در مناطق مختلف افزایش یافته است. پژوهش حاضر، با استفاده از سامانه گوگل ارث انجین و داده های ماهواره ای مودیس با قدرت تفکیک زمانی 8 روزه و قدرت تفکیک مکانی 1km و 250m و همچنین روش های آماری از جمله همبستگی و هموارسازی نمایی سه گانه، به پایش و پیش بینی تغییرات مکانی و زمانی گرد و غبار معلق در جو استان قزوین پرداخت. بدین منظور، با استفاده از تصاویر شاخص عمق اپتیکی آیروسل (AOD)، شاخص بهینه پوشش گیاهی (EVI) و شاخص تغییرات جزیره حرارتی (HI) مودیس و تهیه نقشه های پایش زمانی و مکانی آنها در طول دوره آماری 1394-1399 و پیش بینی روند آن تا 1409، ارتباط این عوامل با یکدیگر بررسی شد. نتایج پژوهش حاضر نشان دهنده افزایش میزان گرد و غبار معلق در جو در استان قزوین از 0.461 در سال 1394 به 0.603 در سال 1396 بود. این میزان، سپس در یک روند کاهشی به 0.493 در سال 1397 رسیده بود که مجددا به 0.575 در سال 1398 افزایش یافت. میزان گرد و غبار معلق در جو سپس با کاهشی اندک به 0.536 در سال 1399 رسید. نتایج بیانگر ارتباط منفی بارندگی، رطوبت نسبی و پوشش گیاهی و ارتباط مثبت سرعت باد، تعداد روزهای یخبندان، دما، تغییرات جزیره حرارتی و ساعات آفتابی با مقادیر AOD بود. پژوهش حاضر با بررسی تغییرات غلظت گرد و غبار معلق در جو در دو کلاس پرخطر و کم خطر و پیش بینی آن، افزایش کلاس پرخطر برای این استان را برای سال 1409 پیش بینی کرد. نتایج پژوهش حاضر به تصمیم گیران و برنامه ریزان کمک می کند تا با مدیریت پوشش گیاهی و برنامه ریزی در جهت کاهش جزایر حرارتی شهرها و همچنین برنامه های مدیریت بارش و رطوبت سطح شهرها به کاهش آلودگی های ناشی از گرد و غبار معلق در جو در شهرها کمک کنند.

    کلیدواژگان: شاخص عمق اپتیکی آئروسول، پوشش گیاهی بهبود یافته، جزیره حرارتی، مودیس، هموارسازی نمایی سه گانه
|
  • Farhad Zolfaghari *, Vahideh Abdollahi Pages 1-14
    Vegetation is one of the most important key components in arid regions for reducing of the effects of erosion and determining the severity of desertification. Decrease in vegetation leads to increase in surface albedo. Accessing and preparing desertification intensity map at the fastest possible time and at the lowest cost is one of the concerns of governments. In the present study, in order to identify the best vegetation index for preparing the desertification intensity map, MSIL-1C data of Sentinel 2 satellite in the arid region of Sistan has been used. For this purpose, the relationship between surface albedo and each of the different vegetation indices of the NDVI, RVI, DVI, PVI, SAVI and TSAVI were conducted. After determining the linear regression equation between the albedo and each of the mentioned indices, the relevant desertification intensity equation was calculated and the desertification intensity map of the studied area at 5 classes was prepared based on albedo and each of the mentioned indices. The results showed the strongest relationship in the study area was between albedo and NDVI, with a correlation coefficient of 0.63, and the lowest correlation of 0.37 was between the albedo and PVI indices. Based on the present study among the indices studied, the NDVI is the best for the preparation of maps of desertification intensity in the arid region of Sistan. Based on this index, 20.3% of the region was classified as severe and 32.9% of the region grouped into the moderate desertification class.
    Keywords: Classification, Remote Sensing, Sentinel 2, NDVI, Albedo
  • Hadi Zarepour, Abbasali Vali *, Hamid Ghorbani, Sadatinejad Seyed Javad, Seyed Hassan Alavinia Pages 15-36
    Meteorological drought is a complex natural disaster that occurs everywhere in the world. Predicting the occurrence and severity of drought can be effective in managing water crises and their impacts. The purpose of the current study is to select the most appropriate model from statistical models and artificial intelligence (artificial neural networks) to predict drought in Isfahan synoptic station during the span period of 1990-1920 using the Z-Score index (ZSI). In this study, the capability and efficiency of the SARIMA stochastic linear model and three advanced learning machine models of the Feedforward Neural Networks (FNNs), Multi-layer Perceptron (MLP), and Extreme Learning Machines (ELM) were evaluated based on Root Mean Squared Error (RMSE), Mean Absolute Square Error (MASE) and Mean Absolute Error (MAE). The results showed that among the many models made, the Feedforward Neural Networks (FNNs) model with RMSE of 0.33, MASE of 0.02, and MAE of 0.22 were selected as the best model. Using the superior model, precipitation for the period of 2025-2021 of Isfahan synoptic station was predicted, then based on the ZSI drought index, drought intensity of forecast precipitation data in 3, 6, 9, 12-month time scales, 18, and 24 months was calculated. The results of drought severity predicting showed that severe drought in 3 and 6 month time scales in 2021 and 2023 and in 9 and 18 month time scales in 2024, moderate drought in all time scales in 2024, and weak droughts occurred at the 3, 6, and 24-month time scales in 2024 and 2025, respectively. Overall, the results showed that the use of feed neural network model was more efficient. Since predicting drought at all time scales can reveals drought more accurately, this predicting in turn to facilitate the development of water resources management strategies for management of drought is effective.
    Keywords: Extreme Learning Machines (ELM) Model, Feedforward Neural Networks (FNNs) Model, Multi-layer Perceptron (MLP) Model, SARIMA Mode, Z-score index (ZSI)
  • Abolfazl Tavassoli * Pages 37-52
    TWater deficit is considered as one of the limited factors in agriculture in the arid and desert regions of the country. The cultivation of drought tolerant plants such as safflower (Carthamus tinctorius L.) and using methanol to increase the drought resistance of these plants is an appropriate solution for agricultural development in these regions. For this purpose, an experiment was carried out in the design of split plots in a randomized complete block with three replications in the growing season of 2019-2020 in Iranshahr. Experimental treatments were consisted of three drought stress levels including no stress, moderate stress and severe stress, as the main plots, and the four methanol levels including no use, using 10, 20 and 30% volume of methanol as sub plots. The results showed that the highest values of the studied traits were obtained from no stress treatment and foliar application of 30% volume of methanol. However, for the 1000 grain weight, grain and oil yield, there were no statistically significant differences between 30 and 20% by volume of methanol.  For all the studied traits, there was no statistically significant difference between the absence of stress treatment and the absence of methanol use, with moderate stress treatment and foliar application of 30% methanol volume. The lowest values of the traits studied were achieved by severe stress treatment without foliar application.
    Keywords: Balochistan, Drought stress, Yield, Oil Plant
  • Vahid Azimi, Hossein Piri Sahragard *, Peyman Karami, Morteza Saberi Pages 53-66
    The present study aimed at preparing the potential distribution map and identifiying the environmental requirement of Prosopis farcta L. using tree-based and regression methods in the marginal rangeland of Niatak river in Sistan region. For this purpose, species presence data was recorded randomly. Environmental variables were prepared using field sampling and digital elevation model. In order to achieve the pseudo-absence points, first habitat modeling was performed using the domain model, then pseudo-absence points were prepared using the prediction map obtained from this method. Species distribution modelling was conducted using random forest (RF), classification and regression trees (CART) and generalized additive model (GAM). The accuracy of the models used was evaluated using the area under curve criterion. Result showed that the RF with area under curve 0.98 has the highest accuracy. Generalized additive models and classification and regression trees were ranked after RF. The highest and lowest values of kappa index were assigned to the RF with 0.75, and GAM with 0.43 Kappa value. Accordingly, the RF model is the most accurate model in predicting the potential habitat distribution. Analysis of the variable’s importance showed that in the studied scale, edafic factors and distance from the river have greater effect on species distribution than other factors. So that, in all models used, acidity and electrical conductivity were identified as the most important variables. In general, it is suggested that habitat development plans for Prosopis farcta should be planned in the central and marginal parts of the Niatek river due to better suitability of these regions for species distribution.
    Keywords: Distribution modeling, threshold, Random Forest, Soil properties, Distance from the river
  • Sara Mirahmadi, Abbas Ahmadi *, Seyyed Zeynalabedin Hoseyni, Noorullah Abdi, Hamid Toranjzar Pages 67-76

    The purpose of current study was to study the physiological and phonological traits of Salivia eremophila Boiss. As a native and medicinal species in three rangeland sites in Yazd province (Iran). For this perpose three ares (Damaghan, Tange-Chenar and Ghavam Abad) and three sites in each area, were investigated in terms of Soulobe carbohydrates, Proline, Chlorophyll and Carotenoids in aerial parts of Salivia eremophila in two phonological stages: Flowering and seeding. Plant sampling was done based on randomized-systematic method in 1M2 plots, along with 50 m2 transects. Also, phenolocical diagram of Salivia eremophila was figured based on consecutive field investigations. Data were analyzed at level of 5%. The results showed that there are significant differences in interaction effects among phonological stage, site and area. site No.1 of Tange-Chenar had significant difference in Chlorophyll (a & b) with the other sites (p<0.05). As for Carotenoids, There were significant difference between sites and areas, in which site No.3 of Damgahan in seeding stage, and site No.1 of Tange-Chenar had the higher rates. Also, the rate of Proline in site No.1 of Damgahan (in flowering stage) was higher than the other sites and areas and it showed significant difference. The amount of Soulobe carbohydrates had significant difference in sites and phonological stages in general (except flowering stage). In overall, the climatic conditions of the sites of studied areas are almost similar in terms of annual rainfall, as well as rangelans type and altitude, and this can affect the occurrence of low changes in plant nutrients

    Keywords: Arid rangelands, Soulobe carbohydrates, Proline, Chlorophyll, Carotenoid
  • Mohammad Mansourmoghaddam, Negar Naghipur, Iman Rousta *, HamidReza Ghaffarian Pages 77-98

    Dust, the main pillar of air pollution, has always been an important subject of study on several levels. Over the last few years, it has become increasingly concentrated in various regions. The present study, which uses Google Earth engine system and MODIS satellite data with 8-day temporal resolution and spatial resolution of 1km and 250m, as well as statistical methods such as correlation and averaging of Triple Exponential Smoothing (TES), to monitor and predict spatial and temporal changes of airborne dust in Qazvin province. For this purpose, using Aerosol Optical Depth Index (AOD) images, Optimal Vegetation Index (EVI) and Modis Heat Island (HI) change index, and preparing their temporal and spatial monitoring maps during the statistical period 2015-2020 and predict to 2030, the relationship between these factors was examined. The results of the present study showed an increase in the quantity of airborne dust in Qazvin province from 0.461 in 2015 to 0.603 in 2017. his rate was then reduced by 0.493 in 2018 and by 0.575 in 2019. The quantity of airborne dust, then fell slightly to 0.5366 in 2020. The results showed a negative relationship between precipitation, relative humidity and vegetation, and a positive relationship between wind speed, freezing days, temperature, variations in temperature islands and hours of sunshine with AOD. The present study also examined changes in airborne dust concentrations in two high- and low-risk classes, and predicted a high-risk class for 2030. This finding is helping policymakers and planners reduce dust pollution in cities through vegetation management and reduce the heat islands, as well as implement climate programs to manage precipitation and moisture in cities.

    Keywords: AOD index, EVI index, HI, MODIS, Triple Exponential Smoothing