بررسی تغییرات میزان کربن آلی خاک در دو منطقه بحرانی و آسیب پذیر مراتع دشت قهاوند با استفاده از سنجش از دور و GIS

عطائیان, بهناز; شجاعی فر, شاهرخ; زندیه, وحید; هاشمی, سهیلا‌السادات

بررسی تغییرات میزان کربن آلی خاک در دو منطقه بحرانی و آسیب پذیر مراتع دشت قهاوند با استفاده از سنجش از دور و GIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر

² دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد مرتعداری، دانشگاه ملایر

³ باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد ملایر، دانشگاه آزاد اسلامی، ملایر، ایران

⁴ استادیار دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر

چکیده

کربن آلی منبع اصلی مواد آلی خاک و شاخص کیفیت خاک در اکوسیستمهای طبیعی است. بنابراین پایش ذخایر کربن آلی خاک در شرایط مختلف برای مطالعه چرخه جهانی کربن ضروری به نظر میرسد. مطالعه حاضر به منظور بررسی میزان کربن آلی خاک در دو منطقه بحرانی و آسیب‌پذیر از دشت قهاوند که دارای اکوسیستم مرتعی بوده و در دهههای گذشته بیابان‌زایی گستردهای را شاهد بوده است، انجام شد. نمونهبرداری خاک سطحی تا عمق 20 سانتی‌متر در 63 نقطه به صورت تصادفی در دو منطقه بحرانی و آسیب‌پذیر انجام شد. بررسی تغییرات کربن آلی خاک در دو منطقه نشان داد که تفاوت معنیداری در سطح یک درصد بین دو منطقه آسیبپذیر و بحرانی وجود دارد. همچنین میزان کربن آلی خاک حاصل از نمونه ها با نتایج حاصل از شاخصهای طیفی تصویر ماهواره لندست 8 مقایسه شد. سپس، تعداد نه شاخص مختلف پوشش گیاهی و روشنایی شامل NDVI، RVI، SAVI، MSAVI، TSAVI، OSAVI، WDVI، NDBI و BI مربوط به 63 نقطه نمونه‌گیری زمینی بر اساس تصویر ماهوارهای اردیبهشت ماه سال 1395 محاسبه شد. شاخصهای ماهوارهای NDVI، RVI، SAVI، MSAVI، TSAVI، OSAVI، NDBI و BI همبستگی پیرسون نسبتاً خوبی با میزان کربن آلی خاک به ترتیب با R² به ارزش 0/41، 0/38، 0/38، 0/41، 0/40، 0/39، 0/44- و 0/48 از خود نشان دادند. این نتایج نشاندهنده امکان استفاده از شاخصهای طیفی تصویر ماهوارهای لندست 8 جهت بررسی و مطالعه ذخایر کربن آلی خاک در دشت قهاوند است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of soil organic carbon changes in two critical and vulnerable areas of Qahavand plain rangelands using remote sensing and GIS

نویسندگان [English]

Behnaz Attaeian ¹
Shahrokh Shojaeefar ²
Vahid Zandieh ³
Soheila S. Hashemi ⁴

¹ Assis. Prof. College of Natural Resources and Environments, Malayer University

² MSc. Graduated of Rangeland Sciences, Malayer University

³ Young Researchers and Elite Club, Malayer Branch, Islamic Azad University, Malayer, Iran

⁴ Assis. Prof. College of Agriculture, Malayer University

چکیده [English]

Organic carbon is a major source of soil organic matter and an indicator of soil quality in natural ecosystems. Therefore, monitoring soil organic carbon reservoirs under different circumstances seems necessary to understand the global C cycles. The present study was aimed to evaluate soil organic carbon content in two critical and vulnerable sites of the Qahavand rangeland ecosystem which has experienced extensive desertification in the last decades. The soil sampling from 20 cm was done at 63 points at random locations in two critical and vulnerable sites. Then, 9 different indices of vegetation and light Including NDVI, RVI, SAVI, MSAVI, TSAVI, OSAVI, WDVI, NDBI and BI related to 63 sampling point was calculated based on satellite images. Furthermore, the NDVI, RVI, SAVI, MSAVI, TSAVI, OSAVI, NDBI and BI indices showed a relatively good Pearson correlation with soil organic carbon content with the R² values of 0.41, 0.38, 0.38, 0.41, 0.40, 0.39, -0.44 and 0.48. These results represent the possibility of using Landsat 8 satellite image indices to monitor soil organic carbon reservoirs in the Qahavand plain.

کلیدواژه‌ها [English]

Spectral indices
Soil organic carbon
LANDSAT 8
Qahavand plain

مراجع

1. احمدی، م. و م. نارنگیفرد. 1394. برآورد کیفیت و آشکارسازی تغییرات پهنههای جنگلی با استفاده از تصاویر ماهوارهای (مطالعة موردی: شهرستان رستم، فارس). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 6(3): 87-100.

2. احمدیان، م.، م. پاکپرور و د. عاشورلو. ١٣89‏. بررسی تغییرات شوری خاک به کمک پردازش رقومی اطلاعات ماهواره لندست در دشت قهاوند (استان همدان). پژوهشهای خاک (علوم خاک و آب)، 24(2‏): 179-191.

3. درویشزاده، ر.، ع. ا. متکان، ا. حسینی اصل و م. ابراهیمی خوسفی. 1391‏. تخمین درصد پوشش گیاهی منطقه خشک ایران مرکزی با استفاده از تصاویر ماهوارهای (مطالعه موردی: حوزه شیطور، بافق). خشکبوم، 2(1‏): 25-38.

4. شتایی جویباری، ش. و ا. عبدی. ١٣٨6. تهیه نقشه کاربری اراضی در مناطق کوهستانی زاگرس با استفاده از داده های سنجنده ⁺ETM (منطقه مورد مطالعه: حوزه سرخاب خرمآباد لرستان). علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 14(1): 50-60.

5. شکلآبادی، م.، ح. خادمی، م. کریمیان اقبال و ف. نوربخش. 1386. تأثیر اقلیم و قرق دراز مدت بر برخی از شاخص‌های بیولوژیکی کیفیت خاک در بخشی از مراتع زاگرس مرکزی. علوم آب و خاک، 11(41): 103-116.

6. فاطمی، س. ب. و ی. رضایی. 1391‏. مبانی سنجش از دور. چاپ سوم، انتشارات آزاده. 296 صفحه.

7. قرباننیا خیبری، و.، م. م. میرسنجری و م. آرمین. 1396. پیشبینی تغییرات کاربری جنگل در حوزه آبخیز چالوس رود. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8(2): 79-91.

8. قربانینژاد، س.، م. دانشفر، ا. رحمتی، ف. فلاح، ع. حقیزاده و ن. طهماسبیپور. 1396. پتانسیل‌یابی منابع آب زیرزمینی دشت ازنا – الیگودرز با استفاده از متغیرهای محیطی و مدل نسبت فراوانی. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8(2): 62-78.

9. کاشی زنوزی، ل.، ش. بانج شفیعی و ح. سعادت. 1395. بررسی رابطه خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک با برخی از گونه‌های مرتعی. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 23(1): 150-160.

10. محقق، پ.، م. نادری و ج. محمدی. ١٣95. تعیین شاخصهای مؤثر برای ارزیابی کیفیت خاک در کاربریهای مختلف حوضه آبخیز چغاخور. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 5(3): 55-71.

11. ﻣﻬﺪوی، ع. و س. ر. فلاح ﺷﻤﺴﻲ. 1391. تهیه نقشه تغییرات سطح جنگل با استفاده از عکس‌های هوایی و تصاویر LISS-III ماهواره IRS (مطالعه موردی: شهرستان ایلام). ﻣﺠﻠﻪ ﭘﮋوﻫﺶﻫﺎی علوم و فناوری چوب و جنگل، 19(1): 77-92.

12. Abdul-Qadir A, Benni TJ. 2010. Monitoring and evaluation of soil salinity in term of spectral response using Landsat images and GIS in Mesopotamian plain/Iraq. Journal of Iraqi Desert Studies, 2: 19-32.

13. Christensen BT. 2001. Physical fractionation of soil and structural and functional complexity in organic matter turnover. European Journal of Soil Science, 52(3): 345-353.

14. Conant RT, Six J, Paustian K. 2003. Land use effects on soil carbon fractions in the southeastern United States. I. Management-intensive versus extensive grazing. Biology and Fertility of Soils, 38(6): 386-392.

15. Demattê JA, Campos RC, Alves MC, Fiorio PR, Nanni MR. 2004. Visible–NIR reflectance: a new approach on soil evaluation. Geoderma, 121(1): 95-112.

16. Jiang Q, Chen Y, Guo L, Fei T, Qi K. 2016. Estimating Soil Organic Carbon of Cropland Soil at Different Levels of Soil Moisture Using VIS-NIR Spectroscopy. Remote Sensing, 8(9): 755-771.

17. Kandeler E, Stemmer M, Klimanek E-M. 1999. Response of soil microbial biomass, urease and xylanase within particle size fractions to long-term soil management. Soil Biology and Biochemistry, 31(2): 261-273.

18. Lal R. 1997. Degradation and resilience of soils. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 352(1356): 997-1010.

19. Lorenz K, Lal R, Shipitalo M. 2008. Chemical stabilization of organic carbon pools in particle size fractions in no-till and meadow soils. Biology and Fertility of Soils, 44(8): 1043-1051.

20. Rahmati M, Neyshabouri MR, Oskouei MM, Fard AF, Ahmadi A. 2016. Soil organic carbon prediction using remotely sensed data at Lighvan watershed, Northwest of Iran. Azarian Journal of Agriculture, 3(2): 45-49.

21. Reeder J, Schuman G. 2002. Influence of livestock grazing on C sequestration in semi-arid mixed-grass and short-grass rangelands. Environmental Pollution, 116(3): 457-463.

22. Snyman Hd, Du Preez C. 2005. Rangeland degradation in a semi-arid South Africa—II: influence on soil quality. Journal of Arid Environments, 60(3): 483-507.

23. Stephens SL. 2005. Forest fire causes and extent on United States Forest Service lands. International Journal of Wildland Fire, 14(3): 213-222.

24. Walkley A, Black IA. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1): 29-38.