بررسی ارتباط بین خشکسالی هیدرولوژیکی و پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر لندست در بخش شرقی منطقه سیستان

سارانی, منصور; هاشمی, زهره

doi:10.22111/jneh.2023.44340.1938

بررسی ارتباط بین خشکسالی هیدرولوژیکی و پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر لندست در بخش شرقی منطقه سیستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی سیستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ایران

² کارشناس پژوهشی بخش منابع طبیعی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی سیستان

10.22111/jneh.2023.44340.1938

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی رابطه تغییرات پوشش گیاهی با خشکسالی هیدرولوژیکی در بخش شرقی منطقه سیستان است. این منطقه با مساحت 875052 هکتار در شمال استان سیستان و بلوچستان، با ارتفاع متوسط 478 متر از سطح دریا قرار دارد. برای این منظور از تصاویر ماهواره‌‌ای لندست 8 به همراه پایش زمینی، از شاخص‌‌های تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی و خشکسالی جریان رودخانه، در سال‌‌های 2019 و 2021 استفاده شد. همچنین فهرست فلوریستیک منطقه موردمطالعه به روش پیمایشی و به‌‌طور تصادفی، در فصول رویشی گیاه در سال‌‌های 2019 و 2021 تهیه شد. شکل زیستی گیاهان نیز براساس رده‌‌بندی ران‌‌کیائر (1934) تعیین گردید. نتایج نشان داد میانگین شاخص شدت خشکسالی در سال‌‌های 2019 و 2021 به ترتیب 33/1 و 38/0- برآورد شد. سال 2019 در طبقه نرمال آبی و سال 2021 در طبقه خشکسالی ضعیف شناسایی شد. بررسی تغییرات شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی و شاخص خشکسالی جریان رودخانه در سال‌‌های موردنظر دارای رابطه همبستگی است. تغییرات پوشش گیاهی حاصل از خشکسالی هیدرولوژیکی، در سال 2021 رخ داده است که بیانگر متأثر بودن پوشش گیاهی از خشکسالی هیدرولوژیک است. بررسی فلور منطقه در سال 2019 نشان داد، گیاهان شامل 191 گونه گیاهی از 141 جنس و 42 تیره در منطقه پراکنش دارند که با حادث شدن شرایط خشکسالی هیدرولوژیکی در سال 2021 تعداد گونه ها به 162 گونه، 123 جنس و 34 تیره کاهش یافته است. طیف‌‌زیستی گیاهان به‌‌روش ران‌‌کیائر نشان داد که در سال 2019، 40 درصد تروفیت‌‌ها، 4/18 درصد کریپتوفیت‌‌ها، 9/17 درصد همی‌‌کریپتوفیت‌‌ها، 3/15 درصد فانروفیت‌‌ها و 4/8 درصد کامفیت‌‌ها را شامل می‌‌شود. در سال 2021 تروفیت‌‌ها به 7/34 درصد، کریپتوفیت‌‌ها به 5/9 درصد، همی‌‌کریپتوفیت‌‌ها به 4/17 درصد و کامفیت‌‌ها به 9/7 درصد کاهش یافته است اما فانروفیت نسبت به سال 2019 بدون تغییر 3/15 درصد باقی مانده است. که بیانگر مقاومت گیاهان فانروفیت به خشکسالی و کمبود آب در منطقه موردمطالعه می‌‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

اکولوژی

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the relationship between hydrological drought and vegetation using Landsat images in the eastern part of the Sistan region

نویسندگان [English]

Mansoor Sarani ¹
Zohreh Hashemi ²

¹ Assistant Professor of research, Departement of plant protection, Agricultural and natural resources research and education center of Sistan, Zabol, Iran

² Expert in research, Department of natural resources, Agricultural and natural resources research and education center of Sistan, Zabol, Iran

چکیده [English]

The aim of this study is evaluation of the relationship between vegetation changes associated with hydrological drought in the eastern part of the Sistan region. This region with an area of 875,052 hectares is located in the north of Sistan and Baluchistan province, with an average height of 478 meters above sea level. To, Landsat 8 satellite images (OLI) associated with ground monitoring and the normalized difference vegetation index (NDVI) and streamflow drought index (SDI) were used in 2019 and 2021. Also, the floristic list of the study area was randomly scrutinized in the vegetative seasons of the plant in 2019 and 2021. The life form of plants was also determined by Raunkiaer (1934). The results indicated that the average SDI in 2019 and 2021 was estimated at 1.33 and -0.38, respectively. Also, the water normal class and the weak drought class were identified in 2019 and 2021, respectively. Changes in the NDVI and SDI were observed in correlation relationships in 2019 and 2021. Vegetation changes have occurred as a result of the hydrological drought in 2021, indicating hydrological drought-affected vegetation. The study of the flora of the region in 2019 showed that plants including 191 plant species from 141 genera and 42 families are distributed in the region. Also, on the occurrence of hydrological drought conditions in 2021, the number of species decreased to 162 species, 123 genera, and 34 families. The life form of plants using the Raunkiaer method showed that 40% of therophytes, 18.4% of cryptophytes, 17.9% of hemicryptophytes, 15.3% of phanerophytes and 8.4% charophytes are included in 2019. In 2021, therophytes decreased to 34.7%, cryptophytes to 9.5%, hemicryptophytes to 17.4%, and charophytes to 7.9%, whereas, phanerophytes were unchanged at 15.3% compared to 2019. It shows the resistance of phanerophyte plants to drought and lack of water in the studied area.

کلیدواژه‌ها [English]

Normalized Difference Vegetation Index
Streamflow Drough Index
Floristic
Sistan region

مراجع

ایرانبخش، علیرضا؛ حمدی، سیدمحمدمهدی؛ اسدی، مصطفی. (1387). معرفی فلور، شکلهای زیستی و کوروتیپهای گیاهان منطقه گرمسار در استان سمنان. مجله پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی، 79(2)، 179-199.

بتولی، ح. (1397). معرفی فلور، شکلهای زیستی و پراکنش جغرافیایی گیاهان مناطق بیابانی آران و بیدگل (استان اصفهان)، مجله پژوهش های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 31(2)، 258–278.

حسینی، سید محمود؛ شفیعی، حامد؛ اختصاصی، محمدرضا؛ محتشمنیا، سعید. (1392). تأثیر خشکسالیها بر تخریب پوشش گیاهی منطقه سیستان. فصلنامة علمی-پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 20(2)، 227-239.

درویشی بلورانی، علی؛ رشیدیان، آرش؛ جوکارارسنجانی، جمال؛ شایگان، مهران. (1391). بررسی کاربردهای علوم و فنآوریهای سنجش از دور و سیستم اطالعات جغرافیایی در نظام سلامت (قسمت اول: مروری بر منابع خارجی). مجله پژوهشی حکیم، 15(2)، 100-87.

زندی، رحمان؛ انتظاری، علیرضا؛ باعقیده، محمد خسرویان، مریم. (1400). ارزیابی خشکسالی و تأثیرات آن بر پوشش گیاهی در مناطق جنوبی ایران. مجله پژوهشهای دانش زمین، 46(2)، 36-49. https://doi.org/10.52547/esrj.12.2.36

شایان، سیاوش؛ شریفیکیا، محمد؛ ناصری، ناهید. (1396). تحلیل خشکسالی رودخانه مرزی الوند با استفاده از داده های سنجش از دور. مجله پژوهشهای فرسایش محیطی، 27(3)، 55-69. http://dorl.net/dor/20.1001.1.22517812.1396.7.3.5.9

علوی پناه، سیدکاظم. (1391). اصول سنجش از دور نوین و تفسیر تصاویر ماهوارهای و عکس هوایی. انتشارات دانشگاه تهران، ص 784.

علیزاده، عسگر؛ مهدوی، فاطمه؛ اسکندری، نگهدار. (1387). سیاستهای مرتعداری در ایران، انتشارات پونه، ص 196.

قهرمان، احمد. (1360). فلور رنگی ایران، انتشارات موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع، 28 جلد.

قهرمان، احمد. (1383). کروموفیتهای ایران (سیستماتیک گیاهی)، مرکز نشر دانشگاهی، ص 736

کاظمینیا، عبدالرضا. (1396). کاربرد سنجش از دور و GIS در بررسی پوشش گیاهی. نشریه علمی – ترویجی مهندسی نقشهبرداری و اطلاعات مکانی، 9(1)، 75- 85. http://gej.issge.ir/article-1-260-fa.html

کردوانی، پرویز. (1380). خشکسالی و راههای مقابله با آن در ایران. انتشارات دانشگاه تهران، ص 392.

کریمی، مهشید؛ شاهدی، کاکا؛ خسروی، خهبات. (1395). بررسی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی با استفاده از شاخصهای خشکسالی در حوضه آبخیز قرهسو. مجله فیزیک زمین و فضا، 42(1)، 159-170. https://doi.org/10.22059/jesphys.2016.54241

گیلوری، احمد؛ زهتابیان، غلامرضا؛ خسروی، حسن؛ آذرنیوند، حسین؛ زارع، سلمان. (1401). تاثیر خشکسالی هواشناسی بر روند تغییرات پوشش گیاهی در اقلیمهای خشک و خشک نیمهمرطوب (حوزه آبخیز حبلهرود). مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، 75(1)، 117-103. https://doi.org/10.22059/jrwm.2020.287930.1416

مهندسین مشاور جامع ایران. (1383). مطالعات جامع بیابانزدائی و مقابله با فرسایش بادی دشت سیستان.

نقیپور برج، علیاصغر؛ نوروزی، مصطفی؛ بشری، حسین. (1393). بررسی فلور، شکل زیستی و پراکنش جغرافیایی گیاهان منطقه حفاظت شده میمند، کهکیلویه و بویر احمد، مجله تاکسونومی و بیوسیستماتیک، 6(19)، 84-67. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20088906.1393.6.19.7.8

نوروزی، اصغر؛ محمدی، زهرا. (1395). بررسی خشکسالی هیدرولوژیک و آثار آن بر کشاورزی منطقه لنجان. فصلنامه علمی -پژوهشی برنامهریزی فضایی (جغرافیا)،21(2)، 97-116.

Alavi Nia, S., Sadati Nejad, S., Abdollahi, Kh. (2012). Presentation of the model to simulate the hydrological drought in the Karoon basin. Journal of Environmental Erosion Researches, 1(1), pp 1-11.

Attafi, R., Darvishi Boloorani, A., Al-Quraishi, A.F., Amiraslani, F. (2021). Comparative analysis of NDVI and CHIRPS-based SPI to assess drought impacts on crop yield in Basrah Governorate, Iraq. Caspian Journal of Environmental Sciences, 1(3), 547-557. https://doi.org/10.22124/cjes.2021.4941

Azarakhshi, M., Mahdavi, M., Arzani, H., Ahmadi, H. (2011). Assessment of the Palmer drought severity index in arid and semi-arid rangeland:(Case study: Qom province, Iran). Journal of Desert, 16(2), pp 77-86. https://doi.org/10.22059/jdesert.2012.24739

Bajgain, R., Xiao, X., Wagle, P., Basara, J., Zhou, Y. (2015). Sensitivity analysis of vegetation indices to drought over two tallgrass prairie sites. Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 108, pp 151-160. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.07.004

Bodner, G.S., Robles, M.D. (2017). Enduring a decade of drought: Patterns and drivers of vegetation change in a semi-arid grassland. Journal of Arid Environments, 136, pp 1-14. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.09.002

Dabrowska-Zielinska, K., Kogan, F., Ciolkosz, A., Gruszynska, M., Kowalik, W. (2010). Modeling of crop growth conditions and crop yield in Poland using AVHRR-based indices. International Journal of Remote Sensing, 23(6), pp 1109-1123. https://doi.org/10.1080/01431160110070744

Delf Hydraulics. (2007). Integrated water resources management for the Sistan closed inland delta. Water research institute, Netherlands.

Jensen, J. R. (1996). Introductory digital image processing: A remote sensing perspective. Upper Saddle River, 2nd Edition, 307 p.

Kirby, K. J., Bazely, D. R., Goldberg, E. A., Hall, J. E, Lsted, R., Perry, S. C., Thomas, R. C. (2022). Five decades of ground flora changes in a temperate forest: The good, the bad, and the ambiguous in biodiversity terms. Journal of Forest Ecology and Management, 505, pp 1-11. http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119896

Nalbantis, I., Tsakiris, G. (2009). Assessment of hydrological drought revisited. Journal of Water Resources Management, 23, pp 881- 897. https://doi.org/10.1007/s11269-008-9305-1

Raunkiaer, C. (1934). The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford University Press, Clarendon.

Rechinger, K.H. (1963-2015). Flora Iranica. Akademische Druck University Verlagsanstalt, Graz, vols: 1-181.

Stephenson, N. L. (1990). Climatic control of vegetation distribution: the role of the water balance. Journal of The American Naturalist, 135 (5), pp 649-670. https://www.jstor.org/stable/2462028

Tupinamba-simoes, F., Bravo, F., Guerra-Hernandez, J. (2022). Assessment of drought effects on survival and growth dynamics in eucalypt commercial forestry using remote sensing photogrammetry. A showcase in Mato Grosso, Brazil. Journal of Forest Ecology and Management, 505, pp 1-15. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119930

Turner, M. G., Baker, W. L., Peterson, C. J., Peet, R. K. (1998). Factors influencing succession: lessons from large. Journal of infrequent natural disturbances. Ecosystems, 1 (6), pp 511-523. https://www.jstor.org/stable/3658752

Xu, H., Wang, X., Zhang, X. (2016). Decreased vegetation growth in response to summer drought in Central Asia from 2000 to 2012. Journal of Applied Earth Observation and Geoformation, 52, pp 390-402. http://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2016.07.010

Zhang, X., & Zhang, B. (2019). The responses of natural vegetation dynamics to drought during the growing season across China. Journal of Hydrology, 574, pp 706-714. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.04.084.