بررسی روند شدت خشکیدگی شمشاد هیرکانی براساس مطالعات سری زمانی شاخص پوشش گیاهی توده های شمشاد شهرستان رضوانشهر

مقدمه: شمشاد از جمله گونه های ارزشمند و منحصر به فرد جنگل های هیرکانی است که در چند سال اخیر در معرض هجوم انواع آفت ها قرار گرفته است. حدود ۷۲ هزار هکتار از عرصه های جنگلی شمال کشور را رویشگاه های شمشاد به خود اختصاص داده اند. در حال حاضر بیماری بلایت (Buxus Blight) وآفت شب پره شمشاد(Cydalima perspectalis) گریبانگیر این رویشگاه ها شده است. در سال های اخیر تحقیقات وسیعی بر روی کاربردهای سنجش از دور در پایش آفات جنگلی بخصوص با استفاده از دو خصوصیت فیزیولوژیکی از دست دادن برگ ها و تغییر رنگ آن ها انجام شده است. هدف از این مطالعه بررسی جامع تصاویر ماهواره ای سری زمانی در توده های شمشاد شهرستان رضوانشهر و استخراج شاخص های پوشش گیاهی و بررسی روند تغییرات بلند مدت پوشش گیاهی است. مواد و روشها: منطقه مورد مطالعه توده های جنگلی شمشاد با وسعت ۴۰۰ هکتار واقع در شهرستان رضوانشهر از توابع استان گیلان می باشد. به دلیل اینکه گونه شمشاد هیرکانی  همیشه سبز بوده و در جنگل های خزان کننده قرار گرفته است صرفا از تصاویر ماه های شهریور تا آذر که درختان دیگر خزان نموده اند و پوشش برف در منطقه وجود ندارد، استفاده گردید. در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای لندست از سال ۲۰۱۰ (زمان بروز آفت) تا ۲۰۱۶ و از تصاویر ماهواره ای سنتینل۲ از سال ۲۰۱۷ تا سال ۲۰۱۹ استفاده شد. پس از اخذ تصاویر ماهواره ای، عملیات تصحیحات رادیومتریکی و اتمسفری مورد نیاز بر روی تصاویر لندست در نرم افزارENVI  انجام گردید. در خصوص تصاویر سنتینل ۲ چون خود تصاویر در سطح L۲A واجد تصحیحات اتمسفری بوده، نیازی به تصحیحات نبود و برای تبدیل قدرت تفکیک مکانی تصاویر ماهواره ای از ۳۰ متر به ۱۵ متر از روش تلفیق تصاویر و روش pansharpening استفاده شد. پس از انجام تصحیحات لازم، شاخص نرمال شده پوشش گیاهی(NDVI) برای تصاویر لندست و سنتینل۲ به ترتیب با استفاده از نرم افزارهای ENVI و SNAP استخراج گردید. به منظور صحت سنجی داده های حاصل از تصاویر ماهواره ای، در چندین نقطه به صورت نمونه برداری تصادفی و براساس ابعاد پیکسل تصویر سنتینل ۲، ده متر در ده مترو در سه منطقه توده آلوده و سالم و کاملا خشک صحت شاخص گیاهی کنترل گردید.سپس با روش های رگرسیون حداقل مربعات معمولی(Ordinary least squares( OLS)) و من-کندال( Mann-Kendall( MK))، روند بلند مدت تغییرات شاخص پوشش گیاهی محاسبه شد.نتایج: براساس شاخص های استخراج شده از تصاویر ماهواره ای، میانگین شاخص طی دوره ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۹ محاسبه گردید. همچنین مقادیر حداقل، حداکثر، میانگین و انحراف معیار برای تعداد ۱۰ تصویر ماهواره ای مورد بررسی و محاسبه شد. براساس میانگین شاخص گیاهی مزبور، سال ۲۰۱۷ دارای بیشترین تراکم پوشش گیاهی شمشاد( با میانگین ۰.۶۳)و کمترین خشکیدگی و سال ۲۰۱۱ دارای بیشترین خشکیدگی پوشش گیاهی شمشاد( با میانگین ۰.۰۸) در جنگل های رضوانشهر می باشد. براساس نتایج بدست آمده، از کل محدوده مورد مطالعه به مساحت ۴۰۰ هکتار، ۲۶۹ هکتار از سال ۲۰۱۰  تا ۲۰۱۹ به میزان ۶۷ درصد روند افزایشی داشته است و کاهش ۱۸ درصدی را برای ۷۲ هکتار از مناطق دارای پوشش های گیاهی منطقه نیز شاهد  هستیم. در پژوهش حاضر تنها ۵۹ هکتار در طی این سال ها روند رشد ثابتی(۱۵ درصد) را در پیش داشته است. نتیجه ی تجزیه و تحلیل روند بلندمدت به روش  OLS  و من_کندال در اکثر نقاط جنگلی درختان شمشاد یک شیب مثبت(طیف سبز) ولی بسیار اندک بوده  که بیانگر روند سبزینگی است. مقادیر شیب کم بیانگر نبود روندی آشکار در تغییرات پوشش گیاهی است و مثبت بودن آن افزایش بسیار ناچیزی را در NDVI تایید می کند که نشان دهنده ی وقوع سبزینگی بسیار ضعیف و خشکیدگی بیشتر می باشد. نتیجه ی تجزیه و تحلیل روند بلندمدت به روش  OLS  و من_کندال بیانگرمقادیر شیب کم  روند سبزینگی می باشد میانگین من_کندال در محدوده جنگل های شمشاد ۰۸/۰  برآورد شده است.نتیجه گیری: نتایج تحلیلی مبین افزایش بسیار اندک شاخص تفاوت پوشش گیاهی نرمال شده در طی سالهای مطالعه و خشکیدگی جنگل های شمشاد در این پژوهش بود. با اینکه پوشش گیاهی شمشاد در سال های اخیر تحت تاثیر عوامل مختلف محیطی و انسانی دچار تخریب شده در مجموع روند تغییرات شاخص تفاوت پوشش گیاهی نرمال شده کاهشی با شیب رگرسیون زیاد بوده است. مناسب بودن شاخص های مختلف گیاهی حاصله از تصاویر ماهواره ای سری زمانی  برای روند تغییرات خشکیدگی برگ ها مشخص گردید. براساس نتایج بدست آمده استفاده از سایر شاخص های گیاهی و تصاویر ماهواره ای به روزتر جهت بررسی روند تغییرات خشکیدگی پیشنهاد می گردد.

کلیدواژه ها:

رگرسیون حداقل مربعات معمولی ، من-کندال ، سری زمانی ، روند بلند مدت ، شاخص تفاوت پوشش گیاهی نرمال شده