ارزیابی تأثیر احیای مراتع بر پوشش گیاهی با استفاده از شاخص‌های سنجش‌ازدور (مطالعه موردی: کیاسر، ساری)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مرتع‌داری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 گروه آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

چکیده

سابقه و هدف: مدیریت اصولی مراتع، یکی از عوامل کلیدی در پایداری اکوسیستم‌های مرتعی و حفظ پوشش گیاهی به شمار می‌آید. در سال‌های اخیر، تغییرات اقلیمی، بهره‌برداری بی‌رویه و مدیریت نادرست سبب کاهش کمّی و کیفی پوشش گیاهی در بسیاری از مراتع کشور شده است. از سوی دیگر، با توجه به وسعت زیاد مراتع و محدودیت‌های زمانی و مالی پایش میدانی، استفاده از فناوری سنجش‌ازدور (RS) به‌عنوان روشی مؤثر، دقیق و کم‌هزینه در پایش وضعیت پوشش گیاهی و ارزیابی اثرات تیمارهای مدیریتی مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش با هدف بررسی اثرات تیمارهای مدیریتی مختلف بر شاخص‌های پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای انجام شده است.
مواد و روش‌ها: برای انجام این مطالعه، سه تیمار مدیریتی شامل قرق همراه با عملیات اصلاحی، قرق بدون عملیات اصلاحی و چرای آزاد دام در مراتع منطقه چهاردانگه استان مازندران انتخاب شدند. داده‌های مورد نیاز از تصاویر ماهواره‌ای سنتینل-۲ طی سال‌های ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۴ و به‌صورت ماهانه استخراج شد. شاخص‌های مورد بررسی شامل NDVI، GNDVI، SAVI، MSAVI، EVI، LAI و ARVI بودند که از طریق بستر سامانه  Google Earth Engine استخراج گردید. با توجه به سه سایت و دوره زمانی شش‌ساله (۷۲ ماه)، درمجموع ۲۱۶ نمونه داده تهیه شد. جهت تحلیل و مقایسه شاخص‌های پوشش گیاهی در تیمارهای مختلف، از آزمون آماری تجزیه واریانس یک‌طرفه (One-way ANOVA)  استفاده گردید.
نتایج و بحث: نتایج حاصل از تحلیل آماری شاخص‌های پوشش گیاهی نشان داد که بین تیمارهای مدیریتی مختلف، اختلاف معنی‌داری در اغلب شاخص‌ها وجود دارد (p<0.05). تیمار چرای آزاد دام، به‌طور مشخص، کمترین مقادیر شاخص‌های پوشش گیاهی را در مقایسه با دو تیمار دیگر نشان داد. در مقابل، تیمار قرق همراه با عملیات اصلاحی، بیشترین مقادیر شاخص‌ها را به خود اختصاص داد. شاخص SAVI  که برای ارزیابی پوشش گیاهی در مناطق خشک و نیمه‌خشک طراحی شده است، در این تیمار به بیشترین مقدار خود یعنی ۱۹/۰ رسید. شاخص‌های NDVI  و EVI نیز در تیمار قرق با عملیات اصلاحی نسبت به تیمارهای دیگر مقادیر بالاتری را نشان دادند که بیانگر تراکم و سلامت بیشتر پوشش گیاهی در این شرایط است. نتایج شاخص LAI نیز از افزایش سطح برگ‌ها در تیمارهای قرق نسبت به تیمار چرای آزاد حکایت داشت. این نتایج نشان‌دهنده تأثیر مثبت و معنادار مدیریت حفاظتی و اقدامات اصلاحی بر بهبود پوشش گیاهی مراتع بوده و نقش کلیدی اعمال این تیمارها را در فرآیند احیا و بازسازی اکوسیستم‌های مرتعی تأیید می‌کند.
نتیجه‌گیری: در جمع‌بندی، می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از تیمار قرق به همراه عملیات اصلاحی، در مقایسه با قرق صرف یا چرای آزاد، تأثیر قابل توجهی در بهبود شاخص‌های پوشش گیاهی دارد و می‌تواند به‌ عنوان یک راهکار مدیریتی مؤثر جهت احیای مراتع تخریب‌شده توصیه شود. بهره‌گیری از ابزارهای سنجش‌ازدور نیز، امکان پایش مستمر و کم‌هزینه این تغییرات را فراهم می‌سازد. افزون بر این، نتایج این پژوهش می‌تواند به مدیران منابع طبیعی در اتخاذ تصمیمات مبتنی بر داده برای بهبود بهره‌برداری و حفاظت از مراتع کمک کند. پیشنهاد می‌شود در پژوهش‌های آینده، ارزیابی‌های بلندمدت‌تری با ترکیب داده‌های میدانی و مدل‌سازی اکولوژیکی صورت گیرد تا روند احیا با دقت بیشتری پایش و تحلیل شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effects of Rangeland Restoration on Vegetation Cover Using Remote Sensing Indices (Case Study: Kiasar, Sari)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Gholipour Soloshi 1
  • Ghasem Ali Dianati Tilaki 1
  • Mohammad Tavosi 2
  • Sara Khoshdel Vajary 1
1 Department of Rangeland Management, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
2 Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
چکیده [English]

Introduction: Proper rangeland management is crucial for maintaining the sustainability of rangeland ecosystems and preserving vegetation cover. Recently, climate change, overgrazing, and poor management practices have caused both quantitative and qualitative declines in vegetation across many of the country's rangelands. However, due to the vast size of these areas and the limited resources for field monitoring, remote sensing (RS) technology has become an attractive alternative as an accurate and cost-effective tool for tracking vegetation health and assessing treatment impacts. This study was conducted to evaluate how different rangeland management treatments influence vegetation indices through satellite imagery.
Material and methods: This study involved three rangeland management treatments in Chahardangeh, Mazandaran Province: (1) exclusion with restoration, (2) exclusion without restoration, and (3) open grazing. Data were collected monthly from Sentinel-2 satellite imagery from 2019 to 2024. The assessed vegetation indices included NDVI, GNDVI, SAVI, MSAVI, EVI, LAI, and ARVI, all derived using Google Earth Engine. With three sites over six years (72 months), a total of 216 samples were gathered. One-way ANOVA was employed to analyze differences in vegetation indices across treatments.
Results and discussion: The statistical analysis of vegetation indices revealed significant differences (p < 0.05) among various management treatments in most indices. The open grazing treatment showed the lowest vegetation index values compared to the other two treatments. Conversely, the exclusion combined with restoration measures resulted in the highest values across most indices. SAVI, specifically designed for assessing vegetation in arid and semi-arid regions, peaked at 0.19 in the exclusion with restoration treatment. Similarly, NDVI and EVI values were considerably higher in this treatment, indicating denser and healthier vegetation under improved management. Additionally, LAI values demonstrated greater leaf area in exclusion treatments compared to open grazing sites, reflecting the benefits of reduced grazing pressure and ecological restoration. Overall, these results underscore the positive impact of protective management and restoration on rangeland vegetation, highlighting their essential role in the recovery and rehabilitation of degraded ecosystems.
Conclusion: In summary, combining exclusion with restoration practices significantly enhances vegetation indices more than simple exclusion or open grazing alone. This approach can be recommended as an effective management strategy for rehabilitating degraded rangelands. Using remote sensing tools enables ongoing, efficient, and cost-effective monitoring of vegetation changes over time. Furthermore, the study's results can assist natural resource managers in making informed decisions to maximize rangeland use and conservation efforts. Future research should focus on long-term monitoring by integrating field data with ecological modeling to improve the accuracy of tracking rangeland recovery processes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rangeland Management
  • Vegetation Indicators
  • Restorative Exclosure
  • Sentinel-2
  • Google Earth Engine