پژوهش های علوم و فناوری چوب و جنگل (Nov 2021)
شبیه‌سازی بازتاب طیفی و تخمین کلروفیل و رطوبت برگ بنه Pistacia mutica بر اساس مدل PROSPECT4
Abstract
سابقه و هدف: جنگل‌های زاگرس به عنوان وسیع‌ترین زیست‌بوم جنگلی ایران عمدتاً از گونه‌های بلوط و بنه تشکیل یافته است. گونه Pistacia mutica اگر‌چه توانایی سازگاری با شرایط نامطلوب محیطی را دارد، اما مانند سایر گونه‌ها برای استقرار و رویش بهینه، نیازمند شرایط محیطی متناسب با نیاز اکولوژیکی خود است. به دلیل شرایط اقلیمی و شاخه‌زاد بودن، رشد قطری و ارتفاعی در این درختان بطئی است. بنابراین بررسی وضعیت کمی و کیفی جنگل از طریق اندازه‌گیری و پایش مشخصات کمی با نتایج دقیق همراه نخواهد بود. در‌مقابل بررسی ویژگی‌های بیوشیمیایی و بیوفیزیکی برگ و تاج‌پوشش این درختان می‌تواند روش مناسب‌تری برای مطالعه و پایش آن‌ها در اختیار قرار دهد. کلروفیل و رطوبت گیاه، پارامترهای مهمی در تعیین وضعیت فیزیولوژیکی، شرایط سلامت و تعیین وضعیت استرس درختان هستند. برآورد این پارامترها از داده‌های سنجش‌از‌دور و نزدیک‌سنجی با استفاده از مدل‌های انتقال تابشی که براساس قوانین فیزیک و نحوه تعامل امواج با درختان کار می‌کنند، امکان‌پذیر است. مدل PROSPECT برای تخمین مقدار کلروفیل، مقدار آب و ماده خشک برگ در واحد سطح براساس اندازه‌گیری‌های بازتاب طیفی ارائه شده است. در سال‌های اخیر آتش‌سوزی، آفات و بیماری‌ها تغییرات آب و هوایی و خشکسالی به تدریج رشد و کیفیت این گونه را تحت تأثیر قرار داده است. از آنجا که اولین نشانه‌های تنش در درختان، در برگ آن‌ها ظاهر می‌شود، از این‌رو در این تحقیق ضرورت بررسی وضعیت کمی و کیفی این گونه براساس پارامترهای بیوشیمیایی برگ آن از طریق روش‌های غیر‌مخرب نزدیک‌سنجی مطرح شد. موادو روش‌ها: 20 درخت بنه به‌طور تصادفی در جنگل کود‌سیاه بخش فلارد استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شدند و میزان پارامترهای کلروفیل، مقدار آب معادل و مقدار ماده خشک برگ در آزمایشگاه محاسبه شد. بازتاب طیفی نمونه برگ‌ها به وسیله طیف‌سنج SVC HR-1024 اندازه‌گیری شد. اطلاعات حاصل از داده‌های طیف‌سنجی و مقادیر پارامترهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی برگ در جعبه ابزار ARTMO وارد شد. سپس از مدل انتقال تابشی PROSPECT4 برای شبیه‌سازی بازتاب طیفی و تخمین رطوبت و کلروفیل برگ گونه Pistacia mutica استفاده شد. از ترکیب شبیه‌سازی‌ها با رگرسیون حداقل مربعات بخشی، عملکرد مدل PROSPECT4 در تخمین میزان کلروفیل و رطوبت برگ این گونه ارزیابی شد. یافته‌ها: به‌منظور ارزیابی مدل در تخمین میزان کلروفیل و رطوبت برگ از شاخص‌های R2 و RMSE بین مقادیر اندازه‌گیری شده و برآورد شده استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل PROSPECT4 در ترکیب با رگرسیون PLS دقت مناسبی در تخمین رطوبت (0028/0= ,RMSE73/0=R2) و کلروفیل برگ (61/2=,RMSE72/0=R2) دارد. نتایج آزمون t جفتی از شاخص‌های طیفی نشان داد که شاخص‌های ARI، ARI2، DWSI، NDWI و p550 تفاوت معنی‌داری بین طیف اندازه‌گیری شده و شبیه‌سازی شده نداشتند. نتیجه‌گیری: براساس نتایج این تحقیق، ترکیب مدل‌های انتقال تابشی با روش‌های رگرسیونی مانند PLS قدرت زیادی در پیش‌بینی پارامترهای گیاهی دارند. بکار‌گیری سایر مدل‌های انتقال تابشی با چندین گونه گیاهی با دامنه مقادیر بیشتری از پارامترها، همچنین تکنیک‌هایی مانند اطلاعات قبلی، راه‌حل‌های چندگانه و سایر روش‌های رگرسیونی در شبیه‌سازی بازتاب طیفی و تخمین پارامترهای معرف وضعیت کیفی جنگل قابلیت بررسی در جنگل‌های زاگرس را داشته و می‌تواند در سطوح گسترده از طریق داده‌های ماهواره‌ای بررسی شود.
Keywords
