نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 عضو هیات علمی دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 شهر کرد

چکیده

به این منظور سه پلات چند مقیاسی ویتاکر تعدیل شده، ویتاکر تعدیل شده فشرده و C برای انتخاب پلات مناسب اندازه گیری و ارزیابی تنوع گونه‌ای مقایسه شدند. مرتع کرسنک شهرکرد با دو شدت چرای سبک و متوسط و دو جهت دامنه غربی و شرقی شد. پلات ها در چهار تیمار سبک -شرقی، سبک -غربی، سنگین- شرقی و سنگین- غربی در سه تکرار بصورت تصادفی-سیستماتیک مستقر شدند. داده های پوشش در پلاتهای یک متر مربعی برای محاسبه دقت و صحت استفاده شدند. زمان استقرار، زمان نمونه برداری و زمان کل برای هر پلات اندازه گیری و محاسبه شد. مقایسه صحت، دقت و زمان (سرعت) با استفاده از آنالیز واریانس یکطرفه صورت گرفت. نتایج مقایسه سه پلات نشان داد پلات ویتاکر تعدیل شده از دقت و صحت بیشتری برخوردار است، با این وجود، در تکرار مساوی؛ پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و پلات C نسبت به پلات ویتاکر تعدیل شده به زمان بسیار کمتری نیاز دارند. بطور کلی برای کاربرد پلات ویتاکر فشرده و پلاتC به ترتیب تا 8 و 9 تکرار زمان کمتری نسبت به 3 تکرار پلات ویتاکر تعدیل شده لازم است. در افزایش تکرار پلات، زیر پلات های یک متر مربعی افزایش خواهند یافت که ضمن افزایش سرعت؛ دقت و صحت نیز افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of Performance of three the multi-scale plots for evalution of palnt diversity in Karsanak Rangeland of Shahrekord

چکیده [English]

Species diversity measurement is an important key to conserve, monitor and evaluate vegetation as well as choosing the appropriate management strategies. Although managers seek for a rapid technique to assess the biodiversity, meanwhile, precision, accuracy and easy to use of plots are important criteria for measuring species diversity. To achieve these goals three plots, i.e. modified Whittaker plot, intensive modified Whittaker plot and C plot were evaluated to choose the appropriate size and number of plots to evaluate species diversity. In this study, the former is the newest version of the modified Whittaker plot that is being applicable with the latter for the first time in Iran and another important point that the emphasis should be put on it is that the outcomes of C plot are introduced for the first time in the world. Karsanak Rangeland was chosen two grazing intensities of light and medium and two slope aspects of the eastern and western including the four treatments of light–eastern, light-western, heavy-eastern and heavy-western. Each plot in three replicates per treatment was allotted as random systematic sampling. After collecting vegetation data, indices of diversity, richness and evenness of species were calculated using the software Past. Comparison of species diversity in different treatments was performed using ANOVA on SPSS software and graphs were plotted using Excel software.

کلیدواژه‌ها [English]

  • modified Whittaker plot
  • intensive modified Whittaker plot
  • C plot
  • species diversity
  • Krsanak rangeland

مقایسه کارآیی سه پلات ­چندمقیاسی برای ارزیابی تنوع گونه‌ای (مطالعة موردی: مرتع کرسنک شهرکرد)

الهام امیدزاه اردلی1، محمدعلی زارع چاهوکی1، حسین ارزانی1، عطااله ابراهیمی2 و پژمان طهماسبی2

1 کرج، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی

4 شهرکرد، دانشگاه شهرکرد، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، گروه مرتع و آبخیزداری

تاریخ دریافت: 3/7/93                  تاریخ پذیرش: 24/12/93

چکیده 

سرعت، دقت، صحت و سهولت کاربرد، انتخاب روشها و ابزارهای اندازه­گیری تنوع گونه­ای را تحت تاثیر قرار می­دهد. برای ارزیابی این معیارها؛ سه پلات ویتاکر تعدیل شده، ویتاکر تعدیل شده فشرده و پلاتC  مورد مطالعه قرار گرفتند. پلات ها با توجه به شدت چرا و جهت دامنه (سبک-شرقی، سبک-غربی، متوسط-شرقی و متوسط-غربی) در چهار تیمار و در سه تکرار بصورت تصادفی-سیستماتیک در مرتع کرسنک شهرکرد استقرار یافتند. داده های درصد پوشش در پلاتهای یک متر مربعی برای محاسبه دقت و صحت ثبت شدند. زمان استقرار، نمونه برداری و کل زمان برای هر پلات اندازه­گیری و محاسبه شد. مقایسه پلاتها از نظر صحت، دقت و زمان با استفاده از آنالیز واریانس یکطرفه صورت گرفت. نتایج نشان داد که پلات ویتاکر تعدیل شده از نظر دقت و صحت مناسب­تراست اما در تکرار مساوی؛ استقرار و اندازه­گیری پلاتهای ویتاکر تعدیل شده فشرده و پلات C زمان بسیار کمتری نیاز داشت. همچنین نتایج نشان داد کاربرد پلات ویتاکر فشرده و پلاتC  به ترتیب با 8 و 9 تکرار زمان کمتری نسبت به کاربرد 3 پلات ویتاکر تعدیل شده نیاز دارند. از طرف دیگر پلات­های 100 مترمربعی به دلیل سطح کوچکتر به راحتی در ناهمگنی­ها استقرار می­یابند و اهداف شناسایی گونه­های نادر، کنترل و ثبت گونه­های مهاجم و حفظ تنوع زیستی تحقق می­یابد. بطور کلی اندازه­گیری تنوع گونه­­ای با استفاده از پلات­های 100 مترمربعی با تکرار بیشتر پیشنهاد می­شود ضمن اینکه پلاتC  به دلیل سرعت و سهولت کاربرد نسبت به پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده ارجحیت دارد.

واژه‌های کلیدی: پلات ویتاکر تعدیل شده، پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده، پلاتC ، تنوع گونه­ای، مرتع کرسنک

* نویسنده مسئول، تلفن: 02632249313  ، پست الکترونیکی: mazare@ut.ac.ir

مقدمه

 

برخی از روش­های نمونه­برداری تنوع و غنای گونه­ای پیچیده، زمان بر و پرهزینه می­باشند و در مطالعات تنوع گونه­ای تعدادی از این روشهای زمان بر گزارش شده است (1). با توجه به اهمیت ارزیابی سریع تنوع گونه­ای ضروری است نمونه برداری با استفاده از روش­های مناسب، دقیق و کارآمد صورت گیرد. بطوریکه استفاده از روش­های مناسب، اهداف مدیریت از جمله سادگی و سرعت در عین کارآیی و دقت را می تواند محقق می­سازد (16).

برای اندازه­گیری وارزیابی تنوع گونه­ای از روش­های ساده با ترانسکت و با پلات تک مقیاسی و روش­های آشیانه­ای با پلات چندمقیاسی استفاده شده است (5). پس از معرفی پلات ویتاکر برای اندازه­گیری تنوع­ گیاهی؛ تاکنون پلات­های چندمقیاسی متنوعی از آن نسخه‌برداری و بکاربرده شده است که مشخصه اصلی هر کدام یک پلات بزرگ با چند زیرپلات می­باشد. در برخی موارد علاوه بر افزایش مقیاس­ها و تعداد زیرپلات، موقعیت زیرپلات­ها نیز تغییر یافته است که صحت، دقت و سرعت نمونه برداری را تحت تأثیر قرار داده است (17 و 20).

برخی از پلات­های چندمقیاسی به کار برده شده بدلیل زیر پلات­های زیادتر و مقیاس­های متنوع، با وجود دقت بیشتر؛ وقت­گیر و هزینه­بر می­باشند (17، 20 و 23). ضمن این که برخی از این پلات­ها به دلیل ساختار پلات آشیانه­ای طراحی شده و قرارگرفتن زیر پلات­ها در یکدیگر تحت تأثیر خود همبستگی فاصله­ای قرار می­گیرند که از اشکالات عمده این پلات­ها می­باشد. بنابراین با توجه به عوامل محدودکننده انتخاب پلات همچون زمان، هزینه، دقت و صحت نمونه­برداری، باید در خصوص اندازه و تعداد پلات و توزیع پلات­ها تصمیم­گیری صحیح صورت گیرد (15). پلات­های چندمقیاسی­ای؛ بهینه، مطلوب و مدنظر مدیریت می­باشند که در زمان کوتاه با سرعت، دقت و کارایی بیشتر تنوع گونه­ای را برآورد و اندازه­گیری نمایند.

از مهمترین ابزار و روش­های ارزیابی و اندازه­گیری تنوع گیاهی پلات ویتاکر (Whittaker plot) بوده است که در تحقیقات و مطالعات پوشش­گیاهی مورد استفاده قرار گرفته است. این پلات علی رغم مزیت­هایی (سرعت بیشتر، کمی کردن استاندارد غنای گونه­ای در جوامع مختلف گیاهی، اثر اندازه کوادرات هنگام تعیین روابط سطح-گونه) به دلیل اشکالات فراوان (قرار گرفتن بیشتر زیر کوادرات­ها در مرکز کوادرات، نزدیکی زیر کوادرات­های یک متر مربعی به یکدیگر و هم­پوشانی زیر کوادرات­ها در نتیجه همبستگی بالا بین داده­ها و انحراف نتایج) اصلاح و پلات وبتاکر تعدیل شده (Modified Whittaker plot) معرفی شد (24). علی­رغم معرفی پلات ویتاکر تعدیل شده، همچنان نام پلات ویتاکر بر زبان­ها جاری است و تحقیقات معدودی برای اندازه­گیری و ارزیابی تنوع گونه­ای از نسخه تعدیل شده استفاده کرده اند (2، 14، 9، 10 و 19). پلات ویتاکر تعدیل شده نیز دارای مزایا (دقت و کارایی بیشتر، در برگرفتن گونه­های منحصر به فرد بیشتر، دقت منحنی سطح-گونه بالا، در برگرفتن غنای گونه­ای بیشتر، تخمین بهتر پوشش گیاهی و آنالیز الگوهای تنوع، ارزیابی پایداری و رفتار جوامع گیاهی،گونه­های نادر و مهاجم) و معایبی (گران، پرهزینه و زمان بر بودن، محدودیت تعداد پلات) است. این پلات هرچند ممکن است برای تعیین تنوع گونه­ای مناسب باشد اما زمان نمونه­برداری و بدنبال آن هزینه؛ تکرار پلات (تعداد پلات) را محدود می­کند.

در نتیجه تعداد محدود پلات در منطقه خوب توزیع نخواهد شد و گونه­هایی که به صورت تجمعی و متراکم حضور می­یابند و گونه­های نادر را ممکن است چشم پوشی کند (15 و 16). استولگرن و همکاران (25) با هدف رفع اشکالات نسخه قبلی (24) محل قرار گرفتن زیرپلات­های یک مترمربعی در ویتاکر تعدیل شده را تغییر دادند اما سطح آن همچنان 1000 متر مربع باقی ماند.

در مطالعه بارنت و استولگرن (16) پلات گسترده (Extensive plot) 100 متر مربعی (m5 ×m20) به کار رفته است که دارای معایبی همچون زمان بر و پرهزینه بودن و برآورد ناقص غنای گونه­ای) می­باشد. طرح پلات چندمقیاسی کوچک­تر(شکل 3) یا پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده (Intensive modified Whittaker plot)، نسخه فشرده و کوچکتر می باشد که در جهت رفع اشکال پلات ویتاکر تعدیل شده  توسط بارنت و استولگرن (16) پیشنهاد و به کاربرده شده است. این پلات نیز دارای مزیت­هایی همچون برآورد بهتر گرادیان­های محیطی، مؤثر بودن در کالیبره کردن دیگر تکنیک­های نمونه­برداری، تعیین ساده غنای گونه­ای، فراهم­ کردن اندازه­گیری عوامل، گرادیان پیچیده محیطی و مکان­یابی ایستگاه­های نادر می‍باشد (16).

اخیراً نسخه جدید پلات 100 مترمربعی با نام پلاتC  بوسیله مؤسسه ملی علوم گونه­های غیربومی (NIISS) (The National Institute of Invasive Species Science) معرفی شده است. پلاتC  به شکل مربع 100) m10×m10) می­باشد که چهار زیرپلات یک مترمربعی در گوشه­های داخلی و یک زیرپلات 10 متر مربعی (m16/3 ×m 16/3) در مرکز آن قرار دارد (شکل 4). با توجه به اینکه علاوه بر دقت؛ سرعت و سهولت کاربرد نیز از اهمیت زیادی برخوردار است (18) پلات C هرچند شاید در تکرار مساوی، دقت پلات ویتاکر تعدیل شده را نداشته باشد ولی مزیت آن سطح کوچکتر و استقرار آسان می باشد که در تکرارهای بیشتر دقت، صحت و سرعت آن نسبت به پلات ویتاکر تعدیل شده بیشتر خواهد بود. با توجه به خصوصیات بارز این پلاتها؛ در ایران اولین بار پلاتC  (3) و همچنین پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده (4) معرفی و در عرصه به کار گرفته شدند. امیدزاده و همکاران (5)استفاده از تعداد زیادتر پلات C را پیشنهاد دادند؛ با این جود تعداد مناسب پلات را مشخص نکردند. علاوه بر این، امیدزاده و همکاران (6) تصریح کردند که از طریق اندازه­گیری و مقایسه شاخص­های تنوع گونه­ای نمی توان پلات مناسب را تعببن نمود و برای تعیین پلات مناسب معیارهای دقت، صحت و سرعت را ضروری دانسته­اند. بر این اساس ضروری است مطالعاتی مقایسه­ای در خصوص این پلات­ها صورت گیرد و کارآیی آنها مورد بررسی قرار گیرد. در این مطالعه دو پلات ذکر شده و نسخه جدید پلات ویتاکر تعدیل‌شده (25) از نظر دقت، صحت، و زمان (سرعت) مورد مقایسه قرار می­گیرند.

مواد و روشها

منطقه مورد مطالعه: مرتع کرسنک بخشی از حوزه آبخیز بارده و ورعبدالله و جزء مناطق نیمه استپی است که در شهرستان شهرکرد (استان چهارمحال وبختیاری قرار دارد. وسعت منطقه مورد مطالعه 600 هکتار می­باشد که در محدود جغرافیایی ˝29 ´30 °32 تا ˝33 ´32 °32 عرض شمالی و ˝44 ´27 °50 تا ˝09 ´29 °59 طول شرقی در فاصله 67 کیلومتری شمال غربی شهرکرد واقع شده است. بارندگی سالانه 425 میلی متر و میانگین دمای سالانه 12 درجه سانتیگراد است. حداکثر ارتفاع آن از سطح دریا 3100 متر و حداقل ارتفاع آن 2250 متر بوده و متوسط شیب منطقه حدود 30-20 درصد می­باشد.


 

شکل1-نقشه و محدوده مرتع کرسنک در استان چهارمحال و بختیاری


روش نمونه‌برداری: ابتدا در چند نوبت از منطقه بازدید صحرایی به‌عمل آمد و با توجه به توپوگرافی متنوع منطقه و با هدف نمونه­برداری برای اندازه­گیری تنوع­گیاهی در موقعیت­های همگن (در نظر گرفتن شدت چرا و جهت دامنه؛ برای تعیین 4 تیمار مورد مطالعه ) دو موقعیت دامنه غربی و شرقی با شدت چرای دام سبک و متوسط (با توجه به مشاهدات صحرایی، تغییرات پوشش، دانش­بومی مردم و استفاده از تجربه چندساله کارشناس مرکز تحقیقات استان) انتخاب شد (5). در نهایت چهار موقعیت متفاوت شامل؛ شدت چرای متوسط-دامنه غربی، شدت چرای متوسط-دامنه شرقی، شدت چرای سبک-دامنه غربی و شدت چرای سبک-دامنه شرقی به عنوان تیمار انتخاب شدند. در هر موقعیت پلات­های ویتاکر تعدیل شده (شکل 2)، پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده (شکل 3) و پلات C (شکل 4) (در سه تکرار در مجموع 36 پلات) بصورت تصادفی-سیستماتیک استقرار یافتند. پس از استقرار پلات­ها حضور گونه­های یکساله و چندساله، تعدادگونه و تعداد افراد هر گونه برای گیاهان چندساله و درصد پوشش گیاهان یکساله و چندساله، در هر پلات یک مترمربعی تخمین زده و یادداشت شد. زمان اندازه­گیری مشخصه­های پوشش گیاهی برای هر پلات (زمان برآورد) و کل زمان (طناب و پیکه) برای کار مطالعاتی یاداشت شد. دقت، صحت و زمان استقرار پلات­ها با توجه به داده­های بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند ( در زیر روش محاسبه دقت و صحت ارائه شده است).

بطورکلی نزدیک بودن اندازه­گیری­های مکرر از یک کمیت مشابه را دقت گویند (22). بطور کلی برآورد دقیقی از نمونه در صورت تکرار اندازه­گیری­ دقت عمل می باشد؛ یعنی در صورت تکرار اندازه­گیری نتایج مشابه باشند ولی با این وجود ممکن است از صحت برخوردار نباشند. دقت عمل صفتی است که حد پراکندگی مشاهدات را حول میانگین آنها توصیف می­کند. همچنین دقت بر اساس ضریب تغییرات (CV)  بدست می­آید:

CV =

که در آن CV : ضریب تغییرات،  : میانگین نمونه­ها و  : انحراف معیار از میانگین می­باشد.

   علاوه براین، نزدیک بودن مقدار اندازه­گیری شده به مقدار واقعی آن را صحت گویند (22)، بطور کلی صحت برآورد درستی از مقدار جمعیت را نشان می دهد. برای برآورد پارامترهای جامعه، نمونه­بردار امیدوار است که با هزینه­ای مناسب، برآورد صحیحی از پارامتر مورد نظر به­دست آورد که مقدار آن به مقدار واقعی نزدیک باشد (13).

 

که در آن  مقدار خطای استاندارد، : مقدار انحراف معیار و  : تعداد نمونه می باشد.

 

 

شکل2-پلات ویتاکر تعدیل شده (25)

 

تجزیه و تحلیل داده­ها: پس از جمع­آوری داده­ها، برای مقایسه میانگین­ تعداد گونه، زمان نمونه‌برداری و سایر داده­های جمع آوری شده از تجزیة واریانس استفاده شد. در صورت استفاده از تجزیه واریانس داده ها باید نرمال باشند برای ارزیابی نرمال بودن داده ها از آزمون کولوموگراف-اسمیرنوف استفاده شد (12) و در صورت عدم تبعیت بعضی از داده­ها از توزیع نرمال با استفاده از روشهای مختلف مانند ریشه دوم یا جذر مربع آرکسینوس تبدیل و نرمال شدند. از آزمون­ کولموگروف اسمیرنوف نیز برای داده های غیر نرمال استفاده شد.

 

 

شکل3-پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده (16)

 

شکل4-پلات C (26)

 

به‌دلیل تفاوت موقعیت­ها برای مقایسه متغیرهای اندازه­گیری و محاسبه شده در هر موقعیت (چهار دامنه متفاوت) به‌طور جداگانه از تجزیه واریانس یک­طرفه و برای مقایسه سه پلات در هر موقعیت و برای مقایسه میانگین­ها از آزمون دانکن استفاده شد. از رابطه   برای محاسبه صحت و از فرمول ضریب تغییرات (CV =) برای محاسبه دقت استفاده شد.

نتایج

مقایسه دقت، صحت  و  زمان  (سرعت)  با  استفاده  از

پلات­های چندمقیاسی در موقعیت­های مختلف: بر اساس نتایج به‌دست آمده دقت در پلات ویتاکر تعدیل شده، ویتاکر تعدیل شده فشرده و پلات  Cدر چهار موقعیت (تیمار) سبک-شرقی، متوسط-شرقی، سبک-غربی و متوسط-غربی اختلاف معنی­دار وجود ندارد. بطور کلی مقایسه سه پلات در موقعیت­های مختلف نشان می دهد که روند خاص کاهشی و یا افزایشی را دنبال نمی­کنند. (شکل 5).

 

 

شکل 5- نمودار مقایسه دقت پلات­های چند مقیاسی در موقعیت­های مختلف

 

پلات ویتاکر تعدیل شده در چهار موقعیت (تیمار) ار نظر دقت اختلاف معنی­دار دارند ولی در پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و C بین چهار موقعیت از نظر دقت اختلاف معنی­دار وجود ندارد. پلات ویتاکر تعدیل شده در موقعیت متوسط- شرقی با کمترین ضریب تغییرات (18/0) بیشترین دقت و با بیشترین ضریب تغییرات (35/0) کمترین دقت را در موقعیت متوسط- غربی دارد. پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده در تیمار سبک-غربی بیشترین دقت و در تیمار متوسط-غربی کمترین دقت را دارد. پلاتC  بیشترین دقت را در موقعیت (تیمار) سبک-شرقی و کمترین دقت را در موقعیت متوسط-غربی دارد. بطور کلی مقایسه هر پلات در موقعیت­های مختلف نشان می دهد که روند خاصی را دنبال نمی­کنند (شکل 6).

 

 

شکل6- نمودار مقایسه دقت در موقعیت­های مختلف در هر پلات 

 

هر سه پلات در موقعیت (تیمار) سبک-شرقی، سبک-غربی و متوسط-غربی از نظر صحت اختلاف معنی­دار ندارند ولی در موقعیت متوسط-شرقی اختلاف معنی­دار دارند. در موقعیت (تیمار) سبک-شرقی پلات ویتاکر تعدیل شده با خطای استاندارد میانگین 3/4 بیشترین و پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده با خطای استاندارد میانگین 7/6 کمترین صحت را دارد. در موقعیت متوسط شرقی نیز پلات ویتاکر تعدیل شده با خطای استاندارد میانگین 7/3 بیشترین و پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده با خطای استاندارد میانگین 9/6 کمترین صحت را دارد. در موقعیت سبک غربی پلات ویتاکر تعدیل شده با خطای استاندارد میانگین 1/4 بیشترین و پلات C با خطای استاندارد میانگین /5 کمترین صحت را دارد. در موقعیت متوسط غربی پلات ویتاکر تعدیل شده با خطای استاندارد میانگین 5 بیشترین و پلات  Cبا خطای استاندارد میانگین 87/10 کمترین صحت را دارد. بطور کلی پلات ویتاکر تعدیل شده بیشترین صحت را دارد (شکل 7).

 

 

شکل7- نمودار مقایسه صحت پلات­های چند مقیاسی در موقعیت­های مختلف

 

هر سه پلات در چهار موقعیت (تیمار) از نظر صحت اختلاف معنی­دار ندارند. پلات ویتاکر تعدیل شده در موقعیت (تیمار) متوسط- شرقی با کمترین خطای استاندارد میانگین 7/3 بیشترین صحت و با خطای استاندارد میانگین 5 کمترین صحت را در موقعیت متوسط غربی دارد. پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده در موقعیت سبک-غربی با خطای استاندارد میانگین 44/4 بیشترین صحت و در موقعیت متوسط-شرقی با خطای استاندارد میانگین 87/6 کمترین صحت را دارد. پلات  Cدر موقعیت سبک-شرقی با خطای استاندارد میانگین 53/4 بیشترین صحت و کمترین صحت را در موقعیت متوسط-غربی با خطای استاندارد میانگین 87/10 دارد. بطور کلی مقایسه هر پلات در موقعیت­های مختلف نشان می دهد که روند خاصی را دنبال نمی­کنند (شکل 8).

 

 

 

شکل8- نمودار مقایسه صحت در موقعیت­های مختلف در هر پلات

 

هر سه پلات در چهار موقعیت از نظر زمان کل (بر حسب دقیقه) اختلاف معنی­دار دارند. بطور کلی مقایسه هر پلات در موقعیت­های مختلف نشان می دهد که روند خاصی را دنبال می­کنند. بطوری که در همه موقعیت­ها پلات ویتاکر تعدیل شده بیشترین زمان و پلات C کمترین زمان را دارند (شکل 9).

 

 

شکل9- نمودار مقایسه زمان کل پلات­های چند مقیاسی در موقعیت­های مختلف

 

پلات ویتاکر تعدیل شده و  C(هر کدام جداگانه)در چهار موقعیت (تیمار) از نظر زمان کل اختلاف معنی­دار ندارند. با این وجود، پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده در چهار موقعیت از نظر زمان کل اختلاف معنی­دار دارند. پلات ویتاکر تعدیل شده در موقعیت متوسط-غربی بیشترین زمان (57/156دقیقه) و در موقعیت سبک-غربی کمترین زمان (54/ 125دقیقه) را به خود احتصاص می­دهد. پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده در موقعیت متوسط-شرقی بیشترین زمان (44/60 دقیقه) و در موقعیت سبک-غربی کمترین زمان (82/43 دقیقه) را دارد. پلات C در تیمار متوسط-شرقی بیشترین زمان (87/45 دقیقه) و در موقعیت سبک-شرقی کمترین زمان (89/38 دقیقه) را به خود اختصاص می­دهد. بطور کلی مقایسه هر پلات در موقعیت­های مختلف نشان می­دهد که روند خاصی را دنبال نمی­کنند (شکل 10).

 

 

 

شکل10- نمودار مقایسه زمان کل در موقعیت­های مختلف در هر پلات

 

جدول 1 زمان استقرار، زمان نمونه برداری، زمان کل (زمان استقرار و نمونه برداری) بر حسب دقیقه در پلات­های نمونه برداری با حداقل 3 تکرار در یک موقعیت و در مجموع 12 تکرار در چهار موقعیت و همچنین حداقل تعداد پلات لازم برای نمونه برداری بر حسب زمان را نشان می دهد. در جدول زیر حداقل زمان سه پلات حداقل زمان صرف شده برای استقرار و نمونه برداری در این مطالعه می باشد؛ تعداد پلات لازم برای نمونه­برداری تعداد پلاتی که زمان آن کمتر یا مساوی زمان سه پلات ویتاکر تعدیل شده می باشد و زمان مورد نیاز برای حداقل تعداد پلات­ لازم برای  نمونه­برداری؛ زمان لازم برای استقرار و نمونه­برداری سه پلات تعدیل شده، 8 پلات تعدیل شده فشرده و 9 پلات C می­باشد. بطور کلی نمونه­برداری با پلات 100 مترمربعی با سه پلات نیز قابل انجام است ولی با کاربرد 8 پلات تعدیل شده فشرده و 9 پلات C هنوز همچنان در مقایسه با کاربرد 3 پلات تعدیل شده کمتر است. بر این اساس در این مقاله پیشنهاد شده است به جای 3 پلات تعدیل شده پلات­های با اندازه کوچکتر به کار رود ضمن اینکه در زمان صرفه جویی می­شود و تعداد حداقل زیر پلات نیز افزایش می­یابد که این زیر پلات­ها در افزایش دقت و صحت نقش عمده ای دارند.

 

جدول 1- زمان استقرار، زمان نمونه برداری، زمان کل و تعداد پلات لازم برای حداقل نمونه برداری

 

موقعیت

پلات

ویتاکر تعدیل شده

ویتاکر تعدیل شده فشرده

C

زمان (دقیقه)

تکرار پلات

استقرار

نمونه­برداری

کل

استقرار

نمونه­برداری

کل

استقرار

نمونه­برداری

کل

 

سبک- شرقی

1

16/26

17/89

33/115

17/18

42/31

19/49

3/13

57/24

17/38

2

34/43

36/113

3/156

18/25

04/34

52/58

1/15

30

1/45

3

49/41

14/94

23/135

41/23

08/29

09/52

3/13

38/20

08/34

متوسط- شرقی

 

4

37/64

01/98

38/162

34/41

2/32

14/73

23/17

26/23

09/40

5

43/54

2/92

03/147

3/34

09/26

39/60

2/20

25/31

05/51

6

19/46

51/94

1/141

12/21

07/27

19/48

18/17

27/29

45/46

سبک- غربی

 

7

38/43

58/77

36/121

3/20

25/22

15/42

21/23

13/24

34/47

8

36/55

29/89

05/145

3/22

1/30

52

21/18

4/26

01/45

9

05/30

36/81

01/111

44/12

26/25

3/37

5/10

23/25

33/35

متوسط- غربی

 

10

28/78

33/108

21/186

53/22

36

53/58

32/18

16/28

11/46

11

58/62

43/104

01/167

31/25

16/31

07/56

29/26

44/23

13/50

12

5/46

36/70

46/116

33/17

31/30

24/47

51/12

38/26

49/38

میانگین

34/49

13/93

27/142

04/24

58/29

3/53

11/17

05/26

11/43

اشتباه معیار

23/4

01/4

13/7

21/2

12/1

11/3

32/1

3/1

04/2

مجموع  زمان کل

 

47/1702

 

21/635

 

35/517

متوسط زمان سه پلات

27/142

33/53

11/43

حداقل زمان سه پلات

21/427

39/160

33/129

تعداد پلات لازم برای نمونه­برداری

3

8

9

زمان لازم برای حداقل تعداد پلات

21/427

04/427

39/388


بحث و نتیجه­گیری

تفاوت دامنه ضریب تغییرات در پلات ویتاکر تعدیل شده (35/0-18/0)، ویتاکر تعدیل شده فشرده (27/0-16/0) و پلات C (51/0-14/0) در چهار موقعیت (تیمار) نشان دهنده دقت بیشتر پلات ویتاکر تعدیل شده می­باشد. مقایسه دقت بدون در نظر گرفتن موقعیت نشان داد هر سه پلات از نظر دقت اختلاف معنی­داری ندارند و داده ­ها از نظر عددی تقریباً نزدیک هستند.

در ارزیابی صحت، دامنه خطای استاندارد در سه پلات نشان داد که پلات ویتاکر تعدیل شده با خطای استاندارد کمتر بیشترین صحت را دارد. به نظر می­رسد افزایش زیر پلات­های یک مترمربعی در پلات تعدیل شده تاثیر عمده­ای در افزایش صحت اندازه­گیری داشته­اند که با اظهارات میلر وآمبروس (22) که افزایش شدت نمونه برداری را در بهبود صحت تخمین پوشش موثر می­دانند همخوانی دارد.

هر سه پلات در موقعیتهای مختلف از نظر زمان کل اختلاف معنی­دار دارند. زمان کل در هر موقعیت در پلات ویتاکر تعدیل شده بیشتر و پلات  Cکمتر است. نتایج این مطالعه با یافته های آرخی و همکاران (2) که نشان دادند در مجموع مدت زمان اندازه­گیری در قاب ویتاکر تعدیل شده بیشتر از قاب اصلی می­باشد همخوانی دارد. اما با توجه به نتایج بدست آمده در مطالعه ذکر شده تنها در زیرکوادرات یک مترمربعی تفاوت معنی­دار از نظر زمان اندازه­گیری مشاهده شد که علت آن می­تواند پراکنش زیرکوادرات­های یک مترمربعی در سطح کوادرات 1000 مترمربعی و تغییر شکل آن از مربع به مستطیل باشد. لئیس و همکاران (21) در مقایسه با سایر روش­ها نشان دادند که پلات ویتاکر تعدیل شده غنای گونه­ای زیادی دارد اما زمان کمتر و کارآیی بیشتری دارد.

در خصوص زمان کل پلات­ها در موقعیت­های مختلف می­توان نتیجه گرفت که برای اندازه­گیری تنوع گونه­ای با پلات ویتاکر تعدیل شده زمان بیشتری صرف می­شود. زمان کل در سه پلات در موقعیت­های مختلف نشان داد برای پلات ویتاکر تعدیل شده بیشترین و پلات C کمترین زمان ثبت شده است. اندازه پلات ویتاکر تعدیل شده در افزایش زمان اندازه گیری موثر بوده است. همچنین شکل پلات و توزیع زیر پلات­ها در سرعت اندازه گیری پلات C نسبت به پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده اثر داشته است. تاثیر اندازه و شکل پلات، تعداد زیر پلات یک متر مربعی و توزیع زیر پلات­های یک متر مربعی در پلات بزرگتر در افزایش سرعت اندازه­گیری تاکید شده است (2، 9، 19).

با در نظر گرفتن حداکثر زمان، زمان لازم برای 3 پلات ویتاکر تعدیل شده تقریبا کمی بیشتر از 8  پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و 9 پلات C می باشد، به عبارت دیگر زمان 8 پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و 9 پلات C  کمتر از 3 پلات ویتاکر تعدیل شده می­باشد، هرچند دقت و صحت پلات تعدیل شده بیشتر است. بنابراین با افزایش تکرار پلات­­های کوچکتر 100 مترمربعی نسبت به 3 پلات 1000 متر مربعی می­توان نمونه­برداری را با دقت و صحت زیادتر نیز انجام داد ضمن این که زمان نمونه برداری نیز کاهش می­یابد، با تکرار بیشتر، توزیع پلات­ها در منطقه بهتر خواهد بود و گونه­های نادر و در خطر در ناهمگنی­ها بهتر شناسایی می شوند.

بطور کلی از مزایای پلات­های کوچکتر می­توان استقرار سریع و سهولت کاربرد را ذکر کرد ضمن اینکه در صورت افزایش تکرار پلات می­توان صحت و دقت را افزایش داد و پلات­ها را در ناهمگنی ها توزیع نمود. با توجه به استدلال فوق می­توان گفت پلات 100 متر مربعی (ویتاکر تعدیل شده فشرده و C) سطح یهینه برای اندازه­گیری تنوع گونه­ای است و در صورت افزایش تکرار پلات­های 100 متر مربعی تا تعداد مشخصی علاوه بر سرعت بیشتر، دقت و صحت اندازه­گیری تنوع گونه­ای نیز افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، پلات ویتاکر تعدیل شده به دلیل زیر پلات­های بیشتر با تعداد پلات برابر نسبت به پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و پلات C، دقت و صحت را بیشتر برآورد کرده است بطوریکه دقت و صحت سه تکرار پلات با 30 عدد زیر پلات (در پلات تعدبل شده) بیشتر از سه تکرار با 12 زیر پلات (در پلات 100 متر مربعی) برآورد می­شود. به عبارت دیگر در صورت 8 تکرار پلات 100 متر مربعی علاوه بر زمان کمتر نسبت به 3 پلات ویتاکر تعدیل شده به دلیل افزایش زیر پلات­ها به 32 زیر پلات (نسبت به 30 زیر پلات ویتاکر تعدیل شده) احتمال افزایش دقت و صحت پلات­های 100 متر مربعی نیز افزایش خواهد یافت.

اگر هدف حداقل پلات برای نمونه برداری است می­بایست حداقل سه پلات ویتاکر به کار رود. با این حال 9 پلات C با زمان کمتر تفاوت چندانی با سه پلات ویتاکر تعدیل شده از نظر زمانی ندارد؛ بنابراین با یک حساب سرانگشتی تعداد 9 یا 10 پلات C نیز برای نمونه برداری بلا مانع است. نتیجه اینکه با افزایش پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و پلات C از حداقل سه پلات به ترتیب به 8 تا 9 پلات (یا 10 پلات C) ضمن این که پلات­های بیشتری با زمان تقریبا برابر می­توان به‌کار برد، به دلیل تعداد زیادتر در ناهمنگنی­های محیطی بهتر و با سهولت بیشتری توزیع می­شوند و مزیت برآورد تعداد گونه بیشتر پلات تعدیل شده جبران خواهد شد. با کاربرد حداقل هشت پلات تعدیل شده فشرده با چهار زیرپلات یک مترمربعی حداقل 32 زیر پلات یک متر مربعی در هر موقعیت نمونه برداری وجود خواهد داشت که حتی بیشتر از تعداد زیر پلاتهای پلات تعدیل شده (30 پلات) خواهد بود. در این صورت دقت و صحت نیز افزایش خواهد یافت.

به‌طور کلی می­توان گفت برای دستیابی به سهولت استقرار و پراکنش مناسب، هر چه پیچیدگی پلات کمتر باشد بهتر و با تعداد نیروی کار کمتری می­توان پلات­ها را استقرار داد که دو نتیجه حاصل می­شود یکی این که استقرار این پلات­ها در ناهمگنی­ها به راحتی صورت می­گیرد و گونه های نادر و با اهمیت که احتمال حضور در آشیان اکولوژیکی خاصی دارند را می­توان پایش نمود و دیگر اینکه به دلیل نیاز به نیروی کار کمتر هزینه کاهش خواهد یافت. از مزایای کاربرد پلات هایی با مساحت کمتر این است که حتی با افزایش پلات تا میزان مشخصی زمان یا سرعت نمونه برداری بیشتر خواهد بود. بطور کلی با توجه به نتایج بدست آمده و مزایا و معایب پلاتها می­توان گفت برای اندازه­گیری و ارزیابی تنوع گونه­ای به جای حداقل سه پلات ویتاکر تعدیل شده می­توان به ترتیب حداقل هشت پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و نه پلات  Cبکار برد تا ضمن افزایش دقت و صحت؛ سرعت نمونه برداری، سهولت استقرار و توزیع در ناهمگنی­های محیطی نیز حاصل شود. علاوه بر این پلاتC  به‌دلیل سرعت و سهولت کاربرد نسبت به پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده ترجیح داده می شود. با توضیحات فوق اهداف دقت، صحت، سرعت و سهولت نمونه‌برداری با کاربرد تعداد 10 پلات C در مقایسه با سه پلات ویتاکر تعدیل شده نیز قابل تحقق است.

در مطالعات قبلی؛ امیدزاده و همکاران (5)استفاده از تعداد زیادتر پلات C را پیشنهاد دادند؛ با این جود تعداد مناسب پلات را مشخص نکردند. علاوه بر این، امیدزاده و همکاران (6) تصریح کردند که از طریق اندازه­گیری و مقایسه شاخص­های تنوع گونه­ای نمی­توان پلات مناسب را تعیین نمود. بر این اساس آنها معیارهای دقت، صحت و سرعت برای تعیین پلات مناسب در اندازه گیری تنوع گونه­ای را ضروری دانسته اند. مطالعه حاضر این معیارها را مورد ارزیابی قرار داد و نتیجه کلی پیشنهاد پلات­های کوچکتر 100 مترمربعی (ویتاکر تعدیل شده فشرده و C) و توصیه پلات C در مقایسه با ویتاکر تعدیل شده فشرده به دلیل سهولت کاربرد می­باشد.

در این مطالعه تعداد پلات تعدیل شده فشرده و پلات C با تخمین و محاسبه بدست آمده است، با این وجود مطالعاتی می­تواند در آینده فرضیه دقت، صحت و سرعت بیشتر کاربرد تعداد 8 پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده و 9 (یا حتی 10) پلات C در مقایسه با سه تکرار پلات تعدیل شده را در عرصه عملا آزمون کنند. همچنین پیشنهاد می­شود تحقیقات آینده پلات C را در حداقل 9 تکرار برای اندازه­گیری تنوع گونه­ای بکار گیرند. علاوه بر دقت، صحت و زمان؛ معیارهایی همچون هزینه، سهولت کاربرد و رضایت کاربر می­تواند به عنوان معیارهایی برای تعیین مناسب ترین پلات با استفاده از تصمیم گیری چند معیاره مورد ارزیابی قرار گیرند.

علیرغم اینکه در مطالعات خارج کشور در رشته­های جنگل و مرتع، پلاتهای چندمقیاسی زیادی به کار برده شده است؛ برخی روشهایی که برای بررسی تنوع گونه­های گیاهی در جنگل به کار می رود (11)  و  یا روشهایی که در مرتع تعداد پلات را بیش از حد برآورد می کنند (1) می توانند با تعداد کمتری پلات چندمقیاسی جایگزین شوند و از مزایای دیگر این پلات ها نیز بهره برده شود. بطور کلی پیشنهاد می شود علاوه بر در نظرگرفتن این مهم، با توجه به عدم مطالعه پلات­های چندمقیاسی مختلف از جمله دنگلر و همکاران (17) و سایر پلات­های بکار برده شده در عرصه (در مطالعات صورت گرفته در خارج کشور) تحقیقات آینده پلات­های چندمقیاسی مختلف را مورد مطالعه قرار دهند و مزایا و معایب هر کدام را تشریح کنند. ضمن اینکه با تحقیقات دقیق­تر در آینده احتمال دارد پلات چند مقیاسی مناسب­تری جایگزین پلات معرفی شده در این مقاله معرفی گردد، به عبارت دیگر این مقاله تحقیقات آینده را به چالشی برای انتخاب بهترین و مناسب­ ترین پلات از بین پلات­های معرفی شده فرا می­خواند. 

1- اجتهادی، ح.، عکافی، ح. و قریشی الحسینی، س.ج. 1381. بررسی و مقایسه شاخص های عددی تنوع گونه ای در دو رویشگاه با مدیریت چرای متفاوت. مجله زیست شناسی ایران، سال 13، شماره 4-3، ص 58-49.

2- آرخی، ص.، آرخی، م. و صفی خانی، ک. 1388. مقایسه کارائی کوادرات­های اصلی و تعدیل شده ویتاکر در تعیین غنای گونه­ای (مطالعه موردی: مراتع مشجر پشته میوله استان ایلام). مجله اکوفیزیولوژی گیاهی دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارسنجان، شماره 3، ص 89-76.

3-امیدزاده اردلی، ا. ، زارع چاهوکی، م. ، ارزانی، ح. ، شاهرخی، ا. و خدری غریب وند، ح. 1391. معرفی پلات چند مقیاسیC : اندازه­گیری تنوع گونه­ای در مرتع کرسنک شهرکرد. سومین همایش ملی دانشجویی مرتع، آبخیز و بیابان، کرج، انجمن علمی دانشجویی گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی.

4-امیدزاده اردلی، ا. ، زارع چاهوکی، م. ، ارزانی، ح. و شیرمردی، ح. 1391. معرفی پلات ویتاکر تعدیل شده فشرده: اندازه­گیری تنوع گونه­ای در مرتع کرسنک شهرکرد. اولین کنفرانس ملی راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار، تهران، وزارت کشور.

5-امیدزاده اردلی، ا. 1392. اندازه­گیری تنوع گونه­ای با استفاده از پلات­های چندمقیاسی(مطالعه موردی: مرتع کرسنک شهرکرد)، پایان نامه کارشناسی ارشد مرتعداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.  

6- امیدزاده اردلی، ا. ، زارع چاهوکی، م. ، ارزانی، ح. و خدری غریب­ وند، ح. 1392. ارزیابی اثر جهت دامنه و شدت چرا بر شاخص­های تنوع گونه­ای با استفاده از پلات چندمقیاسی C در زیست بوم­های مرتعی کرسنک شهرکرد. نشریه "حفاظت زیست بوم گیاهان"، دوره اول، شماره 3، ص 13-1.

7- امیدزاده اردلی، ا. ، زارع چاهوکی، م. ، ارزانی، ح.، طهماسبی، پ. و خدری غریب وند، ح. 1392. مقایسه شاخص­های تنوع گونه­ای با استفاده از پلات­های چندمقیاسی (مطالعه موردی: مرتع کرسنک شهرکرد). نشریه علمی پژوهشی مرتع، سال هفتم، شماره4، ص 303-292.

8-بمان میر جلیلی، ع. و ارزانی، ح. 1391. کارایی شاخص­های فاصله­ای و کوادراتی در تعیین الگوی پراکنش بوته­زارهای استان یزد. چکیده مقالات پنجمین همایش ملی مرتع و مرتعداری ایران، مؤسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور، 28-26 اردیبهشت، بروجرد، ایران، 379 صفحه.

9- تایا، ع . 1385. مقایسه کوادرات­های اصلی و تعدیل شده ویتاکر در تعیین غنای گونه­ای پارک ملی سالوک. پایان نامه کارشناسی ارشد، مرتعداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.

10-تایا، ع. ناصری، ح. قربانی پاشا کلایی، ج. و مریم شکری، م. 1388. بررسی لیست فلورستیک و غنای گونه­ای در پارک ملی سالوک (خراسان شمالی). فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 16، شماره 4، ص 467-456.

11-حاجی میرزا آقایی، س.، جلیلوند، ح.، کوچ، ی. و پور مجیدیان، م. 1390. تنوع گونه­های گیاهی در ارتباط با عامل اکولوژیک ارتفاع از سطح دریا در جنگل­های سرد آبرود چالوس. مجله زیست شناسی ایران، دوره 24، شماره 3، ص 144.

12-شیرزاد، م.ع. و طبری، م. 1390. اثر برخی عوامل محیطی بر تنوع فلور چوبی رویشگاه ارس کوه­های هزار مسجد. مجله زیست شناسی ایران، جلد 24، شماره6، ص 808-800.

13-مصداقی منصور. 1390.روش­های آمار و رگرسیون «با رویکرد کاربردی در علوم گیاهی و جانوری». انتشارات آستان قدس رضوی (شرکت به نشر)، چاپ اول، 422 صفحه.

14-ناصری، ح. ، آذرنیوند، ح. ، جعفری، م.، پور رضایی، ج. 1389.  مقایسه غنا و تنوع گونه­ای در تیپ­های گیاهی حاشیه پلایای میقان. اولین همایش ملی مقابله با بیابان زایی و توسعه پایدار تالاب­های کویری ایران، اراک، سازمان جنگل­ها و مراتع کشور.

 

15-Abrahamson, I.L. 2009. Assessing the performance of sampling designs for measuring abundance of understory plants after forest restoration. Thesis presented in partial fulfillment of the requirements, Environmental Studies. Binghamton University. 59p.

16-Barnett, D.T., Stohlgren, T.J. 2003. A nested-intensity design for surveying plant diversity. Biodiversity and Conservation J. 12:2. 255–278.

17-Dengler, J. 2009. A flexible multi-scale approach for standardized recording of plant species richness patterns. Ecological Indicators J. 9:6. 1169-1178.

18-Gage, E. and Cooper, D.J. 2010.  Vegetation Sampling for Wetland Delineation: a review and synthesis of methods and sampling issues (No. ERDC/CRREL-CR-10-2). COLORADO STATE UNIV FORT COLLINS DEPT OF FOREST AND WOOD SCIENCES. 55p. 

19-Ghorbani, J. Taya, A. Shokri, M. Naseri, H. R. 2011. Comparison of Whittaker and Modified-Whittaker plots to estimate species richness in semi-arid grassland and shrubland.Desert J. 16:1.17-22.

20-Jackson, Jr B.C. 2008. Assessing Species Composition in Second Growth and Old Growth Rich Coves of the Southern Appalachians, Thesis to the Graduate Faculty of North Carolina State University, 199p.

21-Leis, S.A., Engle, D.M., Leslie, D.M., Jr. Fehmi, J.S., Kretzer, J. 2003. Comparison of Vegetation Sampling Procedures in a Disturbed Mixed-Grass Prairie. In PROCEEDINGS-OKLAHOMA ACADEMY OF SCIENCE, 83: 7-15.

22-Miller, A.W. and Ambrose, R.F. 2000. Sampling patchy distributions: comparison of sampling designs in rocky intertidal habitats. Marine Ecology Progress Series J. 196:43.1-14.

23-Peet, R.K., Wentworth, T.R., White, P.S. 1998. A flexible, multipurpose method for recording vegetation composition and structure. Castanea J. 63:3. 262–274.

24-Stohlgren, T.J., Falkner, M.B., Schell, L.D. 1995. A modified-Whittaker nested vegetation sampling method. Vegetatio J. 117:2.113-121.

25-Stohlgren, T.J., Bull, K.A., Otsuki, Y. 1998. Comparison of rangeland vegetation sampling techniques in the Central Grasslands. Range Management J. 51:2. 164–172.

26-www.niiss.org