نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 عضو هیات علمی دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران
چکیده
گونة Agropyron intermedium از گندمیان مرغوب و با ارزش مرتعی است که اهمیت زیادی در حفاظت خاک و تولید علوفه دامها دارد. تحلیل عاملی آشیان بومشناختی (ENFA) یک روش چند متغیره برای مطالعه توزیع جغرافیایی گونهها تنها در مقیاس مقیاس دادههای حضور و عوامل محیطی است. با توجه به هدف اطلاعات پوشش گیاهی و عوامل رویشگاهی شامل اقلیم، خاک، پستی و بلندی و زمینشناسی جمعآوری شد. نمونهبرداری در تیپهای گیاهی به روش تصادفی-سیستماتیک از طریق پلات-گذاری در امتداد سه ترانسکت 150متری انجام شد. سطح پلاتها با توجه به نوع گونههای موجود به روش حداقل سطح و تعداد آنها نیز 15 پلات در امتداد هر ترانسکت تعیین شد. در ابتدا و انتهای هر ترانسکت یک پروفیل حفر و تا عمق30 سانتی-متر نمونه خاک برداشت شد و در آزمایشگاه خصوصیات اندازهگیری شد. برای تجزیه و تحلیل اطلاعات و ارائه نقشه عوامل محیطی از روشهای زمینآمار استفاده شد. با وارد کردن لایههای اطلاعاتی به نرمافزار Biomapper و اجرای تجزیههای آماری موردنیاز، نقشه مطلوبیت رویشگاه گونة مورد بررسی تهیه شد. با توجه به نتایج، مطلوبیت رویشگاه گونة A. intermedium در منطقه، در ارتفاعات (حدود2550متر)، شیب بالا (حدود 45درصد)، مادةآلی بالا، آهک پایین و بافت خاک سنگین (نوع لوم رسی) بیشتر است. صحت مدل با استفاده از شاخص بویس مقدار 84 درصد تعیین شد و ضریب کاپای بدست آمده از تطبیق نقشة پیشبینی با واقیت زمینی نیز (76/0kappa=) دقیق بودن نتایج مدل را تأیید میکند. بعلاوه نتایج این بررسی نشان میدهد که این گونه دارای حد تحملپذیری متوسطی نسبت به متغیرهای محیطی میباشد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Habitat suitability modeling for Agropyron intermedium species using Ecological Niche Factor Analysis (case study: rangeland of Taleghan miany)
چکیده [English]
Agropyron intermedium species has good quality and the preference value that is important in soil conservation and forage production for livestock. Ecological niche factor analysis (ENFA) is a multivariate approach to the study of the geographical distribution of species Based on environmental factors and present only. For modeling, vegetation data in addition to site condition information including topography, climate, geology and soil were prepared. Within each sampling unit, three parallel transects with 150m length, each containing 15 quadrats were established. Sampling method was randomized-systematic method. Quadrats size determined for each vegetation type using the minimal area and their number were determined according to vegetation variation. Soil samples were taken from 0-30cm in along of each transects and soil properties were measured in the laboratory. For data analysis and prepare environmental variables maps geostatistical methods. Biomapper4 Software was used for habitat suitability map for A. intermedium. According to the results of the model habitat suitability for A. intermedium species is more in the hight evolution (2550m), slop (45%), organic matter and lower lime and clay-loam soil in site study. Accuracy model is calculated 84% using continue Boyce index. Kappa coefficient obtained by matching the prediction map with ground truth (kappa=0.76) to verify the accuracy of the model results. In addition to, The results of this study indicated that This species has a moderate tolerance to the environmental variables, Also has lower specialized that can tolerate life in the range of environmental variables in the study area.
کلیدواژهها [English]
الگوسازی مطلوبیت رویشگاه گیاه آگروپایرون (Agropyron intermedium) با روش تحلیل عاملی آشیان بومشناختی (ENFA) (مطالعه موردی: مراتع طالقان میانی)
محبوبه عباسی و محمدعلی زارع چاهوکی*
کرج، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی
تاریخ دریافت: 21/5/93 تاریخ پذیرش: 10/3/94
چکیده
گونه Agropyron intermedium از گندمیان مرغوب و با ارزش مرتعیاست که اهمیت زیادی در حفاظت خاک و تولید علوفه دامها دارد. تحلیل عاملی آشیان بومشناختی (ENFA) یک روش چند متغیره برای مطالعه توزیع جغرافیایی گونهها تنها در مقیاس دادههای حضور و عوامل محیطی است. با توجه به هدف اطلاعات پوشش گیاهی و عوامل رویشگاهی شامل اقلیم، خاک، پستی و بلندی و زمینشناسی جمعآوری شد. نمونهبرداری در تیپهای گیاهی به روش تصادفی-سیستماتیک از طریق پلاتگذاری در امتداد سه ترابرش 150 متری انجام شد. سطح پلاتها با توجه به نوع گونههای موجود به روش حداقل سطح و تعداد آنها نیز 15 پلات در امتداد هر ترانسکت تعیین شد. در ابتدا و انتهای هر ترانسکت یک پروفیل حفر و تا عمق30 سانتیمتر نمونه خاک برداشت شد. در آزمایشگاه خصوصیات خاک شامل درصد سنگریزه، اسیدیته خاک،هدایت الکتریکی، بافت خاک، درصد ماده آلی، درصد آهک، عناصر شیمیایی (نیتروژن، فسفر و پتاسیم)اندازهگیری شد. برای تجزیه و تحلیل اطلاعات و ارائه نقشه عوامل محیطی از روشهای زمینآماراستفاده شد. با وارد کردن لایههای اطلاعاتی به نرمافزار Biomapper و اجرای تجزیههای آماری مورد نیاز، نقشه مطلوبیت رویشگاه گونه مورد بررسی تهیه شد. با توجه به نتایج، مطلوبیت رویشگاه گونه A.intermedium در منطقه و در ارتفاعات (حدود2550متر)، شیب بالا (حدود45درصد)، ماده آلی بالا (3-2درصد)، آهک پایین (حدود 5 درصد) و بافت خاک سنگین (نوعلوم رسی) بیشتر است. درستی مدل بااستفاده از شاخص بویس 84 درصد تعیین شد و ضریب کاپای بهدست آمده از تطبیق نقشه پیشبینی با واقیت زمینی نیز (76/0kappa=) دقیق بودن نتایج مدل را تأیید میکند. افزون بر آن نتایج این بررسی نشان میدهد که این گونه دارای حد بردباری متوسطی نسبت به متغیرهای محیطی مورد بررسی در تحقیق میباشدو نیز گونهای کمتر تخصصی است که توان تحمل زندگی در دامنهای از متغیرهای محیطی را در منطقه مورد مطالعه دارد.
واژه های کلیدی: تحلیل عاملی آشیان بومشناختی (ENFA)، نقشه مطلوبیت رویشگاه، Agropyron intermedium.
* نویسنده مسئول، تلفن: 02632249313، پست الکترونیکی: Mazare@ut.ac.ir
مقدمه
گونه Agropyron intermedium از گندمیان مرغوب و با ارزش با فصل رشد سرد و شکل زیستی تروفیت است که اهمیت زیادی در حفاظت خاک و تولید علوفه دامها دارد.در کشور با پراکندگی نسبتاً زیاد و با گستره رویشی کم رشد میکند.در ارتفاعات،کوهستانهای شرق، شمال، شمال غربی و غرب ایران دیده میشود. این گیاه در حاشیه زمینهای کشاورزی و در ناحیه ایرانی تورانی گسترش دارد. از مزایای این گیاه میتوان به تولید بذر زیاد، قدرت زیاد جوانه زدن، استقرار سریع و آسان و نیز رشد سریع بهاره اشاره نمود (1).همچنین در خاکهای حاصلخیز با زهکشی خوب و رطوبت مناسب، علوفه زیادی تولید نموده و ارتفاع آن تا 120 سانتیمتر نیز میرسد. گونهای خوشخوراک که بهویژه تا قبل از به بذر نشستن با میل و رغبت مورد چرای انواع دامها، بهخصوص گاو قرار میگیرد (21). در اقلیم نیمهخشک و سرد و همچنین کوهستانی، میتواند رشد کند و برای مرتعکاری در مراتع نیمه استپی ایران مناسب میباشد.
تحلیل عاملی آشیان بومشناختی (Ecological Niche Factor Analysis=ENFA ) یک مدلهای آماری است که بوسیله نرمافزار Biomapper اجرا میشود (23) و میتوان توسط آن نقشه مطلوبیت رویشگاه ساخت. این رویکرد از دادههای حضور گونه و متغیرهای زیستگاهی جهت تعیین آشیان بومشناختی گونه استفاده میکند. اصول کار این روش مشابه آنالیز تجزیه به مولفههای اصلی ( Principle Component Analysis=PCA ) میباشد و متغیرهای محیطی که در پراکنش گونه تاثیرگذار هستند به تعداد کمی فاکتورهای متعامد و غیرهمبسته تبدیل میشوند. با این تفاوت که در روش تحلیل عاملی آشیان بومشناختی، عاملها یاستخراج شده از نظر بومشناختی معانی ویژهای دارند. اولین عامل، عامل حاشیهگرایی (Marginality) است و بیان میدارد که حد بهینه گونه مورد مطالعه در چه فاصلهای از حد میانگین زیستگاه مورد بررسی قرار دارد. عاملهای بعدی نیز شامل عامل تخصصگرایی (Specialization) بودن گونه هستند که بهترتیب از دومین فاکتور تا آخرین فاکتور اطلاعات موجود در آنها بتدریج کاهش مییابد. این فاکتورها وسعت آشیان بومشناختی گونه مورد نظر را نسبت به متغیرهای مستقل زیستمحیطی نشان میدهند (24 و 35). بدلیل صرفهجویی در زمان و کاهش هزینه پژوهشگران زیادی در تحقیقات خود از این روش استفاده کردند (9، 32، 33، 38 و 40). خلاصی اهوازی و همکاران (2012)، در پژوهشی با استفاده از روش ENFA رویشگاه بالقوه گونه گیاهی Eurotia ceratoides (L.) C.A.M. را در مراتع شمال شرق سمنان الگوسازی کردند. نتایج نشان داد که گونه اروشیا در مناطقی با اسیدیته 8-7.8، هدایت الکتریکی 26/0-17/0 دسیریمنس بر متر، بافت خاک سیلتی شنی و ارتفاع از سطح دریا 2200-1600 متر پراکنده شده است. محققان با هدف حفاظت از گیاه داروییFerula ovina Boiss. در منطقه اصفهان رویشگاه این گونه را با استفاده از روش تحلیل عاملی آشیان بومشناسی الگوسازی کردند. نتایج آنالیز انفا نشان داد که مهمترین عوامل در تعیین رویشگاه پتانسیل گونه کما عوامل درصد رس خاک، رطوبت اشباع و هدایت الکتریکی خاک بوده است. مقادیر حاشیهگرایی و تخصصگرایی نیز نشان داد که گونه کما در منطقه اصفهان دامنه باریکی از شرایط محیطی را تحمل میکند (18). پژوهشگران دیگری رویشگاه بالقوه گونه گیاهی گون سفید gossypinus Fischer Astragalus را در منطقه غرب اصفهان با استفاده از روش ENFA الگوسازی کردند نتایج نشان داد که متغیرهای درصد سنگریزه، مقدار پتاسیم، رطوبت اشباع، هدایت الکتریکی و بارندگی سالانه مهمترین عوامل در انتخاب رویشگاه گون سفید در منطقه مورد مطالعه بوده است (16). محققانی نیز با استفاده از تحلیل عامل آشیان اکولوژیک رویشگاه گونهCampuloclinium macrocephalum را الگوسازی کردند (34). با وجود گسترش زیاد گونه A. intermedium در مناطق مختلف کوهستانی و نیمه استپی کشور تاکنون پژوهشهای کاملی روی این گونه انجام نشده است، بنابراین لازم است که برای پرورش و بهکارگیری این گونه مهم مرتعی با توجه به خوشخوراکی مطلوب و تولید بالای این گونه گیاهی و اهمیت آن در مسائل حفاظت خاک و مدیریت مرتع و حوزه آبخیز شناخت کاملی نسبت به رویشگاههای بهینه این گونه بااستفاده از روشهای نوین وکار آمد داشت. با توجه به این مطالب هدف از این بررسی تعیین مطلوبیت رویشگاه گونه A. intermedium و عوامل مؤثر بر مطلوبیت رویشگاه آن، تعیین دامنه آشیان بومشناختی این گونه گیاهی و بررسی امکان بکارگیری فن ENFA در امر مدیریت گونههای گیاهی ایران بوده است.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه در حوزه آبخیز طالقان (شمال غربی استان البرز) در بخش میانی حوزه با وسعت 12/37977 هکتار و با موقعیت جغرافیایی "43 '36 ˚50 تا "20 '53 ˚50 طول شرقی و "19 '5 ˚36 تا "19 '19 ˚36 عرض شمالی واقع شده است. حداکثر ارتفاع منطقه از سطح دریا 3000 متر و حداقل آن 1800 متر است. متوسط بارندگی منطقه در حدود 500 میلیمتر و اقلیم منطقه بر اساس روش آمبرژه ارتفاعات سرد(نیمه مرطوب سرد و مرطوب سرد)، بر اساس روش دومارتن فراسرد ارتفاعی (مدیترانهای، نیمهمرطوب، مرطوب، خیلیمرطوب) و به روش گوسن سرد محاسبه شد. شکل 1 موقعیت منطقه را در ایران و استان البرز نشان میدهد.
شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه در استان البرز و کشور
به منظور بررسی رابطه بین پوشش گیاهی و عوامل محیطی و تهیه نقشه پیشبینی توزیع مکانی، نقشه پوشش گیاهی منطقه در مقیاس 25000/1 تهیه شد. بر اساس روش فلورستیک در محدوده منطقه مطالعاتی پنج تیپ رویشی Ag.in، Th.ko، As.go، St.ba و Ag.in-As.go تشخیص داده شد. نمونهبرداری در هر تیپ رویشی در منطقهای که از هر لحاظ معرف خصوصیات کل تیپ باشد، بهصورت تصادفی سیستماتیک صورت گرفت؛ بهصورتی که در هر تیپ رویشی 45 پلات یک متر مربعی در امتداد 3 ترانسکت 150 متری در طول مهمترین شیب محیطی مستقر شد و در طول هر ترانسکت 15 پلات با فاصلة10 متری از یکدیگر قرار داده شد. سطح پلاتها با استفاده از روش حداقل سطح و تعداد پلاتها با استفاده از روش آماری تعیین شد.
در هر تیپ رویشی با توجه به تغییرات پوشش گیاهی و عوامل محیطی و به صورتی که نمونهبرداری در کل منطقه همگن باشد،در شش پلات از پلاتهای نمونهبرداری پروفیل حفر شده و نمونهبرداری از خاک تا عمق ریشهدوانی گونههای غالب (حدود 30-0 سانتیمتر) انجام شد. بر اساس نظر محققان بیشترین فعالیت ریشه گیاهان مرتعی در عمق 30-0 سانتیمتری است (21). در این مطالعه هدف از نمونهبرداری خاک تعیین میزان تأثیر خصوصیات خاک بر حضور و پراکنش گونهها و تهیه نقشه عوامل خاکی بوده است. موقعیت جغرافیایی نقاط نمونهبرداری نیز بوسیله سیستم موقعیتیاب جهانی (Global Positioning System) ثبت شد و با رویهمگذاری نقشه نقطهای این نقاط و نقشههای شیب و جهت و ارتفاع، دادههای فیزیوگرافی مربوط به نقاط نمونهبرداری نیز به دست آمد. در مرحله بعد نمونههای خاک به آزمایشگاه منتقل شد؛ سپس خصوصیات خاک شامل بافت خاک به روش هیدرومتری بایکاس (که بر مبنای قانون استوکز استوار است)، اسیدیته خاک در گل اشباع با pH متر، درصد کربن آلی به روش والکی و بلاک (این روش بر پایه اکسیداسیون مرطوب مواد آلی است)، آهک به روش کلسیمتری، فسفر قابل جذب به روش اولسون ، ازت کل به روش کجدال و وضعیت شوری خاک، هدایتالکتریکی در عصاره گل اشباع با هدایتسنج الکتریکی اندازهگیری شد. برای ارائه نقشه پیشبینی رویشگاه لازم است که نقشه هر یک از عوامل مذکور تهیه شود. نقشههای شیب، جهت و ارتفاع با استفاده از مدل رقومی ارتفاع
(Digital elevation model) منطقه تهیه شد. برای توصیف تغییرات مکانی هر ویژگی خاک و تهیه نقشه آنها از روشهای زمینآمار استفاده شد. در این تحقیق برای بررسی و تشریح ارتباط و ساختار فضایی از تجزیه و تحلیل «تغییر نما یا واریوگرام» در نرمافزار + GSنسخه 9 استفاده شد. این روش بهطور گسترده در آنالیز بومشناختی ناهمگنی خاک از طریق محاسبه نیمه واریانسها بهکار میرود (36 و 39). بعد از تعیین اجزای تغییرنما برای هر یک از خصوصیات خاک با استفاده از نقشه نقاط در سیستم اطلاعات جغرافیایی از طریق روشهای درونیابی کریجینگ و میانگین متحرک وزندار نااریب نقشه خصوصیات خاک مورد نظر تهیه شد. بعد از تکمیل اطلاعات با توجه به هدف تحقیق برای الگوسازی پراکنش مکانی گونههای مورد بررسی از روش تحلیل عاملی آشیان بومشناختی در نرمافزار Biomapper4استفاده شد. این نرمافزار این قابلیت را دارد که وضعیت تمام متغیرها را در تمامی نقاط حضورگونه با یکدیگر مقایسه کند و در نهایت مطلوبترین وضعیت را در نظر گرفته و بخشهایی از منطقه را بعنوان بهترین رویشگاه برای گونه مورد نظر بهصورت نقشه ارائه دهد. لایههای وارد شونده به آنالیزENFA در نرمافزار Biomapper4 به شکل لایههای رستری میباشند که به دو دسته کلی قابل طبقهبندی هستند:
1- Species map: موقعیتهای جغرافیایی حضور گونههای گیاهی که بصورت یک نقشه بولی آماده شد. در این نقشه به نقاط حضور گونه کد یک و نقاط عدم حضور گونه کد صفر داده شد.
2- Ecogeographic maps: این نقشهها شامل اطلاعات متغیرهای مستقل رویشگاهی هستند که حضور یا عدم حضور گونه به آنها بستگی دارد.
مراحل اجرای این مدل که برای تهیه نقشه مطلوبیت رویشگاه گونه A. intermedium در نرمافزار Biomapperبه اجرا در آمد بهترتیب شامل، ماسک کردن لایههای اطلاعاتی، بررسی وضعیت نرمال بودن لایهها، بررسی میزان همبستگی لایهها (در این مرحله اگر بین دو متغیر همبستگی بیش از 85/0 باشد، یکی از دو متغیر باید از تجزیه و تحلیل حذف شود (25)، زیرا متغیرهایی که همبستگی بالاتر از 85 درصد با هم دارند با یک وزن وارد مدل میشوند (30)). بررسی وضعیت لایههای اطلاعاتی، اجرای ماتریس کواریانس، اجرای آنالیز تحلیل عاملی آشیان بومشناختی(که هسته مرکزی تجزیهو تحلیلهای طراحی شده در Biomapperاست) و تهیه نقشه مطلوبیت رویشگاه بوده است. ارزیابی راستی مدل توسط آزمون Cross-validation و با استفاده از شاخص بویس پیوسته (The continuous Boyce index) انجام گرفت. بمنظور تطبیق نقشه رویشگاه بالقوه گونه A .intermedium تهیه شده بانقشه واقعی پوشش گیاهی و تعیین میزان دقت آن نیزاز آماره کاپا در نرمافزار Idrisi نسخه 16 استفاده شد.
نتایج
جدول 1 بیانگر نتایج مطالعات خاکی و مقایسه خصوصیات خاک در تیپهای گیاهی منطقه مورد مطالعه است. نتایج این جدول نشان میدهد که بجز درصد سنگریزه، اکثر ویژگیهای خاک بخصوص درصد آهک، ماده آلی، نیتروژن و فسفر در تیپهای منطقه مورد بررسی با هم تفاوت معنیدار دارند. جدول 2 اجزای مربوط به تغییرنمای متغیرهای خاکی اندازهگیری شده را نشان میدهد. در شکل 2 نیز بعنوان نمونه مدل تغییرنمای مربوط به متغیر آهک و نقشه آهک خاک ارائه شده است.
برای محاسبه واریوگرامها تمام مدلهایی که نرمافزار امکان بکارگیری آنها را فراهم میکند اعمال شد تا بهترین مدل واریوگرام برای هر متغیر انتخاب شود. همانطور که ملاحظه میشود میزان آهک خاک در بخش جنوبی منطقه مورد مطالعه کمتر از بخش شمالی است که با توجه به شکل 1 رویشگاه گونه A. intermediumدر این قسمت از منطقه قرار دارد. در مورد متغیر رس این عکس این مطلب صادق بوده است بصورتی که در بخش جنوبی نقشه درصد بالاتری نسبت به بخش شمالی داشته است.
در مرحله بررسی میزان همبستگی بین لایهها مشخص شد که متغیرهای بافت خاک (رس و شن و سیلت) و همچنین دو لایه از نقشههای بولی شده جهت با یکدیگر همبستگی بالای 8/0 داشتند، لذا قبل از آنالیز ENFA حذف شدند. ماتریس امتیازات این تجزیه و تحلیل (جدول 3) میزان حاشیهگرایی و تخصصگرایی گونه گیاهی مورد مطالعه را نشان میدهد. مدل تعداد عاملها را تا جایی استخراج میکند که مقادیر ویژه از معیار چوب شکسته (Brokenstick) بیشتر باشد. ستون اول این ماتریس، 100% حاشیهگرایی و 47% تخصصگرایی و ستونهای بعدی بترتیب 22%، 6%، 6%، 4%، 3% و 3% تخصصگرایی را نشان میدهند. با توجه به مقادیر ویژه مربوط به آنالیز گونه A. intermedium مدل با محاسبه شش عامل اول 90 درصد تغییرات را توضیح میدهد. ستون اول این ماتریس نشان میدهد که گونه A. intermedium برای متغیر ارتفاع، پتاسیم، ماده آلی، هدایت الکتریکی و فسفر مقادیر بیشتری از متغیرهای مربوطه را نسبت به میانگین کل این متغیرها در سطح منطقه ترجیح میدهد.
شاخص بویس پیوسته برای مدل و الگوریتم مناسب طبقهبندی برای رویشگاه در جدول 4 آمده است. با توجه به شاخص بویس چهار الگوریتم میانه، میانگین هندسی، میانگین هارمونیک و حداقل فاصله، بهترین الگوریتم برای ساخت مدلپیشبینی رویشگاه گونه A. intermedium الگوریتم میانگین هندسی تشخیص داده شد. با توجه به مقادیر برآورد شده شاخص بویس، قدرت پیشبینی مدل خوب میباشد. درصد احتمال بالای 50 درصد را میتوان جزء رویشگاه مطلوب محاسبه کرد. طبقهبندی نقشه تنها بمنظور سهولت درک مطلب صورت میگیرد و میتوان به طبقات دیگری نیز تقسیمبندی شود. در نهایت باانجام تجزیه و تحلیلهای آماری مورد نیاز در نرمافزار نقشه مطلوبیت رویشگاه تهیه شد که شامل یک نقشه پیوسته از ارزشها بین بازه صفر تا 100 است که هر چه بمیزان 100 نزدیکتر باشد مطلوبیت رویشگاه افزایش مییابد. در نتیجه کلاسهایی با شمارههای بالاتر مطلوبیت بیشتری دارند.
برای تعیین حد رویشگاه مطلوب و نامطلوب و طبقهبندی طبقات مطلوبیت رویشگاه از نمودار Fi نیز استفاده شد که شکل 3، نمودار Fi ارائه شده است. با توجه به تغییرات شیب نمودار Fi نقشه مطلوبیت رویشگاه گونهA. intermedium به چهار طبقه تقسیمبندی شد.
|
شکل 2- مدل تغییرنمای خط برازش داده شده بر مدل تغییرنمای تجربی برای متغیر آهک و نقشه آهک خاک منطقه طالقان میانی
شکل 3- نمودار Fiدر ارزیابی صحت مدل ENFA برای گونه A. intermedium
جدول 4- پارامترهای آشیان بومشناختی و مقدار شاخص بویس الگوریتم الگوسازی |
|||||
گونه/رویشگاه |
حاشیهگزینی کل |
تخصصگرایی کل |
تحملپذیری کل |
شاخص بویس |
الگوریتم الگوسازی |
A. intermedium |
791/0 |
236/2 |
447/0 |
05915/0±848/0 |
میانگین هندسی |
جدول 2- اجزای مربوط به تغییر نمای متغیرهای خاکی |
||||||||
ردیف |
خصوصیت |
مدل تغییرنما |
اثر قطعهای (درصد) |
آستانه (درصد) |
دامنه تأثیر (متر) |
نسبت C/CO+C |
ضریب همبستگی |
فاصله گام (متر) |
1 |
شن |
کروی |
10/0 |
3/248 |
2601 |
00/1 |
764/0 |
45/0 |
2 |
سیلت |
کروی |
10/0 |
6/62 |
1992 |
99/0 |
536/0 |
55/0 |
3 |
رس |
کروی |
50/24 |
2/209 |
9110 |
88/0 |
778/0 |
55/0 |
4 |
آهک |
نمایی |
0/1 |
0/169 |
1190 |
99/0 |
969/0 |
55/0 |
5 |
نیتروژن |
کروی |
00/0 |
0021/0 |
1690 |
00/1 |
491/0 |
55/0 |
6 |
ماده آلی |
کروی |
12/0 |
302/1 |
2999 |
90/0 |
761/0 |
35/0 |
7 |
فسفر |
کروی |
11/0 |
68/16 |
1876 |
95/0 |
865/0 |
35/0 |
8 |
اسیدیته |
کروی |
004/0 |
0219/0 |
1770 |
81/0 |
778/0 |
35/0 |
9 |
هدایت الکتریکی |
کروی |
0001/0 |
1072/0 |
1195 |
99/0 |
471/0 |
0.35 |
10 |
پتاسیم |
کروی |
02/0 |
26/0 |
9110 |
88/0 |
65/0 |
55/0 |
11 |
عمق |
کروی |
3/0 |
59/34 |
1002 |
91/0 |
55/0 |
55/0 |
12 |
سنگریزه |
نمایی |
5/1 |
84/0 |
1191 |
98/0 |
44/0 |
45/0 |
جدول 3- ماتریس امتیازات آنالیز ENFAبرای گونه A. intermedium
متغیرهای رویشگاهی |
عامل اول |
عامل دوم |
عامل سوم |
عامل چهارم |
عامل پنجم |
عامل ششم |
100 % حاشیه گرایی 47% تخصصگرایی |
22% تخصصگرایی |
6% تخصصگرایی |
6% تخصصگرایی |
4% تخصصگرایی |
3% تخصصگرایی |
|
ارتفاع |
512/0 |
493/0- |
047/0 |
282/0- |
608/0 |
112/0- |
عمق |
138/0- |
125/0- |
45/0- |
593/0 |
292/0- |
089/0- |
هدایت الکتریکی |
207/0 |
167/0 |
162/0- |
053/0- |
026/0- |
552/0 |
سنگریزه |
11/0- |
152/0 |
052/0- |
002/0 |
018/0 |
241/0 |
پتاسیم |
284/0 |
177/0- |
375/0 |
114/0- |
031/0 |
321/0 |
آهک |
206/0- |
235/0 |
195/0- |
042/0- |
033/0- |
295/0- |
نیتروژن |
109/0 |
208/0 |
114/0- |
161/0- |
05/0 |
202/0- |
ماده آلی |
224/0 |
189/0 |
164/0- |
54/0 |
428/0- |
564/0- |
فسفر |
357/0 |
692/0 |
523/0 |
013/0- |
027/0 |
18/0- |
اسیدیته |
295/0- |
171/0- |
44/0- |
013/0- |
359/0 |
083/0 |
جهت جنوبی |
199/0- |
012/0- |
068/0 |
019/0- |
089/0- |
008/0- |
جهت شرقی |
113/0- |
022/0- |
049/0 |
034/0- |
053/0- |
049/0- |
جهت غربی |
106/0 |
087/0- |
202/0- |
259/0- |
257/0- |
085/0 |
جهت شمال شرق |
093/0 |
029/0- |
091/0 |
066/0 |
017/0- |
105/0- |
جهت شمالی |
026/0- |
009/0- |
047/0 |
028/0- |
039/0- |
014/0- |
شیب |
137/0 |
089/0- |
151/0- |
099/0 |
386/0- |
08/0 |
شکل 4 مربوط به نقشه مطلوبیت رویشگاه میباشد. همچنین جدول 5 نیز میزان تطابق نقشه پیشبینی بدست آمده از مدل را با واقعیت زمینی در رویشگاههای مورد بررسی نشان میدهد. مطابق با نظر محققان(28)، میزان تطابق نقشه پیشبینی بدست آمده از روش شبکه عصبی با واقعیت زمینی در مورد گونه A. intermedium بسیار خوب برآورد شده است.
بحث و نتیجهگیری
نتایج بدست آمده از انجام تجزیه و تحلیل عاملی آشیان بومشناختی گونه A. intermediumبر پایه متغیرهای مستقل مورد بررسی نشان میدهد که این گونه برای متغیرهای ارتفاع (2550 متر)، پتاسیم، ماده آلی، هدایت الکتریکی و فسفر مقادیر بیشتری از متغیرهای مربوطه را نسبت به میانگین کل این متغیرها در سطح منطقه ترجیح میدهد. ارتفاع از سطح دریا عوامل دیگری مانند اقلیم و حتی عوامل مربوط به خاک را تحت تأثیر قرار میدهد. بطور کلی ارتفاع با پراکنش گیاهان مرتبط است زیرا مقدار بارندگی، رطوبت نسبی و دما را تحت تأثیر قرار میدهد (27). آذرنیوند عامل اساسی در تغییرات پوشش گیاهی در مناطق کوهستانی را اختلاف ارتفاع معرفی میکند (2). پزوهشگران دیگری نیز بیان کردند که عوامل پستی و بلندی از قبیل جهت دامنهها و شیب در تغییر پوشش گیاهی و خاک مانند ارتفاع مؤثر نیستند (20). مواد آلی بسیاری از خواص فیزیکی، و شیمیایی و زیستی خاک را تحت تأثیر قرار میدهند. برخی از این ویژگیها شامل ساختمان، ظرفیت نگهداری آب، حاصلخیزی، فعالیتهای زیستی و هوادیدگی است (8). پژوهشگران معتقدند که ماده آلی خاک نقش اساسی در تأمین کربن خاک و انرژی میکروارگانیسمهای هتروتروف دارد، از اینرو میتواند از عوامل مؤثر بر توزیع گونههای گیاهی بحساب آید (17).
شکل4- نقشه مطلوبیت رویشگاه گونه A. intermedium (بر روی نقشه واقعی پوشش گیاهی منطقه)
جدول 5- میزان تطابق نقشه پیشبینی گونه A. intermedium باواقعیت زمینی |
||
گونه |
ضریب کاپا |
میزان توافق با واقعیت زمینی |
A. intermedium |
76/0 |
بسیارخوب |
جدول 6- میزان سطح بر حسب هر مطلوبیت (بر حسب درصد)
25-0 |
نامطلوب |
50-25 |
مطلوبیت متوسط |
75-50 |
مطلوبیت خوب |
100-75 |
مطلوبیت بالا |
ستون اول ماتریس امتیازات این تجزیه و تحلیل همچنین نشان میدهد که افزایش ماده آلی و کاهش آهک تأثیر زیادی در حضور این گونه داشته است. این نتیجه با نتایج پژوهشهایی که در منطقه طالقان میانی انجام شده است همخوانی دارد (7، 14 و 15). نتایج مطالعات خاکشناسی نشان میدهد که بافت خاک در رویشگاه این گونه از سنگین و نوع لومرسی و دارای سنگریزه است. محققان بیان کردند که این گیاه خاکهای نیمه عمیق، عمیق، بافت متوسط، بدون شوری و قلیایی را میپسندد و در خاکهایی که درصد رس بیشتری دارند، از فراوانی بیشتری برخوردار است (2). مقدار فسفر و درصد ماده آلی در خاک آن نسبت به سایر رویشگاههای گیاهی بیشترین مقدار و به ترتیب حدود 682/11و 4767/2 درصد است و آهک آن نسبت به سایر رویشگاههای مورد مطالعه کمترین مقدار (حدود26/3) را دارد. آهک از نمکهایی است که دارای حلالیت کم در آب است و زمانی که بصورت محلول درآید تولید یک قلیای قوی میکند و رشد گیاهانی که به pH اسیدی نیاز دارند را با مشکل مواجه میکند. بر اساس نتایج پژوهشگران بالا بودن مقادیر اهک باعث میشود جذب عناصر مورد نیاز گیاهان کاهش یابد (6). محققان در بررسی ارتباط بین برخی عوامل محیطی و گروههای اکولوژیک در منطقه گلزار ایذه به این نتیجه رسیدند که از جمله عوامل مؤثر در تفکیک گروههای اکولوژیک Amygdalus orientalis و Quercus brantiiکربنات کلسیم بوده است (4).
در نتایج حاصل ازاین مطالعه مشخص شد که افزایش ارتفاع از سطح دریا، تأثیر زیادی بر حضور گونه A. intermedium دارد. با توجه به کوهستانی بودن منطقه مورد مطالعه میتوان اظهار داشت که عامل ارتفاع از سطح دریا بطور مستقیم با تأثیر بر عوامل محیطی دیگر مثل میزان بارندگی و درجه حرارت و بطور غیر مستقیم از طریق تأثیر بر تشکیل خاک بر پراکنش گونه A. intermedium در منطقه تأثیر گذاشته است. بافت خاک نیز بدلیل تأثیر در میزان آب و عناصر در دسترس گیاهان و نیز تهویه وعمق ریشهدوانی گیاه در پراکنش پوشش گیاهی نقش مهمی دارد (37). بر اساس نظر پژوهشگران در مناطق مرطوب رطوبت عامل محدود کننده نیست وعوامل اقلیمی و پستی و بلندی نقش بیشتری دارند. اما باید توجه داشت تأثیر بافت فقط بر رطوبت خاک نیست (14 و 15). بافت خاک بطور غیر مستقیم علاوه بر رطوبت با حاصلخیزی خاک نیز مرتبط است، بدلیل اینکه نیتروژن (31) و ماده آلی (28) را تحت تأثیر قرار میدهد. نتایج مطالعهای که در منطقه ناو استان گیلان انجام شد نیز نشان داد که میزان کربن آلی و نیتروژن در کنار رطوبت مناسب خاک، که از شاخصهای اصلی خاک حاصلخیز هستند، میتواند عوامل اساسی در استقرار و پراکنش تودههای پلت باشد (5). نتایج تحقیقات محققین دیگری نیز نقش بافت خاک را در پراکنش پوشش گیاهی مورد تأیید قرار دادهاند (3 و 19). زارع چاهوکی و همکاران (14)، در پژوهشی در مراتع دنبلید طالقان بیان داشتند که رویشگاه گونه A. intermedium با شیب رابطه همبستگی معنیدار دارد و در خاکهایی با شیب بالا و آهک و اسیدیته اندک احتمال حضور این گونه افزایش مییابد.
در این مطالعه حاشیهگرایی کل، تخصصگرایی کل و تحملپذیری کل بهترتیب 791/0، 236/2 و 447/0 محاسبه شد که بیانگر این مطلب است که این گونه دارای حد تحملپذیری متوسطی نسبت به متغیرهای محیطی میباشد و نیز گونهای کمتر تخصصی است که توان تحمل زندگی در دامنهای از متغیرهای محیطی را در منطقه مورد مطالعه دارد. در رابطه با حاشیهگرایی صفایی و ترکش اصفهانی (1392) عنوان کردند که عدد بزرگتر از صفر و نزدیک به یک به این معنی است که این گونه در رویشگاه ویژهای نسبت به مؤثرترین پارامتر (ارتفاع) زندگی میکند و آشیان متفاوتی را نسبت به کل منطقه اشغال میکند. صحت مدل بااستفاده از شاخص بویس مقدار 84 درصد تعیین شد که نشاندهنده دقت بالای نتایج مدل است و ضریب کاپای بدست آمده از تطبیق نقشه پیشبینی با واقعیت زمینی نیز دقیق بودن نتایج مدل را تأیید میکند (76/0k =). این مطالعه همچنین نشان داد که مناطق دارای قدرت بالقوه رویش گونه A. intermedium در کنار گونههایی مانند Astragalus gossypinus مشاهده میشود. نرمافزار Biomapper تمام متغیرها را در تمامی نقاط حضور گونه با یکدیگر مقایسه کرده و در نهایت مطلوبترین وضعیت را در نظر میگیرد و بخشهایی از منطقه را بعنوان بهترین رویشگاه برای گونه مورد نظر بهصورت نقشه ارائه میدهد (26). با استفاده از مدلهای پیشبینی میتوان عوامل محیطی معرف هر رویشگاه و روابط بین گونهها را تعیین نمود و از اطلاعات بدست آمده در مناطق با شرایط مشابه بهمنظور پیشنهاد گونه مناسب برای بخش بیولوژیک طرحهای آبخیزداری استفاده کرد (11 و 12). جمعبندی نتایج بدست آمده از این تحقیق که در اقلیم نیمهمرطوب انجام شده است نشان میدهد عوامل پستی و بلندی (ارتفاع از سطح دریا و جهت شیب) از راه تأثیر بر اقلیم (میزان بارندگی، دما، میزان تبخیر، تعرق و تشعشع خورشیدی) نقش مهمی را در حضور و پراکنش گونه A. intermedium ایفا میکند. آنچه مسلم است شبیهسازی و الگوسازی طبیعت سامانههای به پیچیدگی خود طبیعت نیاز دارد و این مطالعه و مطالعات مشابه تنها تلاشی در جهت بازنمایی عملکردهای طبیعی در قالب کمی و قابل بیان است. تلاش برای الگوسازی پراکنش مکانی گونه A. intermedium براساس ویژگیهای بومشناختی گونه میتواند گامی مثبت در حفاظت و احیاء این گونه گیاهی باشد که نقش مهمی را در تولید علوفه دام و حفاظت خاک ایفا میکند. با تکیه بر نتایج این تحقیق میتوان رویشگاههای دارای پراکنش فعلی را مشخص و مناطق مستعد کشت گونه A. intermedium را شناسایی کرد.